Работа 2. Определение радиусов эластичного колеса

Цель работы: с помощью простейших приспособлений научиться определять радиусы эластичного колеса автомобиля и оценивать влияние основных эксплуатационных факторов на их величину.

Оборудование: стальная линейка, рулетка 5-10 м, шинный манометр, компрессор, автомобиль ГАЗ-3102, счетчик оборотов колеса, стенд КИ-8935.

1 Общие сведения

В дисциплине «Теория трактора и автомобиля» принято рассматривать несколько радиусов эластичного колеса:

• номинальный радиус;

• свободный радиус;

• статический радиус;

• динамический (или силовой) радиус;

• радиус качения (или кинематический радиус).

Номинальный радиус колеса r_н рассчитывается, исходя из размеров, указанных в паспорте шины или на ее боковине (в миллиметрах или в дюймах). Например, шина автомобиля ГАЗ-3102 имеет следующий размер: 195/65R15.

Номинальный радиус r_н рассчитывается по формуле:

r_н = В + D / 2, (2.1)

где В – ширина профиля шины, D – посадочный диаметр обода колеса.

Свободный радиус колеса r_св определяется замером длины беговой дорожки шины с помощью рулетки или гибкой линейки:

r_св = l / (2π), (2.2)

где l - длина окружности шины по центру беговой дорожки при определенном давлении воздуха в них, м

Статическим радиусом колеса r_с называется расстояние от опорной поверхности до центра колеса, нагруженного вертикальной нагрузкой при определенном давлении воздуха в шине.

Динамический радиус колеса r_д представляется таким же расстоянием, только замеренным уже при качении колеса. Динамический радиус используется при расчетах касательной или тормозной силы как силовое плечо крутящего (или тормозного) момента. Примечание: измерения динамического радиуса колеса представляют значительные трудности и проводятся только в научно-исследовательских лабораториях.

Радиусом качения колеса r_к называется радиус такого условного недеформируемого колеса, которое с эластичным колесом имеет одинаковую угловую и линейную скорости:

r_к = S / (2πn_к), (2.3)

где n_к – суммарные обороты колеса на участке пути;

S - путь, пройденный колесом за n_к оборотов.

Радиус качения ведущих колес является необходимым исходным параметром при расчете динамики разгона и торможения автомобиля, его топливной экономичности. Радиус r_к используется также в расчетах кинематики движения колесного движителя при разработке современных антиблокировочных и противобуксовочных систем, обеспечивающих безопасность движения в сложных дорожных условиях.

Радиус качения является переменой величиной и зависит от многих факторов: скорости движения, конструкции шин, величины крутящего момента на ведущем мосту, давления воздуха в шине, вертикальной нагрузки на колесо, качества покрытия дороги и других параметров. Ввиду сложности нахождения радиуса r_к расчетным путем его, как правило, определяют экспериментально.

При определении радиуса качения на стенде КИ-8935 автомобиль устанавливается на нагрузочные барабаны и с помощью счетчиков или визуально производятся замеры суммарного числа оборотов ведущего колеса Σn_к и нагрузочного бегового барабана Σn_б. Радиус качения колеса рассчитывается по формуле

r_к = Σn_бr_б / Σn_к (2.4)

2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1 Путем расчетов, используя технические данные шины, определить номинальный радиус колеса для автомобиля ГАЗ-3102.

2.2 На отдельном колесе автомобиля ГАЗ-3102 определить свободный радиус, изменяя давление воздуха в шине (замеры произвести при 4…5 значениях давления).

2.3 Замерить статический радиус ведущего колеса автомобиля.

2.4 Завести двигатель автомобиля и на одной из передач прокрутить барабаны и замерить суммарные обороты ведущих колес и барабана. Рассчитать радиус качения по формуле (2.4).

2.5 Изменить давление воздуха в шине (принять 4…5 значений давления) и повторить п.2.3 и 2.4. Данные свести в таблицу 2.1.

2.6 Проанализировать полученные данные по различным радиусам эластичного колеса, сравнить результаты между собой и сделать выводы.

Таблица 2.1 Результаты замеров и расчетов радиусов колеса автомобиля ГАЗ-3102

№ опыта	Давление воздуха в шине, Рв, МПа	Суммарное число оборотов ведущего колеса Σnк.	Суммарное число оборотов барабана Σnб	Номинальный радиус, м	Свободный радиус, м	Статический радиус, м	Радиус качения, м
1
2
3
4
5

3 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

3.1 Перечислите известные вам радиусы автомобильного колеса, оборудованного эластичной шиной.

3.2 Какие обозначения наносятся на боковине шины?

3.3 Как определяется номинальный радиус колеса?

3.4 Как определяется свободный радиус колеса и от каких факторов он зависит?

5. Как определяются статический и динамический радиусы колеса?

6. Что называется радиусом качения колеса, какими методами определяется и от каких факторов он зависит?