Komplet instrukcji-pobierz - Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn ...

............................................................................................................. 3
.......................................................................................................................... 3
........................................................................................... 5
.................................................................................................... 5
....................................................................................... 5
.................................................................................................................. 6
.......................................................................................................................... 6
..................................................................................................... 7
..................................................................................................... 7
...................................................................................................................... 7
2

’,
4

1. CEL I ZAKRES
Celem wiczenia jest zbadanie w warunkach laboratoryjnych wpływu kształtu i rodzaju nadwozia
na sił oporów powietrza. Zakres wiczenia obejmuje przeprowadzenie pomiarów oporu aerodynamicznego
nadwozia zamkni tego i otwartego w funkcji pr dko ci jazdy oraz odniesienie wyników
bada modeli do pojazdów rzeczywistych.
2. WPROWADZENIE
Pojazd b d cy w ruchu napotyka opór o rodka jakim jest powietrze. Przy czym opór powietrza
(siła oporu powietrza) przy pr dko ciach jazdy nie przekraczaj cych około 30km/h jest pomijalnie
mały w stosunku do pozostałych oporów ruchu. Układ sił działaj cych na pojazd poruszaj cy si
ruchem jednostajnym po prostej drodze o poziomej i płaskiej nawierzchni przedstawiony jest na
rys.1.
Rys.1. Układ sił działaj cych na pojazd w ruchu jednostajnym po poziomej nawierzchni: Q – siła ci
F t – siła oporu toczenia, F N – siła nap dowa, Z – reakcje normalne od drogi na koła, V – pr dko jazdy
ko ci pojazdu,
Po przekroczeniu przez pojazd pr dko ci jazdy równej 30km/h obserwuje si stopniowe narastanie
siły oporu powietrza. Siła ta oddziałuje przed wszystkim na nadwozie pojazdu i jest skierowana
przeciwnie do kierunku ruchu samochodu, a definiowana jest jako składowa równoległa do
wektora całkowitego oporu aerodynamicznego R P , zwanego tak e naporem.
Na rys.2 przedstawiono rodek naporu pojazdu N umiejscowiony na wysoko ci h P ponad podłoem
w którym zaczepiona jest siła aerodynamiczna F 0A i jej składowa, siła oporu powietrza F P .
Dodatkowo na rysunku zaznaczono rozkład ci nienia powietrza na powierzchni samochodu. Znakiem
plus oznaczona nadci nienie (ci nienie wy sze od atmosferycznego), a znakiem minus podci
nienie.
Rys.2. Siła oporu powietrza i rozkład ci nienia powietrza na powierzchni samochodu. Składowa pionowa siły aerodynamicznej
(prostopadła do nawierzchni) zwana wyporem lub sił no n (z reguły skierowana do góry) ma znaczenie
tylko w szczególnych przypadkach, np. w samochodach sportowych gdzie przez odpowiednie ukształtowanie nadwozia
lub dodanie specjalnych spojlerów uzyskuje si znaczne doci enie osi.
3

Sił oporu powietrza wyznacza si z zale no ci:
F
P
c
x
A
2
v
2
gdzie: – g sto powietrza. Dla normalnych warunków temperatury (T=288K) i ci nienia (p=101,3kPa) =
1,226kg/m 3 , v – pr dko pojazdu i powietrza [m/s], c x – współczynnik oporu powietrza (współczynnik aerodynamiczny)
okre laj cy liczbowo wła ciwo ci aerodynamiczne samochodu, A – pole powierzchni czołowej
samochodu.
Pole powierzchni A oblicza si zazwyczaj w sposób przybli ony z zale no ci:
A
P
H
b K
gdzie: P – współczynnik wypełnienia pola przekroju zawieraj cy si w granicach od około 0,75 dla samochodów
osobowych o łagodnie zaokr glonych kształtach przekroju poprzecznego do około 1,1 dla samochodów
ci arowych o kształcie przekroju zbli onym do prostok ta i z silnikiem wysuni tym przed kabin
kierowcy, H – wysoko całkowita pojazdu [m], b K – redni rozstaw kół pojazdu.
Dokładnie powierzchni czołow pojazdu z uwzgl dnieniem wszystkich elementów osprz tu zewn
trznego (anteny, lusterka, baga nik dachowy, relingi>) zmierzy mo na korzystaj c z laserowych
układów pomiarowych (rys.3).
Na warto całkowitego oporu aerodynamicznego składa si suma oporu pojazdu oraz oporu
pochodz cego od ruchu obrotowego kół jezdnych. Przy czym ten ostatni staje si istotnym przy
pr dko ciach ruchu wy szych ni około 150km/h.
Rys.3. Laserowy układ pomiarowy do pomiaru powierzchni przekroju czołowego pojazdu. Układ taki mo e by wykorzystywany
do planimetrowania powierzchni motocyklisty na motocyklu
Opór samego samochodu jest sum oporów cz stkowych o zró nicowanych udziałach procentowych
w którym:
- około 60% - to opór profilowy zale ny od kształtu przekroju podłu nego pojazdu,
- około 15% - to opór zakłóce powstaj cy jako skutek zaburze opływu powietrza wokół bryły
nadwozia a powodowany obecno ci elementów wystaj cych poza jej obrys,
- około 10% - to opór wewn trzny wywołany przepływem powietrza przez przedział silnikowy, hamulce
i wn trze kabiny (chłodzenie, przewietrzanie),
- około (5>8)% - to opór tarcia powierzchniowego powodowanego przez turbulencje przepływu w
tzw. warstwie przy ciennej, tu przy powierzchni nadwozia,
- około (7>10)% - to opór indukcyjny generowany w wyniku ró nicy ci nie pod i nad pojazdem,
powoduj cej zawirowania strug powietrza na bocznych powierzchniach nadwozia.
4

