К вопросу об определении коэффициента сопротивления качению

NovaInfo 33
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Просмотров за месяц: 7
CC BY-NC

Аннотация

В статье анализируются аналитические зависимости, используемые для нахождения коэффициента сопротивления качению в различных дорожных условиях и режимах движения автомобиля. рассматриваются способы его экспериментального определения.

Ключевые слова

КОЭФФИЦИЕНТОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ, СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ, ДОРОЖНОЕ ПОКРЫТИЕ

Текст научной работы

При изучении тягово-скоростных свойств автомобиля рассматривается сила сопротивления качению, которая, в зависимости от условий и режима движения, не остается постоянной.

Практически во всех работах отмечается, что сопротивление качению зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов: конструкции шины, давления и ней воздуха, температуры, нагрузки и передаваемого шиной момента, скорости движения автомобиля, состояния дорожной поверхности. Колеса автомобиля работают в различных условиях: разная нагрузка, передаваемый момент, состояние опорной поверхности. Так как невозможно учесть особенности работы каждого колеса, используют осредненные значения коэффициентов сопротивления качению, а общую силу сопротивления качению автомобиля определяют по выражению:

F_{f}=G_{a}\cdot f

где Gf — вес автомобиля (сила тяжести), f — коэффициент сопротивления качению.

В наибольшей степени коэффициент сопротивления качению зависит от таких конструктивных параметров шин, как число слоев и расположение нитей корда, толщина и состояние протектора. Уменьшение числа слоев корда, толщины протектора, применение синтетических материалов с малыми гистерезисными потерями способствуют снижению сопротивления качению. В зависимости от конструкции шины и давления воздуха в ней коэффициент сопротивления качению меняется довольно значительных пределах (2,5 — 4,5 раза) [6].

При движении автомобиля до скорости до 60 — 80 км/ч [1] сопротивление качению можно считать постоянным. Интенсивное увеличение сопротивления качению наблюдается при скорости свыше 100 км/ч. Объясняется это увеличением затрат энергии при ударах и колебательных процессах, происходящих в шине при высоких скоростях движения. Предложено несколько эмпирических зависимостей для определения коэффициента сопротивления качению при высокой скорости движения:

f=f_0\left(1+\frac{V^{2}}{2000} \right) [1]

f=f_{0}+f_{s}\left (\frac{V}{100} \right) ^{2,5} [4]

f=0,01\left (1+\frac{V}{160} \right) [4]

Для различных дорожных условий приводятся рекомендуемые для расчетов экспериментально определенные значения коэффициентов сопротивления качению [3,5,6]. Однако объективная характеристика этих условий, как правило, не приводится или представлена в общем виде типа — хорошем, удовлетворительном состоянии.

Конструктивные характеристики пневматической шины, особенности конструкции ходовой части автомобиля и состояние опорной поверхности — это основные факторы, влияющие на величину сопротивления движению. Исходя из этого, следует подходить к выбору аналитической зависимости по определению коэффициента сопротивления качению.

Сложная зависимость между всеми факторам, влияющими на величину коэффициента сопротивления качению, не позволяет получить точного аналитического расчета. Поэтому его определение почти полностью основывается на экспериментальных данных.

На дорогах с твердой опорной поверхностью сопротивление качению во многом зависит от размеров и характера неровностей дороги, которые приводят к повышенной деформации шин и подвески и, как следствие, к дополнительным затратам энергии.

Дорожное покрытие не является абсолютно ровным даже после сдачи дороги в эксплуатацию. Под действием динамических нагрузок от движущихся транспортных средств неровности быстро увеличиваются, создавая дополнительное сопротивление движению. Так, например, мощность, затрачиваемая на колебания автомобиля, может доходить до 15 л. с. [3].

Аналитическая зависимость определения коэффициента сопротивления качению с учетом ровности опорной поверхности предложена А.К. Бируля

f =0,01+\lambda _{\Pi}\cdot S\cdot V_{a}^{2}\cdot 10^{-8}

где λп — коэффициент, зависящий от конструкции ходовой части автомобиля (легковой — 4,0, грузовой — 5,5); S — показатель ровности покрытия; Va — скорость движения автомобиля, км/ч.

Показатель ровности s приводится для трех типов покрытия (асфальто- и цементно-бетонные, щебеночное и гравийное, булыжное) в отличном, хорошем и неудовлетворительном состояниях.

В настоящее время для оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорожного покрытия используется методика инструментальных обследований с использованием передвижной дорожной лаборатории КП-514 МП. Подвижная лаборатория выпускается Саратовским НПЦ «Росдортех» на базе автомобиля ГАЗ-33021 «Газель» и комплектуется:

  • гироскопическим датчиком курса Г-3М;
  • гироскопическим датчиком крена и тангажа ЦГВ-4 с юстировочным устройством;
  • датчиком пройденного пути;
  • прицепным устройством ПКРС-2У;
  • установкой динамометрического нагружения ДИНА-3М;
  • комплектом измерительной и регистрирующей аппаратуры.

Прицепное устройство ПКРС-2У позволяет выполнять измерение неровностей дорожного покрытия, основанное на определении вертикальных перемещений колесного узла относительно инерционной массы приора, движущегося с постоянной скоростью 50 км/ч. Показания датчика ровности обрабатываются в ЭВМ и регистрируются в виде показателя ровности «сантиметры на километр пройденного пути». Этот показатель может вычисляться на участке с заданным шагом (5, 10, 20….100) метров, в зависимости от целей измерения. Таким образом, каждый обследуемый километровый участок дороги может содержать информацию от 10 до 200 значений, привязанных к определенной контрольной отметке.

На обследованных дорогах различной категории и состояния могут быть выделены участки с однородным состоянием ровности дорожного полотна, с известным продольным и поперечным уклонами, которые могут быть использованы для экспериментального определения величины коэффициента сопротивления качению.

Экспериментальное определение коэффициента сопротивления качению с учетом конструктивных особенностей шин, конструкции ходовой части автомобиля и режима движения, следует считать метод выбега с установившейся скорости, поскольку он наиболее информативен и не требует сложных измерительно-регистрирующих приборов.

Читайте также

Список литературы

  1. Яковлев Н.А. Труды ВЗПИ, № 22, 1958.
  2. Цукерберг С.М. и др. Пневматические шины. – М.: «Химия», 1973.
  3. Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобилей. – М.: Машиностроение, 1966.
  4. Дж. Вонг. Теория наземных транспортных средств. – М.: Машиностроение, 1982.
  5. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. – М.: Машиностроение, 1989.
  6. Гришкевич А.И. Автомобили: Теория. – М.: Машиностроение, 1986.

Цитировать

Иванкина, О.П. К вопросу об определении коэффициента сопротивления качению / О.П. Иванкина, Б.С. Лебедев. — Текст : электронный // NovaInfo, 2015. — № 33. — URL: https://novainfo.ru/article/3523 (дата обращения: 19.01.2022).

Поделиться