Na samochód niezależnie od tego, czy jest w ruchu, czy stoi, działa siła ciężkości (ciężar) skierowana pionowo w dół.

Grawitacja wciska koła samochodu w jezdnię. Wypadkowa tej siły znajduje się w środku ciężkości. Rozkład ciężaru pojazdu na osie zależy od położenia środka ciężkości. Im bliżej jednej z osi znajduje się środek ciężkości, tym większe będzie obciążenie tej osi. W samochodach osobowych obciążenie osi rozkłada się mniej więcej równomiernie.

Położenie środka ciężkości, nie tylko w stosunku do osi wzdłużnej, ale także na wysokość, ma ogromny wpływ na stabilność i sterowność samochodu. Im wyższy środek ciężkości, tym mniej stabilny będzie samochód. Jeśli samochód stoi na poziomej powierzchni, wówczas siła ciężkości skierowana jest pionowo w dół. NA nachylona powierzchnia dzieli się ona na dwie siły (patrz rysunek): jedna z nich dociska koła do nawierzchni drogi, a druga ma tendencję do przewrócenia samochodu. Im wyżej położony jest środek ciężkości i im większy kąt nachylenia samochodu, tym szybciej zostanie zakłócona stabilność i samochód może się przewrócić.

Podczas jazdy, oprócz grawitacji, na samochód działa szereg innych sił, których pokonanie wymaga mocy silnika.

Na rysunku przedstawiono wykres sił działających na samochód podczas jazdy. Obejmują one:

• siła oporu toczenia wywierana na odkształcenie opony i nawierzchni, tarcie opony o nawierzchnię, tarcie w łożyskach kół napędowych itp.;
• siła oporu podnoszenia (nie pokazana na rysunku), zależna od masy samochodu i kąta podnoszenia;
• siła oporu powietrza, której wielkość zależy od kształtu (opływu) samochodu, prędkość względna jego ruch i gęstość powietrza;
• siła odśrodkowa powstająca podczas poruszania się samochodu po zakręcie i skierowana w stronę przeciwną do zakrętu;
• siła bezwładności ruchu, której wielkość składa się z siły niezbędnej do przyspieszenia masy samochodu w jego ruchu postępowym oraz siły niezbędnej do przyspieszenia kątowego obracających się części samochodu.

Pojazd może poruszać się tylko wtedy, gdy jego koła mają wystarczającą przyczepność do nawierzchni drogi.

Jeśli siła uciągu jest niewystarczająca (mniejsza niż siła uciągu na kołach napędowych), wówczas koła się ślizgają.

Siła przyczepności na drodze zależy od ciężaru koła, stanu nawierzchni, ciśnienia powietrza w oponach oraz rzeźby bieżnika.

Aby określić wpływ stanu drogi na siłę uciągu, należy zastosować współczynnik przyczepności, który wyznacza się poprzez podzielenie siły uciągu kół napędowych samochodu przez masę samochodu na tych kołach.

Współczynnik przyczepności zależy od rodzaju nawierzchni drogi i jej stanu (obecność wilgoci, brudu, śniegu, lodu); jego wartość podana jest w tabeli (patrz rysunek).

Na drogach z nawierzchnia asfaltobetonowa współczynnik przyczepności gwałtownie spada, jeśli na powierzchni znajduje się mokry brud i kurz. W tym przypadku brud tworzy warstwę, która znacznie zmniejsza współczynnik przyczepności.

Na drogach o nawierzchni asfaltobetonowej w czasie upałów na powierzchni pojawia się oleisty film wystającego bitumu, który zmniejsza współczynnik przyczepności.

Wraz ze wzrostem prędkości obserwuje się także spadek współczynnika przyczepności kół do nawierzchni. Zatem wraz ze wzrostem prędkości jazdy po suchej drodze o nawierzchni asfaltowej z 30 do 60 km/h współczynnik przyczepności maleje o 0,15.

Przyspieszanie, przyspieszanie, wybieg

Moc silnika jest zużywana na napędzanie kół napędowych samochodu i pokonywanie sił tarcia w mechanizmach przekładni.

Jeżeli wielkość siły, z jaką obracają się koła napędowe, tworząc siłę uciągu, jest większa niż całkowita siła oporu ruchu, to samochód będzie jechał z przyspieszeniem, tj. z przyspieszeniem.

Przyspieszenie to przyrost prędkości w jednostce czasu. Jeżeli siła uciągu jest równa siłom oporu ruchu, to samochód będzie jechał bez przyspieszenia ze stałą prędkością. Im wyższy maksymalna moc silnika i im mniejsza jest wartość całkowitych sił oporu, tym więcej szybszy samochód osiągnie ustawioną prędkość.

Ponadto na prędkość przyspieszania wpływa masa pojazdu, przełożenie skrzyni biegów, jazda końcowa, liczba przełożeń i aerodynamika samochodu.

Podczas jazdy gromadzi się pewien zapas energii kinetycznej, a samochód nabiera bezwładności. Dzięki bezwładności samochód może przez pewien czas poruszać się przy wyłączonym silniku – tocząc się. Wybieg służy do oszczędzania paliwa.

Hamowanie samochodu

Hamowanie samochodu ma ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa ruchu drogowego i zależy od jego właściwości hamowania. Im lepiej i bardziej niezawodne hamulce, im szybciej możesz zatrzymać jadący samochód i z większą prędkością możesz się poruszać, a co za tym idzie, tym wyższa będzie jego średnia prędkość.

Gdy pojazd jest w ruchu, zgromadzona energia kinetyczna jest absorbowana podczas hamowania. Hamowanie wspomagane jest przez siły oporu powietrza, oporu toczenia i oporu podczas wznoszenia. Na wzniesieniu nie występują rosnące siły oporu, a do bezwładności samochodu dodaje się składnik ciężkości, co utrudnia hamowanie.

