denekler:
- Sürüş dirençleri
- Yuvarlanma direnci
- Eğim direnci
- Hava direnci
- Toplam sürüş direnci
Sürüş dirençleri:
Araba sürerken çeşitli dirençlerle karşılaşır:
- Yuvarlanma direnci
- Eğim direnci
- Hava direnci
Hızı korumak için bu dirençlerin aşılması gerekir. Bunun için gerekli kuvvete Frij diyoruz; bunların hepsi birbirine eklenen sürüş dirençleridir.
Yuvarlanma direnci hızdan bağımsızdır (yuvarlanma direnci düşük hızlarda yüksek hızlarla hemen hemen aynıdır), eğim direnci yalnızca bir eğim varsa geçerlidir (yani düz bir yolda 0'dır), hava direnci düşük hızlar çok düşük. Sürüş hızı arttıkça hava direnci karesel olarak artar.
Bu sayfada sürüş dirençleri toplam sürüş direncine (Frij) kadar hesaplanır.
Yuvarlanma direnci:
Yuvarlanma direnci lastiğin deformasyonu, lastiğin kesiti ve yol yüzeyinin türü gibi çeşitli faktörlerden kaynaklanır. Yol yüzeyinin türü sürüş direnci katsayısıyla ilgilidir. Lastik yol yüzeyinde ne kadar "düzgün" bir şekilde yuvarlanabilirse (yani mümkün olduğunca az dirençle karşılaşılırsa), tekerleği hareket ettirmek için gereken kuvvet o kadar az olur ve lastik basıncı da o kadar düşük olur. Yakıt tüketimi olacak.
Aşağıdaki tabloda yuvarlanma direnci katsayısının kuru asfalt için düşük (0,010), kum için yüksek (0,3'e kadar) olduğunu görüyoruz.
Yuvarlanma direnci katsayısı ve araç ağırlığı bilindiğinde yuvarlanma direnci hesaplanabilir. Aşağıdaki bilgiler bilinmektedir:
- Kütlesi (m) 3 kg olan BMW X1700;
- Yerçekimi ivmesi (g): 9,81 m/s^2;
- Sürtünme katsayısı (μ): 0,010;
- Yatay yol yüzeyi.
Normal kuvveti (Fn) hesaplamak için öncelikle aracın kütlesini yer çekimi ivmesi (yerçekimi hızı) ile çarpıyoruz:
Daha sonra yuvarlanma direncini elde etmek için normal kuvveti yuvarlanma direnci katsayısıyla çarparız:
Eğim direnci:
Bir araç bir yokuşu tırmanırken eğim direnci adı verilen bir durum oluşur. Aracı hızlandırmak için motordan ilave güç gerekir. Yokuş yukarı sürüş sırasında yol yüzeyine dik bir kuvvet uygulanmaz. Dolayısıyla bunu dikkate almamız gerekiyor.
Araç 100 metrelik bir mesafe boyunca 5 metre yukarıya çıktı (resme bakın). Bu, eğimin %5 olduğu anlamına gelir. Teğetlerle (tan) eğim açısını hesaplıyoruz.
tan α'yı hesaplayın:
tan ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (Hesap makinesinde tan ̄ ¹ değerini elde etmek için önce Shift'e, ardından bronzlaşma düğmesine basın ve parantez içine 5/100 koymayı unutmayın).
Araç yokuş yukarı giderken yuvarlanma direnci azalır. Frol'un formülünde eğim açısını normal kuvvet ve sürtünme katsayısıyla çarpıyoruz. Açıya kosinüs (cos) alfa diyoruz.
Yuvarlanma direncindeki fark (bu örnekte 0,21 N) genellikle ihmal edilir.
Eğim kuvvetini (F eğimi) normal kuvveti (Fn) eğim açısıyla çarparak hesaplayabiliriz. Açıya sinüs (sin) alfa diyoruz.
Yokuşu yukarı sürmek için 832 Newton'dan fazla bir kuvvet + 166,56 N'lik yuvarlanma direnci gerekir. Yuvarlanma ve eğim direnci formüllerini de birleştirebiliriz. Lütfen bunun henüz hava direncini içermediğini, dolayısıyla bunun henüz toplam sürüş direnci olmadığını unutmayın!
Hava direnci:
Sürüş sırasında araç karşıdan gelen rüzgar nedeniyle dirençle karşılaşır. Buna hava direnci denir. Hız arttıkça hava direnci ikinci dereceden artar. Örneğin araç hızı arttıkça araç daha az hızlanacaktır.
Şehirlerarası yolda araç kullanırken 60 ila 80 km/saat arasındaki yakıt tüketimi farkı minimum düzeyde olacaktır. Artan hava direnci nedeniyle 120 ile 140 km/saat arasındaki tüketim farkı çok daha fazladır. En yüksek viteste ideal hız aralığı nedeniyle tüketim genellikle 90 km/saat civarındadır, bkz. Özel yakıt tüketimi.
Hava direncini hesaplama formülü şuna benzer:
Formülün açıklaması:
½ = yarım, hesap makinesine 0,5 olarak yazılabilir;
ρ = Rho. Bu spesifik kütleyi gösterir. Bu durumda havanın özgül kütlesi;
Cw = hava direnci katsayısı;
A = arabanın ön alanı (bu, rüzgar tünelinde belirlenir);
V² = aracın hızının karesi (yani hız x hız);
Bu hesaplama için aşağıdaki verileri kullanıyoruz:
- ρ = 1,28 kg/m³
- Cw = 0,35
- bir = 1,8 m²
- V² = 100 km/sa = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (saniyede metre karedir çünkü bu bir ivmedir):
Flucht formülünü doldurmak için bilinen verileri kullanıyoruz:
Yani hava direncini yenmek için 311,11 N'luk bir kuvvete ihtiyaç vardır.
Toplam sürüş direnci:
Toplam sürüş direnci (Frij), daha önce bahsedilen tüm dirençlerin bir araya getirilmesinden oluşur. Yuvarlanma direnci + eğim direnci + hava direnci birlikte Frij olur:
Rüzgar olmadığında sabit hızda (5 BFT) 100 km/saat hızla %0 eğimde sürüş yapmak için tekerleklere 1.309,78 Newton'luk bir kuvvet gerekmektedir.
Sadece sürüş direnci değil, aynı zamanda dişli kutusundaki verimler ve azalmalar da üreticinin önceden hesaplaması açısından önemlidir.
Şanzıman ve şanzıman oranları motorun özelliklerine göre uyarlanmıştır. Bu sayfada açıklanmıştır dişli oranları.
