Силы сопротивления движению

К данным силам относят: силу трения трансмиссии, сопротивления дороги и воздуха.

Сила трения трансмиссии

Мощность от двигателя к ведущим колесам передается агрегатами трансмиссии. Часть мощности при этом затрачивается на преодоление трения между зубьями шестерен коробки передач и ведущего моста, в подшипниках и сальниках, а также на преодоление трения шестерен о масло и на его разбрызгивание. Поэтому тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам при равномерном движении автомобиля, несколько меньше эффективной мощности двигателя, на величину, затрачиваемой на преодоление трения в трансмиссии.

КПД трансмиссии не остается постоянным в течение всего срока службы автомобиля. После выпуска автомобиля с завода детали трансмиссии и ходовой части прирабатываются и КПД некоторое время увеличивается. Затем довольно длительное время этот параметр остается примерно постоянным, после чего в результате изнашивания деталей, нарушения их номинальных размеров и образования чрезмерных зазоров, начинает уменьшаться. После капитального ремонта автомобиля и последующей приработки деталей КПД трансмиссии снова возрастает, но уже не достигает прежнего значения.

Сила сопротивления дороги

Взаимодействие автомобиля и дороги сопровождается затратами энергии, которые можно разделить на три группы.

1. Затраты энергии на подъем автомобиля при движении в гору.

При движении на подьеме сила больше чем на спуске и зависит от угла уклона.

2. Деформацию шин и дороги.

Шина соприкасается с дорогой бесконечно большим числом точек. В каждой из них на шину действует бесконечно малая сила —элементарная реакция дороги. Равнодействующую элементарных сил, действующих со стороны дороги на колесо в области контакта, называют реакцией дороги. Во время качения колеса между частями шины возникает трение и выделяющееся тепло рассеивается, что приводит к потере энергии. При качении деформируемого колеса по мягкой дороге энергия затрачивается на преодоление внутреннего трения в шине, деформацию дороги и на трение шины о грунт. Шина врезается в грунт, выдавливает его в сторону и спрессовывает отдельные частицы, образуя колею.

Качение колеса по мягкому грунту вызывает уплотнение частиц грунта под колесом и смещение их в сторону движения автомобиля. На коэффициент сопротивления качению при этом влияют глубина колеи, тип и состояние грунта, диаметр колеса и воспринимаемая им вертикальная нагрузка. Понижение давления воздуха в шине приводит к уменьшению глубины колеи, однако при этом возрастают внутренние потери в шине.

При движении автомобиля по дороге с твердым покрытием коэффициент сопротивления качению увеличивается с уменьшением давления воздуха в шине. При передаче крутящего момента коэффициент немного возрастает, так как шина в этом случае деформируется не только в вертикальном направлении, но и по окружности. При большом передаваемом крутящем моменте элементы протектора проскальзывают по дороге, и на трение в области контакта затрачивается дополнительная энергия.

3. Колебания частей автомобиля.

Ни одно дорожное покрытие не является абсолютно ровным. Неровности создают дополнительное сопротивление движению автомобиля и вызывают колебания его осей, колес и кузова. Во время этих колебаний происходит рассеивание энергии в шине и деталях подвески.

При движении автомобиля нормальные реакции дороги не остаются постоянными, а изменяются под действием сил и моментов, приложенных к автомобилю, например момента, передаваемого от двигателя к колесам автомобиля; моментов сил инерции колес, возникающих при неравномерном движении; моментов сил сопротивления качению; момента, создаваемого любой силой, линия действия которой не проходит через переднюю и заднюю оси автомобиля.

Во время разгона нагрузка на переднюю ось автомобиля уменьшается, а на заднюю — возрастает по сравнению с нагрузками при статическом положении автомобиля. При торможении автомобиля происходит обратное явление. Этим объясняется подъем передней части автомобиля, наблюдаемый при разгоне, и наклон ее вниз («клевок») при торможении. Примерные значения коэффициента приведены в таблице.
На переднюю ось На заднюю ось
При торможении 1,5 — 2,0 0,5 — 0,7
При ускорении 0,5 — 0,7 1,2 — 1,3
Нормальная реакция дороги на передние колеса автомобиля уменьшается, а на задние возрастает с увеличением крутизны подъема, интенсивности разгона автомобиля, а также с ростом сил сопротивления.

