Jízdní odpory Téma 4
KVM
Teorie vozidel
1
Jízdní odpory • Jízda = překonávání odporů • Velikost jízdních odporů podmiňuje parametry jízdy a její hospodárnost
• Jízdní odpory závisí na: • Konstrukčních vlastnostech vozidla – Na okamžitém technickém stavu vozidla
– Na parametrech prostředí, kterým vozidlo projíždí – Na vlastnostech vozovky
KVM
Teorie vozidel
2
Základní rovnice pohybu vozidla m x F II. Newtonův zákon: red
mred x FK OV FO m g sin n J i i2 MK e OV Z m 2 2 x m g sin r r i 1 r k
MK
FO
M K FK r
Z e FO r
r
FK KVM
Z e
Teorie vozidel
3
Základní rovnice pohybu vozidla n J i i2 MK e OV Z m 2 2 x m g sin r r i 1 r k
hnací síla prostředí valení
stoupání zrychlení
KVM
Teorie vozidel
4
Podmínka valení kol • Kolo se po podložce valí pouze tehdy, pokud:
X T Z
• … součinitel valivé přilnavosti (adheze)
• Skluz
X T > Z
• Kole se smýká • Stav, kdy nelze vozidlo ovládat • Pohyb vozidla dán pohybovými zákony • Nepřípustný stav pohybu
Povrch vozovky Beton Asfalt Dlažba Tráva Polní cesta Náledí Hluboký písek, sníh
KVM
Teorie vozidel
Stav Suchý Mokrý Suchý Mokrý Suchá Mokrá Suchá Mokrá Suchá Mokrá
0,8 – 1,0 0,5 – 0,8 0,6 – 0,9 0,3 – 0,8 0,6 – 0,8 0,3 – 0,5 0,4 – 0,5 0,2 – 0,5 0,4 – 0,6 0,3 – 0,4 0,1 – 0,2 0,2 – 0,4 5
Součinitel adheze XT Z
KVM
soudržnost pneumatiky s tuhou podložkou závisí na: • vlastní pneumatika (dezén, vzorek, materiál běhounu, teplotě, tlaku huštění) • podložce (materiál, vlhkost, teplota, mikronerovnosti, nečistoty) • rychlosti jízdy
Teorie vozidel
6
AQUAPLANING Klouzání pneumatiky na vodě (podélný i boční směr) – pneumatika valící se velkou rychlostí ve vrstvě vody vytváří v přední části vodní hlín, který se může zvětšit tak, že dojde k oddělení celé plochy dotyku pneumatiky od vozovky. Voda stlačená v přední části dotyku pneumatiky s vozovkou je odváděna podélnými drážkami do zadní časti a odtud ven. Kromě toho je voda odváděna i příčnými drážkami. Při vzniku vodního hlínu již odvod vody není dostatečný. Vznik aquaplaningu závisí: • rychlosti • tloušťce vodní vrstvy • hloubce drážky dezénu a jejich orientaci
KVM
Teorie vozidel
7
Odpory jízdy OS Of OV Oa
Odpor stoupání Odpor valení Odpor vzduchu (aerodynamický odpor) Odpor proti zrychlení
G = m.g Celková tíha vozidla
KVM
Teorie vozidel
8
Odpor valení Of Z f
Základní vztah pro výpočet odporu valení f = součinitel odporu valení Pro případ jízdy v kopci
O f Z f cos Povrch
Odpor valení závisí : • na povrchu vozovky • na tlaku v pneumatice • na rychlosti vozidla • na konstrukci pneumatiky
f KVM
Součinitel odporu valení f
asfalt
0,01 – 0,02
beton
0,015 – 0,025
dlažba
0,02 – 0,03
polní cesta – suchá
0,04 – 0,15
polní cesta mokrá
0,08 – 0,2
travnatý terén
0,08 – 0,15
Of
hluboký písek
0,15 – 0,3
sníh
0,2 – 0,3
Z
bahnitá půda
0,2 – 0,4
náledí
0,01 – 0,025
Teorie vozidel
9
Podstata odporu valení
Z e OV r 0 e OV Z r
F r
f
Z e
KVM
OV
Se stoupajícím r klesá odpor valení (velký průměr kol traktorů)
Teorie vozidel
10
0dpor valení součinitel odporu valení f
0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 50 SR
100 HR
VR
150
200
200
250
rychlost jízdy [km/h]
Odpor valení O f [N]
0
150
100
50 10
15
20
25
30
zatížení kola [kN] 5 bar
KVM
Teorie vozidel
8 bar
11
0dpor valení závisí na: a) konstrukčních faktorech pneumatiky b) provozních faktorech pneumatiky
KVM
Teorie vozidel
12
b) provozní
0dpor valení
OA radiální 0,012-0,017 diagonální 0,015-0,02
KVM
Teorie vozidel
NA radiální 0,005-0,01 diagonální 0,008-0,015
13
Součinitel tření součinitel adheze valivý odpor Součinitel tření • uplatní se, pokud předpokládáme smýkání, • závisí pouze na materiálech třecí dvojice, třecí síla vzniká mikrodotykem částic na povrchu • nabývá hodnot od 0 (ideální případ bez tření) až do 1 (maximální tření), • při jízdě se podmínkám tření blíží smyk hladkého zablokovaného kola po rovné podložce. Součinitel adheze • závisí na: – – –
•
•
materiálech kontaktní dvojice (adheze v sobě obsahuje vliv tření), tvaru povrchu kontaktní dvojice, ploše kontaktu
nabývá hodnot od 0 (ideální případ bez adheze) až do ∞ (ideální tvarová vazba, teoreticky valení ozubeného kola po ozubeném hřebenu) při jízdě kola s tradiční pneumatikou po reálném povrchu hovoříme o adhezi (uplatní se tvarová vazba dezénu a podkladu).
