- •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
Динамика ведомого колеса
При качении жесткого колеса по недеформируемой поверхности (идеальный случай) на колесо действует весовая нагрузка автомобиля Gк, толкающая силаР, реакция дорогиN, нормальная к поверхности контакта и уравновешивающая нагрузкуGк, а также сила трения между колесом и дорогойμN. Кроме того, в подшипнике колеса возникает момент тренияМr(рис. 5-а). В этом случае сила трения относительно оси колеса равна толкающей силе, а момент силы трения относительно оси колеса равен моменту трения в его подшипнике.
Рис.5. Силы и моменты, действующие на ведомое колесо.
Движение колеса при наличии деформации в зоне контакта.В действительности шина и опорная поверхность деформируются. При этом точка приложения результирующей реакции контакта смещается в направлении движения на величинуа. Эта величина характеризует коэффициент трения качения. На рис.2-бпоказано движение колеса при наличии деформации в зоне контакта. Результирующая силаZреакций, нормальных к поверхности дороги, смещается вперед на величинуа (плечо трения качения). Смещение нормальной реакцииZотносительно оси колеса создаетмомент сопротивления качению(Mr), который направлен против вращения и препятствует перекатыванию колеса по опорной поверхности:
Mr=Z· а.
Для преодоления момента сопротивления качения колеса к его оси необходимо приложить продольное толкающее усилие Р=Mr/ rк, численно равноесиле сопротивления качениюХ:
,
Понятие силы сопротивления качению, вызванной смещением нормальной реакции Zотносительно оси колеса, используют в теории автомобиля для количественной оценки силы, затрачиваемой на преодоление передвижения колеса (или автомобиля в целом).
Отношение толкающей силы Р=Хк нормальной нагрузкеZна колесе характеризует сопротивление качению и называетсякоэффициентом сопротивления качению:
Х / Z = f = а / rк.
Из приведенного выражения видно, что с увеличением радиуса качения колеса rк коэффициент сопротивления качению уменьшается.
Установлено также, что коэффициент сопротивления качению зависит от типа и состояния дороги (таблица 1.1) и скорости движения автомобиля.
При малой скорости автомобиля (до 10-20 км/ч) коэффициент сопротивления качению f = f0. При движении автомобиля с большей скоростью он возрастает вследствие энергетических потерь в шине. Для определения коэффициента сопротивления качению в зависимости от скорости пользуются эмпирической формулой:
f = f0 · (1 + 6, 5 · 10-4 · V2)
где f0 - коэффициент сопротивления качению в начале движении автомобиля с малой скоростью; V – эксплуатационная скорость автомобиля, м/с.
Таблица 1.1
Коэффициент сопротивления качению:
Тип и состояние дорог |
f0 |
Асфальтобетонное или цементобетонное шоссе: • в отличном состоянии • в удовлетворительном состоянии |
0,012-0,018 0,018-0,020 |
Булыжная мостовая |
0,023-0,030 |
Дорога с гравийным покрытием |
0,020-0,025 |
Грунтовая дорога: • сухая • укатанная • после дождя |
0,025-0,035 0,050-0,15 |
Песок |
0,10-0,30 |
Укатанный снег |
0,03-0,05 |
Движение колеса по мягкой дороге. При качении колеса по мягкому грунту (песок, гравий, снежный покров и т.д.) под влиянием нагрузки (веса автомобиля) и толкающей силы возникают деформации смятия и сдвига почвы с образованием колеи. При этом существенно возрастает величина коэффициента сопротивления качению (табл. 1.1).