ВАЗ 2114 аэродинамика

Лада 2113 «Машка тринашка» ›
Бортжурнал ›
Коэффициент аэродинамического сопротивления.

Коэффициент аэродинамического сопротивления

Коэффициент аэродинамического сопротивления (Cw) — безразмерная величина, отражающая отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления движению цилиндра:
Cw = Fauto / Fcylinder,
при условии, что наибольшее поперечное сечение автомобиля равно поперечному сечению цилиндра.
Другими словами, сила сопротивления воздуха, действующая на корпус автомобиля, равна силе, действующей на цилиндр с понижающим коэффициентом Cw:
Fauto = Cx * Fcylinder,
где Cw — безразмерный коэффициент, обычно меньший единицы (от С — coefficient, w — продольная ось цилиндра и автомобиля).
Cw не имеет единицы измерения и действует для всех геометрически подобных тел, вне зависимости от их конкретных размеров.
Чем меньше Cw, тем лучше проработана аэродинамика автомобиля. Для современных автомобилей Cw < 0,3.
Коэффициент определяется экспериментальным путём — в аэродинамической трубе, либо компьютерным моделированием.

Нередко приходится читать и слышать про достигнутые практически на стандартных машинах подобных значений максимальной скорости. Спидометры, уклоны, ветерки можно пока изъять из рассмотрения. Прежде всего, необходимо ответить, что цифири максимальной скорости — те, что нам втюхивает завод, как правило, являются “парадными”. Так, для стандартного 8v зубильного ряда «максималка» в лучшем случае не 156 км/час, а 152 км/час, для 2112 с 1.5 л 16v не 185 км/час, а в лучшем случае 179 км/час.

На таких скоростях главные затраты двигателя приходятся на преодоление сил аэродинамического сопротивления. А последние, как известно, пропорциональны коэффициенту аэродинамического сопротивления, площади миделевого сечения, скоростному напору (половине произведения плотности воздуха на квадрат его скорости).

Аэродинамическое сопротивление, площадь миделя и плотность воздуха не трогаем — стандарт есть стандарт. Сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости? Тогда потребная мощность на преодоление этой силы пропорциональна кубу скорости, и для зубильной «максималки» в 190 км/час нужно 77*(190/152)^3 = 150 кобыл! Вот тебе и стандарт… Справедливости ради надо отметить, что даже наличие под капотом 150 л/.с в зубиле не обеспечивают максимальной скорости в 190, надо иметь еще трансмиссию, которая обеспечивала бы при таких оборотах колес попадание в зону пика мощности как минимум, не хуже, чем в стандарте на 152 км/час, но это, как говорится, уже детали…

Средняя погрешность спидометра по правилам ЕЭК ООН 39 может быть только положительной и не превышать истинную скорость движения более чем на 10%+6 км/ч.

То есть если реальная скорость 160, то спидометр имеет право показать
160+16+6= 182 км/ч

Коэффициент лобового сопротивления.
1. Лада Приора Cx — 0,32
2. ВАЗ 2110 Cх — 0,347
3. ВАЗ 2112 Cx — 0,335
4. ВАЗ 2111 Cx — 0,381
5. ВАЗ 21106 Cx — 0,385
6. ВАЗ 21103М Cx — 0,333
7. Лада Калина »Норма» Сх — 0,378
8. Лада Калина «Люкс» Cx — 0,347
9. ВАЗ 2108 Cx — 0,463
10. ВАЗ 2109 Сх — 0,463
11. ВАЗ 2114 Cx — 0,445
12. ВАЗ 21099 Cx — 0,453
13. ВАЗ 2115 Cx — 0,429
14. ВАЗ 2107 Cx — 0,546
15. ВАЗ 2101 Cx — 0,52
16. ВАЗ 2121-213, 214 Cx — 0,536
17. ВАЗ 2123 Шнива Cx — 0,455
18. ГАЗ 21 Cx — 0,497
19. ГАЗ 3110 Cx — 0,461
20. nexia — 0,3

Что может стандартный ВАЗовский двигатель и чего он не может.

Скоростные характеристики.
ВАЗ 2108-09-99-2115: Cx — 0,468; S (площадь лобового сопротивления) — 1,8
1100 карб. (39,7 кВт/54,4 л.с.) — 139, 35 км/ч.
1300 карб. (47 кВт/64,4 л.с.) — 147,42 км/ч.
1500 карб. (51,5 кВт/71,6 л.с.) — 152 км/ч.
1500 инж. (60 кВт/82,2 л.с) — 159,92 км/ч.
ВАЗ 2110: Cx — 0,348; S (площадь лобового сопротивления) — 1,93

1500 инж. 8-кл. (56 кВт/76,7 л.с.) — 168,54 км/ч.
1500 инж. 16-кл. (69 кВт/94,5 л.с.) — 180,69 км/ч
Следует учесть, что данные цифры пригодны только для полностью исправного автомобиля со СТАНДАРТНЫМ двигателем и КПП, не приподнятого, с отличной подвеской и ходовой (исправными, желательно импортными, ступичными подшипниками), отрегулированным сход — развалом, одинаковом и правильном давлении в шинах, с минимальным потреблением электроэнергии (фары, печка, магнитола и т.д), без «обвесов», снижающих аэродинамику, абсолютно горизонтальной поверхности дороги и нулевой скорости ветра.

