Силы, действующие на автомобиль

На движущийся автомобиль действуют различные по направлению и величине силы: внешние силы и их составляющие, направленные по линии движения; составляющие сил, действующих перпендикулярно к направлению движения (вес); внутренние или динамические силы, возникающие в процессе неустановившегося движения автомобиля. Непосредственное влияние на движение автомобиля оказывают внешние силы и их составляющие, направленные по линии его движения:

- силы тяги (F), реализуемые тяговыми средствами автомобиля;

- силы сопротивления движению автомобиля (W), представляющие суммарную величину естественных сил сопротивления;

- силы торможения (В), представляющие собой искусственные силы сопротивления движению автомобиля, реализуемые по мере необходимости водителем автомобиля.

Сила тяги. У автомобиля различают значения индикаторной F_и - развиваемой в цилиндрах двигателя, касательной F_к - на движущих колёсах и полезной F_п - на крюке автомашины. В тяговых расчётах для практических целей пользуются значением касательной силы тяги

F_к = F_и – Fпот, 3.2

где Fпот – потери в движущем и передаточном механизмах.

Касательная сила тяги (F_к) регулируется изменением подачи топлива в цилиндры (педаль газа) и изменением передаточного числа коробки передач. При известной мощности двигателя (паспортные данные) F_к определяется из выражения

, Н, 3.3

где N – мощность двигателя, кВт; η_н – к.п.д. передачи от вала двигателя к движущим колёсам

(0,8…0,9); η_к – к.п.д. ведущего колеса (0,7…0,8); V – скорость движения автомобиля, км/ч.

Наибольшее значение тягового усилия F_max ограничивается условиями сцепления движущих колёс с дорожным покрытием

, Н, 3.4

где Р_сп – сцепной вес автомашины, т.е. вес, приходящийся на движущие (приводные) колёса, кН,

φ – коэффициент сцепления.

В зависимости от колесной формулы (соотношение приводных колёс к общему числу колёс) сцепной вес определяется следующими выражениями

Формула 4 х 2 - Р_сп = 0,7Р; 4 х 4 - Р_сп = 1,0Р; 6 х 2 - Р_сп = 0,4Р; 6 х 4 - Р_сп = 0,6Р. Здесь Р – полный вес автомобиля, кН.

Величина коэффициента сцепления зависит главным образом от типа дорожного покрытия и его состояния, а его значения колеблются в следующих пределах: от 0,75 до 0,25 – для главных откаточных дорог со щебёночным, асфальтовым, асфальтобетонным, бетонным, булыжным или брусчатым покрытием; от 0,6 до 0,2 – для забойных и отвальных дорог с укатанными проездами; от 1,18 до 0,3 – на дорогах покрытых снегом или при гололёде.

Силы сопротивления движению (W). Силами сопротивления называются неуправляемые внешние силы, возникающие в процессе движения и направленные против движения автомобиля:

, Н 3.5

где W_о – основное сопротивление движению на прямом горизонтальном участке, вызываемое трением в подшипниках и деформацией шин и дорожного полотна в процессе качения колеса, Н

, Н, 3.6

здесь коэффициент сопротивления качению, Н/кН; зависит от типа и покрытия дорог: 15…40 Н/кН – для главных дорог, 40…100 Н/кН – для забойных дорог, 90…200 Н/кН – для отвальных дорог; Р – полный вес автомобиля, кН; W_i – сопротивление от уклона, H

, Н 3.7

W_i – удельное сопротивление от уклона, численно равное числу тысячных уклона, Н/кН (или ‰).

W_в – сила сопротивления воздушной среды, Н (учитывается при скорости движения более 15 км/ч)

, Н 3.8

здесь - коэффициент, учитывающий обтекаемость автомобиля, для карьерных автосамосвалов; S – лобовая поверхность автомобиля, м² (S=10…11 м² – для автомобилей G=30…40т, S=25…31 м² – при G= 110…180 т); V – скорость движения, км/ч.

W_j – сила сопротивления, вызываемого инерцией вращающихся масс автомобиля, Н

, Н 3.9

здесь P – полный вес автомобиля, кН; g – ускорение силы тяжести, м/с²; a – ускорение движения автосамосвала, м/с²; γ – коэффициент инерции вращающихся масс, γ=0,03…0,15 в зависимости от трансмиссии и загруженности автосамосвала.

W_кр – сопротивление на кривой, определяется по эмпирической формуле

, Н, 3.10

здесь R – радиус кривой, м;

W_кр = (0,05…0,08) W; поэтому обычно пренебрегают в расчётах при достаточно большом R_пр.

Сила торможения (В). Величина тормозной силы В ограничивается условиями сцепления колес и полотном дороги. Нормальное торможение осуществляется при условии, что тормозная сила не превосходит силу сцепления колёс с полотном дороги

, 3.11

где Р_тор – тормозной вес автомобиля, приходящийся на тормозные колёса автосамосвала, прицепа или полуприцепа; φ – коэффициент сцепления, значения которого представлены при определении силы тяги. При условии

, 3.12

начинается движение «юзом»

Дата добавления: 2014-01-04