Как найти статический радиус колеса

Согласно данному Правилу в маркировку
автомобильных шин вводятся дополнительные
индексы скорости и их несущей способности.
Некоторые индексы скорости и несущей
способности автомобильных шин представлены
в приведенной ниже таблице.

Некоторые
индексы скорости и несущей способности
автомобильных шин:

Индекс скорости	L	M	N	P	Q	R	S	T	U	H
Максимальная допустимаяскорость,км/ч	120	130	140	150	160	170	180	190	200	210

Индекс грузоподъемности	82	87	88	89	90	102	104	106	108	110
Нагрузка на колесо Gк, Н	4750	5450	5600	5800	6000	8500	9000	9500	10000	10600

Примечание:
Нагрузка на колесо G_к
– это полный вес автомобиля, приходящийся
на одно колесо.

Примеры обозначения шин согласно Правилу
30 ЕЭК ООН:

– 175/80R16Q88 –
шины для «Нивы»;

– 175/80R16СN106
– шины для «Газели».

Свободный радиус колеса

Свободный радиусr₀ – это радиус колеса,
находящегося в свободном (не нагруженном)
состоянии. Например, для низкопрофильной
шины типа 205/70-14 78S(обозначение шины
приведено согласно Правила 30 ЕЭК ООН)
этот радиус отыщется как:

r₀= 0,5 d+ Н= 0,5 d+В(Н/В)10^-2;
(100×Н/В) – серия шины; 1 дюйм равен 25,4мм,
то есть:

r₀= (0,5×14×25,4 + 205×0,7)×10^–3= (177,8 +
143,5)×10^–3= 0,321м.

Статический радиус колеса

Одним
из определяющих факторов при проведении
расчетов эксплуатационных свойств
автомобиля является величина от центра
колеса до опорной поверхности неподвижного
колеса, нагруженного нормальной нагрузкой
(вес неподвижного автомобиля). Строго
говоря, учитывая, что шина эластична и
при приложении нагрузки деформируется,
эта величина представляет собой
расстояние от центра колеса до хорды,
однако в теории автомобиля эту величину
принято называть статическим радиусом
(r_ст).
В технических данных часто величина
статического радиуса не приводится, а
вместо нее указывается маркировка шины.
Очевидно, что если обозначить диаметр
обода – d,
ширину профиля шины – B,
процентное отношение высоты профиля
шины к ее ширине (серия шины) – П,
наружный диаметр шины – D,
то статический радиус определится как:

–
для тороидных шин:

;

–
для низкопрофильных шин:

;

–
для широкопрофильных шин

.

Здесь:
– коэффициент радиальной деформации
шины. Для шин легковых автомобилей с
внутренним давлением в диапазоне 0,15 –
0,25МПа
в первом приближении можно принять
= 0,15, для шин грузовых автомобилей с
внутренним давлением 0,5МПа

= 0,1.

Свойства пневматической шины

Пневматическую
шину широко применяют благодаря её
амортизирующим свойствам. Они значительно
смягчают толчки от неровностей дороги.

От
физико-механических свойств шины зависят
такие эксплуатационные показатели
автомобиля, как грузоподъемность,
экономичность, управляемость, проходимость
и др. В конечном итоге все эти показатели
определяются значением и видом деформации
шины под действием внешних сил.

Различают
четыре вида деформаций пневматической
шины: радиальную (нормальную), окружную
(тангенциальную), поперечную (боковую)
и угловую.

Радиальная
деформация шиныизмеряется её
нормальным прогибомh_н,
равным разности свободного(r₀ )
и статического (r_ст) радиусов
колеса:

h_н=r₀–r_ст.

Под действием статической вертикальной
нагрузки (веса неподвижного автомобиля)
в результате деформации эластичной
конструкции шины уменьшается расстояние
от оси колеса до опорной поверхности.

Нормальный
прогиб– одна из важнейших характеристик
шины, определяющих её нагрузочную
способность и плавность хода. С увеличением
прогиба повышаются напряжения в элементах
конструкции шины, снижается усталостная
прочность и срок её службы. Наибольшее
допустимое значение нормальной нагрузки,
при котором, несмотря на радиальную
деформацию, обеспечивается заданный
срок службы шины при заданном давлении
воздуха в ней, принято называть
грузоподъемностью шины. Величина
нормальной нагрузки регламентирована
ГОСТом или Правилами 30 ЕЭК ООН (для АТС
иностранного производства).