Wpływ kształtu nadwozia na warto współczynnika c x przedstawiono na rys.4.
Rys.4. Wpływ kształtu nadwozia na warto współczynnika c x
Na warto współczynnika czołowego oporu powietrza c x wpływaj tak e szczegóły wyposa enia i
konstrukcji nadwozia powoduj c jego zwi kszenie b d zmniejszenie. Wpływ procentowy niektórych
szczegółów konstrukcyjnych i wyposa enia nadwozia na warto c x przedstawiony jest w tablicy
1.
Tablica 1. Wpływ szczegółów nadwozia i ich optymalizacji na warto współczynnika czołowego oporu powietrza
Szczegół Zmiana c x [%] Szczegół Zmiana c x [%]
Gładkie kołpaki kół od -1 do -3 Otwarty dach w kabriolecie
od +4 do +6
Wklejane szyby boczne -1 Boks na narty od +16 do +28
Zmniejszenie szeroko ci szczelin od -2 do -5 Baga nik dachowy +40
technologicznych
Zmniejszenie prze witu o 30mm -5 K t pochylenia szyby
czołowej [ 0 ]:
Osłony podwozia od -1 do -4 65 -1,4
Spojlery we wn kach kół -1 55 -0,8
Szerokie opony od +2 do +4 50 0,0
Podnoszone reflektory od +3 do +10 40 +1,1
Lusterka zewn trzne +2 30 +1,1
Przepływ powietrza przez chłodnic i od +1 do +2,5 0 +7,0
przedział silnikowy
Chłodzenie hamulców +0,5 Wentylacja wn trza +1
Szczegóły optymalizacji podwozia zmierzaj cej do zmniejszenia współczynnika c x na przykładzie
samochodu Audi przedstawione s na rys.5.
Cz sto w publikacjach spotyka si oznaczenie współczynnika oporu powietrza symbolem c w ma
to miejsce wówczas, gdy na pojazd nie działa dodatkowy wiatr boczny. W literaturze fachowej cz -
sto podawany jest iloczyn c x A jako wygodniejszy do oblicze . Najcz ciej spotykane warto ci
współczynnika c w i powierzchni czołowej A oraz parametru c x A przedstawione s w tablicy 2.
Tablica 2. Warto ci współczynnika c w i powierzchni czołowej
Rodzaj pojazdu Współczynnik c w Powierzchnia czołowa A [m 2 ]
Małe samochody 0,30 – 0,36 1,7 – 1,9
Inne samochody osobowe 0,28 – 0,36 1,9 – 2,2
coupe 0,26 – 0,36 1,7 – 1,9
Furgony i małe autobusy 0,33 – 0,36 Około 2,8
Samochody terenowe Około 0,5 Około 2,8
Samochody ci arowe i autobusy
0,70 – 0,85 6,6 – 9,0
5

Warto iloczynu c x A waha si w granicach:
- rower, motocykl nieopływowy przy zwykłej pozycji kierowcy 0,50 – 0,60,
- rower, motocykl nieopływowy przy wy cigowej pozycji kierowcy 0,30 – 0,36,
- motocykl z owiewk 0,24 – 0,28.
Rys.5. Szczegóły optymalizacyjne podwozia samochodu
3. STANOWISKO LABORATORYJNE
Stanowisko laboratoryjne to podd wi kowy tunel aerodynamiczny typu Eiffela z zamkni t
przestrzeni pomiarow . Na ko cu dyfuzora zamontowany jest wentylator nap dzany poprzesz
przekładni pasow silnikiem elektryczny o mocy 0,8kW. Regulacja pr dko ci obrotowej wentylatora
odbywa si poprzez układ falownika – zakres regulacji realizowany podczas wiczenia to
(550>1400)obr/min. Wentylator zasysa powietrze przez dysz wlotow . Zassane powietrze przepływa
z pr dko ci wynikaj c z pr dko ci obrotowej wentylatora przez przestrze pomiarow w
której ustawiony jest model badanego pojazdu. Pr dko przepływu powietrza mierzona jest anemometrem
mocowanym do siatki oddzielaj cej przestrze pomiarow od dyfuzora. Pod wpływem
naporu powietrza, badany model stara si odjecha do tyłu poci gaj c za sob umocowany na
ko cu niewa kiej nici odwa nik spoczywaj cy na szalce wagi elektronicznej. Schemat stanowiska i
wynikaj ca z niego idea pomiaru pokazane s na rys.6 natomiast widok na rys.7.
Rys.6. Schemat stanowiska laboratoryjnego: 1 – tunel aerodynamiczny, 2 – badany model samochodu, 3 – układ nap
dowy wentylatora, 4 – falownik do sterowania obrotami silnika, 5 – waga elektroniczna, 6 - odwa nik
6