Podczas hamowania pomiędzy kołami a jezdnią powstaje siła hamowania, przeciwnie do kierunku siły uciągu. Hamowanie zależy od zależności pomiędzy siłą hamowania a siłą uciągu. Jeśli siła uciągu między kołami a nawierzchnią jest większa niż siła hamowania, samochód zahamuje. Jeżeli siła hamowania jest większa od siły uciągu, to przy hamowaniu koła będą się ślizgać względem drogi. W pierwszym przypadku podczas hamowania koła toczą się, stopniowo spowalniając obrót, a energia kinetyczna samochodu zamienia się w energię cieplną, ogrzewając klocki hamulcowe i dyski (bębny). W drugim przypadku koła przestają się obracać i będą ślizgać się po drodze, więc większość energii kinetycznej zostanie zamieniona na ciepło tarcia pomiędzy oponami a drogą. Hamowanie przy zatrzymanych kołach pogarsza prowadzenie pojazdu, zwłaszcza przy śliska droga i prowadzi do przyspieszonego zużycia opon.

Największą siłę hamowania można uzyskać tylko wtedy, gdy momenty hamowania na kołach są proporcjonalne do działających na nie obciążeń. Jeżeli taka proporcjonalność nie zostanie zachowana, siła hamowania na jednym z kół nie zostanie w pełni wykorzystana.

Skuteczność hamowania ocenia się za pomocą Odległość hamowania i wielkość opóźnienia.

Droga hamowania to droga, jaką przebywa samochód od rozpoczęcia hamowania do całkowitego zatrzymania. Opóźnienie pojazdu to wielkość, o jaką zmniejsza się prędkość pojazdu w jednostce czasu.

Obsługa pojazdu

Sterowność samochodu odnosi się do jego zdolności do zmiany kierunku.

Podczas jazdy na wprost jest to bardzo ważne koła sterowane nie skręcił samowolnie i kierowca nie musiałby wkładać wysiłku w utrzymanie kół w żądanym kierunku. Pojazd wyposażony jest w stabilizację kół kierowanych w pozycji do jazdy kierunek do przodu, który osiąga się poprzez wzdłużny kąt nachylenia osi skrętu oraz kąt pomiędzy płaszczyzną obrotu koła a pionem. Dzięki nachylenie podłużne koło jest zamontowane w taki sposób, że jego punkt podparcia w stosunku do osi obrotu jest przesunięty o pewien stopień do tyłu A a jego działanie przypomina rolkę (patrz zdjęcie).

Na nachylenie boczne obrócenie koła jest zawsze trudniejsze niż jego powrót pozycja początkowa– ruch po linii prostej. Wyjaśnia to fakt, że gdy koło się obraca, przód samochodu podnosi się o pewien stopień B(kierowca przykłada stosunkowo większą siłę do kierownicy).

Aby przywrócić położenie kół kierowanych do linii prostej, ciężar pojazdu pomaga w obróceniu kół, a kierowca przykłada niewielką siłę do kierownicy.

W samochodach, szczególnie tych z niskim ciśnieniem powietrza w oponach, dochodzi do poślizgu bocznego. Poślizg boczny występuje głównie pod wpływem siły bocznej, powodującej boczne ugięcie opony; w tym przypadku koła nie toczą się po linii prostej, ale są przesunięte w bok pod wpływem siły bocznej (patrz rysunek).

Obydwa koła na przedniej osi mają ten sam kąt poślizgu. Gdy koła się poruszają, zmienia się promień skrętu, który wzrasta, zmniejszając zwrotność samochodu, ale stabilność jazdy nie ulega zmianie.

Kiedy koła tylnej osi ślizgają się, promień skrętu maleje, jest to szczególnie zauważalne w przypadku kąta poślizgu tylne koła bardziej niż przednie, stabilność ruchu zostaje zachwiana, samochód zaczyna „zbaczać”, a kierowca musi stale korygować kierunek ruchu. Aby zmniejszyć wpływ poślizgu na prowadzenie pojazdu, ciśnienie powietrza w oponach przednich kół powinno być nieco niższe niż w kołach tylnych. Im większa siła boczna działająca na samochód, np. ostry zakręt gdzie występują duże siły odśrodkowe.

Poślizg samochodu

Poślizg to boczne poślizgi tylnych kół podczas jazdy pojazdu do przodu. Czasami poślizg może spowodować obrót samochodu wokół własnej osi pionowej.

Poślizgi mogą wystąpić z wielu powodów. Jeśli gwałtownie skręcisz koła kierowane, może się okazać, że siły bezwładności staną się większe niż siła uciągu kół z drogą, szczególnie często zdarza się to na śliskich drogach.

W przypadku przyłożenia nierównych sił trakcji lub hamowania na koła prawej i lewej strony, działających w kierunku wzdłużnym, następuje moment obrotowy prowadzący do poślizgu. Bezpośrednią przyczyną poślizgu podczas hamowania jest nierówna siły hamowania na kołach tej samej osi, nierówna przyczepność kół prawej lub lewej strony do jezdni lub nieprawidłowe rozmieszczenie ładunku względem osi wzdłużnej pojazdu. Przyczyną poślizgu samochodu podczas skręcania może być również jego hamowanie, ponieważ w tym przypadku siła wzdłużna dodaje się do siły poprzecznej i ich suma może przekroczyć siłę przyczepności zapobiegającą poślizgowi (patrz rysunek).

Aby zapobiec poślizgowi samochodu, należy: przerwać hamowanie bez rozłączania sprzęgła (w samochodach z manualną skrzynią biegów); skręcić koła w kierunku poślizgu.

Techniki te są wykonywane zaraz po rozpoczęciu poślizgu. Po zatrzymaniu się poślizgu należy ustawić koła tak, aby poślizg nie zaczął się w innym kierunku.