Для достижения «зубилом» скоростного барьера в 200 км/ч. необходима мощность двигателя 160 л.с, «десятке» потребуется поменьше — 130 л.с. Другие «контрольные точки» —

Какие коэффициенты аэродинамического сопротивления у автомобилей LADA

17 март 2017 LadaOnline 13 925 7

Любое транспортное средство имеет не только технические параметры, но и аэродинамические характеристики (например, коэффициент аэродинамического сопротивления, сила лобового сопротивления и т.д.). Чем лучше продумана аэродинамика автомобиля, тем более совершенным он считается. Сравниваем коэффициенты аэродинамического сопротивления автомобилей LADA.

Коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх) — это безразмерная величина, отражающая отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления движению цилиндра. Чем меньше Cx, тем лучше проработана аэродинамика автомобиля.

Чем меньше у кузова будет сопротивление воздуху, тем будет

• больше максимальная скорость;
• меньше расход топлива;
• меньше шумов (например, могут свистеть боковые зеркала);
• меньше проявление поднимающих сил (автомобиль будет устойчивей);
• меньше грязи на боковых стеклах, задней двери и т.д.
• и др.

Коэффициент определяется экспериментальным путём — в аэродинамической трубе, либо компьютерным моделированием.

№	Модель LADA	Cx
1	Лада Приора седан	0,32
2	Лада Приора универсал	0,34
3	Лада Калина «Люкс»	0,347
4	Лада Гранта «Люкс»	0.353
5	Лада Гранта «Норма»	0.367
6	Лада Калина «Норма»	0,378
7	Лада Веста	0,38
8	Лада Калина 2 универсал	0,39
9	Лада Калина 2 хэтчбек	0,418
10	Лада Ларгус	0,42
11	Нива 4х4	0,536
12	Lada XRAY	пока неизвестно

Что влияет на аэродинамику автомобиля:

• открытые окна увеличивают сопротивление воздуху на 5%;
• дополнительные брызговики на 3%;
• багажник на крыше на 10-12%;
• шины с широким профилем на 3%;
• открытый люк на крыше на 5%;
  выпирающие колпаки;
• радиоантенна.

Например, если закрыть все щели кузова, воздухозаборник в бампере и задние колесные ниши, то максимальная скорость автомобиля может увеличиться на 7,1 км/ч.

У Лада Веста вроде бы обтекаемый кузов, а почему тогда такой высокий коэффициент аэродинамического сопротивления? Может быть причина в выштамповках на дверях?

Ключевые слова: универсальная статья

Аэродинамические коэффициенты и лобовая площадь автомобилей

	№	Автомобиль	cx	кw	F
1.	ВАЗ-2108	0,4	0,25	1,87
2.	ВАЗ-2110	0,334	0,208	2,04
3.	ВАЗ-2121	0,56	0,35	1,8
4.	М-2141	0,38	0,24	1,89
5.	ГАЗ-2410	0,34	0,3	2,28
6.	ГАЗ-3105	0,32	0,22	2,1
7.	ГАЗ-3110	0,56	0,348	2,28
8.	ГАЗ-3111	0,453	0,282	2,3
9.	«Ока»	0,409	0,255	1,69
10.	УАЗ-3160 (jeep)	0,527	0,328	3,31
11.	ГАЗ-3302 бортовой	0,59	0,37	3,6
12.	ГАЗ-3302 фургон	0,54	0,34	5,0
13.	ЗИЛ-130 бортовой	0,87	0,54	5,05
14.	КамАЗ-5320 бортовой	0,728	0,453	6,0
15.	КамАЗ-5320 тентовый	0,68	0,43	7,6
16.	МАЗ-500А тентовый	0,72	0,45	8,5
17.	МАЗ-5336 тентовый	0,79	0,52	8,3
18.	ЗИЛ-4331 тентовый	0,66	0,41	7,5
19.	ЗИЛ-5301	0,642	0,34	5,8
20.	Урал-4320 (military)	0,836	0,52	5,6
21.	КрАЗ (military)	0,551	0,343	8,5
22.	ЛиАЗ bus (city)	0,816	0,508	7,3
23.	ПАЗ-3205 bus (city)	0,70	0,436	6,8
24.	Ikarus bus (city)	0,794	0,494	7,5
25.	Mercedes-Е	0,322	0,2	2,28
26.	Mercedes-А (kombi)	0,332	0,206	2,31
27.	Mercedes -ML (jeep)	0,438	0,27	2,77
28.	Audi A-2	0,313	0,195	2,21
29.	Audi A-3	0,329	0,205	2,12
30.	Audi S 3	0,336	0,209	2,12
31.	Audi A-4	0,319	0,199	2,1
32.	BMW 525i	0,289	0,18	2,1
33.	BMW- 3	0,293	0,182	2,19
34.	Citroen X sara	0,332	0,207	2,02
35.	DAF 95 trailer	0,626	0,39	8,5
36.	Ferrari 360	0,364	0,227	1,99
37.	Ferrari 550	0,313	0,195	2,11
38.	Fiat Punto 60	0,341	0,21	2,09
39.	Ford Escort	0,362	0,225	2,11
40.	Ford Mondeo	0,352	0,219	2,66
41.	Honda Civic	0,355	0,221	2,16
42.	Jaguar S	0,385	0,24	2,24
43.	Jaguar XK	0,418	0,26	2,01
44.	Jeep Cherokes	0,475	0,296	2,48
45.	McLaren F1 Sport	0,319	0,198	1,80
46.	Mazda 626	0,322	0,20	2,08
47.	Mitsubishi Colt	0,337	0,21	2,02
48.	Mitsubishi Space Star	0,341	0,212	2,28
49.	Nissan Almera	0,38	0,236	1,99
50.	Nissan Maxima	0,351	0,218	2,18
51.	Opel Astra	0,34	0,21	2,06
52.	Peugeot 206	0,339	0,21	2,01
53.	Peugeot 307	0,326	0,203	2,22
54.	Peugeot 607	0,311	0,19	2,28
55.	Porsche 911	0,332	0,206	1,95
56.	Renault Clio	0,349	0,217	1,98
57.	Renault Laguna	0,318	0,198	2,14
58.	Skoda Felicia	0,339	0,21	2,1
59.	Subaru Impreza	0,371	0,23	2,12
60.	Suzuki Alto	0,384	0,239	1,8
61.	Toyota Corolla	0,327	0,20	2,08
62.	Toyota Avensis	0,327	0,203	2,08
63.	VW Lupo	0,316	0,197	2,02
64.	VW Beetl	0,387	0,24	2,2
65.	VW Bora	0,328	0,204	2,14
66.	Volvo S 40	0,348	0,217	2,06
67.	Volvo S 60	0,321	0,20	2,19
68.	Volvo S 80	0,325	0,203	2,26
69.	Volvo B12 bus (tourist)	0,493	0,307	8,2
70.	MAN FRH422 bus (city)	0,511	0,318	8,0
71.	Mercedes 0404(inter city)	0,50	0,311	10,0