a/ b/
Rys.7. Widok przestrzeni pomiarowej z ustawionym modelem badanego pojazdu (a) i ustawienie w osi tunelu badanego
modelu (b). Na rys.b widoczny zamontowany pomi dzy przestrzeni pomiarow i dyfuzorem anemometr model
8901
Do bada wykorzystywane s modele w skali 1:18 samochodów BMW Z3 M Roadster i Mercedes-
Benz C-Class Coupe (rys.8).
a/ b/
Rys.8. Widok badanych modeli pojazdów: BMW (a) i Mercedes (b)
Dane charakterystyczne samochodu rzeczywistego i modelu przedstawiono w tab. 3.
Tablica 3. Dane charakterystyczne samochodu rzeczywistego i jego modelu
Dane BMW Z3 M Roadster Mercedes-Benz C-Class
Coupe
Model
1:18
Samochód
rzeczywisty
Model
1:18
Samochód
rzeczywisty
Masa własna, kg 0,61 1450 0,76 1500
Długo , mm 235 4025 241 4343
Szeroko , mm 102 1740 96 1728
Wysoko , mm 70 1268 80 1406
Rozstaw osi, mm 143 2459 150 2715
Rozstaw kół – przód, mm 79 1422 82 1493
Rozstaw kół – tył, mm 82 1492 83 1464
C x 0,41 0,29
4. PRZEBIEG BADA
Zaj cia laboratoryjne powinny przebiega zgodnie z podan ni ej kolejno ci . Zmiana kolejnoci
wykonywania poszczególnych zada mo liwa jest tylko po ustaleniu tego z prowadz cym zaj -
cia.
7

4.1. Sprawdzenie wiedzy ogólnej
Warunkiem przyst pienia do zaj jest wykazanie si wiedz teoretyczn z zakresu tematu
zaj laboratoryjnych. Sprawdzenie wiadomo ci z zakresu tematu wykonywanego wiczenia odb
dzie si na podstawie pisemnego sprawdzianu przed rozpocz ciem wiczenia.
4.2. Przebieg bada siły oporów powietrza
a) na jednym ko cu niewa kiej nici zaczepi odwa nik o masie 60g i ustawi go na szalce
wagi elektronicznej, drugi koniec nici przewlec przez otwór w dnie przestrzeni pomiarowej
tunelu i przeprowadzi j po rolce prowadz cej, a nast pnie zaczepi za hak w przedniej
cz ci badanego modelu samochodu,
b) ustawi badany model w przestrzeni pomiarowej w ten sposób aby jego płaszczyzna rodkowa
(wyznaczana przez logo marki) pokrywała si z osi symetrii podłogi tunelu (linia wyznaczona
na podłodze tunelu). Sposób ustawienia modelu pokazany jest na rys.7b,
c) napi ni , nie doprowadzaj c do odci enia szalki wagi elektronicznej. Wyzerowa wskazania
wagi,
d) ustawi na wska niku falownika pr dko obrotow pocz tku pomiaru – 500obr/min,
e) zamkn od góry przestrze pomiarow ,
f) uruchomi falownik, wentylator tunelu zaczyna zasysa powietrze do przestrzeni pomiarowej,
którego przepływ symuluje ruch pojazdu. W protokole pomiarowym zanotowa : pr d-
ko obrotow wentylatora, pr dko przepływu powietrza przez przestrze pomiarow
(wskazania anemometru), odci enie szalki wagi elektronicznej,
g) zwi ksza co 50obr/min a do 1450obr/min pr dko obrotow wentylatora i w protokole
notowa zmieniaj ce si warto ci przepływu powietrza i odci enia szalki wagi. Wykona
po pi powtórze dla ka dego badanego modelu koryguj c przed ka dym powtórzeniem
jego ustawienie wzgl dem osi symetrii przestrzeni pomiarowej tunelu i wzgl dem wagi.
Ka dorazowo zerowa wskazania wagi.
4.3. Wizualizacja przepływu powietrza wokół cian modelu
a) ustawi badany model w przestrzeni pomiarowej tunelu i zabezpieczy przed przesuwaniem
si do tyłu,
b) elastyczn rurk wprowadzi przez otwór w dnie tunelu do przestrzeni pomiarowej i jej wylot
skierowa na przód badanego modelu,
c) zamkn od góry przestrze pomiarow ,
d) ustawi na falowniku pr dko obrotow wentylatora odpowiadaj c pr dko ci przepływu
powietrza równej 60km/h,
e) uruchomi wytwornic dymu (dym z wytwornicy estradowej nie jest szkodliwy dla zdrowia).
W razie rozmywania si strumienia dymu uregulowa falownikiem pr dko obrotow wentylatora
tak aby struga nie rozmywała si ,
f) wykona fotografie zaobserwowanego przepływu.
5. WARUNKI BHP
Wykonanie pomiarów i przeprowadzanie bada (prób) wi e si z niebezpiecze stwem i mo -
liwo ci powstania wypadków. W celu zminimalizowania tego niebezpiecze stwa studenci i pracownicy
zobowi zani s do przestrzegania ogólnych zasad BHP oraz do przestrzegania przepisów
porz dkowych i organizacyjnych obowi zuj cych w laboratorium pojazdów:
a/ studenci mog posługiwa si elementami wyposa enia laboratorium tylko za zgod i pod nadzorem
prowadz cego zaj cia,
b/ studenci przygotowuj stanowisko do bada (prób) i zgłaszaj prowadz cemu zaj cia jego gotowo
. Przyst pienie do bada (prób) jest mo liwe po sprawdzeniu prawidłowo ci przygotowania
stanowiska przez prowadz cego zaj cia lub pracownika technicznego,
c/ studenci wykonuj samodzielnie wszystkie czynno ci zwi zane z przeprowadzeniem bada
(prób),
8

