1

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

POJAZDY DROGOWE

1

Opory ruchu pojazdu

Q

p

Q

t

F

t

F

t

p

t

F

n

V

αααα

F

n

G

c

F

w

2

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

gdzie:

F

n

– siła nap

ę

dowa na kołach pojazdu,

F

t

– siła oporów toczenia,

*)

F

w

– siła oporów wzniesienia,

F

p

– siła oporów powietrza,

*)

F

b

– siła oporów bezwładno

ś

ci,

F

u

– siła oporów uci

ą

gu.

2

Opory ruchu pojazdu

BILANS OPORÓW RUCHU I SIŁY NAP

Ę

DOWEJ:

F

n

≥

F

t

+ F

w

+ F

p

+ F

b

+ F

u

*)

- wyst

ę

puj

ą

zawsze

3

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

gdzie:

f

t

– współczynnik oporów toczenia,

Q

k

– siła nacisku na koło

3

OPORY TOCZENIA POJEDY

Ń

CZEGO KOŁA:

F

t

= f

t

• Q

k

Opory ruchu pojazdu

4

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

4

OPORY TOCZENIA POJAZDU F

t

c

f

t

t

p

t

t

t

t

G

f

Q

f

Q

f

F

F

F

t

p

⋅

=

⋅

+

⋅

=

+

=

h

c

G

c

V = const

a

c

L

b

c

Q

p

Q

t

F

tp

F

tt

F

n

Składowe oporów

toczenia:

• opory tarcia

wewn

ę

trznego

• opory tarcia

zewn

ę

trznego

• opory tarcia w ło-

ż

yskowaniu koła

• opory wentylacyjne

Opory ruchu pojazdu

5

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

5

OPORY TARCIA WEWN

Ę

TRZNEGO

r

s

– promie

ń

statyczny koła

Opona

nieobci

ąż

ona

Opory ruchu pojazdu

r

s

G

k

G

k

– ci

ęż

ar przypadaj

ą

cy

na koło

6

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

6

OPORY TARCIA WEWN

Ę

TRZNEGO

r

s

– promie

ń

statyczny koła

Odkształcenia

opony

Opory ruchu pojazdu

r

d

G

k

– ci

ęż

ar przypadaj

ą

cy

na koło

r

d

– promie

ń

dynamiczny

koła

r

s

G

k

7

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

r

s

7

OPORY TARCIA WEWN

Ę

TRZNEGO

r

s

– promie

ń

statyczny koła

G

k

– ci

ęż

ar przypadaj

ą

cy

na koło

r

d

– promie

ń

dynamiczny

koła

M

k

– moment obrotowy

doprowadzony do koła

ω

ωω

ω

k

– pr

ę

dko

ść

k

ą

towa koła

V

k

– pr

ę

dko

ść

liniowa koła

Odkształcenia i napr

ęż

enia w oponie wyst

ę

puj

ą

ce

w kierunku osi podłu

ż

nej pojazdu

r

d

M

k

ω

ωω

ω

k

v

k

G

k

napr

ęż

enia

ś

ciskaj

ą

ce

napr

ęż

enia

rozci

ą

gaj

ą

ce

Opory ruchu pojazdu

8

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

8

OPORY TARCIA WEWN

Ę

TRZNEGO

G

k

– ci

ęż

ar przypadaj

ą

cy

na koło

r

d

– promie

ń

dynamiczny

koła

Odkształcenia i napr

ęż

enia w oponie

podczas jazdy po łuku

napr

ęż

enia

ś

ciskaj

ą

ce

napr

ęż

enia

rozci

ą

gaj

ą

ce

Opory ruchu pojazdu

G

k

F

t

r

d

F

od

F

od

– siła od

ś

rodkowa

F

t

– siła tarcia

9

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

9

●

sztywno

ść

opony

– ci

ś

nienie w oponie

– obci

ąż

enie opony

– konstrukcja opony

●

pr

ę

dko

ść

jazdy

●

moment nap

ę

dowy doprowadzony do kół

CZYNNIKI WPŁYWAJ

Ą

CE NA WARTO

ŚĆ

OPORÓW TARCIA WEWN

Ę

TRZNEGO:

Opory ruchu pojazdu

Opory tarcia wewn

ę

trznego mog

ą

stanowi

ć

do 60%

całkowitych oporów toczenia.

Stanowi

ą

główn

ą

przyczyn

ę

nagrzewania si

ę

opon.

