книги из ГПНТБ / Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме
.pdfМ. А. П Е Т Р О В
Р А Б О Т А А В Т О М О Б И Л Ь Н О Г О К О Л Е С А
В Т О Р М О З Н О М Р Е Ж И М Е
с и б и р с к и й а в т о м о б и л ь н о -д о р о ж н ы й институт
ИМЕНИ В. В. КУЙБЫШЕВА
М. А. П Е Т Р О В
РАБОТА
АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА
В ТОРМОЗНОМ РЕЖИМЕ
ЗАПАДНО-СИБИРСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ОМСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
1 9 7 3
Гос. публичная • научно-тг-'м: оскал
öi' * : • 'Л
ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА^
/ & |
/ # |
Научный редактор |
|
|
доктор технических наук, профессор |
|
|
Т. В. АЛЕКСЕЕВА |
m
Сибирский автомобильно-дорожный институт им. В. В. Куйбышева. 1973.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Тормозные свойства автомобиля в значительной степени определяют безопасность его использования в условиях высо кой насыщенности и мобильности современных транспортных потоков.
Получение необходимого изменения скорости движения ав томобиля часто сопровождается созданием на колесах пре дельных сил и прекращением их вращения.
При скольжении колес автомобиль теряет устойчивость и становится неуправляемым, его движение сопровождается произвольным изменением траектории, что приводит к ава рийным ситуациям- и дорожно-транспортным происшествиям. Поэтому последнее десятилетие ведутся интенсивные работы по изучению взаимодействия автомобильного колеса с опор ной поверхностью при реализации предельных сил и созда нию различных устройств и систем для устранения блокиро вания колес в процессе торможения.
Впредлагаемой книге делается, попытка научного обоб щения этих работ, в том числе и результатов исследований, выполненных под руководством автора в Сибирском автомо бильно-дорожном институте совместно с лабораторией испы тания шин Омского шинного завода.
Книга состоит из семи глав.
Впервой главе излагаются общие сведения об автомо бильных колесах и физико-механических свойствах резины,
которые в той или иной мере влияют на выходные показа тели процесса торможения.
Во второй главе анализируются нагрузочные режимы ко леса, сЬответствующие реальным условиям качения.
В третьей главе рассматриваются кинематические и сило вые передаточные характеристики колеса в установившемся режиме торможения.
3
Вчетвертой главе дается описание механической модели эластичного колеса и результаты моделирования переходных процессов.
Впятой главе излагаются характерные особенности тор можения скользящим- и вращающимся колесами.
Вшестой главе анализируется рабочий процесс колеса с противоблокировочным устройством в тормозном приводе.
Вседьмой главе рассматриваются особенности торможе ния при импульсном изменении тормозного момента.
Изложенные в книге материалы не исчерпывают всего круга затронутых вопросов, однако автор надеется, что при веденные данные и предлагаемые методы исследования мо гут быть использованы для более глубокого изучения рабо чих процессов эластичного колеса.
Впроведении экспериментальных исследований и подго товке материала по отдельным разделам книги принимали
участие кандидаты технических наук: В. Д. Балакин, С. А. Назарко, В. В. Куюков, инженеры Ю. М. Калинин, Л. Г. Ягодкин, Ю. А. Рябоконь, А. А. Шинкаренко, В. Г. Пя таков, Л. В. Кирюхин, Ю. В. Тюнев, Ю. Г. Огиенко, В. И. Пикулин, Э. Н. Голубев, которым автор приносит свою благо дарность.
Г л а в а I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЬНОМ КОЛЕСЕ
§ 1. Классификация колес
Основой для классификации автомобильных колес слу жат разнообразные конструктивные и функциональные при знаки [2].
Для изучения рабочего процесса при торможении автомо бильные колеса целесообразно дополнительно классифициро вать по признакам и особенностям, оказывающим существен ное влияние на ход процесса. К таким особенностям можно отнести инерционные свойства, кинематические связи, харак тер взаимодействия с опорной поверхностью и т. д. Одна из классификационных схем может быть представлена в следу ющем виде:
5
Различие между колесами легковых и грузовых автомоби лей с позиции процесса торможения обусловлено более вы сокими значениями удельного веса и момента инерции у пос ледних [3], что оказывает влияние на характер блокирова ния и разблокирования.
Ведущие и ведомые колеса имеют существенное различие по количеству жестко соединенных деталей, приведенному мо менту инерции и моменту трения, а также состоянию бего вой дорожки шины, которое отражается на реализации сцеп ления с опорной поверхностью. И, наконец, разделение сдво енных и одинарных колес определяется спецификой работы сдвоенных колес в связи с наличием жесткой связи между ними и различными условиями взаимодействия с опорной по верхностью.
§ 2. Конструкция колеса с пневматической шиной
Автомобильное колесо состоит из диска с ободом, пнев матической шины и ступицы, жестко соединенной с ободом и тормозным барабаном. Определяющее влияние на рабочий процесс колеса оказывает пневматическая шина, поэтому це лесообразно рассмотреть ее конструктивные элементы.
