Сила инерции
Суммарный инерционный момент слагается из инерционных моментов деталей, определяемых по формуле
Рис. 10. Схема сил, действующих на автомобиль при прямолинейном движении
Рис.11. Схема сил и моментов, действующих на прицеп Значительные моменты имеют маховик двигателя и колеса. Однако, если двигатель расположен в продольной плоскости (а на подавляющем большинстве автомобилей так оно и есть), то инерционный момент маховика не учитывается, так как он действует в перпендикулярной плоскости. Момент инерции необходимо учитывать. Он определяется по формуле
где ∑ θ к - момент инерции колёс (кгс·сек2); rк - радиус качения колеса. В качестве примера в табл.2 приведены моменты инерции колёс автомобилей ГАЗ-66 и ЗИЛ-130.
Таблица 2 - Моменты инерции колес автомобилей
θ 1 - переднее колесо; θ 2 - заднее колесо. Сила сопротивления качению - Р f представляет собой сумму направленных против движения автомобиля продольных касательных реакций дороги. Она определяется по формуле
где f – коэффициент сопротивления качению. Для значений углов α ≤ 100, когда cosα = 1, 0 получим
Сопротивление воздуха Рw. Потери на сопротивлениевоздуха слагаются из потерь на трение слоев увлекаемого автомобилем воздуха и потерь на вихреобразование. В результате за автомобилем создается зона разряжения, а впереди – зона повышенного давления. Эта разность давлений впереди и сзади автомобиля и является причиной сопротивления движению. Сопротивление воздуха зависит: а) от площади сечения автомобиля; б) от формы автомобиля. Наиболее точно сопротивление воздуха определяется опытным путем - продувкой модели в аэродинамической трубе. При этом сопротивление трения не моделируется, поэтому результат получается несколько заниженный. Для практических расчетов пользуются формулой
где ρ – плотность воздуха; с – коэффициент сопротивления формы; F – площадь лобового сопротивления. Если принять ρ = const, то Кw = ρ ·с - это коэффициент обтекаемости. Тогда получим
Для легковых автомобилей Кw = 0, 02…0, 03 (кг·сек2/м4). Для грузовых автомобилей Кw = 0, 05…0, 07. Для автопоезда Кw = 0, 09. Площадь лобового сопротивления определяется по формуле
F = ВН, (34)
где В - ширина автомобиля; Н - высота автомобиля,
Сопротивление воздуха можно не учитывать: а) для легковых автомобилей для скоростей до 60 км/ч; б) для грузовых автомобилей для скоростей до 40 км/ч.
2.2. Нормальные реакции дороги на колёса автомобиля
В основе всех тяговых расчетов автомобиля лежит определение нормальных реакций на колеса автомобиля. Рассмотрим этот вопрос на конкретном примере, например, на примере двухосного автомобиля (рис.12). Для определения нормальных реакций на колеса автомобиля необходимо составить и решить два уравнения статики: 1. Уравнение проекций сил на ось. 2. Уравнение моментов относительно какой-либо из осей. Уравнение проекций на ось Z
Z1 + Z2 = Qz, (35)
где Qz = G·cosα + Pкрz. Составим уравнение моментов относительной задней оси
Z1L + ∑ M = 0. (36) или
(37)
Решая эти два уравнения относительно двух неизвестных Z1 и Z2, получим
А как же быть с трехосными автомобилями? На рис.13 представлена приведенная схема трехосного автомобиля. Определим нормальные реакции на колеса трехосного автомобиля. Заменим реакции Z2 и Z3 (в сумме) на Z т
Z т = Z2 + Z3 .
Составим уравнение моментов
Z2 lт = Zт l3.
Рис. 12. Силы и моменты, действующие на двухосный автомобиль
Рис. 13. Приведенная схема трехосного автомобиля Если l2 = l 3, а, как правило, это так, то
Таким образом, уравнения равновесия тележки будут иметь вид
Если задние колеса трехосного автомобиля подвешены независимо одно от другого, то задача становится статически неопределимой и решается так же, как и для многоосного автомобиля. Для многоосного автомобиля число неизвестных (искомых реакций) больше числа уравнений статики. Поэтому, наряду с равновесием внешних сил и моментов, необходимо рассмотреть равновесие внутренних сил, какими являются силы упругости подвески, связывающей колеса с корпусом (рамой) автомобиля. Для решения этой задачи необходимо знать характеристики подвески всех колес автомобиля.
|
или 
(27)
(28)
(29)
(30)
(31)
(32)
(33)
. (38)
(39)
