2 Радиусы эластичного колеса и коэффициент учета вращающихся масс

Цель лабораторной работы № 2 – изучение методов определения радиусов эластичного колеса, усвоение физического смысла коэффициента учета вращающихся масс и методов его определения.

2.1 Методические указания

Занятие состоит из 2–х частей. Первая часть занятия посвящена изучению определения радиусов колеса, их зависимости от эксплуатационных и конструктивных факторов, и на конкретном примере предлагается рассчитать радиусы определенного эластич­ного колеса. Вторая часть занятия посвящена изучению сути и физического смысла коэффициента учета, вращающихся масс, мето­дов его расчетного определения, и на конкретном примере необхо­димо определить коэффициент учета вращающихся масс в зависи­мости от передаточного числа коробки передач, степени загрузки автомобиля, а также оценить степень влияния исходных данных, выбранных приблизительно.

2.1.1 Методика определения радиусов эластичного колеса

При описании и анализе процесса качения колеса используют параметры, которые называют радиусами колеса. Различают сво­бодный радиус r_с, статический радиус r_ст. динамический радиус r_д кинематический радиус (радиус качения) r_к.

Свободный радиус – половина диаметра наибольшего сечения беговой дорожки колеса, ненагруженного внешними силами, плоскостью, перпендикулярной оси вращения, при отсутствии кон­такта колеса о опорной поверхностью.

Статический радиус – расстояние от центра неподвижного колеса, нагруженного только нормальной силой, до опорной по­верхности.

Динамический радиус – расстояние от центра катящегося ко­леса до опорной поверхности дороги.

Кинематический радиус – отношение продольной составляющей поступательной скорости v_k к его угловой скорости _к;

Радиусы r_ст, r_д, r_к зависят от нагрузки на колесо, давле­ния воздуха в шине. Чем больше нагрузка на колесо, тем меньше радиусы, и наоборот, чем больше внутреннее давление в шине. Тем больше радиусы.

r_д, кроме того, зависит от угловой скорости колеса. При увеличении угловой скорости динамический радиус несколько уве­личивается. При увеличении передаваемого момента r_д уменьша­ется.

Радиус качения в большей степени зависит от момента на колесе: с ростом крутящего момента он уменьшается, а с ростом тормозного момента – увеличивается. При полном, буксовании, когда v_k = 0, r_к= 0, а при полном юзе, когда _k= 0, r_к = ∞.

Зависимость r_к от передаваемого момента показана на рис. 13.[1], с. 22.

Приближенно r_ст можно определить по формуле:

r_ст = 0,5 d +Δλ_см B, мм,

где d – посадочный диаметр обода ( из справочника) мм; Δ = Н/В – отношение вы­соты профиля шины к его ширине, мм; λ_см – коэффициент, учиты­вающий смятие шины под нагрузкой,( в таблице 2.1). Значения Н/В и λ_см для paзличных шин представленных в таб.2.1

Таблица 2.1 Значения Н/В и λ_см для различных шин.

Типы шин	H/B	λсм
Шины грузовых автомобилей и шины с регулируемым давлением	1.0	0.85…0.9
Широкопрофильные	0.7	0.85
Шины легковых автомобилей диагональные с дюймовым обозначением	0.95	0.85…0.9
Шины легковых автомобилей диагональные со смешанным обозначением	0.8…0.85	0.8…0.85
Шины легковых автомобилей радиальные	0.7	0.8…0.85

У радиальных шин чаще всего Н/В входит в обозначение шины, например, у шины 205/70R14, 70 – величина Н/В в %.

Значения d и B входят в обозначение шин. Например, у шины ВАЗ-21011: 155– 330(6,15– 13), где В = 155 мм; d = 330 мм. В скобках даны разме­ры в дюймах. Шины КамАЗ 260-508Р (260=B; 508=d; P-радиальная). ВАЗ-2101 175-70/R13(6,15-13), где 175=B; 70= H/B в %; R-радиальное 13=d в дюймах; ГАЗ-24 7,35-14, РАФ 182-82/R15, АЗЛК-2141 175-65/R14, «Газель»175 R16C см. справочник Уханов А.П. на стр.266

Значения r_ст стандартизированы и приведены в ГОСТ на шины [2]: ГОСТ 4754– 80 – шины легковых автомобилей; ГОСТ 5513– 75 – шины грузовых автомобилей, прицепов, автобусов; ГОСТ 8430– 76 – шины автомобилей большой грузоподъемности; ГОСТ 13248– 78 – шины с регулируемым давлением.

Если момент не превышает 60% значения, при котором насту­пает буксование или юз, то зависимость r_к = f(M) можно считать линейной

M,

где r_кв – радиус качения в ведомом режиме (при М = 0). Прибли­женно значение r_кв принимают r_кв =(1,03...1,06)r_д, меньшие значения относят к грузовым автомобилям с диагональны­ми шинами, большие – к легковым с радиальными шинами; М- из результатов на всех колесах в пункте 2.2.2. λ-из таблицы 2.2

λ= dr_k/dM при М =0 – коэффициент тангенциальной элас­тичности шины, который определяют опытным путем. До значения М ≤ 60 % M_max λ= const. В табл. .2.2 приведены характерные пре­дельные значения λ.

Таблица 2.2 Значение λ

λ, мм/HM	Легковые автомобили	Грузовые автомобили
	0,015…0,025	0,006…0,01

При скорости более 50– 60 км/ч значение λ возрастает на 30...50% вследствие колебательного процесса и увеличения прос­кальзывания шины в контакте с дорогой.

Обычно в расчетах принимают r_д = r_ст, а r_к=r_кв.

Значение r_кв можно определить опытным путем:

,

где S – отмеренный пройденный путь;

n – число полных оборотов колеса