Коэффициент сопротивления качению

Колесо преобразует вращательное движение в поступательное и при этом проис­ходят потери мощности. Количественной мерой потерь явля­ется коэффициент сопро­тивления качению f.

Физический смысл коэффициента сопротивления качению – это мощность в Ват­тах, теряемая при качении колеса, нагруженного верти­кальной силой в 1 Ньютон при скорости 1 м/c.

f = f_c + f_к = а_ш / r _д + М_к (r_д - r_к) / R_z r_д r_к.

где f_c = а_ш / r_д – силовая составляющая коэффициента сопротивления каче­нию, характе­ризующая потери мощности из-за смещения нормальной реакции вперед на величину а_ш относительно центра пятна контакта;

f_к = М_к (r_д - r_к) / R_z r_д r_к – кинематическая составляющая, характеризующая потери, связанные с уменьшением радиуса качения при увеличении пере­даваемого крутящего момента.

Поскольку на практике величину коэффициента сопротивления ка­чению опреде­ляют у ведомого колеса, к которому момент не подводится, можно считать f = f_c.

Снос нормальной реакции R_z на величину а_ш вызван тем, что при деформации шины имеют место гистерезисные потери (внут­реннее трение в мате­риале шины). В ре­зультате эпюра нормальных реак­ций оказывается несимметричной относительно центра О₁, а равнодействующая R_z – сме­щенной вперед на величину а_ш.

При качении жесткого колеса по деформируе­мой дороге снос нормальной реак­ции а_д обусловлен невосстанавливаемой де­форма­цией опорной поверхности (остается колея). Поэтому ус­ловно снос нормальной реакции можно представить в виде двух со­ставляющих:

а = а_ш + а_д.

Коэффициент сопротивления качению зависит от многих конструк­тивных и экс­плуатационных факторов: режима движения колеса; парамет­ров шины (материала, кон­струкции и состояния); типа и состояния дорож­ного покрытия; внутреннего давления воздуха в шине; нагрузки на колесо; скорости движения и др.

Часть факторов способствует увеличению коэффициента сопротив­ления качению, часть – его снижению.