Роль уклона дороги в тяговом балансе автомобиля

В поперечном профиле роль уклона невелика; он обеспечивает водоотвод с поверхности дорожного полотна (от оси дороги к кюветам) или (при устройстве виража) нейтрализует отрицательное действие центробежной силы.
 

Особое значение приобретает уклон в продольном профиле, когда он совпадает с направлением оси дороги и, таким образом, непосредственно связан с поступательным движением автомобиля.

От величины (крутизны) уклона зависит возможность автомобиля пройти по данному участку дороги.

Двигатель автомобиля развивает эффективную мощность, которая создает на коленчатом валу крутящий момент.
 
Крутящий момент через трансмиссию подводится к ведущим колесам и заставляет их вращаться.
 
Строительство  перехода через железную дорогу
Строительство  перехода через железную дорогу
 

 Круговая дорожная кривая с  виражом

Рис. 12. Круговая дорожная кривая с  виражом  и уширением проезжей части и примыкающие к  ней прямые участки:
а) в плане;   б) поперечный профиль виража;   в) переходный поперечный профиль   на отгоне виража (в одном из промежуточных сечений), г) двухскатный поперечный профиль

 При этом на ободе ведущих колес автомобиля возникает определенная сила тяги, расходуемая на преодоление всех внешних сопротивлений, встречающихся на пути автомобиля.

 

Движение, автомобиля с преодолением продольного уклона

Рис.13. Движение, автомобиля с преодолением продольного уклона

 
Равенство силы тяги и суммы всех внешних сопротивлений (рис. 13) представляет собой тяговый баланс автомобиля (более подробно рассматривается при изучении подвижного состава), который определяют  по формуле

где:
 
Р0 - сила тяги на ободе ведущего колеса;
 
Рw -сопротивление воздушной среды;
 
Рf - сопротивление покрытия проезжей части дороги (при движении на горизонтальном участке);
 
Ра - сопротивление разгону;
 
Рi - добавочное сопротивление на негоризонтальном участке.
 
Величина Р0 определяется из величины эффективной мощности, развиваемой на валу двигателя автомобиля и являющейся величиной постоянной (около 15%  снимается на внутренние сопротивления в трансмиссии)

если v берется в м/сек, или

если v берется в км/час.
 
Применение той или иной передачи в коробке передач обеспечивает то или иное передаточное число, соответственно которому количество оборотов ведущих колес автомобиля уменьшается по сравнению с количеством оборотов двигателя. В результате на разных участках дороги движение совершается с разными скоростями и сила тяги, создающаяся на ободе ведущих колес, различна.
 
Из вышеприведенной формулы тягового баланса следует, что если из величины силы тяги вычесть сумму сопротивлений воздушной среды, покрытия проезжей части и разгону, то полученный остаток будет израсходован на преодоление сопротивления при движении на негоризонтальном участке пути (это и будет сопротивление уклона; знак «+» будет соответствовать движению с преодолением подъема; знак «-» будет соответствовать движению вниз по спуску). Следовательно, располагая данными о величине мощности, развиваемой двигателем автомобиля, о величине скорости движения автомобиля, свойственной каждой передаче, и о размерах сопротивления воздушной среды и покрытия проезжей части (при условии,  что скорость установившаяся,  можно  пренебречь  величиной сопротивления   разгону), можно получить величину допустимого сопротивления уклона, т. е. такого сопротивления, для преодоления которого автомобиль еще будет располагать достаточным запасом мощности своего двигателя.
 
В табл. 3 приводится изменение тягового баланса на передачах. При составлении табл. 3 за основу принят автомобиль с параметрами, близкими к грузовому автомобилю ГАЗ-51: N=60 л. с. (с учетом потерь в трансмиссии); Q=5350 кг/час (с грузом).

В ходе составления табл. 3 величины сопротивлений воздушной среды и покрытия проезжей части определялись следующим образом: сопротивление воздушной среды (Pw)
 
Pw  = 0,015 V2 кг,
 
где: 0,015 - коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от раз­меров лобовой   площади автомобиля и его аэродинами­ческих свойств (обтекаемости);
 
Cопротивление покрытия проезжей части дороги (Рf)  = 0,02Q = 0,02x5350 кг,
где: 0,02 - коэффициент   трения   качения   автомобильных   шин   по асфальтобетонному   покрытию.
 
Сопротивление уклона определяется как произведение веса автомобиля  Q на величину уклона i
 
 , кг
 
Чтобы получить это уравнение, нужно проанализировать, чему равна величина работы А, которую проделывает автомобиль весом Q, поднимаясь по наклонному участку из точки х в точку у, отстоящую от х на расстоянии l метров (см. рис. 12),
 
где:   - превышение точки у над точкой х.
 
Но  , где   для небольших углов наклона (в пределах 6°) тождествен с  и представляет собой величину i, т. е. уклон участка   ху.
 
Таким образом,   или  , т. е. сила сопротивления подъема равна составляющей веса автомобиля, параллельной поверхности дороги, и направлена в сторону, обратную движению.
 
Пользуясь последней формулой и содержащимися в табл. 5 данными о величине силы сопротивления подъема, можно определить величину максимального уклона, преодолеваемого автомобилем на каждой передаче.

IV передача (VIV=50 км/час)

III передача (VIII=33 км/час)

II передача   (VII = 19 км/час)

I передача (VI = 9  км/час)

На IV передаче автомобиль сможет развивать скорость и более 50 км/час, если все встречающиеся на его пути подъемы будут менее крутыми, чем 3%-ный подъем.
 
С другой стороны, тот же автомобиль не всегда будет в состоянии преодолеть подъем в 31%, даже если его скорость движения будет ниже 9 км/час. Это следует из того, что преодолевая подъем в 31% и встречая силу сопротивления подъема, равную 1660 кг, автомобиль должен удерживаться на поверхности дороги силой сцепления, по меньшей мере равной 1660 кгили превышающей эту величину.
 
Но сила сцепления Рсц равна произведению сцепного веса автомобиля (т. е. веса, приходящегося на ведущую ось автомобиля) на коэффициент сцепления

Величина Qсц обычно составляет около 70% от Q и в данном случае равна 3750 кг. Следовательно, чтобы автомобиль мог взять подъем в 31%, необходим коэффициент сцепления   не менее 0,44. В про­тивном случае будет происходить пробуксовка задних колес и автомобиль не сдвинется с места. Но коэффициент сцепления, равный 0,44, соответствует хорошему, сухому состоянию дороги, и автомобиль не сможет преодолеть подъем крутизной в 31% при движении по мокрой или  обледеневшей дороге.

Так же рекомендуем посмотреть:

© 2007 Hydrotechnics.ru.
Использование материалов разрешается при обязательной установке
активной гиперссылки на сайт Hydrotechnics.ru рядом с опубликованным материалом.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика