Студопедия
Новини освіти і науки:
Контакти
 


Тлумачний словник






Аеродинамічні властивості колісної машини

АЕРОДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МАШИНИ

При взаємодії повітряного потоку та кузова колісної машини виникає повна аеродинамічна сила й повний аеродинамічний момент. Повна аеродинамічна сила PW - це рівнодіюча всіх елементарних аеродинамічних сил, що діють на поверхню колісної машини. Повний аеродинамічний момент MW- це результуючий момент, який створюється всіма діючими на колісну машину аеродинамічними моментами.

Проекції повної аеродинамічної сили на осі X, Y, Z, початок яких знаходиться у центрі мас ЦМ машини й повний аеродинамічний момент щодо цих осей у зв’язаній системі координат показано на рис. 5.1.

 

Рис. 5.1. Схема аеродинамічних сил і моментів, що діють на автомобіль:

ЦТ - центр мас автомобіля; ЦМ - метацентр; ам - плече прикладання аеродинамічної сили; β - кут набігання повітряного потоку; Рх - сила лобового опору; Ру - бічна сила; Рг - піднімальна сила; Мх - момент крену;

Му - перекидаючий момент (момент тангажу); Мг - обертальний момент

 

Повна аеродинамічна сила й повний аеродинамічний момент визначаються з виразів:

де СW та mW - коефіцієнти повної аеродинамічної сили й моменту, відповідно;

ρ - густина повітря;

F - лобова площа автомобіля;

- швидкість набігання незбуреного повітряного потоку;

B - база автомобіля.

Проекції повної аеродинамічної сили на зв'язані координатні осі визначаються за формулами, які наведені нижче.

Сила лобового опору:

де Сх - коефіцієнт аеродинамічного опору.

Бічна сила:

 

де СY - коефіцієнт бічної сили.

Піднімальна сила:

де СY - коефіцієнт піднімальної сили.

Момент крену:

 

де тх - коефіцієнт моменту крену; В - поперечна база машини.

Перекидаючий момент (момент тангажу):

де тY - коефіцієнт перекидаючого моменту; L - поздовжня база машини.

Поворотний момент:

де тг - коефіцієнт моменту, що повертає.

Коефіцієнти повної аеродинамічної сили СW і моменту тW визначаються з виразів:

;

 

Сила лобового аеродинамічного опору Рх істотно впливає на витрати потужності при русі автомобіля з високою швидкістю. Бічна сила Ру виникає при дії бічного вітру. Піднімальна сила Р2 є результатом більшого тиску в зоні днища авто ніж в зоні даху.

Точка Цм(Рис. 5.1) прикладання рівнодіючої аеродинамічних сил називається метацентром. Відстань від центра мас машини до метацентру називають плечем аМ прикладання аеродинамічної сили, що створює момент, який прагне розвернути автомобіль. Під дією цього моменту машина прагне розвернутись перпендикулярно до напрямку повітряного потоку, якщо його напрям не співпадає з її поздовжньою віссю. Однак за рахунок сил тертя в контакті шин з дорогою автомобіль може рухається в заданому напрямку.

В автомобіля обтічної форми цей повертаючий момент буде більшим, ніж у не обтічного, через більшу величину цього плеча. Величина плеча ам прикладання аеродинамічної сили поряд з висотою метацентра визначає аеродинамічну стійкість машини при дії поздовжніх і бічних вітрів. В ідеальному випадку - при збігу центру мас і метацентра аеродинамічний момент дорівнює нулю. Однак у реальних умовах центр мас машини і її метацентр, як правило, не збігаються. При цьому, якщо рівнодіюча аеродинамічних сил знаходиться попереду центру мас, то машина повертається за напрямом вітру, тобто вона є аеродинамічно нестійка.

Сила аеродинамічного опору тіла, що переміщається в повітряному середовищі, визначаються коефіцієнтом аеродинамічного опору, лобовою площею, густиною повітря, швидкістю повітряного потоку і її розраховують за формулою, яка виведена виходячи із основних положень гідромеханіки:

; (5.1)

де Сх- коефіцієнт аеродинамічного опору (обтічності);

F - площа міделевого перетину - найбільша площа перетину тіла в площині, яка є перпендикулярна до напрямку його руху;

- швидкісний або динамічний напір.

