SYMBOL
 

ремонт и эксплуатация

Эксплуатация      Двигатель      Трансмиссия      Ходовая      Рулевое      Тормоза      Электрика      Кузов      Схемы

     Статьи на общие темы
Об автомобильных чехлах
Про противоугонные системы
Про свечи зажигания
Выбор щёток стеклоочистителя
Oбщая презентация нового Symbol

    Аэродинамика автомобиля
История автомобильной аэродинамики
Взаимодействие автомобилей с воздушной средой
Влияние формы кузова на аэродинамику
Аэродинамика колеса
Аэродинамика подднищевой зоны
Внутренняя аэродинамика
Аэродинамика конструктивных элементов кузова

Аэродинамика автомобильного колеса



Аэродинамические свойства колесного транспортного средства в определенной мере зависят от характера обтекания колес и колесного движителя в целом, причем по мерс улучшения обтекаемости кузова влияние аэродинамического сопротивления колеса возрастает.

Аэродинамические характеристики колеса зависят от того, неподвижно оно или вращается. В отличие от неврашающегося свободного колеса, поток воздуха вокруг вращающегося колеса по поверхности обладает большей энергией, гак как давление в точке стагнации больше. Следовательно, поток интенсивнее расходится на боковые стороны колеса. Этот эффект получил название «образование струй». Вихри, образующиеся в нижней части вращающегося колеса, обладают гораздо большей энергией. чем у неврашающегося. Вокруг вращающегося колеса образуются интенсивные окружные и кольцевые вихреобразования (рис. 5.1). Учитывая, что на поверхности дороги перемещение масс воздуха более активное, сопротивление катящегося колеса будет больше, чем у неврашающегося.

аэродинамика колеса автомобиля - схема

Рис. 5.1. Схемы обтекания колеса: а - неподвижного; б - вращающегося; в - катящегося по опорной поверхности

Анализ эпюр распределения давлений на опорной поверхности от натекающего потока по мере приближения к ней вращающегося колеса показывает, что при наличии зазора между колесом и опорной поверхностью коэффициент давления Ср имеет отрицательные значения, увеличивающиеся по мере уменьшения зазора. При наличии контакта с опорной поверхностью знак коэффициента давлений меняется па положительный. Поскольку колеса транспортных средств в той или иной степени углублены в кузов, находясь в колесных нишах, представляет интерес зависимость аэродинамических характеристик колеса от его установочных параметров.

На рисунке 5.2 представлены зависимости коэффициентов Сх и С; от относительных размеров колеса и параметров колесной ниши. Во всех рассмотренных случаях значения коэффициентов С, и С; для вращающегося колеса выше, чем для неподвижного. По мере увеличения габаритных размеров колесной ниши аэродинамическое сопротивление и подъемная сила колеса возрастают. Это связано с увеличением объема турбулентного, перемешиваемого при вращении колеса, завихренного воздуха.

Таким образом, для уменьшения аэродинамических потерь колеса зазоры между ним и колесной нишей следует по возможности минимизировать. Аэродинамические характеристики колеса зависят от его конструкции и габаритных размеров (рис. 5.3). Видно, что с увеличением ширины колес с шинами различных моделей коэффициент аэродинамического сопротивления колеса и действующая на него подъемная сила возрастают. Можно считать, что уширение колеса с шиной на каждые

10 мм в среднем увеличивает коэффициенты Сх и С- на 0,002 и 0,006 соответственно.

Наиболее значительное влияние аэродинамическое сопротивление колес оказывает на хорошо обтекаемый автомобиль. Так, по данным опытов А. Морелли, модель обтекаемого автомобиля без колес имела С,- = 0.07, а с колесами - 0.18, т.е. С, возрос в 2,5 раза. Ориентировочно можно принимать, что колеса увеличивают аэродинамическое сопротивление легкового автомобиля примерно на 0,054-0,06. Увеличение аэродинамического сопротивления автомобиля создается главным образом передними колесами, особенно это проявляется при косом натекании потока, практически выравнивающих наружные поверхности колес и кузова. По данным фирмы «Пининфарина» (Италия), исследовавшей колпаки на 14 автомобилях, в среднем наличие колпаков снижает коэффициент С, на 0,009.