d/ w czasie wykonywania bada zabrania si zajmowania przez studentów miejsca z tyłu dyfuzora
tunelu (na wylocie powietrza z tunelu). Z uwagi mo liwo zakłócenia warunków pomiaru zabrania
si zajmowa miejsca naprzeciw wlotu powietrza do tunelu. Kategorycznie zabrania si
wrzucania do tunelu (w przestrze ss c ) jakichkolwiek, nawet drobnych przedmiotów,
e/ zabrania si zdejmowania osłon z układu nap dowego wentylatora
UWAGA!
Przy wykonywaniu badania (próby) zachowa szczególna ostro no .
6. SPRAWOZDANIE Z WICZENIA
Sprawozdanie z wiczenia ma zawiera :
stron tytułow ,
cel i zakres wiczenia laboratoryjnego,
karty pomiarowe,
tabele wyników i oblicze ,
wykresy zmian siły oporów powietrza zale nie od badanego modelu,
analiz i dyskusj bł dów,
wnioski.
7. LITERATURA
1. Arczy ski St.; Mechanika ruchu samochodu. WNT Warszawa 1994,
2. Prochowski L.; Pojazdy samochodowe. Mechanika ruchu. WKiŁ Warszawa 2005,
3. Piotrowski Zb.; Praca dyplomowa: Projekt i wykonanie stanowiska dydaktycznego do modelowych
bada aerodynamicznych pojazdów. Promotor K.Juziuczuk. Politechnika Białostocka,
Wydział Mechaniczny, Białystok 2007.
9

Białystok, dn>>>>>>
WYDZIAŁ MECHANICZNY
Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn
specjalno : pojazdy samochodowe
PROTOKÓŁ POMIAROWY
wiczenie nr
Tab. 1. Wyniki pomiarów dla modelu BMW Z3 M Roadster
Pr dko
obrotowa
wentylatora
[obr/min]
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
Pr dko
przepływu
powietrza
[m/s]
BMW
Wskazania wagi [g], powtórzenie:
1 2 3 4 5
Tab. 2. Wyniki pomiarów dla modelu Mercedes-Benz C-Class Coupe
Pr dko
obrotowa
wentylatora
[obr/min]
500
550
600
650
700
750
800
Pr dko
przepływu
powietrza
[m/s]
Mercedes
Wskazania wagi [g], powtórzenie:
1 2 3 4 5

850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
Tab. 3. Wyniki oblicze siły oporu powietrza dla modelu Mercedes-Benz C-Class Coupe i BMW Z3 M
Roadster
Pr dko przepływu powietrza w
tunelu [km/h]
BMW Z3
Siła oporu powietrza
F P [N]
Mercedes
Siła oporu powietrza
F P [N]
>>>>>>>>>>>>.. >>>>>>>>>>>
data wykonania wiczenia
podpis prowadz cego
Wszelkie odst pstwa od postanowie regulaminu Laboratorium pojazdów oraz przepisów BHP i porz dkowych zawartych
w niniejszej instrukcji b d skutkowały niedopuszczeniem do zaj b d usuni ciem z zaj .