Najczęściej do poślizgu dochodzi podczas ostrego hamowania na mokrej lub oblodzonej drodze; poślizg narasta szczególnie szybko przy dużych prędkościach, dlatego na śliskich lub oblodzonych drogach i podczas skręcania należy zmniejszyć prędkość bez hamowania.

Możliwość jazdy terenowej pojazdu

Zdolność pojazdu do jazdy terenowej to jego zdolność do poruszania się złe drogi i w warunkach terenowych, a także pokonywać różne przeszkody napotykane po drodze. Przejezdność określa się:

• zdolność do pokonywania oporów toczenia za pomocą sił trakcyjnych działających na koła;
• całkowite wymiary pojazd;
• zdolność pojazdu do pokonywania przeszkód napotkanych na drodze.

Głównym czynnikiem charakteryzującym zdolność przełajową jest stosunek największej siły uciągu zastosowanej na kołach napędowych do siły oporu ruchu. W większości przypadków zdolność pojazdu do jazdy terenowej jest ograniczona przez niewystarczającą przyczepność kół do nawierzchni, a co za tym idzie, brak możliwości wykorzystania maksymalnej siły trakcyjnej. Do oceny zdolności pojazdu do poruszania się po podłożu wykorzystuje się współczynnik masy przyczepności, wyznaczany poprzez podzielenie ciężaru na kołach napędowych przez masę całkowitą pojazdu. Największa zdolność przełajowa mają samochody, w których napędzane są wszystkie koła. W przypadku stosowania przyczep zwiększających masę całkowitą, ale nie zmieniających masy przyczepności, zdolność do jazdy w terenie ulega znacznemu zmniejszeniu.

Na wielkość przyczepności kół napędowych do nawierzchni istotny wpływ ma ciśnienie właściwe opon na drodze oraz rzeźba bieżnika. Ciśnienie właściwe określa się na podstawie nacisku ciężaru koła na ślad opony. Na glebach luźnych zwrotność pojazdu będzie lepsza, jeśli nacisk właściwy będzie niższy. Na twardych i śliskich drogach przyczepność poprawia się wraz ze wzrostem ciśnienia właściwego. Opona z dużym wzorem bieżnika na miękkich glebach będzie miała większy ślad i niższe ciśnienie właściwe, natomiast na twardych glebach opona będzie miała mniejszy ślad i ciśnienie właściwe wzrośnie.

Możliwość jazdy terenowej pojazdu całkowite wymiary zdeterminowany przez:

• podłużny promień przejezdności;
• poprzeczny promień przejścia;
• najmniejsza odległość między najniższymi punktami samochodu a drogą;
• zdolność do jazdy terenowej z przodu i z tyłu (kąt natarcia i zejścia);
• poziomy promień skrętu;
• całkowite wymiary samochodu;
• wysokość środka ciężkości samochodu.

Jednym z najważniejszych wskaźników właściwości dynamicznych samochodu jest intensywność przyspieszenia - przyśpieszenie.

Kiedy prędkość się zmienia, powstają siły bezwładności, które samochód musi pokonać, aby zapewnić dane przyspieszenie. Siły te powodowane są przez stopniowo poruszające się masy samochodu M oraz momenty bezwładności obracających się części silnika, przekładni i kół.

Dla ułatwienia obliczeń stosuje się złożony wskaźnik - zmniejszone siły bezwładności:

Gdzie δ wr- współczynnik uwzględnienia mas wirujących.

Wartość przyspieszenia j = dv/dt, jaką może rozwinąć samochód jadąc po poziomym odcinku drogi na danym biegu i przy danej prędkości, oblicza się w wyniku przekształcenia wzoru na określenie rezerwy mocy wydatkowanej na przyspieszenie:

,

lub zgodnie z charakterystyką dynamiczną:

D=f+
.

Stąd: j =
.

Aby określić przyspieszenie podczas wchodzenia lub schodzenia, użyj wzoru:

Zdolność samochodu do szybkiego przyspieszania jest szczególnie ważna w warunkach jazdy miejskiej. Zwiększone przyspieszenie pojazdu można uzyskać poprzez zwiększenie przełożenia skrzyni biegów ty 0 główny bieg i odpowiedni dobór charakterystyki momentu obrotowego silnika.

Maksymalne przyspieszenie podczas przyspieszania mieści się w granicach:

Dla samochody osobowe na pierwszym biegu 2,0…3,5 SM 2 ;

Do samochodów osobowych z bezpośrednią skrzynią biegów 0,8…2,0 SM 2 ;

Dla samochodów ciężarowych na drugim biegu 1,8…2,8 SM 2 ;

Do samochodów ciężarowych z napędem bezpośrednim 0,4…0,8 SM 2 .

Czas i droga przyspieszenia pojazdu

W niektórych przypadkach wielkość przyspieszenia nie jest wystarczająco wyraźnym wskaźnikiem zdolności samochodu do przyspieszania. W tym celu wygodnie jest używać wskaźników takich jak czas i odległość przyspieszania do danej prędkości oraz wykresy pokazujące zależność prędkości od czasu i drogi przyspieszenia.

Ponieważ j =, To dt =.

Stąd, całkując powstałe równanie, znajdujemy czas przyspieszania T w danym zakresie prędkości od w 1 zanim w 2 :

.

Wyznaczanie drogi przyspieszenia S w danym przedziale zmiany prędkości odbywają się w następujący sposób. Ponieważ prędkość jest pierwszą pochodną ścieżki po czasie, to różniczka ścieżki dS=v dt lub ścieżkę przyspieszenia w zakresie prędkości od w 1 zanim w 2 jest równe:

.