Тип и параметры ведущих колес для
автомобилей выбираются (таблица 1) в
соответствии с нормальной нагрузкой
на них. Стандартом предусмотрено
несколько допустимых нагрузок на шину
в зависимости от давления воздуха в
ней. При выборе шины для рассчитываемой
машины необходимо руководствоваться
следующим правилом. Полученная расчетом
нормальная нагрузка на шину не должна
превышать максимально допустимую по
стандарту при наименьшем давлении
воздуха в ней из числа значений
предусмотренных стандартом.

При определении нагрузки на ведущее
колесо следует предусмотреть максимально
возможную загруженность в эксплуатации
машины с учетом её технологического
назначения.

При равномерном статическом распределении
веса автомобиля по осям максимальную
нагрузку на одно колесо следует
определять, исходя из возможного её
перераспределения в эксплуатации. В
этом случае учитывается нагрузка на
ведущее колесо от силы тяжести автомобиля
и перевозимого груза, а также от
вертикальной составляющей тягового
усилия на сцепке прицепа.

Параметры выбранной шины сверяют с
типом и параметрами ведущих колес у
машины-прототипа. При сопоставлении
параметров выбранного колеса и колеса
прототипа следует иметь в виду, что
заводы-изготовители грузовых автомобилей
иногда применяют увеличенный размер
шин (если позволяют предъявляемые к
автомобилю требования). «Переразмеренные»
шины более долговечны, оказывают меньшее
давление на почву и придают машине более
высокие тяговые свойства. Применение
подобных шин наиболее целесообразно
на грузовых автомобилях, эксплуатирующихся
на грунтовых дорогах или дорогах с
плохим покрытием.

Таблица 1.

Параметры
автомобильных шин (ГОСТ 7463-89)

№п/п	Автомобиль	Колесная формула	Обозначение шины	Давление в шинах, МПа: пер./задн.
1	ВАЗ-1111	2 × 4	135 / 80R12	0,15 / 0,18
2	ВАЗ-2106	4 × 2	175 / 70R13	0,16 / 0,19
3	ВАЗ-2108	4 × 2	175 / 70R13	0,2 / 0,2
4	М – 2140	4 × 2	6,40 – 13	0,17 / 0,2
5	ГАЗ-3102	4 × 2	205 / R14	0,2 / 0,2
6	ВАЗ-2121	4 × 4	6,95 – 16	0,18 / 0,1
7	УАЗ-31512	4 × 4	185 / 80R15	0,17 / 0,19
8	УАЗ-3303	4 × 4	8,40 – 15	0,32 / 0,37
9	ГАЗ-3307	4 × 2.2	240 R 508	0,45 / 0,63
10.	ЗИЛ-43151	4 × 2.2	260 R 508	0,4 / 0,63
11	ЗИЛ-43310	4 × 2.2	260 R 508	0,6 / 0,65
12	МАЗ-5337	4 × 2.2	300 R 508	0,75 / 0,67
13	КамАЗ-5320	6 × 4.2	260 R 508	0,73 / 0,43
14	ЗИЛ-131	6 × 6.1	320 R 508	0,3 / 0,3
15	Урал-4320	6 × 6.1	370 – 508	0,32 / 0,32

Нормальный
прогиб шины h_нобусловлен
её деформацией не только в радиальном,
но и в окружном и в поперечном направлениях.
При этом 40% полной нагрузки сжатия шины
затрачивается на деформацию её материала
и 60% – на сжатие воздуха.

Различают
шины низкого, среднего и высокого
давления. Шины низкого давления имеют
увеличенный объем воздуха, меньшее
число слоев корда. Они мягче воспринимают
толчки от неровностей дороги и обладают
лучшими амортизирующими свойствами,
но при меньшей грузоподъемности. Для
шин низкого и среднего давления допустимая
нормальная деформация шины составляет
15…20% её высоты, а для шин высокого
давления – 10…12%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Лекция 3. Кинематика и динамика автомобильного колеса

План лекции

3.1. Общие сведения

3.2. Упугое проскальзывание и скольжение колеса. Радиус качения колеса.