Примечание: cx, Н·с2/м·кг; кw, Н·с2/м4– аэродинамические коэффициенты ;

F, м2– лобовая площадь автомобиля.

Для автомобилей, имеющих высокие скорости движения, сила Рw имеет существенное значение. Сопротивление воздушной среды определяется относительной скоростью автомобиля и воздуха, поэтому при её определении следует учитывать влияние ветра.

Точка приложения результирующей силы сопротивления воздуха Рw (центр парусности) лежит в поперечной (лобовой) плоскости симметрии автомобиля. Высота расположения этого центра над опорной поверхностью дороги hw оказывает значительное влияние на устойчивость автомобиля при движении его с высокими скоростями.

Увеличение Рw может привести к тому, что продольный опрокидывающий момент Рw·hw настолько разгрузит передние колеса машины, что последняя потеряет управляемость вследствие плохого контакта управляемых колес с дорогой. Боковой ветер может вызвать занос автомобиля, который будет тем более вероятен, чем выше расположен центр парусности.

Попадающий в пространство между нижней части автомобиля и дорогой воздух создает дополнительное сопротивление движению за счет эффекта интенсивного образования вихрей. Для снижения этого сопротивления желательно передней части автомобиля придавать конфигурацию, которая препятствовала бы попадание встречного воздуха под его нижнюю часть, которая по возможности должна быть плоской.

По сравнению с одиночным автомобилем коэффициент сопротивления воздуха автопоезда с обычным прицепом выше на 20…30%, а с седельным прицепом – примерно на 10%. Антенна, зеркало внешнего вида, багажник над крышей, дополнительные фары и другие выступающие детали или открытые окна увеличивают сопротивление воздуха.

При скорости движения автомобиля до 40 км/ч сила Рw меньше силы сопротивления качению Рf на асфальтированной дороге. Свыше 100 км/ч сила сопротивления воздуха представляет собой основную составляющую тягового баланса автомобиля.

Грузовые автомобили имеют плохо обтекаемые формы с резкими углами и большим числом выступающих частей. Чтобы снизить Рw, на грузовиках устанавливают обтекатели и другие приспособления.

Сопротивление ускорению ( Рj ). При разгоне (замедлении) автомобиль преодолевают силы инерции поступательно движущихся масс, а также моменты инерции ускоренно вращающихся масс.

Сила инерции Рjп поступательно движущейся массы автомобиля приложена в центре его массы и определяется по формуле:

Рjп = m(dv/dt) = (G/g)(dv/dt),

где dv/dt — ускорение автомобиля.

Это уравнение справедливо, когда все части машины движутся только поступательно.

В действительности значительные сопротивления приходится также преодолевать на разгон вращающихся деталей двигателя и трансмиссии, а также колес. В связи с этим при определении полной силы сопротивления разгону Рj вводится коэффициент β (иногда его обозначают δвр), учитывающий влияние моментов инерции вращающихся частей:

Рj = β·Рjп = β·m·(dv/dt) =· β·(G/g)(dv/dt).

Очевидно, что коэффициент β всегда больше единицы.

Этот коэффициент β , учитывающий инерционность вращающихся масс двигателя, трансмиссии и колес автомобиля, зависит от многих факторов и прежде всего от квадрата передаточного числа коробки передач iкп :

β = (1,03…1,05) + (0,04…0,06)·iкп2.

Для практических расчетов можно пользоваться зависимостью:

β = 1,04 + 0,05·iкп2 .

Сила тягового (крюкового) сопротивления Ркр прицепных повозок определяется величиной сопротивления прицепных машин. Сила сопротивления прицепов при выполнении машиной транспортных работ определяется формулой:

Ркр = mп·g·fп + mп·g ·sin α = mп·g(fп + ·sin α) = Gп(fп + ·sin α),

где mп и Gп – масса и вес прицепа;

fп — коэффициент сопротивления качению прицепа.

Уравнение тягового баланса автомобиля

Уравнение тягового баланса показывает, как распределяется касательная сила тяги Рк , возникающая в результате взаимодействия ведущих колес автомобиля с опорной поверхностью, на различные сопротивления движению:

— сила сопротивления качению Рf ;

— сила сопротивления подъему Рh , которая является составляющей силы тяжести G автомобиля, параллельной его оси (G·sinα);

— приведенная сила инерции Рj , возникающая при изменении скорости движения; при ускоренном движении берется со знаком плюс, при замедлении – со знаком минус;

— сила сопротивления воздуха Рw .

В общем случае тяговый баланс автомобиля отображают следующей зависимостью:

Рк = Рf + Рw ± Рh ± Рj ,

Касательную силу тяги при установившемся движении подсчитывают как частное от деления ведущего момента на динамический радиус rд ≈ rк (радиус качения) ведущего колеса:

Рк = Мк·iтр·ηт / rк ,

где Мк – крутящий момент двигателя;

iтр — передаточное число трансмиссии;

ηт — КПД, учитывающий потери энергии в трансмиссии.

Если написать уравнение силового баланса в виде:

Рк — Рf — Рw = Рh + Рj ,

то выражение в правой части уравнения показывает избыток силы тяги, который остается после учета затрат на преодоление сопротивления качению и воздуха, и может быть израсходован на преодоление подъема или разгона. Его называют запасом тяги и обозначают Ри. Следовательно, уравнение тягового баланса можно записать в виде:

Ри = Рк — Рf — Рw .

При установившемся движении по горизонтальной дороге с максимальной скоростью тяговая сила расходуется полностью на преодоление сопротивления воздуха и качения:

Рк = Рf + Рw.

Если автомобиль используется в качестве тягача, то в уравнение тягового баланса необходимо учитывать усилие на крюке Ркр.

Уравнение тягового баланса применяется в теории автомобиля для определения скорости движения при тех или иных эксплуатационных условиях.

Тяговые возможности автомобиля удобно оценивать с помощью графической интерпретации тягового баланса. Наибольший интерес представляют максимальные значения тяговой силы, реализуемые на различных передачах и при различных скоростях движения. Очевидно, что они могут быть получены при работе двигателя с максимально возможной подачей топлива. График, показывающий изменение касательной силы тяги в функции скорости движения автомобиля, носит название графика тягового баланса автомобиля или тяговой характеристики (рис.1).

Точки пересечения кривой Рк с линией суммарного сопротивления (Рf+Рw) соответствуют равенству этих сил, то есть возможности движения автомобиля с максимальной скоростью, равной величине vмах. Для снижения скорости водитель должен уменьшить подачу топлива, снизить Ме двигателя. Если дорожные условия изменились (например, сила сопротивления качению возросла с Рf1 до Рf2 ), то при полной подаче топлива скорость автомобиля снижается и соответствует точке пересечения кривых Рк и Рf2. Точка перегиба кривой Рк на рис.1 соответствует скорости, при которой автомобиль преодолевает максимальное сопротивление, развивая тяговое усилие Рк мах. При включении низшей передачи касательная сила тяги Рк увеличивается, и автомобиль может преодолевать большие сопротивления.

Рис.1. Тяговая характеристика автомобиля.

Мощностной баланс автомобиля

Распределение мощности двигателя по отдельным видам сопротивлений носит название мощностного баланса и может быть представлено в виде следующего уравнения:

Nе = Nт + Nf + Nw ± Nh ± Nj , или

Nе·ηт = v·(Рf + Рw ± Рh ± Рj),

где ηт, v – КПД трансмиссии и скорость движения автомобиля.

Мощность, потерянная в трансмиссии машины, может быть определена как:

Nт = Nе (1 — ηт).

Потери мощности на самопередвижение машины (мощности сопротивления качению) определяется по формуле:

Nf = Рf·v = f·G·v ,

где Рf — сила сопротивления качению;

G — сила тяжести (вес) машины;

f — коэффициент сопротивления качению.

Мощность сопротивления подъему может быть определена по формуле:

Nh = Рh·v = G·v·sin α ,

где Рh — сила сопротивления подъема;

α — угол подъема.

При движении под уклон величина Nh берется со знаком минус.

Мощность сопротивления разгону определяется так:

Nj = Рj ·v = G·v·β·(dv/dt)·(1/g) ,

где Рj – сила сопротивления разгону;

β — коэффициент учета влияния на разгон вращающихся масс;

g — ускорение свободного падения;

dv/dt — ускорение автомобиля.

В случае замедленного движения Nj берется со знаком минус.

При движении автомобиля возникают различные сопротивления, величина которых зависит от эксплуатационных и конструктивных факторов (см. предыдущий параграф). На преодоление сопротивлений расходуется определенная мощность двигателя, что непосредственно влияет на производительность автомобиля.

Пример расчета и построения диаграммы мощностного баланса автомобиля.

Выше отмечалось, что мощностной баланс автомобиля представляет собой зависимость мощности Nк на колесах автомобиля для всех передаточных отношений iкп в коробке переключения передач, мощности сопротивлений качению и воздуха от скорости движения машины v.

Рк = Рf + Рw. Рf = G ·f. Рw = кw ·F·v2

В таблице 3 в качестве примера представлены данные расчета параметров мощностного баланса легкового автомобиля типа ВАЗ- 2109 (с 5-искоростной КП: iкп= 3,636; 1,950; 1,357; 0,941; 0,748) для двух вариантов дорожных условий (сухое асфальтовое покрытие f01 =0,015 и твердая грунтовая дорога f02 = 0,03).

Величины коэффициента сопротивления качению для различных скоростей движения автомобиля подсчитаны по зависимости и приведены в таблице 2.

Таблица 2.

	км/ч
f1	—	0,015	0,017	0,020	0,023	0,028	0,034	0,042
f2	—	0,030	0,034	0,040	0,046	0,056	0,068	0,084

Величины максимальных значений скоростей должны совпадать с результатами, полученными из графика мощностного баланса автомобиля.

Рис.2. Диаграмма мощностного баланса автомобиля.

Таблица 3.

		для различных передач
		1,370	1,370	1,370	1,370	1,370
		16,188	16,188	16,188	16,188	16,188
		29,282	29,282	29,282	29,282	29,282
		33,510	33,510	33,510	33,510	33,510
		38,731	38,731	38,731	38,731	38,731
		44,684	44,684	44,684	44,684	44,684
		46,499	46,499	46,499	46,499	46,499
iкп	3,636	1,950	1,357	0,941	0,748

Самостоятельные работы студентов

Тема: Тяговый баланс автомобиля.

Задание. Определить, с каким ускорением разгоняется по ровной дороге автомобиль массой 2 т на третьей передаче, если известно, что радиус качения колес равен 33 см; крутящий момент двигателя 300 Н·м при 3500 мин –1; коэффициент сопротивления качению 0,02; коэффициент, учитывающий инерционность вращающих деталей автомобиля и двигателя 1,08; передаточное число трансмиссии на третьей передаче 4,5; коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля 0,4; его фронтальная площадь 1,8 м2.

Задание. С учетом опорно-сцепных качеств движителя определить режим движения (штатный или с буксованием) переднеприводного автомобиля массой 1,5 тонны с межосевым распределением веса G1 : G2 = 4 : 6 по мокрой грунтовой дороге (f = 0,03, φ = 0,3) на горизонтальном участке и при подъеме (α = 300). Сравнить с режимом движения в этих условиях полноприводного автомобиля.

Задание. Определить, какую мощность развивает двигатель грузового автомобиля массой 10 тонн, движущегося на подъеме (α = 300) по грунтовой дороге (f = 0,03) со скоростью 20 км/ч, при условии, что КПД трансмиссии равен 0,85, а сопротивление воздуха ничтожно мало.

Глава 3.

Тягово-скоростные свойства автомобиля

Динамическая характеристика.

Уравнения тягового и мощностного балансов (глава 2) включают параметры, характеризующие динамические качества автомобиля (ψ, v, dv/dt). Но они неудобны для сравнения между собой автомобилей, имеющих различный вес (массу).

Перенесем силу сопротивления воздуха из правой части уравнения тягового баланса в левую:

Рк — Рw = Рf + Рh + Рj .

Разделим обе части полученного уравнения на полный вес автомобиля G:

(Рк — Рw) / G =(Рf + Рh + Рj) / G.

В развернутом виде это уравнение имеет вид:

Ме·iтр·ηт / rк ·G – кw·Fw·v2/G = f·cosα + sinα + (β/g) ·(dv/dt). (1)

Выражение, находящееся в левой части этого уравнения, отражающее отношение избыточной тяговой силы (Рк — Рw) к весу автомобиля G, получило название динамического фактора, и служит для оценки тяговых или динамических качеств различных автомобилей в различных условиях их движения (качество дороги, нагрузка автомобиля и т.д.).

Важным достоинством этого фактора является то, что в условиях установившегося движения численные значения динамического фактора и суммарного коэффициента дорожного сопротивления равны (ψ = D). В этом случае, зная динамический фактор автомобиля, можно сразу определить, какое дорожное сопротивление он может преодолеть.

По определению динамический фактор есть отношение избыточной тяги к полному весу автомобиля, и является обобщенным показателем его динамических свойств:

D = (Рк — Рw)/G.

Как следует из уравнения (1) левая его часть отражает величину избыточной силы тяги, которая преодолевает силу сопротивления качению и силу инерции.

Из уравнения тягового баланса для установившегося движения по горизонтальной дороге следует:

D = (Рк — Рw)/G = Рf /G = f .

При движении без ускорения на подъем (j = 0):

D = ψ ,

ψ= f + sinα – коэффициент дорожного сопротивления.

Отсюда следует, чем больше динамический фактор, тем больший подъем может быть преодолен автомобилем:

sinα = D — f.

Для ускоренного или замедленного движения по горизонтальной дороге (α = 0):

D= (Рf ± Рj)/G = f ± (β/g)·(dv/dt).

Следовательно, чем величина D, тем большее ускорение при прочих равных условиях может развивать автомобиль:

dv/dt = j = (D — f) · (g / β). (2)

Из выражения (1) следует, что:

sinα = D – f + (β/g) ·(dv/dt).

Таким образом, за счет использования инерции автомобиля преодолеваемый им подъем может быть увеличен.

Так как касательная сила тяги и сила сопротивления воздуха изменяются в функции скорости, то и динамический фактор зависит от скорости. График, показывающий изменение динамического фактора в зависимости от скорости движения D = f(v) автомобиля на различных передачах, называется динамической характеристикой автомобиля (рис.1). Это основная характеристика автомобиля, отражающая его тягово-скоростные качества.