W rzeczywistych warunkach pracy pojazdu czas spędzony na operacjach zmiany biegów i poślizgu sprzęgła zwiększa czas przyspieszania w stosunku do jego wartości teoretycznej (obliczonej). Czas potrzebny na zmianę biegów zależy od konstrukcji skrzyni biegów. W przypadku korzystania z automatycznej skrzyni biegów czas ten jest praktycznie zerowy.

Ponadto podkręcanie nie zawsze występuje przy pełne zaopatrzenie w paliwo, jak założono w prezentowanej metodzie. Zwiększa to również rzeczywisty czas przyspieszania.

W przypadku korzystania z manualnej skrzyni biegów ważnym punktem jest właściwy dobór najkorzystniejszych prędkości zmiany biegów. w 1-2 , w 2-3 itp. (patrz rozdział „Obliczenie trakcji pojazdu”).

Aby ocenić zdolność samochodu do przyspieszania, jako wskaźnik wykorzystuje się również czas przyspieszania po uruchomieniu na dystansie 100 i 500 km. M.

Budowanie wykresów przyspieszenia

W obliczeniach praktycznych przyjmuje się, że przyspieszenie następuje na poziomej drodze o twardej nawierzchni. Sprzęgło jest załączone i nie ślizga się. Przełącznik trybu pracy silnika znajduje się w pozycji pełnego zasilania paliwem. Jednocześnie zapewniona jest przyczepność kół do drogi bez poślizgu. Zakłada się również, że zmiana parametrów silnika następuje zgodnie z zewnętrzną charakterystyką prędkościową.

Uważa się, że przyspieszanie samochodów osobowych rozpoczyna się od minimalnej stabilnej prędkości na najniższym biegu rzędu w 0 = 1,5…2,0SM do wartości w T = 27,8SM(100kilometrów na godzinę). Dla samochodów ciężarowych akceptujemy: w T = 16,7SM(60kilometrów na godzinę).

Kolejno, zaczynając od prędkości w 0 = 1,5…2,0SM na pierwszym biegu i kolejnych biegach, na charakterystyce dynamicznej (rys. 1) dla wybranych na odciętej w punkty projektowe (co najmniej pięć) określają rezerwę współczynnika dynamicznego podczas przyspieszania jako różnicę rzędnych ( D–f) na różnych biegach. Współczynnik uwzględniania mas wirujących ( δ wr) dla każdej transmisji oblicza się ze wzoru:

δ wr= 1,04 + 0,05 I kp 2 .

Przyspieszenie samochodu określa się ze wzoru:

j =
.

Na podstawie uzyskanych danych budowane są wykresy przyspieszeń j=f(v)(ryc. 2).

Ryc.2. Charakterystyka przyspieszenia pojazdu.

Przy prawidłowych obliczeniach i konstrukcji krzywa przyspieszenia wynosi najwyższy bieg przetnie odciętą w punkcie maksymalnej prędkości. Osiągnięcie maksymalnej prędkości następuje przy pełnym wykorzystaniu rezerwy współczynnika dynamicznego: D – f = 0.

Wykreślanie wykresu czasu przyspieszaniat = f(v)

Wykres ten jest skonstruowany na podstawie wykresu przyspieszenia samochodu. j=f(v)(ryc. 2). Skala prędkości harmonogramu przyspieszenia jest podzielona na równe sekcje, na przykład co 1 SM, a prostopadłe rysuje się od początku każdego odcinka aż do przecięcia się z krzywymi przyspieszeń (rys. 3).

Pole każdego z powstałych elementarnych trapezów w przyjętej skali jest równe czasowi przyspieszania dla danego odcinka prędkości, jeśli założymy, że na każdym odcinku prędkości przyspieszenie następuje ze stałym (średnim) przyspieszeniem:

J Poślubić = (j 1 +j 2 )/2 ,

Gdzie J 1 ,J 2 - przyspieszenia odpowiednio na początku i na końcu rozpatrywanego odcinka prędkości, SM 2 .

Obliczenia te nie uwzględniają czasu potrzebnego na zmianę biegów i innych czynników, które prowadzą do zawyżenia czasu przyspieszania. Dlatego zamiast średniego przyspieszenia przyjmuje się przyspieszenie J I na początku losowo wybranego odcinka (określonego na skali).

Biorąc pod uwagę przyjęte założenia czas przyspieszania przy każdym wzroście prędkości Δv zostanie zdefiniowany jako:

T ja = Δv/j I ,Z.

Ryż. 3. Wykreślenie wykresu czasu przyspieszania

Na podstawie uzyskanych danych budowany jest wykres czasu przyspieszania t = f(v). Pełny etat przyspieszenie od w 0 do wartości w T wyznaczany jako suma czasów przyspieszania (łącznie skumulowanych) dla wszystkich odcinków:

T 1 =Δv/j 1 , T 2 =T 1 +(Δv/j 2 ) ,T 3 = t 2 +(Δv/j 3 ) i tak dalej, aż T T końcowy czas przyspieszania:

.

Wykreślając wykres czasu przyspieszania wygodnie jest skorzystać z tabeli i zaakceptować Δv= 1SM.

	Sekcje prędkości w I , SM
Liczba działek
J I , SM 2
T I , Z
Czas przyspieszania z sumą skumulowaną

Przypomnijmy, że skonstruowany (teoretyczny) wykres przyspieszenia (rys. 4) różni się od rzeczywistego tym, że nie uwzględnia się rzeczywistego czasu zmiany biegów. Na ryc. 4 czas (1.0 Z) zmiany biegów jest pokazywany warunkowo w celu zilustrowania momentu zmiany biegu.

Przy zastosowaniu w samochodzie manualnej (stopniowej) skrzyni biegów rzeczywisty wykres czasu przyspieszania charakteryzuje się utratą prędkości w momentach zmiany biegów. Zwiększa to również czas przyspieszania. Samochód ze skrzynią biegów z synchronizatorami ma większe przyspieszenie. Największe natężenie występuje w samochodzie z automatyczną skrzynią biegów bezstopniową.

