Коэффициент сопротивления качению грузового автомобиля

Сопротивления при качении и подъеме.

Сила сопротивления качению автомобиля вызывается деформацией опорной поверхности дороги и шин. Ее определяют как произведение нормальной суммарной реакции опорной поверхности, действующей на колеса автомобиля с весом G(G·cos α), на коэффициент сопротивления качения f:

С помощью коэффициента сопротивления качению f оценивают сопротивления, характеризуемые дорожным покрытием, его типом и состоянием.

Определение сопротивления качению автомобиля проводят из условия его движения по дороге при использовании стандартных шин в нормальном техническом состоянии (рекомендуемое давление воздуха в шине и требуемая высота протектора). Допускаемая нагрузка автомобиля при этом не должна превышать допустимую величину по ГОСТ.

С изменением скорости движения автомобиля величина f не остается постоянной, а меняется, например, согласно следующей зависимости:

.

За f принимается величина, соответствующая скорости движения автомобиля v, не превышающей 20 км/ч. Для оговоренных выше условий движения значение f находится в интервале: f = 0,012…0,016 (для асфальтированных дорог) и f = 0,025…0,035 (для грунтовых укатанных дорог).

Сила сопротивления подъему Рh, действующая на машину при движении по наклонному участку, равна составляющей силы тяжести (веса), параллельной плоскости подъема:

Рh = G·sin α = m·g·sin α,

При движении автомобиля под уклон сила Рh совпадает с направлением тяговой силы Рк. Таким образом, в зависимости от условий движения автомобиля сила Рh может быть и силой сопротивления и силой, движущей автомобиль.

Сумму сил сопротивления качению и подъему называют суммарной силой дорожного сопротивления Рψ:

ψ – коэффициент дорожного сопротивления: ψ = f + sin α.

В общем виде выражения для силы дорожного сопротивления имеет вид:

Рψ = m·g·f ·cos α + m·g ·sin α = m·g(f ·cos α + sin α).

Рψ = m·g·f + m·g ·sin α = m·g(f + sin α) = G(f + sin α).

Сила сопротивления воздуха Рw обусловлена трением в прилегающих к поверхности автомобиля слоях воздуха, сжатием воздуха движущейся машиной, разрежением за машиной и вихреобразованием в окружающих автомобиль слоях воздуха. Основную часть всей силы сопротивления воздуха составляет лобовое сопротивление, которое зависит от лобовой площади (наибольшей площади поперечного сечения машины).

Для определения силы сопротивления воздуха используют зависимость:

где сх – коэффициент, характеризующий форму тела и аэродинамическое качество машины;

где кw – коэффициент сопротивления воздуха; по определению он представляет собой удельную силу в Н, необходимую для движения в воздушной среде тела данной формы с лобовой площадью 1 м 2 со скоростью 1 м/с.

Произведение кw ·F называют фактором сопротивления воздушной среды или фактором обтекаемости, характеризующим размеры и форму автомобиля в отношении свойств обтекаемости (его аэродинамические качества).

Значения аэродинамических коэффициентов cx и кw и площади наибольшего поперечного (миделевого) сечения автомобиля F принимают из приведенной ниже таблице 1.

Источник

Коэффициент сопротивления качению

Рис 3.15. Зависимости коэффициента сопротивления качению от

скорости движения (а), давления воздуха в шине (б) и момента,

передаваемого через колесо (в)

Рассмотрим влияние различных факторов на коэффициент со­противления качению.

Скорость движения. При изменении скорости движения в ин­тервале 0. 50 км/ч коэффициент сопротивления качению изме­няется незначительно и его можно считать постоянным в указан­ном диапазоне скоростей.

При повышении скорости движения за пределами указанного интервала коэффициент сопротивления качению существенно уве­личивается (рис. 3.15, а) вследствие возрастания потерь энергии в шине на трение.

Коэффициент сопротивления качению в зависимости от ско­рости движения можно приближенно рассчитать по формуле

где v скорость автомобиля, км/ч.