При построении этой характеристики по оси абсцисс откладывается скорость движения автомобиля, а по оси ординат – динамический фактор в виде десятичной дроби или в процентах. График служит в качестве основного показателя, наглядно характеризующего динамику автомобиля. С его помощью определяют максимальные скорости движения автомобиля на разных участках дороги, предельные величины подъемов, преодолеваемых с установившейся скоростью, величины ускорений, развиваемых автомобилем.

При установившемся движении автомобиля по горизонтальной дороге, когда динамический фактор равен коэффициенту сопротивления качению (D = f ), значения f откладываются по оси ординат динамической характеристики в том же масштабе, что и динамический фактор, в виде десятичной дроби или в процентах.

Отрезки ординат, заключенные междукривыми D и f, представляют собой ту часть динамического фактора, которая может быть использована для разгона автомобиля (запас по динамическому фактору при разгоне).

Максимальное сопротивление качению, которое автомобиль может преодолеть при движении на какой либо передаче, определяется максимальным значением динамического фактора на этой передаче, достигаемым примерно при той же скорости, что и соответствующие Рк mах. В этом случае движение возможно лишь при одной определенной скорости, называемой критической ( vкр ).

Так же как и величина максимальной касательной силы тяги Рφ, максимальное значение динамического фактора ограничивается сцеплением шин ведущих колес автомобиля с опорной поверхностью Dφ. Поэтому все значения динамического фактора, превышающие его возможную величину по сцеплению, которое подсчитывается по формуле:

Dφ = (Рφ — Рw )/G, (3)

не могут быть практически реализованы в данных дорожных условиях.

Предельная по буксованию является величина Dφ, которая может иметь место обычно на низшей передаче, когда Рw можно принять равной нулю, а Рк = Рφ mах. При этом:

Dφ = Рφ мах /G =φ ·λ (λ – вес автомобиля, приходящийся на его ведущие колеса). Для полноприводного автомобиля λ =1, поэтому Dφ = φ.

На динамической характеристике автомобиля можно отметить несколько характерных точек, которые часто приводятся в технических характеристиках автомобиля.

vmax – максимальная скорость движения автомобиля по дороге, характеризуемой суммарным коэффициентом дорожного сопротивления ψ = 0,015;

D1 — динамический фактор на прямой дороге при некоторой наиболее употребительной для данного типа автомобиля скорости движения (обычно 0,4…0,5 от vmax);

D’max — максимальное значение динамического фактора на высшей передачи и соответствующее ему значение критической скорости vкр, определяющие возможность движения автомобиля на тяжелой дороге;

D2 — динамический фактор на промежуточных передачах, характеризующий способность автомобиля к преодолению длительных подъемов;

Dmax — максимальный динамический фактор на низшей передаче, характеризующий возможность преодоления максимального дорожного сопротивления.

Приведенные пять характерных точек достаточно полно определяют динамические качества автомобиля.

>1 Определение основных параметров автомобиля

1. Расчёт полной массы автомобиля

Полная масса легкового автомобиля определяется по уравнению регрессии второго порядка:

Где,- коэффициенты регрессии;

-габаритная длинна автомобиля, мм.

По заданной габаритной длинне принимаем коэффициенты регрессии :

1.2 Распределение нагрузки от полной массы автомобиля по мостам

Полная масса автомобиля:

При распределении нагрузки по осям легкового автомобиля на передний мост приходится 55…59 % общей массы автомобиля. Принимаем, что на передний мост приходится 59 %, тогда:

1.3 Подбор шин и определение радиуса колеса

При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах. Наиболее нагруженными являются шины заднего моста. Определяем нагрузку на один скат:

где n – число колёс одного моста (n = 2).

По ГОСТ 4754 – 97 “ Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости “ определяем :

Маркировка шины: 205/70R14

Максимально допустимая нагрузка: 5688 Н (580 кгс)

Внутреннее давление: 0,21 МПа (2,1 кгс/см2)

Ширина профиля шины: не более 206 мм

Статический радиус колеса rст±1,5%: 295 мм

Наружный диаметр шины Dн±1,0%: 652 мм

Радиус качения (справочный) rк: 313 мм

Определяем радиус качения колеса:

1.4 Выбор лобовой площади автомобиля и расчет максимального значения силы сопротивления воздуха

Определяем силу лобового сопротивления воздуха, которая зависит от лобовой площади автомобиля при максимальной скорости движения автомобиля:

где kВ – коэффициент сопротивления воздуха:

принимаем kВ = 0,25 Нс2/м4;

AВ – площадь лобового сопротивления:

принимаем AВ = 2,0 м2;

1.5 Определение максимальной мощности, крутящего момента и оборотов коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте

Максимальная мощность двигателя определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля при заданном дорожном сопротивлении ψV, которое для легковых автомобилей находится в пределах (0.025 … 0.050). Принимаем ψV =0,030.

где ηтр – КПД трансмиссии (ηтр=0,92).

У легковых автомобилей с карбюраторным двигателем максимальная угловая скорость коленчатого вала при максимальной скорости движения автомобиля и угловая скорость при максимальном мощности не совпадают. Максимальная мощность двигателя определяется по формуле:

Отношение у современных карбюраторных двигателей легковых автомобилей без ограничителя находится в пределах( 1,05-1,10).