Czas przyspieszania krajowych samochodów osobowych małej klasy od zatrzymania do prędkości 100 kilometrów na godzinę(28SM) wynosi około 13…20 Z. Dla średnich i wielka klasa nie przekracza 8...10 Z.

Ryż. 4. Charakterystyka przyspieszenia pojazdu w czasie.

Czas przyspieszania samochody ciężarowe do prędkości 60 kilometrów na godzinę(17SM) wynosi 35…45 Z i wyższe, co wskazuje na ich niewystarczającą dynamikę.

kilometrów na godzinę wynosi 500…800 M.

Dane porównawcze dotyczące czasu przyspieszania samochodów produkcji krajowej i zagranicznej podano w tabeli. 3.4.

Tabela 3.4.

Czas przyspieszania samochodów osobowych do prędkości 100 km/h (28 m/s)

Samochód	Czas, Z	Samochód	Czas, Z
VAZ-2106 1,6 (74)		Alfa Romeo-156 2.0 (155)
VAZ-2121 1,6 (74)		Audi A6 Tdi 2.5 (150)
Moskwicz 2.0 (113)		BMW-320i 2.0 (150)
		Cadillac Sevilie 4.6 (395)
GAZelle-3302 D 2.1 (95)		Mercedes S 220 CD (125)
ZAZ-1102 1.1 (51)		Peugeot-406 3.0 (191)
VAZ-2110 1,5 (94)		Porsche-911 3,4 (300)
Ford Focus 2.0 (130)		VW Polo Sdi 1.7 (60)
Fiat Marea 2.0 (147)		Honda Civic 1.6 (160)

Notatka: Obok typu pojazdu wskazana jest pojemność skokowa ( l) i moc silnika (w nawiasach) ( KM).

Wykres drogi przyspieszenia samochoduS = f(v)

W podobny sposób przeprowadza się graficzną integrację wcześniej skonstruowanej zależności T = F(V) aby otrzymać zależność drogi przyspieszenia S na prędkość samochodu. W tym przypadku krzywa wykresu czasu przyspieszania samochodu (ryc. 5) jest podzielona na przedziały czasowe, dla każdego z nich znajdują się odpowiednie wartości V C R k .

Ryc.5. Schemat wyjaśniający zastosowanie wykresu czasu przyspieszania samochodu T = F ( V ) wykreślić ścieżkę przyspieszeniaS = f( V ) .

Powierzchnia elementarnego prostokąta, na przykład w przedziale Δ T 5 istnieje ścieżka, którą samochód podąża od znaku T 4 do znaku T 5 , poruszając się ze stałą prędkością V C R 5 .

Pole elementarnego prostokąta określa się w następujący sposób:

Δ S k = V C R k (T k - T k -1 ) = V C R k · Δ T k .

Gdzie k=ja... M - numer seryjny interwał, M jest wybierany arbitralnie, ale uważa się go za wygodny do obliczeń, gdy M = N.

Na przykład (ryc. 5), jeśli V cp5 =12,5 SM; T 4 =10 Z; T 5 =14 Z, To Δ S 5 = 12,5(14 - 10) = 5 M.

Droga przyspieszenia w funkcji prędkości V 0 do prędkości V 1 : S 1 = Δ S 1 ;

do prędkości V 2 : S 2 = Δ S 1 + Δ S 2 ;

do prędkości V N : S N = Δ S 1 + Δ S 2 + ... + Δ S N =
.

Wyniki obliczeń wprowadza się do tabeli i przedstawia w formie wykresu (rys. 6).

Ścieżka przyspieszenia dla samochodów osobowych do prędkości 100 kilometrów na godzinę wynosi 300…600 M. W przypadku samochodów ciężarowych ścieżka przyspieszenia do prędkości 50 kilometrów na godzinę równa się 150…300 M.

Ryc.6. Grafikaścieżki przyspieszeniasamochód.

Czerwone światło zmieniło się na żółte, a potem na zielone. Samochody ruszają z napiętym rykiem, po czym na chwilę cichnie dźwięk silników – kierowcy puszczają pedał paliwa i zmieniają biegi, znowu przyspieszają, znowu chwila spokoju i znowu przyspieszają. Dopiero 100 metrów za skrzyżowaniem ruch samochodów zdaje się uspokajać i toczy się płynnie aż do następnych świateł. Tylko jeden Stary samochód Moskwicz minął skrzyżowanie płynnie i cicho. Na zdjęciu widać jak wyprzedził wszystkie samochody i wybiegł daleko przed siebie. Samochód ten dojechał do skrzyżowania właśnie w momencie, gdy światło zmieniło się na zielone, kierowca nie musiał hamować i zatrzymywać samochodu, a także nie musiał po tym ponownie przyspieszać. Jak to się dzieje, że jeden samochód (a nawet stary Moskwicz małej mocy) porusza się łatwo, bez napięcia, z prędkością około 50 km/h, podczas gdy inne, z wyraźnym napięciem, stopniowo nabierają prędkości i osiągają prędkość 50 km /h daleko za skrzyżowaniem, gdy Moskwicz zbliża się już do następnych świateł? Wiadomo, że za ruch jednolity wymaga znacznie mniejszego wysiłku i zużycia energii niż podczas przyspieszania lub, jak mówią, podczas przyspieszonego ruchu.

Ryż. Stosunkowo słaby samochód może wyprzedzić mocniejszych, jeśli zbliży się do skrzyżowania w momencie zapalenia się zielonego światła i nie włoży wysiłku w ruszanie i przyspieszanie.

Ale zanim nauczysz się przyspieszać samochód, musisz zapamiętać kilka pojęć.