Остаточно вираз (5.1) прийме вид:

(5.2)

У теорії автомобіля величину прийнято називати фактором обтічності КF. Тоді вираження (5.2) можна представити у вигляді відомої в теорії автомобіля формули:

Варто враховувати, що швидкість набігання потоку може змінюватись залежно від швидкості VBта кута набігання β бічного вітру. При відсутності зустрічного вітру швидкість повітряного потоку дорівнює швидкості руху автомобіля. Для оцінки впливу швидкості й напрямки вітру можна використовувати залежність:

.

При відсутності вітру . Якщо вітер спрямований проти руху, то . При збігу напрямку вітру з напрямком руху автомобіля .

Аеродинамічний опір колісної машини складається з п’яти основних складових:

- опору форми РWФ;

- тертя РWT;

- внутрішніх потоків повітря в системах охолодження двигуна й вентиляції кабіни й кузова РWB;

- індуктивного РWІ і додаткового РWД (опору дрібних елементів на кабіні й кузові) РWД .

Опір форми РWФ є результуючим усіх елементарних сил нормального тиску, що діють на зовнішню поверхню кабіни й кузова. Він визначається обтічністю форм їх поздовжнього й поперечного перерізів.

Опір тертя РWT - результуючих всіх дотичних сил, що діють на зовнішню поверхню кабіни й кузова та залежить від величин дотичних напружень у зоні пограничного шару. Для забезпечення його мінімального значення необхідно, щоб дотичні напруження були малі, тоді пограничний шар збереже свою ламінарність. У протилежному випадку - при більших дотичних напруженнях він переходить у турбулентний стан, що супроводжується відривом потоку й виникненням вихорів.

Опір внутрішніх потоків РWB виникає через гальмування й втрату енергії зустрічного повітря, що забирається у системі охолодження двигуна й вентиляції кабіни й кузова, і залежить від їхнього конструктивного виконання й витрати повітря.

Індуктивний опір РWІ обумовлено виникненням піднімальної сили й перетіканням вихроподібних повітряних потоків із зони під дном автомобіля нагору по бічних стінках кабіни й кузова (через різницю тисків на днищі машини та її даху) і залежить від її конструктивного виконання, структури й об’єму повітряного потоку, що переміщається під нею.

Додатковий опір РWД пов’язаний з наявністю на поверхнях кабіни й кузова дрібних, виступаючих за їхні габарити, конструктивних елементів (дверних ручок, зовнішніх дзеркал, антен, габаритних ліхтарів і т. д). Він визначається як кількістю цих елементів, так і рівнем їхньої обтічності.

Питома вага складових аеродинамічного опору залежить від типу автотранспортного засобу. За літературним даними, він становить:

- для пасажирських автомобілів: опір форми РWФ - 65%, опір тертя РWT - 5%, опір внутрішніх потоків РWB - 7%, індуктивний опір РWI - 12%, додатковий опір РWД - 11%.

- для вантажівок і магістральних автопоїздів: опір форми РWФ - 70%, опір тертя РWT - 7%, опір внутрішніх потоків РWB - 8%, індуктивний опір РWI - 7%, додатковий опір РWД - 8%.

У табл. 5.1 наведені значення коефіцієнта аеродинамічного опору Сх, лобової площі F фактора обтічності КР для ряду легкових автомобілів, автобусів та магістральних автопоїздів.