Тип и состояние покрытия дороги. На дорогах с твердым по­крытием сопротивление качению обусловлено главным образом деформациями шины.

При увеличении числа дорожных неровностей коэффициент сопротивления качению возрастает.

На деформируемых дорогах коэффициент сопротивления ка­чению определяется деформациями шины и дороги. В этом случае он зависит не только от типа шины, но и от глубины образую­щейся колеи и состояния грунта.

Значения коэффициента сопротивления качению при рекомен­дуемых уровнях давления воздуха и нагрузки на шину и средней скорости движения на различных дорогах приведены ниже:

Асфальто- и цементобетонное шоссе:

Читайте также:  Срок возврата нового автомобиля

в хорошем состоянии 0,007. 0,015

в удовлетворительном состоянии 0,015. 0,02

Гравийная дорога в хорошем состоянии 0,02. 0,025

Булыжная дорога в хорошем состоянии 0,025. 0,03

Грунтовая дорога сухая, укатанная 0,025. 0,03

Обледенелая дорога, лед 0,015. 0,03

Укатанная снежная дорога 0,03. 0,05

Тип шины. Коэффициент сопротивления качению во многом зависит от рисунка протектора, его износа, конструкции каркаса и качества материала шины. Изношенность протектора, уменьше­ние числа слоев корда и улучшение качества материала приводят к падению коэффициента сопротивления качению вследствие снижения потерь энергии в шине.

Давление воздуха в шине. На дорогах с твердым покрытием при уменьшении давления воздуха в шине коэффициент сопро­тивления качению повышается (рис. 3.15, б). На деформируемых дорогах при снижении давления воздуха в шине уменьшается глу­бина колеи, но возрастают потери на внутреннее трение в шине. Поэтому для каждого типа дороги рекомендуется определенное давление воздуха в шине, при котором коэффициент сопротивле­ния качению имеет минимальное значение.

Нагрузка на колесо. При увеличении вертикальной нагрузки на колесо коэффициент сопротивления качению существенно возрастает на деформируемых дорогах и незначительно — на до­рогах с твердым покрытием.

Момент, передаваемый через колесо. При передаче момента через колесо коэффициент сопротивления качению возрастает (рис. 3.15, в) вследствие потерь на проскальзывание шины в месте ее контакта с дорогой. Для ведущих колес значение коэффициента сопротивления качению на 10. 15 % больше, чем для ведомых.

Коэффициент сопротивления качению оказывает существен­ное влияние на расход топлива и, следовательно, на топливную экономичность автомобиля. Исследования показали, что даже не­большое уменьшение этого коэффициента обеспечивает ощути­мую экономию топлива. Поэтому неслучайно стремление конст­рукторов и исследователей создать такие шины, при использова­нии которых коэффициент сопротивления качению будет незна­чительным, но это весьма сложная проблема.

Источник

Сопротивление качению шины — что это и от чего зависит

Мало кто из автомобилистов уделял должное внимание такой характеристике покрышек, как сопротивление качению шины. А зря. Автомобильная резина настолько сложный технический элемент, что от неё зависит не только проходимость и безопасность при вождении, но и экономия топлива. В этом случае, выигрывают и автовладельцы, и природозащитники, так как сокращение выхлопных газов приводит к меньшей степени антропогенного загрязнения окружающей среды.

Что такое сопротивление качению шины

Чтобы коротко и доходчиво объяснить, что такое сопротивление качению колеса, необходимо представить покрышку в пятне контакта с автодорогой. В этом месте, резина расширяется под нагрузкой машины. В совокупности с инерцией движения автомобиля, резина нагревается и растрачивает часть энергии, передаваемой от мотора, это явление и получило название — сопротивление качению шины. Оно измеряется по формуле Pf = Q х f, где «Q» – обычная нагрузка авто, а «f» коэффициент трения качения.