3.3. Момент сопротивления качению эластичного колеса в ведомом режиме

3.4. Влияние конструктивных и эксплутационных факторов на коэффициент сопротивления качению

3.1.Общие сведения

Энергия вращения, вырабатываемая двигателем автомобиля, преобразуется в поступательное движение транспортного средства движетелем, в качестве которого в автомобиле выступает система колес с эластичными пневматическими шинами.

Пневматическая шина представляет собой оболочку, напол­ненную сжатым воздухом. При каче­нии колеса по дороге происходит де­формация этой оболочки и проскальзывание элементов протектора относи­тельно поверхности дороги.

Размер автомобильного колеса в свободном, ненагруженном состоянии характеризуется свободным радиусом r_c. Свободный радиус колеса — поло­вина наружного диаметра D_н;

r_c =0.5 D_н.

Рекомендуемые материалы

Под наружным диаметром колеса понимается   диаметр   наибольшего окружного сечения беговой дорожки колеса при отсутствии контакта с доро­гой. Наружный диаметр колеса зави­сит от давления воздуха в шине и, как правило, возрастает с его увеличением, определяется непосредственно замером. Значение наружного диаметра колеса при номинальном давлении воздуха в шине указывается в ГОСТах или ка­талогах.

При действии на колесо вертикаль­ной нагрузки происходит деформация части шины, соприкасающейся с опор­ной поверхностью. При этом расстоя­ние от оси колеса до опорной поверх­ности становится меньше свободного радиуса. Это расстояние, замеренное у неподвижного колеса, называется ста­тическим радиусом r_ст. Статический радиус при номинальных нагрузках и давлении воздуха в шинах также ука­зывается в их характеристиках. Обыч­но шины конструируют таким образом, чтобы при номинальных нагрузке и давлении прогиб шины составлял 13… 20 % от высоты профиля. Статический радиус при известных конструктивных параметрах шин можно находить из соотношения:

r_ст =0,5d+l_zH,

где d — посадочный диаметр обода ши­ны;

l_z —коэффициент вертикальной деформации, зависящий от типа шин:

для тороидных шин l_z =0,85…0,87;

для шин с регулируемым давлением и ароч­ных l_z =0,8…0,85;

Н — высота профиля.

При качении нагруженного колеса в силу ряда причин (динамическое действие нагрузки, передаваемый колесом крутящий момент, скорость вра­щения и др.) расстояние между осью колеса и опорной поверхностью меня­ется. Это расстояние называют дина­мическим радиусом r_д. При качении ко­леса по твердой опорной поверхности с малой скоростью статический и ди­намический радиусы его практически одинаковы. Поэтому при приближен­ных расчетах динамический радиус ча­сто принимают равным статическому.

3.2. Упугое проскальзывание и скольжение колеса. Радиус качения колеса.

Реальное автомобильное колесо в тангенциальном направлении не является абсолютно жестким. Под воздействием передаваемого крутящего мо­мента протектор деформируется в тан­генциальном   направлении.   Если направление передаваемого момента совпадает с направлением угловой ско­рости колеса, элементы шины, находя­щиеся в набегающей полуокружности, подвергаются сжатию, а с противопо­ложной стороны — растяжению, как это показано на рис. 3.4. На этом же рисунке показана эпюра тангенциаль­ных напряжений в протекторе шины.

Рис. 3.4. Деформация шины (а) и эпюра на­пряжений в протекторе (б) при приложении к колесу крутящего      момента:+ —зона сжатия; – —зона растяжения

Элементы шины, находящиеся в контакте с опорной поверхностью, нагружены в тангенциальном направле­нии неодинаково: элементы, входящие в контакт, сжимаются, а выходящие — растягиваются. При возрастании передаваемого крутящего момента увели­чивается площадь, в пределах которой происходит проскальзывание шины от­носительно дороги (рис. 3.5).