Przyspieszenie samochodu

Jeśli samochód pokonuje tę samą liczbę metrów w ciągu sekundy, ruch nazywamy ruchem jednostajnym lub stałym. Jeśli odległość przebyta przez samochód w ciągu sekundy (prędkość) zmienia się, ruch nazywamy:

• wraz ze wzrostem prędkości - przyspieszony
• przy zmniejszaniu prędkości - powoli

Nazywa się przyrostem prędkości w jednostce czasu przyśpieszenie, spadek prędkości w jednostce czasu - przyspieszenie ujemne lub spowolnienie.

Przyspieszenie mierzy się wzrostem lub spadkiem prędkości (w metrach na sekundę) na 1 sekundę. Jeżeli prędkość wzrasta o 3 m/s na sekundę, przyspieszenie wynosi 3 m/s na sekundę lub 3 m/s/s lub 3 m/s2.

Przyspieszenie oznacza się literą j.

Przyspieszenie równe 9,81 m/s2 (lub zaokrąglone do 10 m/s2) odpowiada przyspieszeniu, o którym wiadomo z doświadczenia, że ​​ma ono swobodnie spadające ciało (pomijając opór powietrza) i nazywane jest przyspieszeniem ziemskim. Jest on oznaczony literą g.

Przyspieszenie samochodu

Przyspieszenie samochodu jest zwykle przedstawiane graficznie. Ścieżkę wykreślono na osi poziomej wykresu, prędkość na osi pionowej oraz wykreślono punkty odpowiadające każdemu ukończonemu segmentowi ścieżki. Zamiast prędkości w skali pionowej można opóźnić czas przyspieszania, co pokazano na wykresie przyspieszenia samochodów krajowych.

Ryż. Schemat ścieżki przyspieszenia.

Wykres przyspieszenia jest krzywą o stopniowo malejącym nachyleniu. Krzywe ramiona odpowiadają punktom zmiany biegów, w których przyspieszenie na chwilę spada, ale często nie są one pokazywane.

Bezwładność

Samochód nie może przyspieszyć z postoju większa prędkość, ponieważ musi pokonać nie tylko siły oporu ruchu, ale także bezwładność.

Bezwładność- jest to właściwość ciała polegająca na utrzymywaniu stanu spoczynku lub ruchu jednostajnego. Z mechaniki wiadomo, że ciało nieruchome można wprawić w ruch (lub zmienić prędkość ciała poruszającego się) jedynie pod wpływem siły zewnętrznej. Pokonując działanie bezwładności, siła zewnętrzna zmienia prędkość ciała, czyli nadaje mu przyspieszenie. Wielkość przyspieszenia jest proporcjonalna do wielkości siły. Im większa masa ciała, tym większa musi być siła, aby nadać temu ciału wymagane przyspieszenie. Waga- jest to ilość proporcjonalna do ilości substancji w organizmie; masa m jest równa ciężarowi ciała G podzielonemu przez przyspieszenie ziemskie g (9,81 m/s2):

m = G / 9,81, kg/(m/s2)

Masa samochodu opiera się przyspieszeniu z siłą Pj, siłę tę nazywamy siłą bezwładności. Aby nastąpiło przyspieszenie, należy wytworzyć dodatkową siłę uciągu na kołach napędowych, jednakową siłę bezwładność. Oznacza to, że siła potrzebna do pokonania bezwładności ciała i nadania mu określonego przyspieszenia j okazuje się proporcjonalna do masy ciała i przyspieszenia. Siła ta jest równa:

Pj = mj = Gj / 9,81, kg

Aby przyspieszyć ruch samochodu, wymagane jest dodatkowe zużycie energii:

Nj = Pj*Va / 75 = Gj*Va / 270*9,81 = Gj*Va / 2650, KM

Aby obliczenia były dokładne, równania (31) i (32) powinny uwzględniać współczynnik b („delta”) – współczynnik mas wirujących, który uwzględnia wpływ mas wirujących samochodu (w szczególności koła zamachowego i kół silnika) na przyspieszaniu. Następnie:

Nj = Gj*Va*b / 2650, KM

Ryż. Wykresy czasu przyspieszania dla samochodów krajowych.

Wpływ mas wirujących polega na tym, że oprócz pokonania bezwładności masy samochodu konieczne jest „obrócenie” koła zamachowego, kół i innych obracających się części samochodu, wydając część mocy silnika na Ten. Wartość współczynnika b można uznać w przybliżeniu za równą:

b = 1,03 + 0,05*ik^2

gdzie ik jest przełożeniem w skrzyni biegów.

Teraz, biorąc przykładowo samochód o masie całkowitej 2000 kg, nietrudno porównać siły potrzebne do utrzymania ruchu tego samochodu na asfalcie przy prędkości 50 km/h (jeszcze nie biorąc pod uwagę oporów powietrza) i odsunąć go z przyspieszeniem około 2,5 m/s2, typowym dla współczesnych samochodów osobowych.

Zgodnie z równaniem:

Pf = 2000*0,015 = 30, kg

Do pokonania oporu bezwładności na najwyższym biegu (ik = 1) potrzebna jest siła:

Pj = 2000*2,5*1,1 / 9,81 = 560, kg

Samochód nie może rozwinąć takiej siły na najwyższym biegu; należy włączyć pierwszy bieg (z przełożenie ik = 3).

Następnie otrzymujemy:

Pj = 2000*2,5*1,5 / 9,81 = 760, kg

co jest całkiem możliwe w przypadku nowoczesnych samochodów osobowych.

Zatem siła potrzebna do uruchomienia jest 25 razy większa niż siła potrzebna do utrzymania ruchu ze stałą prędkością 50 km/h.

Aby zapewnić szybkie przyspieszenie samochodu, konieczne jest zainstalowanie silnika duża moc. Podczas jazdy ze stałą prędkością (poza prędkością maksymalną) silnik nie pracuje na pełnej mocy.

