Калькулятор сопротивления качению

Сопротивление качению — сила, препятствующая движению колеса, шины или другого круглого тела, катящегося по поверхности. В отличие от аэродинамического сопротивления, оно присутствует даже при очень малой скорости. Его вызывают повторяющиеся деформации шины и дороги, внутренний гистерезис резины, потери в подшипниках и небольшие изменения пятна контакта. Безразмерный коэффициент сопротивления качению, обычно обозначаемый Crr, объединяет эти эффекты для выбранных шины, поверхности, давления, нагрузки и режима работы. Калькулятор использует стандартное инженерное приближение: сила равна Crr, умноженному на нормальную силу. На горизонтальной поверхности нормальная сила равна массе, умноженной на ускорение свободного падения. Поэтому сопротивление качению равно Crr × масса × ускорение тяжести. Ответ выражается в ньютонах. Мощность — это работа в единицу времени, необходимая для преодоления силы при постоянной скорости; ее получают умножением силы в ньютонах на скорость в метрах в секунду. Результат выражается в ваттах, поскольку один ватт равен одному ньютон-метру в секунду. Типичные коэффициенты заметно различаются. Для хорошо накачанной велосипедной шины на гладком покрытии значение может быть около 0.003–0.006. Для легковых шин на асфальте часто принимают 0.008–0.015, тогда как мягкий грунт, гравий, недостаточное давление или сильно деформируемые шины могут резко увеличить коэффициент. Опубликованные значения полезны для предварительного анализа, но измеренные данные выбега лучше, если от результата зависят эффективность, гоночные характеристики, запас хода батареи или подбор привода. Модель предполагает горизонтальное движение, постоянный коэффициент и неизменную скорость. Она не учитывает аэродинамическое сопротивление, силу уклона, ускорение, отдельно моделируемое трение колесных подшипников, потери трансмиссии и вспомогательные нагрузки. На трассовой скорости аэродинамическая мощность может превышать мощность качения, поскольку аэродинамическая сила растет примерно пропорционально квадрату скорости. Для полной потребности автомобиля сначала добавьте силы аэродинамического сопротивления и уклона, умножьте суммарную силу тяги на скорость, затем учтите КПД трансмиссии. Используйте полную движущуюся массу с пассажирами и грузом, а не только снаряженную массу. Вводите все данные в указанных единицах СИ и выбирайте коэффициент для фактического давления в шинах и покрытия. По умолчанию ускорение тяжести для Земли равно 9.81 метра в секунду в квадрате, но его можно изменить для учебных расчетов или условий других небесных тел. Сила помогает сравнивать шины и покрытия, а мощность сразу показывает энергетические затраты при выбранной скорости.