Сила сопротивления воздуха

Автомобиль во время движения перемещает частицы окружающего воздуха, и в каждой точке поверхности автомобиля в результате соприкосновения ее с воздушной средой возникают элементарные силы, нормальные к поверхности и касательные к ней. Касательные силы являются силами трения. Нормальные силы создают давление на поверхность автомобиля.

Затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха складываются из следующих составляющих:

— лобового сопротивления, вызванного разностью давления воздуха спереди и сзади автомобиля (55—60% всего сопротивления воздуха);

— сопротивления, создаваемого подножками, крыльями и другими выступающими частями автомобиля (12—18%);

— сопротивления, возникающего при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство7 (10—15%);

— трения наружной поверхности автомобиля о близлежащие слои воздуха (5—10%);

— сопротивления, вызванного разностью давления сверху и снизу автомобиля (5—8%).

В результате взаимодействия автомобиля и воздуха возникает также вертикальная сила. У серийных автомобилей эта сила направлена вверх и называется подъемной силой. У скоростных автомобилей (гоночных, спортивных) благодаря специальной форме кузова она направлена вниз и увеличивает силу сцепления шин с дорогой. Более подробно читайте про это в статье Автомобиль и сопротивление воздуха.

Где находится понижающий резистор АКПП

Коробка автомат – один из важных и конструктивно сложных узлов автомобиля, включающий в себя огромное количество разных элементов, датчиков, микросхем и т. д.

Выход из строя хотя бы одного из них влечет за собой серьезные проблемы в работе АКПП. Например, возникновение «пинков» при переключении с первой передачи на вторую может быть связано с неисправностью такого элемента, как понижающий резистор АКПП.

Для чего нужен понижающий резистор АКПП

Чтобы понять, где находится понижающий резистор АКПП и для чего он нужен, давайте рассмотрим данный элемент более подробно. На сегодняшний день, практически все АКПП комплектуются понижающими резисторами.

Понижающий резистор, являясь одним из составляющих элементов коробки автомат, отвечает за плавное (без рывков) переключение передач с первой скорости на вторую.

Чтобы определить, где стоит понижающий резистор АКПП, водителю достаточно открыть техническую документацию (мануал) к транспортному средству. В инструкции указано место расположения (схема АКПП), тип и номинал понижающего резистора.

Внешне данный радиоэлемент очень напоминает элементы, устанавливаемые на бытовую технику. Чтобы защитить резистор от влаги и грязи, его устанавливают под капотом автомобиля, недалеко от корпуса АКПП. Данный элемент имеет дополнительную небольшую защиту в виде «козырька» (щитка).

Рекомендуем также прочитать статью о том, как работает ЭБУ АКПП. Из этой статьи вы узнаете о принципах работы и устройстве блока управления автоматической коробкой передач.

В зависимости от конструктивных особенностей автомобиля резистор АКПП может располагаться в разных частях корпуса. Например, в автомобилях NISSAN резистор АКПП («дроп-резистор») расположен под воздушным фильтром в металлическом корпусе, прикрепленном двумя болтами.

Если говорить о том, какие функции выполняет понижающий резистор АКПП, электронный блок управления АКПП посылает различные импульсы радиоэлементам, в том числе и понижающему резистору. Данные элементы, в свою очередь, меняя свои показания, влияют на работу АКПП.

В данном случае, понижающий резистор, получив импульс от электронного блока управления, передает напряжение на соленоид, управляющий давлением в контуре АКПП. Таким образом, резистор влияет на то, до какого предела открыть соленоид.

В свою очередь, трансмиссионная жидкость, протекающая под давлением, способствует плавному переключению скоростей в коробке передач. Это и есть работа понижающего резистора, в функции которого входит корректировка плавности переключения скоростных режимов путем подачи сигнала управления давлением переключения.

Выход из строя понижающего резистора АКПП и способы устранения неисправности

Такие проблемы как возникновение рывков или пинков при переключении с первой на вторую передачу не всегда требуют сложного решения. Вероятнее всего, причина может быть в вышедшем из строя понижающем резисторе.

Если резистор по тем или иным причинам не выполняет свои функции, переключение скоростей будет максимально быстрым и резким. Как следствие, результатом становится возникновение толчков и рывков с небольшой пробуксовкой.