WYDZIAŁ MECHANICZNY
Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn
specjalność: pojazdy samochodowe
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
Temat ćwiczenia: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
Numer ćwiczenia: SNP - 3
Laboratorium z przedmiotu:
SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Kod:
Białystok 2013

SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
SPIS TREŚCI
1 CEL I ZAKRES ĆWICZENIA ............................................................................................................. 3
2 WPROWADZENIE .......................................................................................................................... 3
3 METODYKA POMIARÓW ................................................................................................................ 6
3.1 Sprawdzenie wiedzy ogólnej .................................................................................................... 6
3.2 Przebieg pomiarów .................................................................................................................. 6
3.3 Określenie bezwymiarowego współczynnika oporu powietrza Cx za pomocą próby wybiegu
zarejestrowanego przy pomocy „piątego koła” ....................................................................................... 7
4 WYMAGANIA BHP .......................................................................................................................... 8
5 SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA ..................................................................................................... 9
6 LITERATURA ................................................................................................................................. 9
7 PROTOKÓŁ POMIAROWY .............................................................................................................. 9
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 2

SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
1 CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest określenie:
a/ wartości współczynnika oporu toczenia metodą wybiegu w zależności od ciśnienia powietrza w ogumieniu
przy znanych wartościach Jp i Jt;
b/ wartości współczynnika oporu toczenia i współczynnika oporu powietrza przy nieznanej wartości współczynnika
mas wirujących δ.
2 WPROWADZENIE
Najprostszą porównawczą metodą oceny oporów ruchu samochodu jest tzw. próba wybiegu. Wybiegiem
nazywamy odcinek drogi pokonywany silą bezwładności rozpędzonego uprzednio samochodu po odłączeniu
napędu od kół jezdnych. Pomiar wykonuje się mierząc drogę, jaką przebywa swobodnie toczący się
pojazd, rozpędzony uprzednio do określonej prędkości. Im mniejsze są opory ruchu, tym dłuższa jest ta droga.
Na podstawie wyniku takiej próby można więc wyznaczyć zależność sumy oporów ruchu od prędkości
jazdy ΣF = f(v). Trudność sprawia zapewnienie dostatecznej dokładności pomiarów. Nawet niewielkie podmuchy
wiatru lub nierówności odcinka drogi, na którym próba jest realizowana, powodują zakłócenia wyniku.
Uzyskanie tą metodą dobrych (poprawnych) rezultatów wymaga:
− bardzo starannego przygotowania pojazdu do prób;
− bardzo starannego wyboru odcinka pomiarowego;
− realizacji pomiarów przy bezwietrznej pogodzie;
− statystycznego opracowania wyników z wielokrotnie powtarzanej próby.
W przypadku próby wybiegu rozpoczynanej od małej prędkości jazdy .(10.. .15 km/h) można przyjąć, że
opory powietrza są pomijalnie małe i wynikiem pomiarów jest całkowita siła oporów toczenia. Założenie to jest
słuszne dla jazdy po drodze poziomej, tzn. gdy siła oporów wzniesienia Fw = m • g • sinα.
Wynikiem takich założeń jest:
a/ nieuwzględnianie wpływu oporu powietrza, oporu tarcia i oporów wentylacyjnych;
b/ traktowanie współczynnika oporu toczenia jako zależnego jedynie od rodzaju nawierzchni.
Przyjęcie wyniku tych założeń umożliwia obliczenie współczynnika oporu toczenia wg wzoru:
oraz siły oporu toczenia badanego pojazdu:
a a
f = + (Jp
+ Jt
)
(1)
2
g mgr
t
F t = mgf [N] (2)
gdzie:
f- współczynnik oporu toczenia;
a - średnie opóźnienie wybiegu, m/s 2 ;
m - masa całkowita pojazdu, kg;
g - przyspieszenie ziemskie, m/s 2 ;
rt - promień toczny koła, m;
Jp, - moment bezwładności kół przednich i elementów z nimi związanych zredukowanyna oś koła jezdnego, kg
• m 2 ;
Jt, - moment bezwładności kół tylnych i elementów z nimi związanych zredukowany na oś koła jezdnego, kg •
m 2 .
Otrzymana z zależności (1) wartość współczynnika oporu toczenia f jest słuszna dla określonego
ogumienia, a dokładniej dla określonych wymiarów, rodzaju bieżnika i ciśnienia powietrza w ogumieniu oraz
dla określonej nawierzchni.
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 3

SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
Próba wybiegu rozpoczynana od większej prędkości umożliwia wyznaczenie współczynnika
oporów powietrza cx oraz współczynnika oporów toczenia f. Pominięcie wpływu składowych oporów toczenia
zależnych od prędkości pozwala zapisać równanie ruchu pojazdu dla takiej próby w postaci
2
p t
x +
δ ma = F + F = 1/ 2ρc
Av fmg
(3)
gdzie:
δ - współczynnik mas wirujących ( bez uwzględnienia odłączonych mas wirujących silnika);
m - masa całkowita pojazdu, kg;
Fp i Ft - odpowiednio, siła oporów powietrza i toczenia, N;
p - gęstość powietrza, kg/m 3 ;
cx - bezwymiarowy współczynnik oporów powietrza;
A - pole powierzchni czołowej samochodu, m 2 ;
v - prędkość jazdy, m/s;
f- współczynnik oporów toczenia;
g - przyspieszenie ziemskie, m/s 2 .
Równanie to można zapisać w postaci bezwymiarowej
a
g
2
ρAc
x v
=
2mgδ
f
+
δ
(4)
Interpretację graficzną równania we współrzędnych a/g, v 2 jest prosta (rys 1) nie przechodząca przez
początek układu współrzędnych.
Z zależności (4) wynika, że:
gdy v = 0 to
a(v = 0)
g
=
f
g
i stąd
δa(v
= 0)
f = (5)
g
a gdy v = v0 ≠ 0 to 2mgδ
a(v 0 ) f
c x = ( −
Av g
) (6)
2
ρ
δ
Znając wartości m, g, δ, ρ i A możni wyznaczyć współczynniki oporów toczenia i powietrza.
Dla niektórych pojazdów wartości Jp i Jt, lub δ ,można znaleźć w literaturze. Jednakże dla większości
są one nie publikowane. W związku z tym zachodzi konieczność ich wyznaczenia. Najprościej wyznaczyć
można współczynnik mas wirujących δ wykorzystując zależność:
m + mred
δ =
(7)
m
gdzie:
m - masa całkowita pojazdu, kg;
mred - zredukowana masa zastępcza, odwzorowująca wpływ mas wirujących pojazdu, kg.
o
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 4

SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
Rys. 1. Interpretacja graficzna równania (4)
Wykonuje się dwie próby wybiegu w tych samych warunkach, lecz z różnym obciążeniem. Równania
ruchu tych prób można zapisać w następującej postaci:
− dla pierwszej próby: maδ
= ΣF
− dla drugiej próby: a δ = F
m1 1 1 Σ
Jeżeli próby wykonywano przy znacznych prędkościach, gdy Fp > Ft (, to można przyjąć z dostatecznym
przybliżeniem, że suma sił oporów ruchu (ΣF), działających na pojazd podczas obu prób, jest taka sama.
Wówczas:
Po uwzględnieniu zależności (7) otrzymuje się:
red
1
red
1
maδ
= m 1 a 1 δ
( m + m )a = (m + m ) a stąd
m
1
m a − ma
1 1
red = (8)
a − a1
Doświadczalne wyznaczenie a i a1dla poszczególnych prób przy znajomości wartości m i m1 umożliwia
obliczenie mred Wykorzystując wzór (7) można wyznaczyć wartość współczynnika mas wirujących δ.
Próby powinny być prowadzone na odcinku prostej, płaskiej i poziomej drogi, na której lokalne pochyłości
nie powinny być większe niż 1,5%. Prędkość wiatru w czasie prób nie powinna przekraczać 3 m/s. Warunki
atmosferyczne normalne ( t = ok. 20° C, p = 1000 hPa, r = 1,293 kg/m 3 ). W czasie prowadzenia prób
powinny być zamknięte wywietrzniki i okna.
Stanowisko do przeprowadzenia prób powinno być wyposażone w:
− sprawny technicznie samochód;
− dwa sekundomierze;
− dwie chorągiewki;
− dwa słupki wskaźnikowe;
− taśmę pomiarową;
− urządzenie do pompowania ogumienia z ciśnieniomierzem.
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 5

SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
3 METODYKA POMIARÓW
Zajęcia laboratoryjne powinny przebiegać zgodnie z podaną niżej kolejnością. Zmiana kolejności wykonywania
poszczególnych zadań możliwa jest tylko po ustaleniu tego z prowadzącym zajęcia.
3.1 Sprawdzenie wiedzy ogólnej
Warunkiem przystąpienia do zajęć jest wykazanie się wiedzą teoretyczną z zakresu tematu zajęć laboratoryjnych.
Sprawdzenie wiadomości z zakresu tematu wykonywanego ćwiczenia odbędzie się na podstawie
zaliczenia pisemnego po zakończeniu bloku tematycznego.
3.2 Przebieg pomiarów
a) sprawdzić stan techniczny pojazdu oraz ciśnienie powietrza w ogumieniu ( ewentualnie uzupełnić do wartości
zalecanych ),
b) zmierzyć promień rt kół jezdnych,
c) wyznaczyć szerokość b i wysokość h pojazdu,
d) ustalić odcinek pomiarowy drogi i wyznaczyć na nim za pomocą słupków punkt charakterystyczne (rys. 2),
e) ustawić dwóch obserwatorów z sekundomierzami w p. O odcinka pomiarowego,
f) ustawić po jednym obserwatorze z chorągiewką w p. l i p. 2 odcinka pomiarowego,
g) ustalić prędkość samochodu na ok. 15 km/h i z tą prędkością dojeżdżać do początki odcinka pomiarowego,
h) w chwili najeżdżania przednich kół samochodu na początek odcinka pomiarowego (p.0 uruchomić dwa
sekundomierze do pomiaru czasu t1 i czasu t2,
i) zatrzymać jeden sekundomierz, gdy przednie koła samochodu znajdują się w punkcie (sygnalizacja chorągiewką),
odłączając jednocześnie napęd od kół jezdnych i ustawiają dźwignię zmiany biegów w położeniu
luzu.
Rys. 2. Schemat odcinka pomiarowego do próby wybiegu.
j) zatrzymać drugi sekundomierz: w chwili, gdy samochód zatrzyma; się (p. 2 odcinka, sygnalizacji chorągiewką),
k) zmierzyć taśmą pomiarów; drogę L (do osi kół przednich samochodu),
l) powtórzyć próbę w przeciwnym kierunku,
m) czasy przejazdu, (t1 i t2) długości przebytych odcinków L zanotować w karcie pomiarowej
n) powtórzyć cały cykl pomiarowy dla ciśnienia powietrza w ogumieniu p = 0,5 pn, wyniki zanotować w karcie
o) pomiarów,
p) uzupełnić ciśnienie powietrza w ogumieniu do wartości nominalnej, obciążyć pojazd dodatkową masą (ok.
200 kg),
q) ustalić prędkość samochodu na ok. 60 km/h i z tą prędkością dojeżdżać do początki odcinka pomiarowego,
powtórzyć punkty od h do m
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 6