Для каждого дорожного покрытия, коэффициент «f» имеет своё значение, например, для асфальтобетона 0,01, а для щебёночного покрытия 0,025. Всего используется 6 значений «f» для расчёта формулы колёсной технике. Все значения и наименование покрытий, можно найти в соответствующей таблице.

Каким нагрузкам подвержена шина

В движение, автошина подвержена многочисленным нагрузкам и деформациям. Все они влияют на степень сопротивления качения шины. К таким нагрузкам относятся:

Если автомобиль наезжает на неровность при малой скорости, то он способен остановиться. Чтобы создать кинетическую энергию для преодоления препятствия, необходимо обеспечить машине более высокую скорость, а это дополнительная энергия от ДВС.

От чего зависит сопротивление качению

Степень явления сопротивления качения шины, зависит от множества факторов. Среди самых известных можно выделить такие, как:

Особенности экошин

В свете продолжающейся борьбы за экологию, многие производители шин примкнули к движению защитников окружающей среды. Это проявилось в разработке «зелёных» покрышек, выпускаемых с 1992 года. Постепенно, характеристики колёс повышаются. Смысл «зелёных» покрышек в том, что «обутый» автомобиль в резину с пониженным сопротивлением качению расходует меньше топлива, примерно на 20 %. Таким образом, в атмосферу попадает меньшее число вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах.

Согласно исследованиям, каждые 45 000 пробега на шинах с низким сопротивлением качению, владельцы экономят сумму, равную ¼ от стоимости всего комплекта колёс. Кроме экономии, водители меньше загрязняют воздух, внося личный вклад в экологию, заботясь о своём потомстве. Чтобы информировать покупателя, производитель наносит на боковой профиль резины соответствующие маркировки: Green X или Reduces CO2.

Источник

Сопротивление качению шины — что это, от чего зависит

Каждый автовладелец мечтает экономить на топливе и как можно реже посещать АЗС. Современные машины с инжекторными системами стали меньше потреблять горючего. А благодаря такому параметру, как низкое сопротивление качению шины, каждая 8-10 заправка, в зависимости от объёма бака, становится бесплатной. В чём особенности экономичных колёс и как они маркируются, об этом далее.

Читайте также:  Рамка для номера автомобиля mercedes

Что такое сопротивление качению шины

Представьте вращающееся колесо. В нижней точке его боковины постоянно сжимаются и разжимаются под действием массы автомобиля. Чем глубже диапазон сжатия, тем больше поступающей энергии рассеивается. Всего двигателю необходимо преодолеть 3 силы:

Первый пример, если толкать сломанную машину на спущенных колёсах, то потребуется много людей. А если шины будут накачены, то с этим справится даже 1 человек.

Второй пример, если после разгона включить нейтральную передачу, то на одних колёсах машина прокатится 10 м, на других 15 м, а на третьих все 20 м. Здесь разница в конструкции шины и качестве поверхности: чем плотнее боковина и ровнее дорога, тем у покрышки меньше коэффициент сопротивления качению. Измеряется данный параметр по формуле: Pf = Q х f:

В первом значении подразумевается масса автомобиля, во втором – качество трения на том или ином дорожном полотне. Для тестов используют общепринятые значения: асфальт 0,01, бетон 0,015, гравий 0,02, щебень 0,025, грунт 0,05, пахота 0,15 – 0,30. Испытатели также учитывают модель шин и рабочее давление.

Доказано, что в среднем с каждого литра бензина только 20-30% энергии используется для передвижения автомобиля. Остальная сила тратится на: разгон, торможение, лобовое сопротивление и сопротивление качению шин.

Каким нагрузкам подвержена шина

Движущийся автомобиль подвержен различным воздействия окружающей среды: воздух, встречный или боковой ветер, дорожные препятствия, осадки и прочее. Наверное, многие водители замечали, что при встречном ветре автомобиль словно упирается в стену. От влияния перечисленных факторов меняется сопротивление качению колеса. Так же на этот параметр влияет и конструкционные особенности авто:

Например, при наезде на небольшое препятствие машина может остановиться. Для его преодоления необходима кинетическая энергия. То есть, придётся надавить на педаль газа, чтобы заставить двигатель производить больше силы, а значит – увеличится потребление топлива. При этом, твёрдая шина легче преодолеет препятствие, а мягкая – труднее.