Таблиця 5.1

Параметри аеродинамічного опору автотранспортних засобів

при обтіканні повітряним потоком

Марка автомобіля Коефіцієнт CX Лобова площа F, м2 Фактор обтічності КF, Н× c22
Легкові автомобілі
ЗАЗ-968М 0,43 1,67 0,45
ЗАЗ-1102 0,45 1,68 0,44
ВАЗ-2101 0,56 1,74 0,60
ВАЗ-2104 0,53 1,76 0,58
ВАЗ-2106 0,54 1,76 0,59
ВАЗ-2108 0,43 1,87 0,47
ВАЗ-2109 0,46 1,88 0,51
ВАЗ-21099 0,45 1,88 0,50
ВАЗ-2110 0,35 1,93 0,40
ВАЗ-2112 0,33 1,94 0,38
"Москвич"-2140 0,55 1,78 0,55
"Москвич"-2141 0,39 1,96 0,45
ИЖ-2126 "Орбіта" 0,44 1,92 0,50
ИЖ-"Ода" 0,38 1,96 0,44
ГАЗ-М20 "Победа" 0,39 2,16 0,53
ГАЗ-21 "Волга" 0,42 2,27 0,60
ГАЗ-2410 "Волга" 0,45 2,28 0,64
ГАЗ-2410В "Волга" 0,41 2,28 0,56
ГАЗ-3104 "Волга" 0,38 2,10 0,48
ГАЗ-3105 "Волга" 0,35 2,10 0,43  
УА3 469 0,60 3,39 1,27  
Автобуси  
РАФ-2203 0,44 3,58 0,98  
УАЗ-452 0,46 4,17 1,19  
ЗИЛ-3207 "Юність" 0,59 4,37 1,61  
КаВЗ-685 0,52 5,9 1,91  
ЛиАЗ-677 0,68 6,73 2,86  
ЛАЗ-698 0,70 6,57 2,87  
ЛАЗ-699 0,60 6,60 2,48  
ЛА3-4207 0,72 7,36 3,31  
"Ікарус"-"250 0,71 6,80 3,01  
Вантажні автомобілі  
ГАЗ-3302 "Газель" (бортова) 0,59   3,6   1,32  
ГАЗ-3302 "Газель" (фургон тентовий) 0,54 5,0 1,69  
ГАЗ-33022 "Газель" (фургон металевий) 0,65 5,5 2,23  
ЗИЛ-5301 (бортовий) 0,62 3,7 1,37  
ЗИЛ-5301 (фургон) 0,69 5,7 1,76  
ГАЗ-51 (бортовий) 0,99 3,29 1,97  
ЗИЛ-150 (бортовий) 0,79 4,5 3,55  
ЗИЛ-130 (бортовий) 0,87 5,05 2,74  
ЗИЛ-13 0(із причепом) 1,02 5,05 3,21  
ЗИЛ-131 (бортовий) 1,05 5,4 5,67  
ЗИЛ-4331 (бортовий) 0,94 5,2 2,94  
ЗИЛ^331 (із причепом) 1,15 5,2 3,61  
ЗИЛ-4331 (тентовий) 0,66 7,5 3,09  
"УРАЛ"-375 (бортовий) 1,12 6,2 4,14  
КамАЗ-5320 (бортовий) 1,02 6,0 3,98  
КамАЗ-5320 (із прице- 1,26 6,0 4,53  
КамАЗ-5320 (тентовий) 0,68 7,6 3,23  
МАЗ-500 (бортовий) 1,05 5,50 5,77  
МАЗ-500А (тентовий) 0,72 8,50 3,82  
МАЗ-516 (тентовий) 0,79 8,50 4,19  
МАЗ-5336 (тентовий) 0,67 8,42 3,52  
Магістральні автопоїзди  
ЗИЛ-1ЗЗ1+8328 0,86 7,5 4,01  
КамАЗ-5320+8350 0,89 7,6 4,20  
МАЗ-504У+5205 0,80 8,45 4,17  
МАЗ-5432+9397 0,78 8,50 4,14  
МАЗ-6422+9398 0,79 8,53 4,21  
МАЗ-544020+9758 0,69 8,52 3,67  
МАЗ-5336+8887 0,90 8,40 4,73  
           

Читайте також:

  1. Аналізатори людини та їхні властивості.
  2. Аналізатори людини та їхні властивості.
  3. Аналогові обчислювальні електронні машини.
  4. Атрибутивні ознаки і властивості культури
  5. БАГАТОКОВШОВІ ЕКСКАВАТОРИ. ВИЙМАЛЬНО-ТРАНСПОРТУЮЧІ МАШИНИ. КОМПЛЕКСИ МАШИН БЕЗПЕРЕРВНОЇ ДІЇ
  6. Білки, властивості, роль в життєдіяльності організмів.
  7. Біосфера Землі, її характерні властивості
  8. Будова атомів та хімічний зв’язок між атомами визначають будову сполук, а отже і їх фізичні та хімічні властивості.
  9. Будова і властивості аналізаторів
  10. Будова й основні елементи машини
  11. Векторний добуток і його властивості.




<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Контрольні питання | Зв'язок дизайну й аеродинаміки колісної машини

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.002 сек.