) obliczyć prędkość początkową wybiegu
SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
L
v 0 =
t
1
1
⎡m⎤
⎢ ⎥
⎣ s ⎦
s) obliczyć średnie opóźnienie w czasie wybiegu
a =
v0
t − t
2
1
⎡ m ⎤
⎢ 2 ⎥
⎣s
⎦
t/)obliczyć współczynnik oporu toczenia f wg wzoru 1 (dla ciśnienia nominalnego pn w ogumieniu i 0,5 pn,
u) obliczyć współczynnik oporu toczenia f wg wzoru 5 i współczynnik oporu powietrza wg wzoru
3.3 Określenie bezwymiarowego współczynnika oporu powietrza Cx za pomocą próby wybiegu
zarejestrowanego przy pomocy „piątego koła”
a) zamocować koło pomiarowe do badanego pojazdu;
b) połączyć przetwornik pomiarowy z kartą pomiarową i komputerem;
c) uruchomić program do rejestracji prędkości „Piąte Koło.exe”;
d) uruchomić podprogram „POMIAR WOLNY” w celu zarejestrowania przebiegu hamowania pojazdu;
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 7

SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
e) w zakładce nastawy wprowadzić parametry do rejestracji;
f) po zatwierdzeniu wprowadzonych nastaw powrócić do okna „POMIAR WOLNY”;
g) rozpędzić pojazd do prędkości ustalonej z prowadzącym ćwiczenie
h) wciśnięcie przycisku „START” wyzwala procedurę określania rzeczywistej prędkości jazdy pojazdu;
i) w celu przeprowadzenia dalszej analizy, po wykonaniu pomiaru należy wyeksportować wyniki do pliku tekstowego
i opracować je w Excelu;
j) sporządzić wykres we współrzędnych a(v)/g, v 2 ;
k) aproksymując go funkcją liniową wyznaczymy współczynnik kierunkowy funkcji, na podstawie którego możemy
wyznaczyć bezwymiarowy współczynnik oporów powietrza cx:
ρ⋅ A
k = ⋅
2⋅m⋅
g⋅δ
c x
gdzie:
δ – współczynnik mas wirujących (bez uwzględnienia odłączonych mas wirujących silnika);
m – masa całkowita pojazdu;
ρ – gęstość powietrza;
cx – bezwymiarowy współczynnik powietrza;
A – pole powierzchni czołowej pojazdu;
g – przyspieszenie ziemskie.
4 WYMAGANIA BHP
Podczas pracy na stanowisku obowiązują ogólne zasady BHP obowiązujące w Laboratorium Pojazdów.
Wykonanie pomiarów i przeprowadzanie badań (prób) wiąże się z niebezpieczeństwem i możliwością
powstania wypadków. W celu zminimalizowania tego niebezpieczeństwa studenci i pracownicy zobowiązani
są do przestrzegania ogólnych zasad BI1P oraz do przestrzegania przepisów porządkowych iorganizacyjnych
obowiązujących w laboratorium pojazdów, które były podane do wiadomości.
Ponadto, przy wykonywaniu prób z wykorzystaniem pojazdów należy przestrzegać następujących postanowień:
a/ studenci mogą posługiwać się elementami wyposażenia laboratorium (pojazdem) tylko za zgodą i pod nadzorem
prowadzącego zajęcia,
b/ studenci przygotowują stanowisko do badań (prób) i zgłaszają prowadzącemu zajęcia jego gotowość. Przystąpienie
do badań (prób) jest możliwe po sprawdzeniu prawidłowości przygotowania stanowiska przez prowadzącego
zajęcia,
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 8

