Качение колеса в ведомом режиме
Очевидно, что при деформации шины в зоне контакта с опорной поверхностью имеет под действием вертикальной нагрузки, приложенной к колесу, имеет место контактная площадка, по всей длине которой возникают элементарные реакции, составляющие эпюру нормальных реакций. Поскольку при вращении колеса вследствие приложения к колесу толкающей силы и возникновения реакции в контакте колеса с опорной поверхностью во взаимодействие с опорной поверхность непрерывно приходят новые элементы шины, претерпевающие радиальную деформацию. В передней по ходу движения зоне контакта элементарные составляющие эпюры вызваны противодействием сил упругости воздуха и оболочки шины и сил внутреннего трения в шине, в задней зоне элементарные составляющие эпюры вызваны только противодействием сил упругости, силы внутреннего трения в этой зоне действуют против сил упругости. Это приводит к деформации эпюры нормальных реакций в зоне контакта шины с опорной поверхностью (рис. 1.3.), поэтому результирующая реакция смещена относительно средней линии отпечатка вперед на определенную величину "е". В теории автомобиля это смещение называют "сносом вертикальной реакции".
Равномерное движение колеса
Rz – вертикальная реакция (равнодействующая эпюры элементарных вертикальных сил в контактной площадке, Н;
Rx – продольная реакция, Н;
Gк – вертикальная внешняя (для колеса) сила – часть веса автомобиля, приходящаяся на колесо, Н;
Fк – продольная толкающая сила, Н;
е – снос вертикальной реакции в движении: обусловлен изменением направления силы внутреннего трения в шине по отношению к направлению деформации;
rд – динамический радиус.
(ΣFz=0) Gк = Rz
(ΣFx=0) Fк = Rx
(ΣTy =0) Rz е – Fк rд = 0
Fк = Rz е / rд = Rz · f,
где е / rд = f – коэффициент сопротивления качению (коэффициент трения второго рода). f зависит от конструкции шины, давления в ней, ее эксплуатационных свойств и от дороги: f = fк + fкг,
где fк – коэффициент сопротивления качению деформируемого колеса по недеформируемому грунту; fкг – коэффициент сопротивления качению по мягкому грунту (деформации колеса на неровной дороге больше, кроме этого энергия, подведенная к колесу, затрачивается не только на гистерезисные потери в шине, но и на преодоления усилия деформации грунта, следовательно возрастает общее сопротивление качению колеса).
Величина коэффициента сопротивления качению, зависит от конструкции шины, ее материала, качества опорной поверхности, внутреннего давления воздуха в шине и др.
Так, шины с радиальным расположением нитей корда (угол между поперечной плоскостью и направлением нити не превышает 150) имеют меньшее значение коэффициента сопротивления качению в сравнении с шинами с диагональным расположением нитей корда (угол равен или больше 450 )при движении в одинаковых дорожных условиях. 
Уменьшение внутреннего давления воздуха в шинах ведет к увеличению деформации при приложении определенной нагрузки и соответственно, к увеличению значения коэффициента сопротивления качению.
На величину коэффициента сопротивления качению оказывает влияние и скорость передвижения автомобильного колеса. Это явление, ранее определенное экспериментально, можно объяснить следующим.
При увеличении скорости вращения колеса отдельные элементы шины при ее радиальной деформации в передней зоне контактной площадки перемещаются к центру колеса с ускорением, величина которого напрямую зависит от скорости движения колеса. При этом силы инерции, нагружающие перемещающийся элемент шины, по направлению совпадают с силами упругости и силами внутреннего трения. В задней части контактной площадки элементы шины с ускорением возвращаются в начальное состояние, при этом силы инерции, действующие на элемент шины, по направлению совпадают с силами внутреннего трения и действуют против сил упругости. Таким образом, силы инерции нагружающие элементы шины при их ускоренном перемещении при деформации и распрямлении шины, также, как и силы внутреннего трения, деформируют эпюру нормальных реакций в контакте шины с дорогой, увеличиваю снос нормальной реакции и величину коэффициента сопротивления качению. Влияние скорости перемещения шины и вызванных этим сил инерции невелико при малых и средних скоростях движения, но становится существенным при высоких скоростях. Описать это явление в виде физического закона не представляется возможным, поэтому обычно используют данные, полученные опытным путем. Существует множество эмпирических формул, полученных для конкретных конструкций шин. Вместе с тем достаточно хорошие результаты дает относительно простая формула, связывающая значение коэффициента сопротивления качению со скоростью перемещения оси автомобильного колеса:
где f0 – значение коэффициента сопротивления качению при малых скоростях; V– км/ч.
Коэффициент f0 сопротивления качению эластичного колеса
| Средний диапазон | Состояние асфальта | обледенелая дорога | Гравий укатанный | Состояние булыжника | Укатанная грунтовка | |||
| хоорошее | удовл. | хорошее | удовл. | сухая | мокрая | |||
| От | 0,008 | 0,015 | 0,015 | 0,020 | 0,025 | 0,035 | 0,025 | 0,050 |
| до | 0,015 | 0,030 | 0,020 | 0,025 | 0,030 | 0,050 | 0,035 | 0,150 |
Ориентировочные значения коэффициента Аf
| Тип автомобиля | Размерность скорости V | |
| км/ч | м/с* | |
| ЛА | (4…5) · 10-5 | (5,1…6,5) · 10-4 |
| ГА | (2…3) · 10-5 | (2,6…3,9) · 10-4 |
*– переводной коэффициент ×3,62
Некоторые индексы скорости и несущей способности автомобильных шин
| Индекс скорости | L | M | N | P | Q | R | S | T | U | H |
| Максимальная допустимая скорость V, км/ч |
| Индекс грузоподъемности | ||||||||||
| Нагрузка на колесо Gк, Н |
Пример обозначения шины: 175/80R16 Q88 – шины для «Нивы»
175/80R16С N106/108 – шины для «Газели».
Примечание: Сдвоенные шины имеют меньшую грузоподъемность (106), чем односкатные колеса (в т.ч. из-за трения между скатами).
Введем понятие кинематического радиуса колеса в ведомом режиме rk0. Под кинематическим радиусом будем понимать меру связи между линейной скоростью оси колеса Vk и угловой скоростью вращения диска колеса ώk.
Vk
rk0 = --------
ώk
Для конкретного колеса при конкретной вертикальной нагрузке кинематический радиус в ведомом режиме (радиус качения) является величиной постоянной
В теории автомобиля кинематический радиус колеса часто называют радиусом качения.
Дата добавления: 2016-03-15; просмотров: 3068;