Теоретическое обоснование работы

 

Теория автомобиля является одним из прикладных приложений теоретической механики и использует ее методы. Например, все внешние факторы, действующие на автомобиль, сведены в сосредоточенные силы, которые прикладываются к характерным точкам автомобиля (центр тяжести, сцепное устройство и т.д.). Воздействие дороги представлено реакциями в пятне контакта колес.

Одной из сил, сопротивляющихся движению, является сила сопротивления качению P_K. Она возникает из-за смещения эпюры давлений в пятне контакта вперед по ходу движения. [1, гл.21.2]

Сила P_K приводится в центру колеса. Постоянный коэффициент при реакции R_Z на колесе, называют коэффициентом сопротивления качения f.

P_K= f ·G

Коэффициент f зависит от типа поверхности, материала колеса и его гистерезисных характеристик (для пневматических шин они зависят от давления в шине). Для твердых поверхностей он мал (стальная колесная пара по рельсу f =0.001-0.002), для деформируемых – велик (пневматическая шина по песку f =0.300). Примерные значения приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1

Выявлена, но теоретически полностью не раскрыта для пневматической шины, зависимость f от скорости движения. В общем виде

f = f ₀ + f (Va)

Имеются предложенные разными исследователями эмпирические линейные и квадратичные скоростные прибавки, пригодные для практических расчетов.

 

Вторая сила, возникающая при движении на дороге с уклоном, является горизонтальной составляющей силы реакции G. Она тем больше, чем больше угол подъема.

 

Для малых углов принимают sin» tgα = i. Эту величину называют уклоном дороги

Сила сопротивления подъему тогда составит:

P_П=± i · G

Физический смысл отрицательного уклона надо понимать как разгон автомобиля при движении вниз.

Две рассмотренных силы объединяют в силу суммарного сопротивления дороги:

 

Р_Д = Р_К+Р_П = f ·G ± i · G = (f ± i) G = ψ G

Коэффициент ψ называют коэффициентом суммарного дорожного сопротивления.

 

Для практического измерения этих величин применяют передвижную дорожную лабораторию с прицепным пятым колесом, оборудованном датчиками.

Для контроля сил в сцепном устройстве применяют стрелочные или цифровые динамометры растяжения (тензодатчики).

 

В лабораторной работе вам предстоит самостоятельно определить значения этих параметров на модели.

Порядок выполнения работы:

1. Вспомните из курса Устройства автомобиля основные геометрические размеры автомобиля и их определения (габариты, колея, база и т.д.). Повторите определение снаряженной, полной массы, их распределение по осям. Вспомните из пройденных лекций по Теории автомобиля геометрические параметры устойчивости и проходимости. Измерьте размеры модели с помощью линейки, ее снаряженную массу, распределение масс на передний мост и заднюю тележку с помощью электронных весов.

 

 

1. Нанесите их обозначения параметров и величины на схему.

 

1. Самостоятельно напишите формулу силы сопротивления качению. Измерьте силу сопротивления качению, медленно протягивая автомобиль по горизонтальной поверхности. Из нее выведите значение коэффициента качения f.

 

 

1. Второй способ определения f – вызвать качение автомобиля, изменяя уклон на регулируемом пандусе. Минимальный уклон самопроизвольного качения и равен f. Уклон определим из геометрических характеристик пандуса (измеряем высоту Н при базе В=100 см).
2. Заполните таблицу. Определите погрешность. Сделайте вывод.

 

Таблица 1.2 - Определение силы сопротивления качению и коэффициента сопротивления качению f

 

Масса модели снаряженная, m0, г	Масса модели полная, mа, г	Сила тяги на динамометре, равная сопротивлению качения, Рт=Рк, Н	Коэффициент сопротивления качению расчетный, f	Уклон начала самокачения, i=f	Относительная погрешность измерения, ε,%

 

1. Выполните измерения Р_к и f на разных типах опорного покрытия. Аналог асфальто-бетона – ламинат, грунтовой дороги - войлок, песка – поролон. Измерьте силы, заполните таблицу. Определите погрешность. Сделайте вывод.

 

Таблица 1.3 - Определение силы сопротивления качению и коэффициента сопротивления качению f на разных типах опорного покрытия

 

Типы покрытия	Масса модели полная, mа, г	Сила тяги на динамометре, равная сопротивлению качения, Рт=Рк, Н	Коэффициент сопротивле-ния качению расчетный, f	Уклон начала само-качения, i=f	Относительная погрешность измерения, ε,%
Ламинат (аналог твердого покрытия - асфальтобетон)
Войлок (аналог малодеформируемого покрытия - грунтовая сухая дорога)
Поролон (аналог сильнодеформируемого покрытия - снег, песок)

 

1. Самостоятельно напишите формулу силы сопротивления дороги Р_д. Из нее выведите силу подъему Р_п и значение уклона i..Измерьте силы.

 

 

1. Заполните таблицу. Определите погрешность. Сделайте вывод.

 

Таблица 1.4 - Определение силы сопротивления подъему и уклона i

 

Масса модели полная, mа, г	Сила тяги на динамометре, равная сопротивлению дороги, Рт=Рд, Н	Сила сопротивле-ния подъему, Рп, Н	Уклон, вычисленный из силы сопротивления подъему, i	Уклон из геометри-ческих размеров установки, i	Относительная погрешность измерения, ε,%

 

Контрольные вопросы:

1. Перечислите силы, действующие на автомобиль?

2. Какие из них зависят от его веса, а какие от других факторов?

3. Назовите примерные значения коэффициента сопротивления качению f для разных типов покрытия?

4. Какие дорожные покрытия называют твердыми, а какие деформируемыми? Какой простейший признак деформируемого покрытия?

5. На какой эксплуатационный энергетический показатель, связанный с себестоимостью перевозок, непосредственно влияют силы сопротивления качению и подъему?

6. Как поддерживают минимальное значение f при проведении диагностики и ТО ходовой части?

7. Как уменьшают значения i и f при проектировании и строительстве дорог?

8. Как уменьшить значения i при проектировании и строительстве дорог в горной местности?