• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

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 P_W - це рівнодіюча всіх елементарних аеродинамічних сил, що діють на поверхню колісної машини. Повний аеродинамічний момент M_W- 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 Ц_М 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:

Ц_Т - центр мас автомобіля; Ц_М - метацентр; а_м - плече прикладання аеродинамічної сили; β - кут набігання повітряного потоку; Р_х - сила лобового опору; Р_у - бічна сила; Р_г - піднімальна сила; М_х - момент крену;

М_у - перекидаючий момент (момент тангажу); М_г - обертальний момент

Повна аеродинамічна сила й повний аеродинамічний момент визначаються з виразів:

де С_W та m_W - 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 С_х - коефіцієнт аеродинамічного опору.

Бічна сила:

де С_Y - коефіцієнт бічної сили.

Піднімальна сила:

де С_Y - коефіцієнт піднімальної сили.

Момент крену:

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

Перекидаючий момент (момент тангажу):

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

Поворотний момент:

де т_г - коефіцієнт моменту, що повертає.

Коефіцієнти повної аеродинамічної сили С_W і моменту т_W визначаються з виразів:

;

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

Точка Ц_м(Рис. 5.1) прикладання рівнодіючої аеродинамічних сил називається метацентром. Відстань від центра мас машини до метацентру називають плечем а_М 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 а_м 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 С_х- 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 V_Bта 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 Р_WФ;

- тертя Р_WT;

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

- індуктивного Р_WІ і додаткового Р_WД (опору дрібних елементів на кабіні й кузові) Р_WД .

Опір форми Р_WФ 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 Р_WT - 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 Р_WB 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 Р_WІ 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 Р_WД 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 Р_WФ - 65%, опір тертя Р_WT - 5%, опір внутрішніх потоків Р_WB - 7%, індуктивний опір Р_WI - 12%, додатковий опір Р_WД - 11%.

- для вантажівок і магістральних автопоїздів: опір форми Р_WФ - 70%, опір тертя Р_WT - 7%, опір внутрішніх потоків Р_WB - 8%, індуктивний опір Р_WI - 7%, додатковий опір Р_WД - 8%.

У табл. 5.1 наведені значення коефіцієнта аеродинамічного опору С_х, 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

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.

Переглядів: 4250