книги из ГПНТБ / Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме

Демпфирующие свойства шины обусловлены наличием внутреннего трения в материале шины, внешнего трения в зо­ не контакта элементов шины с опорной поверхностью н внут­ реннего трения воздуха, заключенного в ней.

Природа и проявление этих составляющих весьма отлич­ ны, поэтому, при строгом подходе, демпфирующие свойства шины не могут характеризоваться либо сухим, либо только вязким трением. Однако, в связи с тем, что основной состав­ ляющей является внутреннее трение резины, обычно демпфи­ рующие свойства шины описываются законами вязкого тре­ ния [44; 45].

Количественное определение показателей демпфирующих свойств для реальных условий нагружения шины представля­ ет определенные трудности, поэтому имеющиеся в литературе данные по демпфированию получены для невращающейся шины, что, естественно, снижает их ценность. В значительной степени указанный недостаток устраняется при использовании методики определения демпфирующих свойств шины в ради­ альном направлении, изложенной в работе [46].

§ 55. Инерционные свойства колеса

Для некоторых режимов торможения колеса развиваемые угловые замедления достигают 300ч-500 1/сек2. При таких за­ медлениях инерционные моменты могут значительно превосхо­ дить момент, определяемый из условий сцепления колеса с опорной поверхностью. В связи с этим инерционные свойства колеса следует отнести к важнейшим параметрам, влияющим на процесс торможения. Кроме того, масса колеса в сумме с массой других неподрессоренных частей автомобиля влияет на образование контакта при движении по неровной поверх­ ности и на взаимодействие с подрессоренной массой автомо­ биля в процессе неустановившегося торможения.

Впервом приближении момент инерции автомобильного колеса относительно оси вращения может быть определен по одной из методик, разработанных с этой целью для твердых тел [47].

Вчастности, в работе [3] приведен обширный материал по моментам, инерции автомобильных колес, полученный эк­ спериментально методом колебания нитяных подвесов. Ста­

тистическая обработка этого материала методом наименьших квадратов позволила получить следующие зависимости момен­ та инерции колеса (/А) от его веса (<7fe):

29

При более строгом подходе к определению момента инер­ ции автомобильного колеса необходимо учитывать радиаль­ ную, касательную и крутильную деформации пневматической шины. Радиальная и тангенциальная деформации вызывают изменение расстояния элементарных масс шины от оси вра­ щения, а крутильная деформация снижает угловое ускорение деформируемых элементов пневматической шины.

ГОСТ—11053-64. Резина. Метод определения условно-равновесного модуля.

Изд. «Машиностроение», Москва, 1966.

31

ный радиус колеса с эластичной шиной. Труды НАМИ, вып. 69, ОНТИ,

32

мня). Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР,

ции. Изд. «Машиностроение», Москва, 1969.

2 З ак аз 6471

Г л а в а II

НАГРУЗОЧНЫЕ РЕЖИМЫ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА

§ 1. Характеристика реальных опорных поверхностей

Движение автомобиля при торможении в значительной степени зависит от свойств опорной поверхности — дороги. Из всего многообразия этих свойств, влияющих на процесс тор­ можения автомобиля и безопасность движения в целом [1], представляется целесообразным рассмотреть основные: эле­ менты плана II профиля, микропрофиль поверхности, шерохо­ ватость покрытия и сцепные свойства.

Элементы плана и профиля дороги определяют траекто­ рию движения автомобиля, а также влияют на величины и соотношение вертикальных, боковых и продольных сил на ко­ лесах при торможении. Микропрофиль поверхности вызывает вертикальные колебания подрессоренных и пеподрессоренных масс автомобиля, периодическое изменение вертикальных ре­ акций и продольных сил на колесах. Кроме того, наличие до­ рожных неровностей приводит к непрерывному изменению ра­ диуса качения и степени проскальзывания колес по опорной поверхности. Шероховатость покрытия является определяю­ щим фактором при формировании контакта шины с опорной поверхностью и существенно влияет на величину коэффициен­ та сцепления [2; 3].

Коэффициент сцепления, являясь обобщающей характе­ ристикой сцепных свойств опорной поверхности, зависит от многих факторов и может значительно изменяться для одной и той же поверхности [4].

.34

Основные элементы дороги регламентируются строитель­ ными нормами, указаниями и инструкциями [5; 6]. В таблице 2.1 приведены принятые в СССР основные нормы в зависи­ мости от типа и назначения дорог и проездов.

