Режими навантаження колеса

Залежно від характеру і напрямку сил та моментів, що діють на колесо, розрізняють такі режими силового навантаження колеса:

а) ведучий режим, при якому колесо обертається завдяки крутному моменту Т_к, вектор якого співпадає з вектором кутової швидкості ω_к (рис. 6, а). З боку автомобіля на колесо діє сила Р_х, спрямована так само, як швидкість. Колесо, що перебуває в такому режимі навантаження, називається ведучим.

Рис. 6. Режими навантаження колеса: а) ведучий; б) ведений; в) гальмівний

б) ведений режим, при якому колесо рухається завдяки поздовжній штовхаючій силі Р_х, що прикладена від рами автомобіля до осі і співпадає за напрямом з вектором швидкості V_к (рис. 6, б). Крутний момент при цьому режимі дорівнює нулю. Колесо в такому режимі навантаження називається веденим.

в) гальмівний режим, при якому колесо приводиться в рух штовхаючою силою Р_хі навантажене гальмівним моментом Т_г, вектор якого спрямований протилежно вектору кутової швидкості ω_к(рис. 6, в). Колесо в такому режимі навантаження називається гальмівним.

Крім названих існують ще два режими силового навантаження колеса – вільний (Т>0; Р_х=0) і нейтральний (Т=0; Р_х≠0), які.щоправда.лише зрідка зустрічаються у коліс багатовісних багатоприводних автомобілів і практичного значення не мають.

Опір коченню колеса

Складемо рівняння, що описують рух колеса, яке перебуває в ведучому режимі навантаження (рис. 6, а).

;

;

,

де m_к– маса колеса;

І_к– момент інерції колеса.

Зусиллям, яке змушує колесо рухатися в поздовжньому напрямі, є поздовжня реакція опорної поверхні R_x, що визначається з рівняння рівноваги моментів

Якщо рух колеса рівномірний, останній доданок дорівнює нулю. Відношення називається тяговою силою і позначається Р_к. Отже

Оскільки R_z =P_z, то

, або,

де P_f– сила опору коченню колеса, що визначається з виразу

Відношення називається коефіцієнтом опору коченню колеса. Коефіцієнт опору коченню залежить від багатьох чинників:

а) тип і стан дороги. Чим більше деформується опорна поверхня, тим більший опір коченню. Нерівності дороги збільшують опір коченню, тому на бруківці коефіцієнт опору коченню більший, ніж на гладкій асфальтобетонній чи цементобетонній дорозі. Приблизні межі зміни коефіцієнта опору коченню прогрітої шини при оптимальних тиску повітря в шині, навантаженні на колесо і середній швидкості руху такі:

асфальтобетон, цементобетон гравійна дорога бруківка ґрунтова дорога суха в'їжджена ґрунтова дорога після дощу пісок сухий пісок вогкий глина суха глина вогка лід сніг вкатаний сніг пухкий

0,007…0,02 0,02…0,025 0,025…0,03 0,025…0,03 0,05…0,15 0,1…0,3 0,06…0,15 0,04…0,06 0,1…0,2 0,015…0,03 0,03…0,05 0,1…0,3

б) швидкість руху. При збільшенні швидкості коефіцієнт опору коченню зростає. Залежність f(V) описується емпіричною формулою

,

де f₀– коефіцієнт опору коченню при малій швидкості;

k_f– емпіричний коефіцієнт (k_f= (6,5…7,0) ∙10^-6с²/м²);

v_к– поступальна швидкість колеса.

в) тиск повітря в шині. Із збільшенням тиску зменшується деформація шини, отже зменшується зміщення нормальної реакції вперед від середини контакту, також при зменшенні деформації шини збільшується динамічний радіус колеса r_д, і тому коефіцієнт опору коченнюзменшується. Щоправда, це справедливо лише при русі дорогою з твердим покриттям.

г) температура шини. З підвищенням температури шини зростає тиск повітря в ній, тому на твердій дорозі при нагріванні шини коефіцієнт опору коченню зменшується.

ґ) навантаження на колесо. При зростанні навантаження на колесо зростає деформація шини, тобто збільшується зміщення нормальної реакції і зменшується динамічний радіус, тому коефіцієнт опору коченню збільшується.