Z powyższego jasno wynika, dlaczego podczas ruszania należy włączyć niższy bieg. Na marginesie zauważamy, że w samochodach ciężarowych należy zazwyczaj przyspieszać na drugim biegu. Faktem jest, że na pierwszym biegu (ik wynosi w przybliżeniu 7.) wpływ mas wirujących jest bardzo duży, a siła uciągu nie jest wystarczająca, aby zapewnić samochodowi duże przyspieszenie; przyspieszenie będzie bardzo wolne.

Na suchej drodze o współczynniku przyczepności f równym około 0,7 ruszanie z zatrzymania na niskim biegu nie nastręcza żadnych trudności, gdyż siła przyczepności w dalszym ciągu przewyższa siłę uciągu. Jednak na śliskiej drodze często może się okazać, że siła uciągu na niskim biegu jest większa od siły uciągu (zwłaszcza gdy auto jest nieobciążone), a koła zaczynają się ślizgać. Wyjścia z tej sytuacji są dwa:

1. zmniejszyć siłę uciągu, zaczynając od niskiego poziomu paliwa lub na drugim biegu (w przypadku samochodów ciężarowych - na trzecim);
2. zwiększyć współczynnik przyczepności, czyli dodać piasek pod koła napędowe, ułożyć gałęzie, deski, szmaty, założyć łańcuchy na koła itp.

Podczas przyspieszania następuje odciążenie przednich kół i dodatkowe obciążenie tył Można zaobserwować, jak w momencie ruszania z miejsca samochód zauważalnie, a czasem bardzo gwałtownie „przysiada” na tylne koła. Ta redystrybucja obciążenia występuje również wtedy, gdy pojazd porusza się równomiernie. Wyjaśnia się to poprzez przeciwdziałanie momentowi obrotowemu. Zęby koła napędowego głównego koła zębatego naciskają na zęby koła napędzanego (koronowego) i niejako dociskają tylna oś na ziemię; w tym przypadku następuje reakcja, która wypycha koło napędowe do góry; panuje niewielka rotacja wszystkiego tylna oś w kierunku, w przeciwnym kierunku obrót koła. Sprężyny przymocowane końcami do obudowy osi podnoszą przednią część ramy lub nadwozia i obniżają tylną część. Nawiasem mówiąc, zauważamy, że właśnie ze względu na odciążenie przednich kół łatwiej jest je skręcić, gdy samochód jedzie z włączonym biegiem, niż podczas jazdy na luzie, a tym bardziej na postoju. Każdy kierowca o tym wie. Wróćmy jednak do dodatkowo obciążonych tylnych kół.

Dodatkowe, dodatkowe obciążenie kół tylnych Zd od przenoszonego momentu jest tym większe, im większy jest moment Mk dostarczony na koło i im krótszy rozstaw osi samochód L (w m):

Oczywiście obciążenie to jest szczególnie dobre podczas jazdy niższe biegi, ponieważ zwiększa się moment obrotowy dostarczany do kół. Tak więc w samochodzie GAZ-51 dodatkowe obciążenie na pierwszym biegu wynosi:

Zd = 316/3,3 = 96, kg

Podczas ruszania i przyspieszania na samochód działa siła bezwładności Pj przyłożona w środku ciężkości samochodu i skierowana do tyłu, czyli w kierunku przeciwnym do przyspieszenia. Ponieważ siła Pj jest przyłożona na wysokości hg od płaszczyzny drogi, będzie ona miała tendencję do przewracania się samochodu wokół tylnych kół. W takim przypadku obciążenie tylnych kół wzrośnie, a na przednich kołach zmniejszy się o kwotę:

Ryż. W miarę przenoszenia sił z silnika obciążenie kół tylnych wzrasta, a obciążenie kół przednich maleje.

Zatem podczas ruszania z miejsca tylne koła i opony przenoszą obciążenie od ciężaru pojazdu, od przenoszonego zwiększonego momentu obrotowego i od siły bezwładności. Obciążenie to oddziałuje na łożyska tylnej osi i głównie na tylne opony. Aby je uratować, musisz zacząć tak płynnie, jak to możliwe. Należy pamiętać, że na pochyłościach tylne koła są jeszcze bardziej obciążone. Na stromym podjeździe podczas ruszania z przystanku, a nawet przy wysoko położonym środku ciężkości samochodu, może dojść do takiego rozładowania kół przednich i przeciążenia kół tylnych, co doprowadzi do uszkodzenia opon, a nawet przewrócenie się samochodu do tyłu.

Ryż. Oprócz obciążenia trakcją, podczas przyspieszania na tylne koła wpływa dodatkowa siła od bezwładności masy samochodu.

Samochód porusza się z przyspieszeniem, a jego prędkość wzrasta tak długo, jak siła uciągu jest większa od siły oporu. Wraz ze wzrostem prędkości wzrasta opór ruchu; po ustaleniu równości siły uciągu i oporu samochód uzyskuje ruch jednostajny, którego prędkość zależy od siły nacisku na pedał paliwa. Jeśli kierowca wciśnie do końca pedał paliwa, ta prędkość równomiernego ruchu jest jednocześnie największą prędkością samochodu.