Рис.     3.5. Зависимость площади скольжения ко­леса    (заштрихованная зона) от передаваемого им момента Мк

При не­котором значении момента начинается одновременное перемещение всех нахо­дящихся в зоне контакта точек колеса. Перемещение части точек колеса, на­ходящихся в контакте с дорожным по­крытием, относительно опорной по­верхности, когда в зоне контакта есть точки, неподвижные относительно этой поверхности, называется упругим про­скальзыванием колеса. Одновременное же перемещение всех находящихся в контакте точек колеса называется скольжением колеса.

Вследствие упругого проскальзывания или скольжения путь, проходи­мый колесом за один оборот, оказы­вается меньшим, чем путь, проходимый в ведомом режиме. При возрастании передаваемого крутящего момента уве­личивается тангенциальная деформа­ция шины и скольжение, а путь, проходимый колесом за один обо­рот, уменьшается.

Радиус качения колеса можно пред­ставить как радиус условного недеформируемого кольца, которое, катясь без скольжения, совершит число оборотов и пройдет путь, одинаковый с реаль­ным колесом. Радиус качения колеса является условной величиной и непосредственно не связан с его размерами. Он определяется как отношение поступательной скорости колеса к угловой скорости его вращения  r_k = v_x /w_k.

В соответствии с принятым выше определением, уменьшение пути центра колеса за определен­ное число его оборотов равносильно уменьшению радиуса качения.

Если направление передаваемого момента будет противоположным направлению угловой скорости вращения колеса (тормозящее колесо), при увеличении момента радиус качения будет возра­стать.

Рис. 3.6. Зависимость радиуса качения ко­леса от передаваемого ему крутящего момента

Зависимость радиуса качения ко­леса от передаваемого ему крутящего момента показана на рис. 3.6. На уча­стке 2—3 радиус качения линейно за­висит от передаваемого момента, и его изменение определяется упругим проскальзыванием колеса. Акад. Е. А. Чудаковым, впервые установившим эту зависимость, предложена следующая формула для нахождения радиуса качения по передаваемому колесу мо­менту:

r_k=r_k0–l_tM_k

где r_k0 — радиус качения при нулевом крутящем моменте, который соответ­ствует радиусу качения колеса в ведо­мом режиме;

l_t — коэффициент тан­генциальной эластичности шины, зави­сящий от типа и конструкции шины.

На участках 1—2 и 3—4 изменение радиуса качения определяется как упругим проскальзыванием, так и скольжением колеса. Пунктирной ли­нией на графике показано, как изме­нялся бы радиус качения при отсутст­вии скольжения. Очевидно, что на участках 1—2 и 3—4 он может нахо­диться также по формуле (1.2). В по­следующем радиус качения, опреде­ленный при отсутствии скольжения, будем называть радиусом качения без скольжения и обозначать r₀.

На участках 0—1 и 4—5 происхо­дит полное скольжение элементов ши­ны относительно опорной поверхности. Точка 5 соответствует буксующему ко­лесу при неподвижном автомобиле, а точка 0—колесу, движущемуся юзом.

Если обозначить радиусы качения и переда­ваемые колесом моменты в начале и в конце линейного участка соответствен­но через М₂, r_к2 и М₃, r_к3, то коэффи­циент тангенциальной эластичности шины определим как

Экспериментально радиус качения находят путем определения числа обо­ротов колеса N на отрезке пути s при заданном режиме движения:

r_k=s/(2pN).

Рис. 3.7.

Согласно рис. 3.7, скорость точки В (скорость v_s) можно рассматривать как скорость скольжения элементов шины относительно опорной поверх­ности. В соответствии с принятыми обозначениями

v_s = v_x — v_oB=w_к(r_к—r_о).

Отсюда следует, что при r_к=r_о ко­лесо катится без скольжения. Если r_к>r_о, скорость скольжения положи­тельна и ее направление совпадает с направлением поступательной скорости колеса (колесо движется юзом). При r_к<r_о скорость скольжения отри­цательна и направлена в сторону, противоположную вектору поступатель­ной скорости центра колеса (колесо движется с буксованием).

