Определение углов уводов управляемых колес

Угол увода, вызванный боковой силой

Если на эластичное колесо действует боковая сила, то его качение происходит с углом увода , где К_у - коэффициент сопротивления боковому уводу. При этом линейная зависимость функции Р_б=f(×d) сохраняется только при небольших углах увода. При углах увода более 3° эта зависимость нелинейна. К настоящему времени отсутствуют универсальные зависимости, позволяющие определить угол увода на участке нелинейной зависимости функции Р_б=f(d).

Угол кинематического увода

При качении эластичного колеса по криволинейной траектории происходит закручивание тела шины между элементами шины, контактирующими с опорной поверхностью, и жестким ободом. Угол этого закручивания принято называть кинематическим углом увода.

Из анализа проведенных автором исследований движения эластичного колеса по криволинейной траектории следует:

- если центр поворота колеса, точка О (см. рис.9.4), находится на продолжении малой оси отпечатка, то закручивание тела шины происходит за время прохождения колесом пути а/2( а – большая ось отпечатка шины);

- если центр поворота, точка О, смещена относительно малой оси отпечатка на величину х, тогда этот путь увеличивается на величину смещения и равен а/2+х .

Рис.9.14 Расчетная схема для определения угла кинематического увода

Расчетная схема для определения угла кинематического увода, если центр поворота находится на продолжении малой оси отпечатка, приведена на рис. 9.14. При этом центром относительного поворота отпечатка (точки относительно которой происходит закручивание тела шины) является точка А. Это будет в том случае, если допустить, что давление и коэффициент сцепления в каждой точке контактного отпечатка одинаковы. Однако из-за различия этих коэффициентов в каждой точке отпечатка центр относительного поворота смещается к большой оси контактного отпечатка.

Из анализа рис.9.14 видно, что а- большая ось отпечатка, R-радиус траектории движения точки А.

Если учесть, что закручивание тела шины для данного случая происходит за время прохождения центром колеса пути а/2, тогда при прохождении центром колеса пути а/2 отпечаток займет новое положение (см. рис.9.14). Угол между этими двумя положениями отпечатков и будет углом кинематического увода

d_R = Ð ВАС.

Однако Ð ВАС = Ð АОЕ, как углы со взаимоперпендикулярными сторонами.

Из анализа DАОЕ определим Ð АОЕ

sin Ð АОЕ = = .

Поскольку при малых углах справедливо sin d_R = d_R (рад), поэтому вправе записать

d_R , (рад.) (9.30)

где R - радиус траектории движения колеса.

Вышеприведенные исследования справедливы, если центр поворота, точка О, находится на продолжении малой оси отпечатка шины. Если центр поворота смещен относительно малой оси отпечатка на расстояние х, тогда угол кинематического увода будет определяться так

d_R , (рад.) (9.31)

Такое смещение имеется на задних колесах трехосных автомобилей с балансирной тележкой. Каждое колесо задней тележки трехосного автомобиля смещено относительно оси балансира на расстояние l_т/2 , где l_т- база задней тележки. С учетом зависимости (9.30) угол кинематического увода заднего колеса трехосного автомобиля с балансирной тележкой определим по формуле

d_R , (рад.), (9.32)

где R- расстояние от центра поворота автомобиля до колеса тележки;

а- большая ось отпечатка шины колеса тележки.

Поскольку база тележки зависит от габаритных размеров шин, поэтому на большегрузных автомобилях КамАЗ, КрАЗ она равна соответственно 1,32м и

1,4 м. Наличие значительной базы задней тележки в трехосных автомобилях вызвало большие углы кинематического увода. Это явилось причиной того, что при движении по криволинейной траектории трехосных автомобилей момент сопротивления движению существенно возростает. В контакте колес с дорогой появляются зоны скольжения, наблюдаются повышенный износ шин и расход топлива.

Угол увода при прямолинейном качении с развалом

В.И. Кнороз в результате анализа экспериментальных исследований установил, что при качении колеса, имеющего угол развала g_ш, по криволинейной траектории радиуса (r_k - радиус качения колеса), стабилизирующий момент шины и боковая сила стремятся к нулю. Из этого следует, что явления, протекающие в теле шины при качении колеса по криволинейной траектории и с развалом, по своей сути идентичны. Очевидно, что прямолинейное качение колеса с развалом обусловлено появлением угла увода, аналогичного кинематическому углу увода, возникающему при качении колеса по криволинейной траектории. Равенство стабилизирующих моментов шины и боковых сил при качении колеса по криволинейной траектории и прямолинейного движения с развалом возможно только при равенстве кинематических углов уводов.

Следовательно ,

где d_g - угол увода, вызванный качением колеса с развалом.

После подстановки вместо R соответствующего значения получим зависимость для определения угла увода при качении колеса с развалом

, (9.33)

где а - большая ось отпечатка шины; r_к - радиус качения колеса; g_ш - угол развала колеса.

Таким образом, зависимость (9.33) позволяет определить угол увода при качении колеса с углом развала.