Существенно улучшить обтекание наружной поверхности колес с шипами можно за счет установки плоских колпаков.

Рис. 5.3. Зависимость коэффициентов Сx и Сz. колеса от его ширины и типа шины: 1 - гладкая шина; 2-е дорожным рисунком протектора;

5-е универсальным рисунком протектора

В настоящее время практически возможна лишь сравнительная оценка влияния колес на аэродинамическое сопротивление транспортного средства по результатам его дорожных испытаний, поскольку трубные исследования моделей и натурных образцов обычно проводятся при невращающихся колесах. Однако при проектировании перспективных транспортных средств важно располагать возможностью расчетного определения аэродинамического сопротивления колесного движителя при различном конструктивном исполнении колес с шинами и способе установки их относительно кузова. К числу основных конструктивных и установочных факторов, влияющих на аэродинамику колеса и транспортного средства в целом, следует отнести тип и конструкцию колеса и шины, их габаритные размеры, способ установки относительно кузова, характер расположения в колесной нише.

Рис. 5.4. Схемы установки колес относительно кузовов автомобиля: а - полностью открытая; б - частично открытая; в - закрытая

На рисунке 5.4 показаны наиболее распространенные способы установки колес относительно кузова: открытые (колеса прицепов и полуприцепов, задние колеса грузовиков, колеса железнодорожных поездов), частично закрытые (колеса полуприцепов и задние колеса тягачей магистральных автопоездов), закрытые (колеса легковых автомобилей и автобусов), передние (колеса тягачей и грузовиков). Заметное влияние на аэродинамическое сопротивление колес оказывает место их расположения по длине подднищевой зоны, поскольку при этом происходит существенное уменьшение скорости воздушного потока по мере приближения его к кормовой части транспортного средства. На аэродинамическое сопротивление колес, установленных друг за другом, влияет" и степень затенения их впереди стоящими колесами.

В соответствии с отобранными наиболее важными конструктивными параметрами, определяющими аэродинамику колеса, на основании обработки и анализа результатов экспериментальных исследований нами получена следующая зависимость для расчетного определения аэродинамического сопротивления колес магистрального автопоезда:

где,- площадь миделя автопоезда,лобовая площадь коле-

са, находящаяся под давлением воздушного потока, скорость потока свободно-натекающего и протекающего по i-му участку подднищевой зоны соответственно, м/с;- ширина колеса, м;- радиус колеса, м; и, - число колес левого и правого борта автомобиля в i-м участке подднищевой зоны;- коэффициент, учитывающий способ установки колеса относительно кузова в i-м участке подднищевой зоны (для открытогодля частично закрытогодля закрытого- коэффициент, учитывающий затенение последующего колеса предыдущим

При необходимости учета влияния на аэродинамическое сопротивление колеса таких его конструктивных особенностей, как дисковое или бездисковое исполнение, количество и форма элементов крепления, тип и форма протектора и т.д., вводятся поправки, учитывающие изменение коэффициента трения соответствующих поверхностей от относительной шероховатости.

Для расчета аэродинамического сопротивления колес легкового автомобиля можно использовать следующую формулу;

гдескорость потока в зоне передних и задних колес;

- лобовая площадь колеса.

Предлагаемые зависимости были использованы для определения аэродинамического сопротивления колес магистрального автопоездов и легкового автомобиля. Аэродинамическое сопро-

тивление колес в виде соответствующей доли от величины коэффициента аэродинамического сопротивления данного автотранспортного средства при расчетной скорости V„ = 90 км/ч составило:

• для седельного автопоезда типа 10x2 -6%;

• для прицепного автопоезда тина 8x2 —5%;

• для легкового автомобиля -2%.









      Яндекс.Метрика