Рис. 3.8. Положения мгновенных центров вращения колеса

На рис. 3.8 показаны планы скоро­стей для рассмотренных трех случаев качения колеса. Из рисунка следует, что радиус качения является расстоя­нием от центра колеса до его мгновен­ного центра вращения О_t и в зависи­мости от режима движения может из­меняться от нуля (буксующее колесо при неподвижном автомобиле) до бес­конечности (заблокированное колесо при движущемся автомобиле).

3.3. Момент сопротивления качению эластичного колеса в ведомом режиме

Шина деформируется под дей­ствием нормальной к опорной поверх­ности составляющей нагрузки на коле­со. Площадь контакта ее с дорогой увеличивается до тех пор, пока не наступит равнове­сие между нормаль­ной реакцией дороги и нагрузкой. У неподвижной шины контактная по­верхность имеет форму, близкую к эл­липсу, большая ось которого находится в плоскости симметрии шины. Распре­деление давления по площади контакт­ной поверхности неравномерное, оно примерно пропорционально деформа­ции шины. Характерная эпюра давле­ний под неподвижной шиной показана на рис. 3.9, а.

При движении автомобильного ко­леса в работе участвуют все элементы шины. За один оборот колеса каждый элемент профиля шины, например эле­мент b–b (рис. 3.10, а), подвергается полному циклу нагружения и раз­грузки.

С достаточной для практической цели точностью можно считать, что нагружение (деформирование) элемен­тов шины происходит в зоне полуок­ружности 0—1—2, а восстановление формы — полуокружности 2—3—0. При этом наиболее интенсивное деформиро­вание и восстановление происходят в зонах полудуг 1—2 и 2—3 соответ­ственно.

По мере перемещения элемента ши­ны от точки 1 к точке 2 увеличивается его деформация и, следовательно, вос­принимаемая им нагрузка. Зависимость нагрузки DF, передающейся на эле­мент, от его деформации представлена на графике рис. 3.10, б (линия 1—2). При перемещении элемента от точки 2 к точке 3 происходит уменьшение де­формации (уменьшение нагрузки, при­ходящейся на элемент). На графике линия, характеризующая зависимость DF=f(h) вследствие неизбежных гистерезисных потерь пройдет ниже ли­нии, показывающей ту же зависимость при увеличении деформации (линия 2—3). Площадь, заключенная между линиями нагружения и разгрузки, про­порциональна потерям энергии на де­формацию элемента шины при одном обороте колеса.

Вследствие того, что при одинако­вых прогибах в зонах увеличения и уменьшения деформации на элементы шины приходится разная нагрузка, эпюра давлений для катящегося коле­са оказывается несимметричной относительно середины контактной поверхности: в передней части контактной по­верхности нормальные давления будут большими, нежели в задней. Поэтому равнодействующая нормальных реак­ций смещена на расстояние а от сере­дины контактной поверхности (см. рис. 3.9, б). За счет этого смещения со­здается момент относительно оси коле­са

M_f=aR_z,

где R_z — нормальная к опорной поверх­ности составляющая реакции дороги.

Этот момент препятствует качению колеса. Поэтому его можно считать мо­ментом сопротивления качению коле­са. Отметим, что на не­деформируемой поверхности момент сопротивления качению  обусловлен внутренними (гистерезисными) потеря­ми энергии на деформацию шины.

В дальнейшем вместо момента сопротивления качения колеса мы будем рассматривать силу сопротивления качению колеса F_f=M_f  / r₀=aR_z / r₀= fR_z.

Здесь f=a/r₀ – коэффициент сопротивления качению колеса. Коэффициент сопротивления качению колеса характеризует потери энергии, возникающие при качении колеса.

3.4. Влияние конструктивных и эксплутационных факторов на коэффициент сопротивления качению.

 На коэффициент сопротивления качению влияют:

1. тип покрытия дороги и ее сос­тояние;

2. скорость движения;

3. давление воз­духа в шинах;

4. температура шины;

5. нагрузка на колесо;

6. его размеры;

7. конструктивные особенности шины.

