Alai

Trekkracht en weerstand zijn de twee belangrijkste krachten die elkaar tegenwerken en bepalend zijn voor de prestaties van voertuigen op de weg. Trekkracht is de kracht die tegen het wegdek wordt uitgeoefend om een voertuig vooruit te laten komen. De weerstand omvat alle krachten die tegenwerken en de beweging belemmeren. Beide worden uitgedrukt in eenheden van kracht. De algemene formule hiervoor is hieronder weergegeven:

F t = m a + R a + R r l + R g {\displaystyle F_{t}=ma+R_{a}+R_{rl}+R_{g},\!}

Waar:

• F t {Stijl F_{t},\!}
  

  = Trekkracht

• m {³’t m,\!}
  

  = voertuigmassa

• a {{Displaystyle a,\!}
  

  = Versnelling

• R a {{displaystyle R_{a},\!}
  

  = aërodynamische weerstand

• R r l {{R_{rl},}
  

  = rolweerstand

• R g {{R_{g},}
  

  = Hellingsweerstand

Deze componenten worden in de volgende paragrafen nader besproken.

Aërodynamische weerstandEdit

Aërodynamische weerstand is een kracht die wordt opgewekt door turbulente luchtstroming rond de voertuigcarrosserie. Deze turbulentie is afhankelijk van de vorm van het voertuig, alsmede van de wrijving van de lucht die over het oppervlak van het voertuig stroomt. Een klein deel van deze weerstand is afkomstig van de luchtstroming door voertuigonderdelen, zoals de interieurventilatie. Deze weerstand kan worden geschat met de volgende formule:

R a = ρ 2 A C D V 2 {\displaystyle R_{a}={\frac {\rho }{2}}AC_{D}V^{2},\!}

Waar:

• ρ {\displaystyle \rho \,\!}
  

  = Luchtdichtheid

• A {\level A,\level A,\level A,\level A
  

  = frontaal oppervlak van het voertuig

• C D {Displaystyle C_{D},\!}
  

  = luchtweerstandscoëfficiënt

• V {Displaystyle V,\!}
  

  = Snelheid van het voertuig

De luchtdichtheid is een functie van de hoogte en de temperatuur. Het frontaal oppervlak en de luchtweerstandscoëfficiënt zijn over het algemeen uniek voor elk voertuig of type voertuig.

RolweerstandEdit

Rolweerstand wordt veroorzaakt door de interactie van banden met het wegdek. Er zijn drie hoofdoorzaken die deze weerstand veroorzaken. De eerste is de stijfheid van de band en het wegdek. De tweede is de bandenspanning en -temperatuur. De derde is de snelheid waarmee het voertuig rijdt. Deze waarde van de rolwrijving kan worden berekend met een zeer vereenvoudigde formule, die hier in metriek wordt gegeven. V {\displaystyle V}

is in meters per seconde.

f r l = 0,01 ( 1 + V 44,73 ) {Displaystyle f_{rl}=0,01(1+{\frac {V}{44,73}})\,\!}

De door deze wrijving veroorzaakte weerstand zal toenemen naarmate er meer gewicht aan het voertuig wordt toegevoegd. Daarom kan de rolweerstand worden berekend.

R r l = f r l W {\displaystyle R_{rl}=f_{rl}W,\!}

Waar:

• W {{rl}W\,\!}
  

  = voertuiggewicht

• f r l {{Displaystyle f_{rl},\!}
  

  = Rolwrijving

GraadweerstandEdit

Graadweerstand is de eenvoudigste vorm van weerstand. Het is de gravitatiekracht die op het voertuig werkt. Het is mogelijk dat deze kracht niet precies loodrecht op het wegdek staat, vooral in situaties waarin een helling aanwezig is. De hellingweerstand kan dus met de volgende formule worden berekend:

R g = W G {Displaystyle R_{g}=WG,\!}

Waar:

• W {Displaystyle W\,\!}
  

  = voertuiggewicht

• G {{Displaystyle G\,\!}
  

  = Hellingshoek (lengte/lengte)

TrekkrachtEdit

Trekkracht is de kracht die het voertuig in staat stelt zich voort te bewegen, onder voorbehoud van de weerstanden van de vorige drie krachten. De afleiding van de formule komt voort uit het begrijpen van de krachten en momenten die op rond de verschillende banden. Het kan worden samengevat in een eenvoudig concept, dat hier wordt geïllustreerd.

Voor een auto met achterwielaandrijving:

F m a x = μ W ( l f – f r l h ) / L 1 – μ h / L {displaystyle F_{max}={\frac {\mu W(l_{f}-f_{rl}h)/L}{1-\mu h/L}},\!

Voor een auto met voorwielaandrijving:

F m a x = μ W ( l r + f r l h ) / L 1 + μ h / L {\displaystyle F_{max}={\frac {\mu W(l_{r}+f_{rl}h)/L}{1+\mu h/L}},\!}

Waar:

• F m a x {\afbeelding F_{max},\!}
  

  = Maximale trekkracht

• μ {{Displaystyle \,\!}
  

  = wegadhesiecoëfficiënt

• W {{Displaystyle W\,\!}
  

  = gewicht van het voertuig

• l r {{displaystyle l_{r},\!}
  

  = Afstand van de achteras tot het zwaartepunt van het voertuig

• l f {{displaystyle l_{f},\!}
  

  = afstand van de vooras tot het zwaartepunt van het voertuig

• f r l {\displaystyle f_{rl},\!}
  

  = rolwrijvingscoëfficiënt

• h {Displaystyle h_{rl},\!}
  

  = Hoogte van het zwaartepunt boven het wegdek

• L {\displaystyle L,\!}
  

  = Lengte van de wielbasis

HellingberekeningEdit

Het meeste werk rond trekkracht is gericht op het bepalen van de toelaatbare helling van een bepaalde rijbaan. Met een bepaald bekend voertuigtype dat van deze weg gebruik maakt, kan de helling eenvoudig worden berekend. Met behulp van de krachtbalansvergelijking voor trekkracht kan een waarde voor de hellingsgraad worden bepaald, die de volgende formule oplevert:

G = F t – F a – F r l W {\displaystyle G={\frac {F_{t}-F_{a}-F_{rl}}{W}},\!}