- •Российский университет дружбы народов
- •Параметры профильной проходимости автомобиля
- •Глава 1. Механика автомобильного колеса Физико-механические свойства почвы
- •Общие сведения об автомобильном колесе
- •Международные правила обозначения шин (Правила 30 еэк оон)
- •Свободный радиус колеса
- •Статический радиус колеса
- •Свойства пневматической шины
- •Виды деформирования шины
- •Динамический и кинематический радиусы колеса
- •Динамика ведомого колеса
- •Динамика ведущего колеса
- •Коэффициент полезного действия ведущего колеса
- •Тяговые свойства ведущего колеса по условию сцепления его с дорогой
- •Режимы качения колеса
- •Глава 2.
- •Сила крюкового сопротивления
- •Тяговый расчет автомобиля
- •Vmin Vmax V, м/с
- •Потери энергии в трансмиссии
- •Мощностной баланс автомобиля
- •Частота вращения вала двигателя
- •Глава 3.
- •Порядок построения динамической характеристики
- •Ускорение автомобиля
- •Время и путь разгона автомобиля
- •Тормозные свойства автомобиля
- •Влияние эксплуатационных факторов на топливную экономичность автомобиля
- •Путь разгона, м
- •Глава 4. Проходимость, устойчивость и управляемость автомобиля
- •Опорно-сцепная проходимость автомобиля
- •Профильная проходимость автомобиля
- •Параметры профильной проходимости автомобиля
- •Устойчивость автомобилей Продольная устойчивость автомобилей
- •Поперечная устойчивость автомобиля на повороте
- •Управляемость автомобиля
- •Кинематика поворота автомобиля
- •Динамика поворота. Силы, действующие на управляемые колеса
- •Влияние на поворот упругости шин
- •Стабилизация управляемых колес
- •Развал и сходимость управляемых колес автомобиля
- •Литература
Динамический и кинематический радиусы колеса
При качении эластичного (деформированного) колеса под действием силовых факторов происходит тангенциальная деформация шины, при которой действительное расстояние от оси вращения колеса до опорной поверхности уменьшается. Это расстояние называют динамическим радиусомrд колеса. Его величина зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов, таких, например, как жесткость шины и внутреннее давление в ней, вес автомобиля, приходящейся на колесо, скорость движения, ускорение, сопротивление качению и др.
Динамический радиус уменьшается с увеличением крутящего момента и с уменьшением давления воздуха в шине. Величина rднесколько возрастает с увеличением скорости движения автомобиля вследствие роста центробежных сил. Динамический радиус колеса является плечом приложения толкающей силы. Поэтому его называют ещесиловым радиусом.
Качение эластичного колеса по твердой опорной поверхности (например, по асфальтовому или бетонному шоссе) сопровождается некоторым проскальзыванием элементов протектора колеса в зоне его контакта с дорогой. Это объясняется разностью длин участков колеса и дороги, вступающих в контакт. Это явление называют упругим проскальзыванием шины, в отличие отскольжения(буксования), когда все элементы протектора смещаются относительно опорной поверхности. Упругого проскальзывания не было бы при условии абсолютного равенства этих участков. Но это возможно лишь в том случае, когда колесо и дорога имеют контакт по дуге. В действительности же, опорный контур деформированного колеса вступает в контакт с плоской поверхностью недеформированной дороги, и проскальзывание становится неизбежным.
Для учета этого явления в расчетах используют понятие кинематического радиусаколеса (радиуса качения)rк. Таким образом, расчетный радиус каченияrк представляет собой такой радиус фиктивногонедеформированногоколеса, которое при отсутствии проскальзывания имеет с реальным (деформированным) колесом одинаковые линейные (поступательные) скорости каченияvи углового вращенияωк. То есть величинаrкхарактеризуетусловныйрадиус, который служит для выражения расчетной кинематической зависимости между скоростью движенияvавтомобиля и угловой скоростью вращения колесаωк:
.
Особенностью радиуса качения колеса является то, что он не может быть измерен непосредственно, а определен только теоретически. Если переписать приведенную выше формулу как:
, (τ- время)
то из полученного выражения видно, что определить величину rкможно расчетом. Для этого необходимо замерить путьS, проходимый колесом заnоборотов, и разделить его на угол поворота колеса (φк= 2πn).
Величина упругого проскальзывания растет при одновременном увеличении эластичности (податливости) шины и жесткости дороги или, наоборот, при увеличении жесткости шины и мягкости дороги. На мягкой грунтовой дороге повышенное давление в шине увеличивает потери на деформацию грунта. Снижение внутреннего давления в шине позволяет на мягких грунтах уменьшить перемещение частиц почвы и деформации ее слоев, что обуславливает снижение сопротивления качению и повышению проходимости.
Однако, на твердой опорной поверхности при малом давлении происходит чрезмерный прогиб шин с увеличением плеча трения качения а. Компромиссным решение данной проблемы является использование шин с регулируемым внутренним давлением.
В практических расчетах радиус качения колеса оценивается по приближенной формуле:
rк= (0,85…0,9)r0(здесьr0- свободный радиус колеса).
Для дорог с твердым покрытием (движение колеса с минимальным проскальзыванием) принимают: rк=rd.