Součinitel odporu valení • závisí na: – – –
•
KVM
poloměru kola deformaci podkladu vlivem normálové síly deformaci kola vlivem nahuštění a normálové síly
nabývá hodnot od 0 (ideální případ bez valivého odporu) až do hodnot teoreticky vyšších než 1 (maximální odpor),
Teorie vozidel
14
Odpor vzduchu Dán vířením vzduchu kolem vozidla (tlakové síly) a třením mezi vzduchem a karoserií (třecí síly) Vzduch : • proudí nad a kolem karoserie • proudí mezi vozidlem a vozovkou • proudí vozidlem (chlazení, větrání) • je vířen koly Nad vozidlem
– podtlak
Pod vozidlem
KVM
příčné víření
– mírný přetlak
Teorie vozidel
15
Odpor vzduchu Základní vztah :
1 OV c x S x vr2 0,63c x S x vr2 2 • • • •
KVM
vr Sx cx
- relativní rychlost vozidla v ose x vzhledem k stojícímu (klidnému) vzduchu - čelní plocha vozidla [m2] – průmět na plochu danou osami x a z - hustota vzduchu [kg.m-3] 1,25 kg.m-3 /1013 hPa /15 oC - součinitel odporu vzduchu [ - ]
Teorie vozidel
16
Součinitel odporu vzduchu cx cx
Sx [m2]
Osobní automobily
0,25 – 0,4
1,6 - 2
Sportovní vozy
0,25 – 0,35
1,3 – 1,6
0,8 - 1
4-7
0,6 – 0,8
5-8
1 – 1,2
9
0,5 – 0,7
5-7
Typ vozidla
Nákladní automobily - valník Nákladní automobily – valník s plachtou Nákladní automobily – tahače návěsů Autobusy
KVM
Teorie vozidel
17
Odpor stoupání Je dán složkou váhy vozidla ležící v rovině rovnoběžné s povrchem vozovky
OS m g sin
+ jízda do svahu - jízda ze svahu • = úhel stoupání • Odpor stoupání působí v těžišti
KVM
Teorie vozidel
18
Sklon stoupání • Sklon s :
h s tg l
• Pro malá stoupání : • Platí do :
sin tg
h l
OS m g s
max . 17o s 0,3 30%
Maximální stoupání : silnice 10% – 12% dálnice max. 6% KVM
Teorie vozidel
19
Odpor zrychlení • Je dán setrvačnými silami při urychlování vozidla (II. Newtonův zákon) • Urychlují se posuvné i rotační hmoty • Odporovou sílu lze řešit redukční metodou (setrvačné vlastnosti redukovat na posun) n
1 1 1 mred v 2 mv2 J i i2 2 2 2 i 1
• Převod mezi rychlostí vozidla a úhlovou rychlostí rotující i-té součásti
J i i2 m 2 v i 1 n
mred
KVM
Teorie vozidel
20
Odpor zrychlení n
mred m i 1
Ji 2 i i k rd2
• • • • • •
a Ji i i i k n m
•
Odpor zrychlení:
zrychlení vozidla [m.s-2] hmotnostní moment setrvačnosti i-té rotující součásti [kg.m2] odpovídající úhlová rychlost rotující součásti [s-1] i převodové číslo mezi otáčkami rotující součásti a otáčkami kola k počet uvažovaných rotujících součástí okamžitá hmotnost vozidla [kg]
Oa mred x mred a KVM
Teorie vozidel
21
Odpor zrychlení Zjednodušená metoda výpočtu:
Oa m a • - součinitel vlivu rotačních částí (1 – 1,5)
KVM
Teorie vozidel
22
Celkový odpor Fk O f OV OS Oa 1 G dv Fk G f cos c X S X v 2 G sin 2 g dt Fk
Mk rd
M Mk
1 1 Mk i p iR ic
• Potřebný moment motoru pro překonání odporů
rd M iC
1 dv 1 2 c X S X v G f cos sin g dt 2
• Potřebný výkon:
1 G dv P M M FK v G f cos c X S X v 2 G sin v 2 g dt
KVM
Teorie vozidel
23