Способы устранения неисправностей:

• проверка работоспособности понижающего резистора АКПП (с помощью Омметра или мультиметра замеряют сопротивление, которое должно соответствовать сопротивлению, указанному в мануале). В случае несоответствия резистор меняют.
• на место устанавливают слетевшую проводку резистора (элемент проверяют на целостность, устанавливают на место провод и проверяют сопротивление).

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие датчики АКПП используются в устройстве коробки-автомат. Из этой статьи вы узнаете об основных датчиках АКПП, а также их назначении и особенностях.

Обратите внимание, если проблему не удалось устранить самостоятельно, необходимо обратиться на СТО для проведения полной диагностики и выявления поломки. Возможно, проблема жесткого переключения передач не связана с понижающим резистором АКПП.

Что в итоге

В автомобилях, оборудованных АКПП, при различных неполадках (в данном случае проблемы при переключении с первой передачи на вторую), виновником вполне может быть электроника.

Если есть подозрение, что проблема возникла с понижающим резистором АКПП, тогда на месте можно проверить проводку резистора, его сопротивление и т.д. Главное, при решении проверить элемент самостоятельно, делать это нужно аккуратно (не задев другие детали). Для проверки нужно поставить на место провода и замерить сопротивление (оно должно соответствовать сопротивлению понижающего резистора, указанному в мануале автомобиля).

Напоследок отметим, что ЭБУ при подобных сбоях зачастую включает программу аварийного режима коробки автомат. В таком режиме автоматически включится третья передача, переключение на другие отсутствует. В таком режиме водитель получает возможность безопасно добраться на СТО своим ходом, после чего специалисты проведут полную диагностику и устранят поломку.

Основные датчики в устройстве АКПП: назначение и принцип работы датчиков автоматической трансмиссии. Неисправности датчиков коробки автомат, признаки.

Как определить, что коробка автомат перегревается: признаки, указывающие на перегрев АКПП. Как улучшить охлаждение АКПП и не допустить перегрева автомата.

Датчик частоты вращения входного вала автоматической коробки передач: для чего предназначен указанный датчик АКПП, признаки его неисправности, диагностика.

Соленоид АКПП: устройство соленоидов, принцип работы. Частые неисправности и поломки клапанов-соленоидов, диагностика, ремонт и замена.

ЭБУ АКПП: как устроен и работает электронный блок управления автоматической коробкой передач. Неисправности ЭБУ коробки автомат, ремонт блока управления.

Селектор автоматической коробки передач: основные функции. Виды селекторов АКПП: подрулевой, кнопочный, напольный. Неисправности селектора коробки автомат.

Динамика автомобиля

Под динамикой автомобиля понимают его свойство перевозить грузы и пассажиров с максимально возможной средней скоростью при заданных дорожных условиях. Чем лучше динамика автомобиля, тем выше его производительность. Кроме того, динамика автомобиля в полной мере определяет безопасность его эксплуатации. Динамика автомобиля зависит от его тяговых и тормозных свойств.

Динамика прямолинейного движения

Общее сопротивление движению

Сопротивление движению вычисляется как (рис. «Силы сопротивления движению» ):

Мощность, которая должна поступить на ве­дущие колеса автомобиля для преодоления сопротивления движению (силы сопротивле­ния движению), равна:

P_W = F_W v или P_W = F_WV /3600

Сопротивление качению

Сопротивление качению является следствием возникающих процес­сов деформации в зоне контакта шины с до­рогой. При этом применимо следующее:

Fro =f G cosa — fmg cosa

Приближенный расчет сопротивления каче­нию может быть выполнен путем использо­вания коэффициентов, представленных в приведенной ниже таблице «Коэффициенты сопротивления качению» и на рис. «Сопротивление качению радиальных шин по ровной, горизонтальной дороге при нормальных нагрузке и внутреннем давлении».

Увеличение коэффициента сопротивления качению f прямо пропорционально уровню деформации и обратно пропорционально ра­диусу шины. Следовательно, коэффициент будет увеличиваться при увеличении нагрузки, скорости и при снижении давления в шине.