Praca polegająca na pokonaniu sił oporu toczenia i powietrza nie tworzy rezerwy energii – energia jest zużywana na zwalczanie tych sił. Praca pokonywania sił bezwładności podczas przyspieszania samochodu zamienia się w energię ruchu. Energia ta nazywana jest energią kinetyczną. Utworzoną w tym przypadku rezerwę energii można wykorzystać, jeśli po pewnym przyspieszeniu koła napędowe zostaną odłączone od silnika, a dźwignia zmiany biegów zostanie zamontowana neutralna pozycja, tj. umożliwić samochodowi poruszanie się na zasadzie bezwładności, wybiegiem. Ruch wybiegowy trwa do momentu wykorzystania rezerwy energii do pokonania sił oporu ruchu. Należy przypomnieć, że na tym samym odcinku ścieżki zużycie energii na przyspieszenie jest znacznie większe niż zużycie energii na pokonanie sił oporu ruchu. Dlatego też, ze względu na zgromadzoną energię, droga rozbiegu może być kilkukrotnie dłuższa niż droga rozpędzania. Zatem droga dobiegu z prędkości 50 km/h wynosi dla samochodu Pobieda około 450 m, dla samochodu GAZ-51 około 720 m, natomiast droga przyspieszenia do tej prędkości wynosi 150-200 m i 250-300 m, odpowiednio Jeśli kierowca nie chce prowadzić samochodu z bardzo wysoka prędkość może on jeździć samochodem przez znaczną część podróży, oszczędzając w ten sposób energię, a tym samym i paliwo.

Z jakiegoś szczególnego powodu na świecie dużą uwagę przywiązuje się do prędkości przyspieszania samochodu od 0 do 100 km/h (w USA od 0 do 60 mph). Eksperci, inżynierowie, miłośnicy samochodów sportowych, a także zwykli miłośnicy motoryzacji z jakąś obsesją stale monitorują właściwości techniczne samochodów, co zwykle ujawnia dynamikę przyspieszania samochodu od 0 do 100 km/h. Co więcej, całe to zainteresowanie obserwuje się nie tylko w samochodach sportowych, dla których dynamika przyspieszania od postoju jest bardzo duża ważny, ale także całkowicie zwykłe samochody klasa ekonomiczna.

Obecnie większość zainteresowania dynamiką przyspieszenia skupia się na pojazdach elektrycznych nowoczesne samochody, które zaczęły powoli wypierać nisze samochodowe sportowe supersamochody z ich niesamowita prędkość przyśpieszenie Na przykład jeszcze kilka lat temu wydawało się po prostu fantastyczne, że samochód może przyspieszyć do 100 km/h w nieco ponad 2 sekundy. Ale dzisiaj niektórzy współcześni już zbliżyli się do tego wskaźnika.

To naturalnie nasuwa pytanie: jaka prędkość przyspieszania samochodu od 0 do 100 km/h jest niebezpieczna dla zdrowia człowieka? Przecież im szybciej samochód przyspiesza, tym większe obciążenie odczuwa kierowca (siedzący) za kierownicą.

Zgódź się z nami, że Ludzkie ciało ma swoje pewne ograniczenia i nie jest w stanie wytrzymać nieskończenie rosnących obciążeń, które działają i mają na niego pewien wpływ podczas gwałtownego przyspieszania pojazdu. Przekonajmy się wspólnie, jakie maksymalne przyspieszenie samochodu teoretycznie i praktycznie może wytrzymać człowiek.

Przyspieszenie, jak wszyscy zapewne wiemy, to prosta zmiana prędkości ruchu ciała w jednostce czasu. Przyspieszenie dowolnego obiektu na ziemi zależy z reguły od grawitacji. Grawitacja to siła działająca na każde ciało materialne znajdujące się blisko powierzchni ziemi. Siła grawitacji na powierzchni ziemi składa się z grawitacji i siła odśrodkowa bezwładność powstająca w wyniku obrotu naszej planety.

Jeśli chcemy być absolutnie precyzyjni, to tak przeciążenie człowieka 1g siedzenie za kierownicą samochodu kształtuje się, gdy samochód przyspiesza od 0 do 100 km/h w 2,83254504 sekundy.

Wiemy o tym, gdy jesteśmy przeciążeni w 1g osoba nie doświadcza żadnych problemów. Na przykład serial Samochód Tesli Model S (droga wersja specjalna) przyspiesza od 0 do 100 km/h w 2,5 sekundy (zgodnie ze specyfikacją). W związku z tym kierowca za kierownicą tego samochodu odczuje przeciążenie 1,13 g.

To, jak widzimy, jest czymś więcej niż przeciążeniem, jakiego człowiek doświadcza w zwykłym życiu, a które powstaje na skutek grawitacji, a także ruchu planety w przestrzeni. Ale to całkiem sporo i przeciążenie nie stwarza żadnego zagrożenia dla ludzi. Ale jeśli usiądziemy za kierownicą potężny dragster (samochód sportowy), to obraz tutaj jest zupełnie inny, ponieważ widzimy już różne wartości przeciążenia.

Przykładowo, najszybszy może przyspieszyć od 0 do 100 km/h w zaledwie 0,4 sekundy. W rezultacie okazuje się, że to przyspieszenie powoduje przeciążenie wnętrza samochodu 7,08 g. To już jest, jak widać, bardzo dużo. Prowadząc tak szalony pojazd nie będziesz czuł się zbyt komfortowo, a wszystko przez to, że Twoja waga wzrośnie niemal siedmiokrotnie w porównaniu do wcześniej. Ale pomimo tego niezbyt komfortowego stanu przy takiej dynamice przyspieszania, to (to) przeciążenie nie jest w stanie cię zabić.

Jak więc samochód musi przyspieszać, aby zabić osobę (kierowcę)? Tak naprawdę nie da się jednoznacznie odpowiedzieć na to pytanie. Rzecz w tym, co następuje. Każdy organizm każdej osoby jest czysto indywidualny i naturalne jest, że konsekwencje narażenia na pewne siły na osobę będą również zupełnie inne. Dla niektórych przeciążenie przy 4-6g nawet przez kilka sekund będzie już (jest) krytyczny. Takie przeciążenie może doprowadzić do utraty przytomności, a nawet śmierci tej osoby. Ale zwykle takie przeciążenie nie jest niebezpieczne dla wielu kategorii ludzi. Znane są przypadki przeciążenia 100 gramów pozwolił człowiekowi przeżyć. Ale prawda jest taka, że ​​zdarza się to bardzo rzadko.