- •Радиусы качения колеса
- •Образование силы тяги на ободе колеса
- •Скорость движения машины
- •Откуда скорость
- •Силы сопротивления движению машины
- •Сила сопротивления качению
- •Сила сопротивления подъему
- •Мощность затрачиваемая на преодоление автомобилями подъема равна:
- •Для легковых автомобилей
- •Силы инерции
- •Тяговый баланс
- •Динамическая характеристика и динамический паспорт
- •Мощностной баланс
- •Проходимость лесотранспортных машин
- •Определение опорных реакций колесных машин
- •Определение центра давления гусеничных машин
- •Определение координат центра тяжести колесных и гусеничных машин
- •Устойчивость автомобиля (трактора)
- •Поперечная устойчивость
- •Устойчивость при повороте
- •Занос передних и задних колес
- •Основы общей динамики лесотранспортных машин.
- •Определение нагрузок на элементы ходовых систем
- •Типы трансмисии и основные требования к ним
- •Механические коробки передач
- •Установление передаточных чисел
- •Карданные передачи
- •Кинематика и статика дифференциала
- •Привод к ведущим колесам (самоподготовка)
- •Механизмы поворота гусеничных машин
- •Муфты поворота (бортовые фрикционы)
- •Одноступенчатые планетарные механизмы поворота (тт-4)
- •Силы и моменты, действующие на гусеничный трактор при повороте
- •Основные параметры механизмов поворота
- •Гидростатические (гидрообъемные) передачи
- •Гидродинамические муфты
- •Характеристика гидромуфты
- •Гидродинамические трансформаторы
- •Характеристики трансформатора
- •Конструкция рулевых механизмов (самоподготовка)
- •Тормозная система лесных машин (самоподготовка)
- •Определение основных тормозных параметров
- •Приводы управления тормозами
- •Силы, действующие на тормозные колодки при торможении
- •Ходовая часть колесных машин
- •Подвеска колесных и гусеничных машин
- •Плавность хода и характеристика подвески
Образование силы тяги на ободе колеса
Как было отмечено выше тяговая сила Pк – это отношение момента на полуосях к радиусу ведущих колес при их равномерном вращении. Следовательно, Pк является окружной силой, величина которой не учитывает внутренние потери в шинах ведущих колес. При качении нагруженного ведомого колеса его шина деформируется и эпюра (экспериментальная) нормальных реакций в пятне контакта шины с твердой поверхностью дороги выглядит примерно так – Рисунок 1-а. Реакция Z смещена вперед и создает момент сопротивления качению:
a∙Z = Mƒ (9)
а ) б ) в )
Рисунок 1 Схема сил и моментов, действующих на колесо автомобиля: а - эпюра нормальных реакций дороги; б - качение ведомого колеса; в - качение ведущего колеса по твердой поверхности
Перенеся силу Z под ось колеса получим схему сил и моментов действующих на ведомое колесо – Рисунок 1-б. СилаP, толкающая ось колеса, стремится сдвинуть его вперед. Этому препятствует сила трения (или сцепления) X, и под воздействием момента P∙rд=Mƒ происходит равномерное качение ведомого колеса. Из схемы на рисунке 1-б видно, что Zк=Gк, тогда
P=Gк(a/rд) (10)
Следовательно, для равномерного качения ведомого колеса к его оси должна быть приложена толкающая сила P, пропорциональная нагрузке на колесо. Коэффициент пропорциональности между ними (a/rд) называется коэффициентом сопротивления качению ƒ.
Тогда P=Gк∙ƒ (11)
Условно эту силу называют силой сопротивления качению колеса и обозначают Pƒк. При рассмотрении качения ведущего колеса также перенесем равнодействующую нормальных реакций грунта Z под ось колеса, получим схему – Рисунок 1-в.
Rк – реакция рамы на ведущее колесо;Mк – крутящий момент на ободе колеса. Момент сопротивления качению Mƒ=Zк∙a ;
Zк и Xк – равнодействующие нормальных и касательных реакций грунта.
Взяв сумму моментов относительно оси (точка О на рисунке 1-в), можем определить касательную реакцию грунта.
Xк=(Mк-Mƒ)/rд=Mк/rд-Mƒ/rд (12)
Первое слагаемое равенства (12) Mк/rд – окружная сила на ободе колеса, которую называют полной касательной силой и обозначают Pк:
Pк=Mк/rд=Mе∙iтр∙ηтр/rд (13)
Второе слагаемое, по аналогии с ведомым колесом (равенство 11) условно называют силой сопротивления качению ведущего колеса:
Pƒк=Mƒ/rд=ƒ∙Zк=ƒ∙Gк (14)
С учетом равенств (12), (13) и (14) можем записать:
Xк=Pк - Pƒк (15)
Следовательно, касательная реакция ведущего колеса Xк (свободная сила тяги ведущего колеса) определяется разностью полной касательной силы тяги Pк и той ее части, которая идет на преодоление момента сопротивления качению самого ведущего колеса. В теории автомобиля принимают коэффициенты ƒ для ведомых и ведущих колес одинаковыми, силы сопротивления качению всех ведомых и ведущих колес объединяют в общую силу сопротивления качению Pƒ, которая определяется:
Pƒ=ƒ(Z1+Z2)=ƒ∙Gа , (16)
где Gа – вес автомобиля, с приходящейся на него нагрузкой (равной грузоподъемности).
Кроме того, касательные силы тяги всех ведущих колес объединяют в одну общую силу Pк.
Максимальная величина полной касательной силы тяги ограничена максимальными значениями момента двигателя и передаточного числа трансмиссии -- (Pкmax= ƒ (Mе, iтр). Вместе с тем предельное значение тяговой силы ограничено сцеплением шин (гусениц) с дорогой.
Максимальное значение силы тяги по сцеплению с грунтом определяется:
Pсц=φ∙Gсц , (17)
где φ – коэффициент сцепления движителя с грунтом;
Gсц – сцепной вес, равный сумме нормальных реакций дороги приходящихся на ведущие колеса машины. Коэффициент φ – численно равен отношению силы, вызывающей равномерное скольжение колеса, к нормальной реакции дороги и зависит от многих факторов: высоты и формы почвозацепов гусеницы или протектора шин, глубины их врезания в грунт, удельного давления, сопротивления грунта сдвигу, смятию и др. Таким образом, следует различать силу тяги по двигателю Pк, и силу тяги по сцеплению - Pсц.
Если Pк < Pсц , то ведущее колесо катится без буксования.
Если Pк > Pсц , то ведущее колесо буксует или движется с пробуксовкой.