От каких факторов зависит сопротивление качения шины

Существует широкий перечень факторов, которые прямо или косвенно валяют на сопротивление качению шины. Главные среди них:

Современные шины продаются с евронаклейками. Пиктограмма топливной колонки и буквенные обозначения от А до G информируют покупателя о топливной экономичности колёс. Чем выше буква, тем меньше ДВС тратит горючего для передачи энергии на приводные валы.

Особенности шин с пониженным сопротивлением качению

Покрышки с жёсткой боковиной или низкопрофильной конструкцией часто имеют пометку экошины (экологичные). Иногда они обозначаются так: Green X или Reduces CO2. Двигатель автомобиля с такими покрышками меньше потребляет топлива, а значит выбросы СО2 в атмосферу сокращаются. Забота об окружающей среде становится всемирным трендом.

Существуют результаты исследований, согласно которым каждые 45 000 км пробега на экошинах сберегают автовладельцам сумму, равную 1/4 части от стоимости комплекта «зелёных» колёс. Кроме этого, резина с низким сопротивлением лучше управляется, что повышает комфорт передвижения.

Источник

Что такое сопротивление качению шины

К аждый владелец машины вам уверенно заявит, что от качества автомобильных шин очень сильно зависит не только управляемость авто, но и расход топлива, сцепление с асфальтом и динамика движения. Кроме того, мы уверены, что вы точно слышали о таком термине, как «сопротивление качению шин» и наверняка задавались вопросом о том, что он означает и как он влияет на общие свойства покрышек. В нашей статье мы рассмотрим, что такое сопротивление качению шины, и как шины с низким сопротивлением качению могут повысить топливную эффективность вашего автомобиля. Итак, приступим!

Что такое сопротивление качению шины?

Давайте разберемся, что такое сопротивление качению шин. Когда вы нажимаете на педаль газа в вашем автомобиле, вы начинаете ускоряться. Но если посмотреть более детально на сам процесс ускорения автомобиля, то можно увидеть, что нажимая на педаль газа вы передаете энергию от сгорания топлива в моторе, или электрическую энергию (все зависит от того, какой тип двигателя вы используете) через другие системы прямиком на шины вашего автомобиля. Это приводит к тому, что ваши покрышки начинают оборачиваться и набирать достаточный импульс, чтобы ваш автомобиль начал двигаться. Но для того, чтобы колесо начало двигаться, ваши покрышки должны преодолеть очень много факторов, которые препятствуют началу движения. И одним из этих факторов является сопротивление качению шины.

Если говорить техническим языком, то сопротивление качению шины – это минимальная энергия, которую ваше транспортное средство должно передать на колеса, чтобы поддерживать постоянную скорость на ровном дорожном полотне. Другими словами, это усилие, которое нужно для того, чтобы колесо постоянно двигалось.

Читайте также:  Причины просадки напряжения в автомобиле

Главным источником сопротивлению качения является процесс, который называется гистерезис. С технической точки зрения, гистерезис – это, по сути, потеря энергии, которая возникает при прохождении шины по поверхности дорожного полотна. Из-за того, что двигатель автомобиля должен постоянно компенсировать гистерезис, он должен вырабатывать дополнительную энергию, что приводит к увеличению расхода топлива.

Как конструкция покрышки влияет на сопротивление качения

Что такое сопротивление качению мы уже разобрались. Но от чего непосредственно зависит сопротивлении качению? Как бы это странно не звучало, но качение покрышки напрямую зависит от конструкции шины и ее свойств. Давайте детально рассмотрим все ключевые аспекты.