SYSTEMY NAPĘDOWE POJAZDÓW
Temat: Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu w próbie drogowej
c/ studenci wykonują samodzielnie wszystkie czynności związane z przeprowadzeniem badań (prób). Kierowanie
pojazdem samochodowym (ciągnikiem rolniczym) przez studenta jest możliwe tylko pod warunkiem, że
posiada on odpowiednie uprawnienia (odp. kat. prawa jazdy),
d/ studenci wykonujący badania (próby) ruchowe pojazdu mają obowiązek: ściśle przestrzegać programu badania
(próby); dbać o zachowanie bezpieczeństwa innych użytkowników drogi na której odbywa się próba.
UWAGA: Przy wykonywaniu badania (próby) zachować szczególną ostrożność !
5 SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
− Stronę tytułową,
− Protokół pomiarowy,
− Wnioski końcowe
6 LITERATURA
1. Orzełowski S.: Eksperymentalne Badania samochodów i ich zespołów. WNT W-wa 1995
2. Arczński S.: Mechanika ruchu samochodu. WNT W-wa 1993r.
7 PROTOKÓŁ POMIAROWY
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych 9

Białystok, dn………………
WYDZIAŁ MECHANICZNY
Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn
specjalność: pojazdy samochodowe
PROTOKÓŁ POMIAROWY
Ćwiczenie nr:
Wyznaczanie oporów ruchu pojazdu

Obliczony dla danego typu nawierzchni współczynnik oporu toczenia porównać z współczynnikami
podawanymi w literaturze technicznej. Porównać wartości współczynników oporu toczenia przy różnych ciśnieniach
powietrza w ogumieniu, różnych prędkościach początkowych wybiegu i różnym obciążeniu pojazdu.
Przeanalizować warunki i metodę badania, określić czynniki, które mogłyby mieć wpływ na uzyskane
wyniki.
Obliczony współczynnik oporu powietrza cx porównać z danymi zawartymi w literaturze. W sprawozdaniu
podać tablicę wyników pomiarów i obliczenia, określić warunki w jakich odbywały się pomiary oraz opracować
wnioski.
………………………………..
data wykonania ćwiczenia
……………………………
podpis prowadzącego

.................................................................................................... 6
....................................................................................... 6
.................................................................................................................. 7
.............................................................................................................. 7
2

0
f t
5

Model pojazdu na hamowni podwoziow MAHA LPS3000
7

M
g
sin
9

3.1. Sprawdzenie wiedzy ogólnej ............................................................................................... 4
3.2. Zapoznanie si z budow stanowiska .................................................................................. 4
3.3. Przebieg pomiarów .............................................................................................................. 4
4.1. Obliczenia współczynników symulacji ................................................................................ 5
4.2. Analiza bł dów .................................................................................................................... 5
2

x
6

.................................................................................................... 7
....................................................................................... 7
.................................................................................................................. 8

•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

•
•
•
a)
b)
c)
d)
e)

1)
2)
3)
4)
5)

6)
7)
1)
2)
5)
6)
7)
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)

•
•
•
•

•

•
Nanosz c uzyskane punkty na wykres i ł cz c je krzyw otrzymujemy charakterystyk biegu
luzem.

4
1
12
11
1
2
i
i
Z
Z
Z
Z
i
s
s
s
I
2
22
21
1
2
i
i
Z
Z
Z
Z
i
s
s
s
II
3
32
31
1
2
i
i
Z
Z
Z
Z
i
s
s
s
III
1
i IV

..................................................................................................................................... 3
...................................................................................................................... 3
.................................................................................................................................. 10
.................................................................................................................................... 15
.................................................................................................................... 16
2

-
-
-
-
-
-
3

-
-
-
z
2
i g
z1
21
5 z1
11
8 z1
5

-
-
-
-
-
-
6

n
1
iwn2
1 iw
)
( n
0
7

-
-
-
-
-
Rys.8. Mechanizm ró nicowy ze zwi kszonym tarciem wewn
trznym
1 – koło koronowe, 2,3 – obudowa mechanizmu, 4 – koło koronowe,
5 – satelita, 6 – sworze satelity, 7 – podkładka oporowa
satelity, 8 – podkładka (tarczka) spr ysta, 9 – tarczki cierne
nieruchome, 10 – tarczki cierne obrotowe.
8

3.1. Ogólna budowa stanowisk
10

-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
11

............................................................................................................................ 3
.......................................................................................................................... 3
................................................................................................................ 5
.................................................................................................... 5
....................................................................................... 5
.................................................................................................................. 5
.......................................................... 5
............................................................. 7
.................................................................. 8
........................................................................ 9
........................................................................................................................ 10
................................................................................................... 10
............................................................................................................................... 10
.................................................................................................................... 10
2

3
bp
'
p
tp
u
P
sin
G
W
P
0
m
p
tp
f
cos
G
W
i
1
W tp W t
a
i
n
1
c
n
1
n
c
i
t
p
u
G
1)
(n
)
k
b
(k
)]
p
(p
[b
W
a
m
a
g
G
P
c
b

4
'
n
m
n
u1
sin
G
f
cos
G
P
0
0
n
u2
h
b
K
P
2
0
0
u3
V
h
b
P
0
0
2
n
'
m
n
n
u
h
b
)
V
(K
)
sin
cos
(f
G
P
0
0
u
h
b
c
P

P
u
Z
M
U
U
a
kal
U
U
a0
0
Q
Z
M
U
U
a
kal
U
U
a0
0
1
g
2.
3.
6