Согласно этим нормам поперечные уклоны проезжей части дорог, улиц и площадей в зависимости от типа покрытий долж­ ны составлять 1,5 -ч- 3%. Причем поперечный профиль может быть двухскатным и односкатным. При ширине проезжей час­ ти более 10,5 м он делается только двухскатным. Продольные уклоны распределяются по отдельным участкам дороги по за­ кону, близкому к нормальному, со средним статистическим значением уклона, приблизительно равным нулю, и средним квадратичным отклонением, равным 2 4 %, в зависимости от типа дорог [7; 8].

Микропрофиль

Поверхность дороги всегда имеет неровности различной геометрической формы и размеров. Обычно в первом прибли­ жении принимают, что все неровности имеют синусоидальный профиль с различной длиной волны и амплитуды. Это позво­ ляет классифицировать неровности по длине волны. Один из вариантов такой классификации приведен в работе [7].

Согласно этой классификации различают волны малой дли­ ны (от 0,03 м до 0,3 м) II большой длины (от 0,3 м до 32 м). Причем для различной длины неровностей устанавливаются предельные величины амплитуд. Знание формы и размеров неровностей позволяет рассматривать их возмущающее воз­ действие на колеса автомобиля.

35

Однако результаты обмеров поверхности дорог, выполнен­ ные отечественными п зарубежными исследователями [9; 10; 11; 12; 13], показывают, что фактический мпкропрофиль су­ щественно отличен от синусоидального и имеет неровности сложных форм, которые не могут выражаться простыми ана­ литическими зависимостями. Поэтому реальный микропро­ филь автомобильных дорог в настоящее время характеризует­ ся статистически с использованием теории случайных функ­ ций [9; 10; 11; 12; 13; 14]. При этом мпкропрофиль представля­ ется стационарной случайной функцией, полную характерис­ тику которой дает корреляционная функция или спектраль­ ная плотность.

Нормированные корреляционные функции и дисперсии микропрофнля различного типа автомобильных дорог, полу­ ченные отечественными исследователями, приведены в табли­ це 2.2 и на рис. 2.1 [13]. Согласно этой таблице наибольшие значения дисперсии соответствуют грунтовым разбитым доро­ гам, затем, в порядке убывания — булыжному покрытию, ас­ фальтобетону и цементобетонному шоссе.

Нормированные корреляционные функции в большинстве случаев имеют вид:

Представленная корреляционная функция состоит из двух составляющих: монотонно убывающей (первый член) и зату­ хающего колебания (второй член). Вследствие того, что коэф­ фициент А2 обычно значительно меньше А,, функция имеет вид убывающей с наложенными волнами сравнительно не­ большой амплитуды. В некоторых случаях нормированная корреляционная функция апроксимируется лишь вторым чле­ ном уравнения, что свидетельствует о значительном влиянии на случайный процесс элемента периодичности с преобладаю­ щей частотой ß.H наконец, иногда удовлетворительное при­ ближение достигается при наличии лишь первого члена урав­ нения, что соответствует монотонно убывающей функции с увеличением s и асимптотически приближающейся к горизон­ тальной оси. Так как в данном случае кривая не пересекает ось абсцисс, то для определения протяженности корреляцион­ ной взаимосвязи высот неровностей условно принимают ниж-

36

Рис. 2.1. Графики нормированных корреляционных функций микропрофиля различных дорог:

а — цементобетонное шоссе (2 участка); б — асфальтобетонное шос­ се (2 участка); в — изношенное булыжное шоссе (2 участка); р^)— нормированная корреляционная функция; s — путь корреляционной связи, м.

ней границей нормированную корреляционную функцию, рав­ ную 0,01 [11].

Принципиальное отличие корреляционных функций по ти­ пам дорог заключается в том, что для дорог с цементобетон­ ным и асфальтобетонным покрытием характерно более поло­ гое протекание кривых что соответствует низкочастотно­ му составу спектра микропрофиля. Для грунтовых дорог и до­ рог с булыжным покрытием кривые корреляционных функций имеют более крутое протекание, так как на этих дорогах ча­ ще встречаются неровности малой длины. Это различие обус­ ловливает и разный путь корреляции, который для асфальто­ бетонных и цементобетонных покрытий составляет 8 -МО м, а на грунтовых п булыжных дорогах — 2ч-4 м [15].

Корреляционная функция, являясь обобщенной статисти­ ческой характеристикой случайного процесса, не дает исчер­ пывающей характеристики микропрофиля с точки зрения его

37