Теорія аавтомобілів / ЛР-215 / 11 Визначення стат. радіусу

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

Лабораторна робота № 11

Визначення радіусів автомобільного колеса.

1. МЕТА І ЗАВДАННЯ РОБОТИ.

Мета роботи - вивчити існуючі радіуси автомобільного колеса та області їх застосування.

Завдання роботи - вивчити існуючі радіуси автомобільного колеса експериментально і аналітично.

В результаті виконання роботи студент повинен:

• знати існуючі радіуси автомобільного колеса, та області використання кожного з них;

• вміти визначити будь-який радіус автомобільного колеса і знайти його вплив на експлуатаційні властивості автомобіля;

• набути навики експериментального і аналітичного визначення різних радіусів автомобільного колеса.

2. ТЕОРЕТИЧНІ ВИКЛАДКИ.

В загальному випадку автомобільне колесо складається з шин, обода, з'єднувальної частини з деталями кріплення та маточини. З перерахованих елементів нежорсткими є лише шини, які забезпечують колесам значну еластичність в усіх напрямках: радіальну, тангенціальну та бокову. Тому радіус автомобільного колеса не є постійним, а міняється під впливом сил, що діють на колесо.

Існують такі радіуси еластичного колеса: вільний г₀, статичний г_{с г} кочення г_к, динамічний г_д.

Вільний радіус – це радіус бігової доріжки, не навантаженого ніякими силами. Він визначається безпосередньо на колесі піддомкраченого автомобіля, як віддаль від бігової доріжки шини до осі колеса. Для нерухомого колеса з достатньою для практичних розрахунків точністю можна вважати, що вільний радіус визначається геометричними розмірами колеса (рис.1):

Для тороїдних шин звичайно Н=В. Геометричні розміри шини визначаються її маркуванням. В маркуванні шини перша цифра визначає ширину шини В (в дюймах або в міліметрах), а друга - діаметр диска d (як правило в дюймах). Наприклад, для шини 6,45x13;

Статичний радіус - це віддаль від опорної поверхні до осі нерухомого колеса, на яке діє нормальне навантаження. Статичний радіус залежить від величини навантаження та радіальної жорсткості шини. Цей радіус визначається безпосереднім виміром, або за формулою:

(2)

де λ - коефіцієнт радіальної деформації шини. Для тороїдних і широкопрофільних шин λ = 0,1...0,16, для пневмокатків і арочних шин λ =0,2...0,3.

Радіус кочення колеса г_к - це радіус такого фіктивного жорсткого колеса, яке при відсутності проковзування або пробуксовування, маючи однакову з дійсним колесом частоту обертання, забезпечує таку ж швидкість поступального руху автомобіля. Радіус кочення називається ще кінематичним радіусом колеса. Він характеризує шлях, пройдений колесом за один оберт. Застосовується при розрахунку кінематичних параметрів автомобіля. Радіус кочення залежить від навантаження на шину, тиску повітря в ній, тягової або гальмівної сили, коефіцієнта зчеплення колеса з дорогою та від швидкості руху. З достатньою для практичних розрахунків точністю радіус кочення визначається за формулою:

(3)

де S_К - шлях, пройдений автомобілем за число обертів колеса n_к.

Динамічний радіус колеса г_д - це віддаль від осі рухомого колеса до опорної поверхні. Він залежить від нормального навантаження на колесо, від величини тягової або гальмівної сили, від тиску повітря в шині та кутової швидкості колеса. При русі колеса з незначною швидкістю без проковзування чи пробуксовування динамічний радіус співпадає з радіусом кочення колеса.

Динамічний радіус колеса, що рухається по твердій опорній поверхні, є плечем прикладення штовхаючої сили. Динамічний радіус може бути визначений безпосереднім виміром віддалі від осі рухомого колеса до опорної поверхні, або вирахований за формулою:

(4)

де – крутний момент на колесі;

а – плече прикладання рівнодійної радіальної сили;

– тягова сила на колесі.

3. ЛАБОРАТОРНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

Вільний радіус колеса визначається за геометричними розмірами заданої шини по маркуванню на її боковій поверхні за формулою 1. Цей радіус можна визначити також замірявши рулеткою довжину бігової дорожки колеса і розділивши її на 2π.

Статичний радіус колеса визначається за допомогою стенда, схема якого зображена на рис. 2.

Стенд складається з рами 1, до якої жорстко закріплений кронштейн 2. З кронштейном 2 за допомогою осі з'єднаний важіль 5, до вільного кінця якого можуть підвішуватись гирі 6, які через штангу 3 навантажують досліджуване колесо 4. Плечі „а" і „в" підбираються так, щоб забезпечити навантаження колеса від мінімального до максимально допустимого статичного навантаження при заданій масі вантажів 6. Колесо навантажується східцево так, щоби отримати 7...10 точок. Для кожного навантаження штангенвисотоміром визначається статичний радіус колеса. Заміри проводяться при.різних тисках повітря в шині.