Принимаем

Коэффициенты a,b,c рассчитываются по следующим эмпирическим формулам:

При этом должно выполняться условие , что a+b+c=1

Проверяем : +=1

1=1 (Истина) – коэффициенты подобранны и рассчитаны правильно;

Двигатель выбираем по максимальной стендовой мощности:

где kст – поправочный коэффициент, равный 0,93…0,96, = kст = 0,95.

Для выбранного двигателя угловая скорость вращения коленчатого вала при максимальной мощности равна (np = 4800 мин-1):

Так как двигатель карбюраторный, то частота вращения коленчатого вала на 5-10% выше при максимальной мощности:

Принимаем ;

Скорость вращения коленчатого вала при максимальном моменте:

Минимальные устойчивые обороты коленчатого вала двигателя:

Лада 2110 ツɐʞdиҺツ (БЫВШАЯ) ›
Бортжурнал ›
Аэродинамический тест Ваз 2110,2111,2112.

Здравствуйте дорогие Драйфчане, задумывались когда-нибудь о том, какой кузов автомобиля лучше с точки зрения аэродинамики ?

Чтобы ответить на этот вопрос, были проведены тесты в аэродинамической трубе Дмитровского полигона, в котором участвовали три автомобиля: седан ВАЗ 2110, универсал ВАЗ 2111 и хэтчбек ВАЗ 2112.

Для того, чтобы результаты тестов были наиболее точными, было решено сравнивать разные типы кузовов машин одного «десятого» семейства (дизайн выполнен в одном стиле). Кроме того, все тестируемые автомобили имели одинаковую комплектацию (стальные штампованные диски, брызговики и т.д.).

Одним из важных параметров аэротрубы является коэффициент аэродинамического сопротивления Сх. Это безразмерная величина, отражающая отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления движению цилиндра.
Чем меньше Cx, тем лучше проработана аэродинамика автомобиля. Для современных автомобилей Cx < 0,3.

Обтекаемость седана.

Аэродинамический тест седана показал, что его коэффициент аэродинамического сопротивления Сх находится между хэтчбека и универсала. Проигрывает хэтчбеку из-за небольшой зоны разрежения, возникающей над крышкой багажника, а обходит универсал из-за меньшей зона пониженного давления в задней части кузова.

Поворачивающий момент Mz у седана ВАЗ 2110 является самым большим, что говорит о том, что его устойчивость на дороге будет хуже, чем у соперников.

Параметры аэродинамических характеристик можно изменить путем установки различных аэродинамических обвесов.

Обтекаемость универсала.

Аэродинамический тест универсала показал, что его обтекаемость заметно хуже, чем у седана. (Сх 0,347 против 0,381). Почему так ? При движении за автомобилем возникает зона разрежения, которая зависит от вертикальной задней части автомобиля. Чем больше эта часть, тем больше зона пониженного давления и тем сильнее машину оттягивает назад и увеличивает Cx.

Что интересно, на моменте проектировки универсала, дизайнеры АвтоВаза могли выбрать более удачный вариант заднего спойлера в виде дефлектора, который отсекает часть воздуха с крыши на дверь багажника. Этот дефлектор уменьшал зону разрежения, и заднее стекло становилось менее марким. Почти такой же дефлектор можно наблюдать на Volvo V70. Почему их выбор пал на более проигрышный по параметрам вариант спойлера, остается загадкой.

Благодаря большей «парусности» боковин, универсал лучше «держит дорогу» на высокой скорости, чем седан и хэтчбек. Это хорошо заметно по малому значению поворачивающего момента Mz у ВАЗ-2111.

Обтекаемость хэтчбека.

Аэродинамический тест хэтчбека показал хорошие результаты. Сх ВАЗ 2112 оказался равным 0,335, это немного меньше, чем у седана. Секрет успеха в наклоне заднего стекла хэтчбека. Оно установлено с гораздо большим наклоном, поэтому воздух стекает с машины ровно и безотрывно. Стоит заметить, что если установить задний дворник хэтчбека в вертикальное положение, то значение Сх получится немного снизить.

Поворачивающий момент хэтчбека в большей степени зависит от угла наклона заднего стекла. Если заднее стекло будет иметь угол наклона близким к универсалу, то лобовое сопротивление такой машины будет больше, чем у седана. Примером может служить VW Golf IV. А если стекло пятой двери хэтчбека будет установлено под углом, как у ВАЗ 2112, то обтекаемость будет такой же, как у седана, или лучшей.

Подъемная сила кузова

На этапе проектирования модель хэтчбека имела несколько видов антикрыльев. Некоторые были совсем небольшого размера, другие же напротив имели большую площадь крыла. В серию пошла такая аэродинамическая конструкция, которая больше снижает подъемную силу. В результате чего удалось добиться того, что подъемная сила хэтчбека ВАЗ 2112 проигрывает седану ВАЗ 2110 лишь чуть-чуть

На универсале ВАЗ 2111 действует не подъемная сала, а прижимающая. Кроме того, она хорошо распределена между передними и задними колесами. В чем причина такого успеха ?
аэродинамика крыла самолетаВесь секрет в длинной крыше. Если на лобовое стекло машины пустить тонкую струйку дыма, то получим визуализацию воздушного потока. По этой струйке хорошо заметно, как протекает воздух над седаном и хэтчбеком. Сперва взметнувшись за лобовым стеклом, он огибает крышу и падает на заднее стекло. В этой дугообразной зоне над крышей автомобиля создается разрежение, как и над крылом самолета. А под днищем, напротив образуется зона повышенного давления. Эта разница давлений согласно закону Бернулли и объясняет появление подъемных сил.

