Коефіцієнт опору відводу та вплив на нього різних чинників

Відхилення вектора швидкості еластичного колеса від площини його обертання внаслідок дії бокової сили називається відводом колеса, а кутміж цим вектором і площиною обертання – кутом відводу.

Дослідженнями встановлено, що кут відводу колеса є функцією бокової сили (рис. 39).

Рис. 39. Залежність кута відводу від бокової сили

На графіку залежності можна виділити три характерні відрізки:

0 – 1 – лінійна залежність кута відводу від бокової сили. Тут відхилення вектора швидкості від площини обертання відбувається лише завдяки пружній деформації шини;

1 – 2 – перехідна ділянка. Внаслідок збільшення бокової сили елементи шини в задній частині контакту починають проковзувати відносно дороги. Це пояснюється тим, що значення елементарних бокових реакцій досягають значень елементарних бокових сил зчеплення і більшими стати не можуть. При дальшому зростанні бокової сили починається проковзування;

2 – 3 – кут відхилення вектора швидкості колеса від площини обертання необмежено зростає без збільшення бокової сили, тобто відбувається повне проковзування шини в поперечному напрямі.

Визначене на ділянці лінійної залежності 0 – 1 відношення бокової сили до кута відводу називається коефіцієнтом опору відводу колеса.

Для легкових автомобілів значення коефіцієнта опору відводу змінюється в межах 15…40 кН/рад, для вантажних 60…120 кН/рад. Для здвоєних коліс коефіцієнт подвоюється.

Значення коефіцієнта опору відводу залежить від розмірів і конструкції шини; нормального навантаження і поздовжньої сили; тиску повітря в шині. При однаковій конструкції шини k_взбільшується із збільшенням її розмірів. Він зростає при збільшенні кількості шарів корду в каркасі та при зменшенні товщини протектора. Якщо шина передає поздовжню силу, тобто перебуває в тяговому або гальмовому режимі,k_взменшується. Зростання нормального навантаження на шину переважно зумовлює збільшення опору відводу.

Відвід колеса відбувається також тоді, коли площина обертання колеса відхилена від вертикалі, що характерно для керованих коліс (рис. 40).

Рис. 40. Відвід нахиленого колеса

Колесо, відхилене від вертикалі на кут , рухається з відводом в бік нахилу. Кут відводу в цьому випадку

де k_=4…6

Кут відводу нахиленого колеса, на яке діє бокова сила, визначається як сума кутів відводу від дії бокової сили і від нахилу

Способи створення поворотного моменту

Зміна напряму руху автомобіля може здійснюватися трьома різними способами:

• поворотом керованих коліс;

• поворотом ланок машини одна відносно одної;

• зміною швидкості лівих і правих коліс.

Найхарактернішим для автомобілів є перший спосіб. У автомобіля з передніми керованими колесами сили, що створюють поворотний момент, залежать від того, які колеса є ведучими. Для розгляду принципової можливості повороту можна припустити, що швидкість автомобіля стала, отже поздовжня сила інерції відсутня, а також, що кути повороту керованих коліс, швидкості правих і лівих коліс та сили, які діють на них, однакові.

Розглянемо схему повороту двовісного автомобіля з задніми ведучими колесами (рис. 41).

Рис. 41. Схема створення поворотного моменту у задньоприводного автомобіля

Від ведучих коліс на раму автомобіля передаються штовхаючі сили і, рівнодійна яких Р₂направлена вздовж поздовжньої осі автомобіля. Ця рівнодійна через раму передається на передні колеса. В контакті керованих коліс з дорогою виникають реакціїi, рівнодійна яких також направлена вздовж поздовжньої осі автомобіля і зрівноважує штовхаючу силу Р₂. РеакціюR₁ можна розкласти на складовіR_x1 таR_y1, направлені відповідно паралельно та перпендикулярно площинам обертання керованих коліс. РеакціяR_y1 створює поворотний момент щодо середини заднього моста

,

де L– база автомобіля;

 – кут повороту керованих коліс.

Реакція R_x1 створює момент, що чинить опір повороту

Поворот автомобіля здійснюється тоді, коли Т_повТ_оп, тобто

Для горизонтальної дороги

R_x1=P_f1=fR_z1– сила опору коченню передніх коліс.

Максимальне значення реакції в контакті колеса з дорогою обмежується зчепленням, тому

R_1max= ,

звідки

Підставивши значення реакцій у нерівність, що визначає можливість здійснення повороту, одержимо

Якщо ця умова не виконується, керовані колеса ковзатимуть опорною поверхнею і поворот автомобіля не відбудеться.

Максимальні кути повороту керованих коліс не перевищують 35…45^°. Коефіцієнт зчеплення на твердій сухій дорозі у багато разів перевищує коефіцієнт опору коченню, тому керованість автомобіля в таких умовах забезпечується завжди. Однак на м’яких і слизьких поверхнях різниця коефіцієнтів зчеплення і опору коченню значно зменшується, внаслідок чого керованість погіршується. Це ж саме відбувається і при гальмуванні автомобіля, оскільки до сили опору коченню додається гальмівна сила

де - питома гальмівна сила.

В цьому випадку для здійснення повороту мусить виконуватися умова

При інтенсивному гальмуванні, коли повністю використовується зчіпна вага, питома гальмівна сила дорівнює коефіцієнту зчеплення, . Поворот стає неможливим, бо завжди

У передньоприводного двовісного автомобіля поворотний момент створюється не боковою реакцією, як в попередньому випадку, а силою тяги (рис. 42):

Момент опору повороту

Умова здійснення повороту

Рис. 42. Схема створення поворотного моменту у передньоприводного автомобіля

Якщо автомобіль рухається, то Р₁Р_f, тобто поворот здійснюється завжди. Передньоприводні автомобілі мають кращу керованість, особливо на слизьких дорогах, коли бокова реакціяR_y1 суттєво обмежується незначним зчепленням.