На рис. 1.1 представлен разрез камерной пневматической шины, предназначенной для монтажа на плоский обод. Шина состоит из камеры, ободной ленты и покрышки [4].
Камера представляет собой кольцеобразную замкнутую трубу, изготовленную из высокоэластичной резины, с толщи ной стенок от 1,5 до 5,0 мм. В рабочем состоянии стенки ка меры растянуты на З-т-5% от свободного размера и плотно прижаты к внутренней части покрышки и ободной ленты.
Ободная лента служит для предохранения камер от за щемления между покрышкой и ободом, а также от повреж дений со стороны обода. Профиль ободной ленты должен совпадать с контуром прилегающих участков обода и по крышки, он подбирается опытным путем. При этом макси мальная толщина профиля обычно не превышает 6-МО мм. Несмотря на то, что длина окружности ободной ленты на 15^-30 мм более длины окружности обода, в рабочем состо янии ободная лента плотно прижата к ободу и покрышке внутренним давлением воздуха.
Покрышка представляет собой пространственную резино кордную оболочку торообразной формы, которая восприни мает внутреннее давление воздуха и все виды нагрузок со
6
Рис. 1.1. Основные конструктивные элементы и размеры пневматической шины:
1 — каркас; 2 — брекер; 3 — боковина; 4 — борт; 5 — протектор; Я — высо та профиля; D — наружный диаметр; В — ширина посадочного обода; а — ширина борта; R —- радиус кривизны протектора: k — стрела дуги про тектора; б — толщина боковины; Дк — толщина каркаса боковой стенки; Вп — шйрина беговой дорожки протектора; Д — толщина каркаса и брекера
по экватору; ß n — ширина беговой дорожки протектора.
стороны обода, диска и опорной поверхности колеса. Несмот ря на различие в конструктивном оформлении отдельных элементов, у всех типов покрышек различают следующие ос
7
новные части: каркас (1), брекер (2), боковины (3), борта
(4) и протектор (5).
Каркас является основным несущим элементом покрыш ки. Он изготавливается из нескольких слоев кордной ткани, разделенных резиновыми прослойками толщиной в 0,2-=-0,4 мм, которые получаются при обрезиниванин корда. Нити корда в соседних слоях каркаса располагаются под углом 90° и с плоскостью экватора шины составляют угол в 30-и45°. У шин типа «Р» угол с плоскостью экватора равен 90°, т. е. нити располагаются по меридианам (радиально).
Брекер предназначен для эластичной связи каркаса с про тектором, что необходимо для снижения сосредоточенных на грузок, передаваемых от протектора при перекатывании ко леса через различные неровности. Изготавливается брекер из 2ч-4 слоев редкого корда. С обеих сторон корда прокладыва ются резиновые прослойки толщиной 0,3-г-0,7 мм.
Боковина представляет собой тонкий слой протекторной резины, которым закрыты боковые стенки каркаса с целью защиты их от механических и химических повреждений.'
Борта предназначены для силовой связи каркаса шины с ободом колеса. Основной частью борта являются металли ческие кольца, изготовленные из высокопрочной проволоки диаметром 1ч-2,5 мм. Для упрочения связи провод,оки с ре зиной обычно применяют оцинкованную или латунированную проволоку. При сборке покрышки кордная ткань каркаса обертывается вокруг металлического кольца, что обеспечива ет их надежное соединение. !
Протектор представляет собой толстый слой протекторной резины, через который каркас покрышки взаимоденстй^ет с опорной поверхностью. Наружная часть протектора, назы ваемая беговой дорожкой, имеет различной формы и разме ров впадины и выступы, сочетание которых образуют рису нок протектора.
Различают следующие типы рисунков протектора: а) дорожный; б) универсальный;
в) повышенной проходимости; г) специальный (для каменных карьеров, .снега и т. д.).
Дорожный рисунок образуется узкими продольными ка навками (рис. 1.2 а), которые могут дополняться узкими или щелевидными канавками, имеющими поперечное или диа гональное направление. Такой рисунок обеспечивает высокую износостойкость шины и малый шум при движении с высо-
8
г\
Рис. 1.2. Типы рисунков протектора автомобильных шин:
а — дорожный; б — универсальный; в — повышенной проходпмости; г — специальный (зимний).
кими скоростями. Отрицательным качеством рисунка явля ется малое сцепление на грязных и заснеженных дорогах.
Уңиверсальный рисунок протектора состоит из узких ка навок в средней части беговой дорожіш и широких канавок по краям ее (рис. 1.2 б). Этот рисунок хотя снижает несколь ко износостойкость шины при работе на дорогах с усо вершенствованным покрытием, но обеспечивает более высокое сцепление иа дорогах, покрытых грязью, снегом, а также на грунтовых дорогах.
9