Подъемная сила универсала меньше, потому что длинная крыша универсала не позволяет воздуху создать дугу воздуха, таким образом уже не образуется такой обширной зоны разрежения.

В заключении хотелось бы отметить, что полученные соотношения аэродинамических характеристик тестируемых машин можно распространять и на другие семейства автомобилей, но только если речь будет идти о седане или универсале. Практически всегда они будут иметь худшую обтекаемость и большее значение Сх, в случае с хэтчбеком однозначных выводов сделать нельзя.

Крупнейший портал о тюнинге автомобилей ВАЗ (Lada).

«Внешний» подход к доработке машин встречается у нас гораздо чаще, чем, скажем, серьезная доводка ходовой части и трансмиссии. Оно и понятно: малыми средствами машине придается индивидуальность, тем более, что незатейливый заводской дизайн наших немногочисленных моделей сподвигает к экспериментам на обширном поле для творчества.
Внимание к мелочам

Помимо эстетической нагрузки заднее антикрыло несет и функциональную — над аэродинамикой автомобиля трудились профессионалы-авиационщики Первое, что бросается в глаза и больше остального выделяет «десятку», подготовленную фирмой «Про-Лайн Спорт», — огромное антикрыло на крышке багажника с встроенным дополнительным стоп-сигналом.Далее взгляд наталкивается на пластиковый обвес, обычно называемый аэродинамическим: передний спойлер с большим воздухозаборником, пороги и развитый задний бампер с сетчатыми вставками. Оговорка по поводу аэродинамики здесь не случайна, поскольку однозначно говорить об эффективности обвеса можно только после продувки машины в аэродинамической трубе. Тему поддерживают «вырезанные» арки задних колес, новая облицовка радиатора, интенсивная тонировка боковых и заднего стекол, окрашенные в цвет кузова зеркала и ручки дверей. Заметно поработали специалисты и с салоном, где появились спортивные сиденья и руль фирмы «Sparco», эффектная металическая рукоятка «Isotta» на рычаге коробки передач и накладки на педалях, а также приборный щиток «Про-Лайн Спорт» с голубыми циферблатами.
Сиденья фирмы &laquo;Sparco&raquo; отлично фиксируют тело в быстрых поворотах, но вот руль того же производства показался не слишком удобным Следующим пунктом в списке желаний клиента, заказывающего «внешний» тюнинг, чаще всего выступает стремление иметь «движок помощнее». На нашей машине оказался 1,6-литровый шестнадцатиклапанный мотор, полученный из стандартного 1,5-литрового двигателя, рабочий объем которого увеличили за счет замены коленвала. Вместо оригинальных были использованы специальные распредвалы и блок управления впрыском топлива. Выпускная система оканчивается глушителем «Remus». В результате переделок мощность двигателя удалось довести до 115 л.с. Что касается ходовой части, то в ней поменяли передние тормоза, амортизаторы в подвесках и колеса, а вместо «родной» главной пары поставили другую, с большим передаточным числом. Судя по отсутствию растяжки между верхними опорами передних стоек, которую нередко практикуют для усиления кузова, до вмешательства в штатную силовую структуру не дошло.
Крепче за «баранку»…
Внешность у машины, безусловно, получилась броская и эффектная — окружающие реагируют с явным интересом. Кстати, качество изготовления, монтажа и покраски всех навесных элементов и отделки салона нам очень понравилось. Отлично! Вот только антикрыло заметно перекрывает обзор — не видно фар сзади идущего автомобиля, и его можно не заметить. Понравился и характер мотора с его почти «тракторной» тягой на низах. Правда, необычный звук двигателя на высоких оборотах становится навязчивым. Выигрыш в разгонной динамике явно присутствует, но оценить это сполна не представилось возможным — не то время года и состояние дорог, а автомобиль оказался обут просто экстремально — в широкую дождевую резину.
Lada 110 Тормоза достаточно эффективные, но «рыхлая» педаль портит впечатление: не хватает информативности, а ощутимое замедление получаешь уже в конце ее хода — неудобно. Но еще больше осложняют езду широченные накладки на педалях, из-за чего попасть на одну, не нажав другую, поначалу выглядит мастерством.Серьезные замечания и по управляемости. При резких разгонах и торможениях машину начинает уводить то влево, то вправо. Руль приходится постоянно удерживать, корректируя возникающие уводы от нужной траектории. В поворотах усилие на руле нарастает неравномерно, как-то ступенчато. В итоге информативность рулевого управления, несмотря на наличие заметных усилий, минимальна. Возможно, негативно сказывается и изначально недостаточная жесткость кузова «десятки».
Шестнадцатиклапанный силовой агрегат с рабочим объемом, увеличенным до 1,6 литра, весьма &laquo;тяговит&raquo;, но слишком шумный Что же мы имеем в «сухом остатке»? Машина способна произвести внешнее впечатление и порадовать владельца спортивным оформлением интерьера и убедительной динамикой. Программа-минимум выполнена. Но в силу побочных эффектов, проявившихся помимо известных болезней «десятки», характер у машины получился непростой. Стерпится — слюбится?..