Радіус кочення колеса визначається на стенді, схема якого наведена на рис.З. Стенд складається з рами 1, до якої жорстко закріплені два стояки 2. Вісь досліджуваного, колеса встановлена в вертикальних прорізах стояків, що дає можливість притискати колесо до барабана 3 за допомогою пружин 5. Колесо 6 обертається ручкою 7, а барабан 3 - ручкою 4. Отож, пригальмовуючи або прискорюючи барабан 3 відносно колеса 6, можна забезпечити різну довжину шляху, що проходить колесо за певне число його обертів. Використовуючи вираз 3 можна визначити радіус кочення колеса.

Динамічний радіус колеса в даній роботі не визначається.

4. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

4.1. Ознайомитись з досліджуваною шиною, записати її маркування, нанесене на боковій поверхні і, використовуючи формулу 1, визначити вільний радіус колеса.

4.2.Напомпувати шину до нормованого тиску. Вимірити рулеткою, або ниткою довжину бігової доріжки і, розділивши одержану величину на 2π, визначити знову вільний радіус колеса. Порівняти отримані результати.

4.3. Встановити досліджувальне колесо на стенд для визначення статичного радіуса колеса. Замірявши плечі „а" і „в", підрахувати і встановити необхідну масу гирі так, щоби навантаження на колесо складало . Штангенвисотоміром замірити статичний радіус колеса.

4.4. Східцево міняючи навантаження на колесо через до , визначити для кожного навантаження статичний статичний радіус колеса.

4.5. Розділи 4.1. і 4.4. повторити для тисків повітря в шині на 40% менше і на 40% більше від нормованого. Результати замірів занести в табл. 1 і за даними таблиці побудувати графік для різних тисків повітря.

Таблиця 1.

Значення при різних навантаженнях на колесо і різних тисках повітря в шині.

Навантаження на колесо, Н	rc ,мм
	pп1= МПа		pп2= МПа		pп3= МПа
	навант.	розвант.	навант.	роз вант.	навант.	розвант.
G1= G2= … Gmax=

^* Лабораторний пристрій створює навантаження на колесо 1600 Н

4.6. Встановити досліджуване колесо на стенд для визначення радіуса кочення колеса. Обертаючи колесо 6 ручкою 7, відрахувати 6...10 цілих його обертів і визначити число обертів барабана 3 (можне бути не ціле число).

4.7. Замірявши рулеткою чи ниткою довжину бігової частини барабана З, визначити шлях, який пройшло колесо. За допомогою формули (2) визначити радіус кочення колеса без його пробуксування чи проковзування.

4.8. Обертаючи колесо ручкою 7, частково пригальмувати барабан 3 і визначити шлях, пройдений колесом, визначити радіус кочення колеса при частковому пробуксуванні.

4.9. Виконати пункт 4.8 при деякому випередженні обертання барабана і аналогічно визначити радіус кочення колеса при частковому його проковзуванні.

4.10. Дані вимірювань занести в табл.2.

Таблиця 2

Значення r_k при різних умовах проведення випробувань

Умови випробувань	nk,об.	S ,см.	rk ,см.
Чисте кочення
Часткове пробуксовування
Часткове проковзування

5. ЗАВДАННЯ НА САМОСТІЙНУ ПІДГОТОВКУ.

Підготовка до виконання лабораторної роботи здійснюється не менше ніж за один день до виконання роботи. В процесі підготовки необхідно:

1. Вивчити розділи дисципліни „Динаміка автомобіля", що стосуються радіусів автомобільного колеса, використуючи конспект лекцій та рекомендовану літературу.

2. Вивчити дану інструкцію та підготувати звіт про роботу, залишивши незаповненими лише таблиці та графік.

7. ПОРЯДОК ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ ПРО ЛАБОРАТОРНУ РОБОТУ.

1. Звіт про лабораторну роботу оформляється на стандартних аркушах паперу формату А4. Аркуші рамками не обводять і кутові штампи на них не креслять. В окремих випадках звіт дозволяється оформляється на аркушах учнівського зошита. Текст звіту пишеться акуратно, чітким почерком, синім, фіолетовим або чорним чорнилом чи пастою. Номери сторінок проставляються в правому верхньому куті без крапки після цифри.

2. Звіт про роботу повинен містити: титульний аркуш, мету і завдання роботи, загальні відомості про радіуси автомобільного колеса, методи їх визначення та галузі застосування, значення різних радіусів колеса, отриманих експериментальними та аналітичними методами, необхідні таблиці та графіки, короткі висновки та список використаної літератури.

6