Alai

Efortul de tracțiune și rezistența sunt cele două forțe principale care se opun una alteia și determină performanțele vehiculelor rutiere. Efortul de tracțiune este forța exercitată împotriva suprafeței carosabile pentru a permite unui vehicul să înainteze. Rezistența înglobează toate forțele care împing înapoi și împiedică mișcarea. Ambele sunt exprimate în unități de forță. Formula generală pentru aceasta este prezentată mai jos:

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

Unde:

• F t {\displaystyle F_{t}\,\!}
  

  = Efortul de tracțiune

• m {\displaystyle m\,\!}
  

  = Masa vehiculului

• a {\displaystyle a\,\!}
  

  = Accelerația

• R a {\displaystyle R_{a}\,\!}
  

  = Rezistența aerodinamică

• R r l {\displaystyle R_{rl}\\,\!}
  

  = Rezistența la rulare

• R g {\displaystyle R_{g}\,\!}
  

  = Rezistența la înaintare

Aceste componente sunt discutate mai detaliat în secțiunile următoare.

Rezistența aerodinamicăEdit

Rezistența aerodinamică este o forță care este produsă de curgerea turbulentă a aerului în jurul caroseriei vehiculului. Această turbulență depinde de forma vehiculului, precum și de frecarea aerului care trece pe suprafața vehiculului. O mică parte din această rezistență provine din curgerea aerului prin componentele vehiculului, cum ar fi ventilația interioară. Această rezistență poate fi estimată cu ajutorul următoarei formule:

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

Unde:

• ρ {\displaystyle \rho \,\!}
  

  = Densitatea aerului

• A {\displaystyle A\,\!}
  

  = Suprafața frontală a vehiculului

• C D {\displaystyle C_{D}\,\!}
  

  = Coeficientul de rezistență la înaintare

• V {\displaystyle V\,\!}
  

  = Viteza vehiculului

Densitatea aerului este o funcție de altitudine și temperatură. Suprafața frontală și coeficientul de rezistență la înaintare sunt, în general, unice pentru fiecare vehicul sau tip de vehicul.

Rezistența la rulareEdit

Rezistența la rulare este cauzată de interacțiunea anvelopelor cu suprafața carosabilului. Există trei cauze principale care creează această rezistență. Prima este rigiditatea anvelopei și a suprafeței carosabilului. A doua este presiunea și temperatura anvelopei. A treia este viteza de operare a vehiculului. Această valoare a frecării la rulare poate fi calculată cu ajutorul unei formule foarte simplificate, prezentată aici în sistemul metric. V {\displaystyle V}

este în metri pe secundă.

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

Rezistența cauzată de această frecare va crește pe măsură ce se adaugă greutate la vehicul. Prin urmare, rezistența la rulare poate fi calculată.

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

Unde:

• W {\displaystyle W\,\!}
  

  = Greutatea vehiculului

• f r l {\displaystyle f_{rl}\,\!}
  

  = Frecarea de rulare

Rezistența de gradEdit

Rezistența de grad este cea mai simplă formă de rezistență. Este forța gravitațională care acționează asupra vehiculului. Este posibil ca această forță să nu fie exact perpendiculară pe suprafața carosabilului, în special în situațiile în care există o pantă. Astfel, rezistența la denivelare poate fi calculată în următoarea formulă:

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

Unde:

• W {\displaystyle W\,\!}
  

  = Greutatea vehiculului

• G {\displaystyle G\,\!}
  

  = Grad (lungime/lungime)

Efortul de tracțiuneEdit

Efortul de tracțiune este forța care permite vehiculului să se deplaseze înainte, sub rezerva rezistențelor celor trei forțe anterioare. Derivarea formulei provine din înțelegerea forțelor și momentelor care pe în jurul diferitelor anvelope. Ea poate fi rezumată într-un concept simplu, ilustrat aici.

Pentru un automobil cu tracțiune spate:

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}}}\,\!}

Pentru un automobil cu tracțiune față:

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}}}\,\!}

Unde:

• F m a x {\displaystyle F_{max}\,\!}
  

  = Efortul maxim de tracțiune

• μ {\displaystyle \mu \,\!}
  

  = Coeficientul de aderență a drumului

• W {\displaystyle W\,\,\!}
  

  = Greutatea vehiculului

• l r {\displaystyle l_{r}\,\!}
  

  = Distanța de la puntea spate la centrul de greutate al vehiculului

• l f {\displaystyle l_{f}\,\!}
  

  = Distanța de la puntea față la centrul de greutate al vehiculului

• f r l {\displaystyle f_{rl}\,\!}
  

  = Coeficientul de frecare la rulare

• h {\displaystyle h\,\!}
  

  = Înălțimea centrului de greutate deasupra suprafeței carosabilului

• L {\displaystyle L\,\!}
  

  = Lungimea ampatamentului

Calculul denivelăriiEdit

Cele mai multe dintre lucrările legate de efortul de tracțiune sunt orientate spre determinarea denivelării admisibile a unei anumite căi de rulare. Cu un anumit tip de vehicul cunoscut care utilizează acest drum, gradul poate fi calculat cu ușurință. Utilizând ecuația echilibrului forțelor pentru efortul de tracțiune, se poate separa o valoare pentru pantă, obținându-se formula de mai jos:

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