При прохождении поворотов сопротивле­ние качению увеличивается за счет добавоч­ного сопротивления повороту:

F_k=f_кG

Коэффициент сопротивления повороту f_к является функцией скорости движения авто­мобиля, радиуса поворота, геометрических характеристик подвески автомобиля, типа шин, давления в шинах и поведения автомо­биля под действием поперечного ускорения.

Таблица.«Коэффициент аэродинамического сопротивления и мощность, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления, для различных типов кузова»

Аэродинамическое сопротивление

Определяется по формуле:

F_L = 0,5 p⋅ c_w⋅ А (v + v) 2

F_L =0,0386⋅ р⋅ c_w⋅ А (v + v) 2 ,

где: v в км/ч, F_L в Н, р в кг/м 3 , А в м 2 , плотность воздуха р = 1,202 кг/м 3 на высоте 200 м.

P_L = F_L = 0,5 р c_w Av (v + v) 2

P_L = 12,9-10 -6 c_w A v (v + v) 2

Максимальное поперечное сечение автомобиля: А ≈0,9 х ширина колеи х высота.

Эмпирическое определение коэффициентов аэродинамического сопротивления и сопротивления качению

Автомобиль движется накатом на нейтральной передаче в условиях безветрия по ровной до­роге. Для двух заданных значений скоростей движения, v₁ (высокая скорость) и v₂ (малая скорость), замеряется время, необходимое, чтобы автомобиль при этих условиях замед­лил свое движение. Эта информация исполь­зуется для расчета средних замедлений a₁ и а₂. Формулы и примеры из табл. «Эмпирические определения коэффициентов аэродинамического сопротивления и сопротивления качению» приведены для автомобиля массой m = 1450 кг с площадью поперечного сечения А = 2,2 м 2 .

Этот метод применим для скоростей дви­жения автомобиля до 100 км/ч.

Сопротивление движению автомобиля на подъем и силы, действующие на автомобиль при движении под уклон

Сопротивление движению на подъем (F_st со знаком плюс) и силы, действующие на автомо­биль при движении под уклон (F_st со знаком минус) рассчитываются следующим образом:

F_st = G sinа = m g sina

F_st ≈ 0,01 m g p

Эти уравнения применимы с уклонами до р ⩽ 20%, поскольку при малых углах применимо следующее:

sina ≈ tana (погрешность менее 2 %).

Мощность, затрачиваемая на преодоление подъема, равна:

P_st = F_st v или если P_st измеряется в кВт, F_st в Н и v в км/ч:

P_st = F_st v/3600 = m g v sina/3600

_Pst = m g p v / 3600

Продольный уклон дороги равен:

р = (h/l)⋅100 % или р = (tanа) ⋅100 %

где h соответствует проекции наклонной поверхности l на вертикальную ось.

В англоязычных странах продольный уклон определяется отношением 1 в 100/р .

Например, при р =50% отношение 1 к 2.

Пример вычисления силы тяги и мощности, затрачиваемой на преодоление подъема

Для преодоления подъема с уклоном р = 21 %, автомобилю массой 1500 кг потре­буется сила тяги на колесах приблизительно 1,5 x 2000 Н = 3000 Н (значение из табл. «Угол уклона и сопротивление движению на подъем» ) и при v = 40 км/ч мощность, затрачиваемая на преодоление подъема, приблизительно 1,5 х 22 кВт = 31 кВт (значение из табл. «Сопротивление движению на подъем и мощность, затрачиваемая на преодоление подъема» ).

Сила тяги

Чем больше крутящий момент двигателя М и общее передаточное число трансмиссии i между двигателем и ведущими колесами, и чем ниже потери мощности в трансмиссии, тем выше сила тяги F на ведущих колесах автомобиля.

F = (Mi/r)⋅η или F = P η / v

η — КПД привода. Для двигателя про­дольного расположения η ≈ 0,88 — 0,92, для двигателя поперечного расположения η ≈ 0,91 -0,95.

Сила тяги частично затрачивается на преодо­ление сопротивления движению. При боль­шом сопротивлении движению, имеющем место на подъемах, следует включать в ко­робке передач пониженную передачу (т. е. увеличивать передаточное число трансмис­сии).

Источник https://www.drive2.ru/b/288230376152058042/

Источник http://krutimotor.ru/ponizhayushhij-rezistor-akpp/

Источник https://press.ocenin.ru/dinamika-avtomobilya/