10

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

10

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0

20

40

60

80

100 120 140 160 180 200

Pr

ę

dko

ść

v [km /h]

W

s

p

ó

łc

z

y

n

n

ik

o

p

o

ró

w

t

o

c

z

e

n

ia

f

t

O pony diagonalne

O pony radialne

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0

20

40

60

80

100

120

Pr

ę

dko

ść

v [km/h]

W

s

p

ó

łc

z

y

n

n

ik

o

p

o

ró

w

t

o

c

z

e

n

ia

f

t

100 kP a

130 kP a

160 kP a

200 kP a

250 kP a

300 kP a

Opory ło

ż

ysk tocznych

i opory w entylacyjne

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

400

800

1200

1600

2000

2400

Moment nap

ę

dowy [Nm]

W

s

p

ó

łc

z

y

n

n

ik

o

p

o

ró

w

t

o

c

z

e

n

ia

f

t

Opory ruchu pojazdu

ZMIANY OPORÓW TARCIA WEWN

Ę

TRZNEGO:

11

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

11

OPORY TARCIA ZEWN

Ę

TRZNEGO

r

s

M

k

ω

ωω

ω

k

G

k

M = 0

k

M = max

k

O

b

s

z

a

r

s

ty

k

u

o

p

o

n

y

z

n

a

w

ie

rz

c

h

n

i

ą

obszar przylegania

µ

1

obszar po

ś

lizgu

µ

2

siła oporów tarcia

zewn

ę

trznego F

tz

F

tz

= G

k

•

µµµµ

µµµµ

– współczynnik

przyczepno

ś

ci

Opory ruchu pojazdu

12

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

12

WARTO

Ś

CI WSPÓŁCZYNNIKA PRZYCZEPNO

Ś

CI DLA RÓ

ś

NYCH

NAWIERZCHNI

Opory ruchu pojazdu

Współczynnik

przyczepno

ś

ci

Rodzaj nawierzchni

i jej stan

przylgowej

µµµµ

1

po

ś

lizgowej

µµµµ

2

suchy

0,8 ÷ 1,0

0,7 ÷ 0,8

Beton

mokry

0,6 ÷ 0,8

0,5 ÷ 0,6

suchy

0,7 ÷ 0,8

0,6 ÷ 0,7

Asfalt

mokry

0,4 ÷ 0,5

0,3 ÷ 0,4

sucha

0,5 ÷ 0,6

0,4 ÷ 0,5

Droga tłuczniowa
smołowana

mokra

0,3 ÷ 0,4

0,2 ÷ 0,3

sucha

0,6 ÷ 0,7

0,5 ÷ 0,6

Kostka granitowa

mokra

0,3 ÷ 0,5

0,3 ÷ 0,5

sucha

0,5 ÷ 0,6

0,2 ÷ 0,3

Droga gruntowa

mokra

0,3 ÷ 0,4

0,2 ÷ 0,3

Droga za

ś

nie

ż

ona

0,1 ÷ 0,4

0,2 ÷ 0,3

Droga oblodzona

0,05 ÷ 0,15

0,05 ÷ 0,10

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

20

40

60

80

100

Po

ś

lizg S [%]

W

s

p

ó

łc

z

y

n

n

ik

p

rz

y

c

z

e

p

n

o

ś

c

i

µµµµ

µµµµ

1

µµµµ

2222

Tarcie o nawierzchni

ę

stanowi główn

ą

przyczyn

ę

zu

ż

ywania si

ę

opon

13

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

13

OPORY ŁO

ś

YSKOWANIA

Opory ruchu pojazdu

S

ą

to opory powstaj

ą

ce w ło

ż

yskach

tocznych, na których osadzone s

ą

koła jezdne

Warto

ść

oporów zale

ż

y od:

• konstrukcji ło

ż

yska

• stanu technicznego ło

ż

yska

• obci

ąż

enia ło

ż

yska

• jako

ś

ci smarowania ło

ż

yska

14

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

14

OPORY WENTYLACYJNE

Opory ruchu pojazdu

S

ą

to opory powstaj

ą

ce w wyniku zawirowa

ń

powietrza

wokół obracaj

ą

cych si

ę

elementów koła jezdnego (przede

wszystkim obr

ę

czy)

15

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

h

c

Q

p

Q

t

F

t

F

t

p

t

F

n

V = c

onst

a

c

L

b

c

αααα

A

B

G

c

15

OPORY WZNIESIENIA F

W

Opory ruchu pojazdu

G

c

• cos

α

G

c

• sin

αααα

=

F

w

16

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

16

OPORY POWIETRZA F

p

Opory ruchu pojazdu

S

ą

to opory powstaj

ą

ce wskutek przemieszczania si

ę

bryły (samochód)

w o

ś

rodku posiadaj

ą

cym okre

ś

lon

ą

g

ę

sto

ść

(powietrze)

2

2

1

v

A

c

F

x

p

⋅

⋅

⋅

ρ

⋅

=

gdzie:

