Вопрос 11. Режимы качения колеса.

Для начала вспомним выражение (1.11):

R = M/r - Ra/r - I/r * d/dt, учитывая то, что j= dV/dt= rd/dt,

имеем:

R = M/r - Ra/r - I/r j/ r, (1.21)

Различают следующие режимы качения колеса:

1) Ведущий (R0; М 0).

Это режим при котором продольная реакция положительна и со стороны колеса на АТС действует сила тяги Р направленная по движению, а со стороны АТС на колесо действует сила Р направленная против движения.

2. Ведомый (М = 0; R 0).

Режим при котором момент, подводимый к колесу равен нулю, а продольная реакция отрицательна и равна из выражения (11):

R = - (R a/r - I/r j/ r), (1.22)

2. Свободный (R= 0; М 0).

Режим, при котором весь подводимый момент расходуется на преодоление сопротивления движению и поддержание постоянной скорости. При этом выполняется равенство:

M = R a/r - I/r j/ r, (1.23)

4) Нейтральный (R 0; М 0).

Этот режим описывается неравенством:

0 M R a/r - I/r j/ r и выражает собой движение при отпущенной педали газа и включенной передаче (замедление).

5) Тормозной (R 0; М 0).

Режим, при котором к колесу подводится тормозной момент, направленный в сторону противоположную направлению угловой скорости. Здесь:

R = -(M/r - R a/r - I/r * j/ r), (1.25)

Вопрос 12. Движение колеса по деформируемой дороге.

Сначала рассмотрим случай, когда деформация колеса мала по сравнению с деформацией дороги (качение твердого колеса по деформируемой дороге).

Соприкосновение колеса с дорогой происходит по сложной поверхности. Каждое сечение плоскостью перпендикулярной оси вращения – это дуга окружности с центром в т.О. Элементарные нормальные реакции dz, направлены к центру О. Равнодействующая этих реакций R,направлена туда же. Точка приложения её смещена вперед.

В каждой точке к тому же действует элементарные касательные реакции dx перпендикулярные dz. На одной части контактной поверхности элементарные реакции dx имеют проекцию в сторону движения, на другой части против движения. Т.к. они расположены под разными углами и направлены в разные стороны, то их равнодействующая Rне перпендикулярна R, а точка приложения Rрасположена вне поверхности колеса. Только при буксовании или скольжении колеса Rперпендикулярна R.

Продольной реакцией Rназывают сумму проекций реакций Rи R на плоскость дороги. Расстояние от центра колеса до вектора реакции R называют сносом нормальной реакции.

В общем случае схема расположения сил для данного случая аналогична предыдущей. Поэтому используются те же формулы, только вместо аставят а. Эти два рассмотренных случая являются предельными.

Далее посмотрим качение деформируемого колеса по деформируемой дороге, т.е. когда деформация дороги и колеса имеют один порядок. Тогда соприкосновение колеса с дорогой происходит по сложной поверхности, являющейся кривой переменной кривизны. В результате деформации шины радиусы кривизны участка Оа больше радиуса колеса. Поэтому равнодействующая R пересекает линию ОО в точке О выше точки О. Точка приложения реакции R смещена на расстояние а в сторону движения. Элементарные реакции dx направлены по касательной к кривой и также часть из них направлена по движению, часть направлена против движения.

Равнодействующая Rрасположена под углом к R. Точка приложения Rрасположена вне контактной поверхности. Обозначим R как сумму проекций реакций Rи R на плоскость перпендикулярную дороге, а R как сумму проекций реакций Rи R на плоскость параллельную дороге. Следовательно, схема приложения сил и в этом случае аналогична, формулы остаются теми же, только вместо а ставится а.

Несмотря на то, что формулы во всех случаях одинаковы, физические процессы возникновения реакций R и Rразличны:

В первом случае R равнодействующая элементарных сил упругости шины в результате её деформации, а Rравнодействующая элементарных сил сцепления (трения) шины с дорогой.

Во втором случае R равнодействующая не только элементарных касательных реакций, возникающих в результате трения и сопротивления сдвигу (срезу) элементов грунта, но и проекций на плоскость дороги элементарных реакций, возникающих в результате упруго-пластической деформации грунта. А в R входят проекции элементарных касательных реакций на плоскость перпендикулярную дороге.

В третьем (общем) случае в R и R входят элементарные нормальные реакции, возникающий в результате упругой деформации шины, и элементарные касательные реакции, возникающие в результате взаимодействия шины с грунтом.

Знание этих процессов позволяет:

1. Определить причины потерь мощности, связанных с качением колеса.

2. Определить предельные значения Rи предельные значения моментов передаваемых через колеса без буксования или скольжения.