OPORY RUCHU SAMOCHODU I ICH OKREŚLANIE cd.
Ostatecznie wzór do określania siły oporów wzniesienia jest następujący:
Uzasadnienie powyższych rozważań:
5. Opory powietrza
Opór powietrza jest wynikiem przezwyciężania przez czołową powierzchnię poruszającego
pojazdu oporu powietrza. Opór powietrza jest wprost proporcjonalny do powierzchni
czołowej samochodu S oraz do kwadratu prędkości jazdy V , czyli:
Cx - współczynnik oporów powietrza, zależny od kształtu nadwozia
(bezwymiarowy) - wg instrukcji pojazdu lub z literatury motoryzacyjnej,
- gęstość powietrza, która dla warunków normalnych (tzn. temp. 15 stopni
i ciśnienie atmosferyczne 1013 hPa) wynosi r = 1,226 kg/m2
S - powierzchnia czołowa pojazdu jako rzut obrysu pojazdu na płaszczyznę
prostopadłą do osi samochodu w m2
V - prędkość jazdy w m/s.
Współczynnik Cx określa się doświadczalnie (w tunelu aerodynamicznym lub przez próby
drogowe). Jak wpływa ukształtowanie przodu i tyłu samochodu na współczynnik Cx
pokazuje poglądowo rys. 2.5.
Powierzchnię czołową pojazdu można obliczyć z empirycznego wzoru
gdzie:
k - współczynnik powierzchni czołowej (dla samochodów osobowych
k = 0,7 - 0,9),
b - szerokość pojazdu [m],
h - wysokość pojazdu [m].
Uwaga: Jako że we wzorze na siłę oporu powietrza prędkość pojazdu występuje w drugiej
potędze, na wykresie krzywa oporu powietrza jest parabolą drugiego stopnia (wykres 2.2
na str. 19). Ten fakt powoduje, że przy małych prędkościach pojazdu siła oporu powietrza
jest mała, natomiast przy większych znacznie wzrasta. Na przykład, jeżeli prędkość
pojazdu wzrośnie trzykrotnie to siła oporu powietrza wzrośnie dziewięciokrotnie!
6. Opory bezwładności
Opory bezwładności występują, kiedy pojazd zmienia prędkość ruchu. Opory te dzielą się
na dwa rodzaje sił.
6.1. Siła oporu bezwładności wynikająca z mas będących w ruchu postępowym,
występująca w okresach, kiedy samochód przyspiesza lub zwalnia
6.2. Siła oporu bezwładności pochodząca od mas wirujących (np. od kół jezdnych, od
elementów układu napędowego, silnika itp.)
W okresie ruchu przyspieszonego masy wirujące stawiają dodatkowy opór, które po
zredukowaniu na obwód kół napędowych określa się jako
gdzie: mred - masa wirująca zredukowana na obwód kół napędowych
Całkowita siła oporu bezwładności określa zatem zależność
Wprowadzając oznaczenie
otrzymuje się ostatecznie wzór ogólny na siłę oporów bezwładności
gdzie: - współczynnik mas wirujących
Współczynnik mas wirujących zależy od wielu czynników, jak np. momenty bezwładności
mas wirujących, przełożenia układu napędowego, masa samochodu itp. Przykładowo dla
samochodów osobowych zawiera się w granicach od 1,3 dla biegu najniższego do 1,02
dla biegu najwyższego.
7. Suma oporów powietrza
Uwzględniając powyższe siły oporów to suma oporów oddziałujących na poruszający pojazd
wynosi
Ćwiczenie. Określić sumę oporów działających na samochód osobowy FIAT Bravo 1,6 16V
SX, który porusza się stałą prędkością V1 = 30 km/h i V2 = 130 km/h po poziomej
nawierzchni asfaltowej. Niezbędne dane do obliczeń na str. 11 i 12. oraz z rys. 2.4.
Rozwiązanie:
gdzie: a - przyspieszenie działające na pojazd.
Zadanie domowe.
Obliczyć sumę oporów F0 działających na samochód osobowy FIAT Bravo 1,6 16V SX,
który porusza się ze stałą prędkością V = 130 km/h po jezdni o nawierzchni asfaltowej
nachylonej pod kątem 5 stopni.
Odp. F0 = 7498,4 N
- 17 -
- 18 -