Сама конструкция и материалы, из которых она установлена, напрямую влияет на качение шины. Кроме того, иногда индекс сопротивления качению двух визуально одинаковых покрышек может отличаться практически в два раза. Помимо конструкции, на свойства качения покрышки сильно влияет индекс скорости. Высокий индекс скорости означает, что покрышка обладает высокой курсовой устойчивостью, а сама покрышка специально усилена, чтобы выдерживать большие нагрузки. Хоть такие покрышки и обеспечивают большую безопасность на высоких скоростях, но из-за этого приходится жертвовать увеличенной мощность сопротивления. Немаловажным параметром также является размерность колеса. Здесь все просто: чем больше диаметр колеса, тем меньшим будет сопротивление качению. Известно, что плюс один сантиметр к диаметру колеса – это минус 1% от общего числа сопротивления качению.

Если хотите, чтобы мощность вашего двигателя израсходовалась на то, чтобы придавать вашему авто нужное ускорение, тогда вам нужно выбрать правильный протектор колеса. Запомните, что чем глубже протектор на покрышке, тем больше величина сопротивления. Поэтому, когда покрышки уже изрядно износятся, сопротивления качению может упасть на целых 30% от первоначальной величины.

Также всегда обращайте внимание на давление воздуха в покрышках. Помните, что приспущенное колесо неправильно прилипает к дороге и неравномерно распределяет давление. В результате в автомобиле сильно ухудшается сцепление с дорожным полотном и падает управляемость. Кроме того, при езде на плохо накаченных шинах приводит к тому, что сами шины быстро нагреваются, деформируются. При этом, увеличивается сопротивление качению, увеличивается расход топлива и сами покрышки быстрее изнашиваются.

Минимальное сопротивление качению шины

Скажем сразу, что избавиться сопротивления качению шины нельзя исходя из законов физики. Но раз его нельзя полностью устранить, его можно попробовать свести к минимуму. Как мы уже выяснили, сопротивление качения шин вызвано гистерезисом. Чтобы минимизировать его влияние можно спроектировать покрышку таким образом, чтобы ее протектор был как можно меньше. Минусом такого подхода будет очень малый срок службы покрышки.

Второй способ более технологичен, ведь он требует разработки качественно новых материалов для шин. Покрышки из таких материалов получат снижение сопротивления качению благодаря тому, что они будут устойчивыми к выработке тепла и их протектор будет иметь минимальный прогиб во время сцепления с дорожным покрытием. Современные шины с низким сопротивлением качению используют именно второй подход.

Сопротивление качению шин и экономия топлива

Итак, если просуммировать все вышесказанное, можно сказать, что если мы выберем шины, у которых коэффициент сопротивления качению довольно низкий, то мы сможем больше мощности двигателя перенаправить на увеличение скорости или поубавить газ для экономии топлива. В целом, такое предположение вполне обосновано.

Чтобы проверить эту теорию на практике ученые из автомобильной индустрии провели ряд независимых тестов. В них использовались покрышки, у которых снижения сопротивление качению достигло 10-12 % по сравнению с обычными шинами. При этом, использовались шины от разных производителей. Само тестирование проводилось на гоночном треке на специальном спортивном седане. Во время теста автомобиль проехал около 400 км с несколькими заправками.

В результате тестирования ученые выяснили, что использование шин с низким сопротивлением качения позволило снизить расход топлива на 6 процентов по сравнению с обычными покрышками. В целом, это не очень большое преимущество. Но если брать в пересчете на годовой запас топлива, то может получить довольно неплохая экономия семейного бюджета.

Кроме того, в отчете исследования сказано, что на размер экономии топлива будет влиять не только коэффициент сопротивления качения покрышек, но и стиль вождения, качество дорожного покрытия и общее техническое состояние автомобиля. Поэтому, сам факт того, что вы обули ваше авто в покрышки с низким сопротивлением качения, еще не гарантирует вам того, что вы сможете получить достаточную экономию топлива 🙂

Источник

Поделиться с друзьями
Практические советы по железу и огороду
Adblock
detector