ρρρρ

– g

ę

sto

ść

powietrza

c

x

– współczynnik oporów powietrza

A – pole powierzchni przekroju czołowego

v – pr

ę

dko

ść

pojazdu

17

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

17

Współczynnik oporów powietrza C

X

– warto

ść

bezwymiarowa,

wyznaczana do

ś

wiadczalnie przy pomocy tuneli aerodynamicznych

Opory ruchu pojazdu

Tunel aurodynamiczny - widok i schemat

wentylator

badany samochód

18

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

18

Opory ruchu pojazdu

Wentylator tunelu aurodynamicznego

wentylator

badany samochód

19

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

19

Opory ruchu pojazdu

Badanie pojazdu w tunelu

aerodynamicznym

Punkty pomiarowe i rozkład

ci

ś

nie

ń

wokół nadwozia pojazdu

20

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

20

Czynniki wpływaj

ą

ce na warto

ść

współczynnika C

X

Opory ruchu pojazdu

●

kształt nadwozia

(kropla, klin)

●

szczeliny konstrukcyjne mi

ę

dzy elementami wyposa

ż

enia

i nadwozia

(zderzaki, płyta podłogowa, nadkola)

●

kształt i sposób mocowania elementów wyposa

ż

enia

(szyby,

lusterka, klamki, spoilery, baga

ż

niki itp.)

●

szczeliny eksploatacyjne w nadwoziu

(odstaj

ą

ce elementy,

uchylone szyby, otwarte pokrywy itp.)

Wzrost oporów nast

ę

puje w miejscach zawirowa

ń

strugi powietrza

opływaj

ą

cej nadwozie pojazdu. Na powstawanie i intensywno

ść

tych

zawirowa

ń

maj

ą

wpływ m.in.:

Przykładowe warto

ś

ci współczynnika C

X

:

●

samochody osobowe – ok. 0,3

●

samochody ci

ęż

arowe, autobusy – 0,45 ÷ 0,75

21

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

21

Opory ruchu pojazdu

Warto

ś

ci współczynnika C

X

dla bolidu Formuły 1 – ???

ok. 1,0

odsłoni

ę

te koła,

wloty powietrza,
spoilery, otwarty
kokpit, sposób
opływu powietrza

22

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

22

Opory ruchu pojazdu

Wycieraczki chowane w słupku okiennym

Nadwozie o niskim

współczynniku C

X

23

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

23

Opory ruchu pojazdu

osłona kół i podwozia

podwozie

osłoni

ę

te

24

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

24

Wpływ szczegółów nadwozia na warto

ść

współczynnika C

X

Opory ruchu pojazdu

szczegół

zmiana C

x

(%)

– gładkie kołpaki kół

– szyby boczne wklejane

– mniejsze szeroko

ś

ci szczelin

– prze

ś

wit mniejszy o 30 mm

– osłony podwozia

– szerokie opony

– podnoszone reflektory

– lusterka zewn

ę

trzne

– otwarty dach w kabriolecie

– box na narty

– baga

ż

nik dachowy

-1 do -3

-1

-2 do -5

-5

-1 do -4

+2 do +4

+3 do +10

+2

+4 do +6

+16 do +28

+40

25

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

25

Opory ruchu pojazdu

Przybli

ż

ona warto

ść

pola powierzchni

przekroju czołowego samochodu

A

A

h

s

B - B

B

B

A = 0,8 s•h

0

20

40

60

80

100

120

140

0

2

4

6

8

10

12

Zmiana warto

ś

ci

O

p

o

ry

p

o

w

ie

tr

z

a

F

p

Zmiany warto

ś

ci oporów powietrza

w funkcji

ρ

, C

X

, A, V

F

P

= f(v)

F

P

= f(

ρ

,C

X

,A)

26

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

26

OPORY BEZWŁADNO

Ś

CI F

B

Warto

ś

ci oporów bezwładno

ś

ci zale

żą

od:

•

warto

ś

ci zadanego przyspieszenia

•

masy pojazdu

•

rozło

ż

enia mas wiruj

ą

cych (momentów bezwładno

ś

ci tych mas)

Opory ruchu pojazdu

Opory bezwładno

ś

ci wyst

ę

puj

ą

tylko podczas ruszania oraz

przyspieszania i wynikaj

ą

z konieczno

ś

ci pokonania bez-

władno

ś

ci mas (przede wszystkim wiruj

ą

cych) pojazdu

r

1

m

1

J

B1

r

2

m

2

J

B2

m

1

= m

2

J

B1

> J

B2

27

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

27

OPORY UCI

Ą

GU F

u

Opory ruchu pojazdu

●

toczenia F

t

●

wzniesienia F

W

●

powietrza F

P

●

bezwładno

ś

ci F

B

odniesione do przyczepy

b

ą

d

ź

naczepy

Opory uci

ą

gu to opory:

F

t

F

W

F

P

F

B

28

Ś

RODKI TRANSPORTU DALEKIEGO

Pojazdy drogowe

28

I to by było na tyle…