Увеличение скорости движения. Как правило, коэффициент f при увеличении v возрастает. На ровных дорогах при изме­нении скорости от нуля до некоторого значения, зависящего от конструктивных особенностей шины, нормальной нагрузки на колесо и внутреннего давления возду­ха, возрастание коэффициента f невелико. Поэтому для большинства шин грузовых автомобилей связь коэффициента f и ско­рости v достаточно точно аппроксимиру­ется линейной зависимостью. На неровных дорогах даже при средних скоростях с увеличением v коэффициент f может рас­ти довольно сильно. Начиная с некоторого значения v даже на ровных дорогах коэф­фициент f начинает быстро увеличивать­ся (рис. 3.11).

Рис.3.11. Зависимость коэффициента сопротивления качению при различных значениях р_В: 1-3 соответственно 15, 25 и 30 МПа

При номинальных нагрузках на колесо и давлениях воздуха в шине интенсивный рост коэффициента f начина­ется при v=20…30 м/с.

Существуют различные эмпирические формулы, позволяющие приближенно под­считать коэффициент f при различных скоростях движения; удобной является формула

f=f₀+k_fv²,

где f₀ — коэффициент сопротивления каче­нию при малой скорости. В тех случаях, когда действительное значение k_f неизвест­но, рекомендуется принимать k_f=7×10^-6

Температура шины. С увеличением тем­пературы шины ее сопротивление качению снижается, во-первых, за счет уменьшения гистерезисных потерь в резине, во-вторых, в результате повышения внутреннего дав­ления воздуха.

Рис. 3.12. Зависимость коэффициента сопротивления качению от температуры шины

При этом снижается коэф­фициент f в результате уменьшения дефор­маций шины (рис. 3.12). Приводимые в лите­ратуре значения f относятся обычно к пол­ностью прогретой шине.

Давление воздуха в шине р_в. Коэффициент f на различных дорогах в различной степени зависит от р_в. На доро­гах с твердым покрытием он уменьшается с увеличением давления р_в, достигая мини­мального значения при давлении р_в, близком к рекомендованному для данной шины. При чрезмерном давлении р_в воз­растают динамические нагрузки, возника­ющие в результате взаимодействия колеса с неровностями дороги, что может при­вести к некоторому возрастанию коэф­фициента f.

Рис. 3.13. Зависимость коэффициента сопротивления качению от внутреннего давления воздуха в шине на разных поверхностях: 1- песок; 2- пашня; 3- асфальт

Если движение происходит по деформи­руемым дорогам, при уменьшении давле­ния р_в увеличиваются потери, связанные с деформацией шины, но уменьшаются поте­ри, связанные с деформацией дороги. Можно подобрать такое давление р_в.опт, при котором сопротивление качению будет минимальным (рис. 3.13). Оптимальное дав­ление тем меньше, чем больше деформируемость дорожного полотна. Такая зави­симость коэффициента сопротивления ка­чению используется для повышения прохо­димости автомобилей с центральной системой регулирования давления в шинах.

Нагрузка на колесо Р_z. При неизменном давлении р_в увеличение Р_z приводит к возрастанию коэффициента f. На дорогах с твердым покрытием при изменении нагрузки в пределах 80…110 % номинальной увеличение коэффициента f несущественно. При превышении нагруз­ки на 20 % номинального значения коэф­фициент возрастает приблизительно на 5 %, а при дальнейшей перегрузке — более интенсивно. Сильно возрастает ко­эффициент f с увеличением нагрузки Р_z на деформируемой опорной поверхности.

Конструктивные параметры шины. Зна­чение коэффициента f зависит от большо­го числа конструктивных параметров.

Увеличение толщины протектора повы­шает коэффициент f, особенно у диагональных шин. В связи с этим по мере из­носа шин сопротивление качению падает. При полностью изношенном протекторе сопротивление качению может уменьшить­ся на 20…25 % по сравнению с неизно­шенным. У шин с вездеходным рисунком протектора, имеющих толщину протекто­ра почти в 2 раза большую, чем у шины с дорожным рисунком, при качении по доро­гам с твердым покрытием коэффициент f на 25…30 % больше.

Люди также интересуются этой лекцией: КРЁБЕР Алфред Луис.

Уменьшение от­ношения высоты Н профиля шины к его ширине В приводит к снижению коэф­фициента сопротивления качению. Сниже­ние Н/В уменьшает также зависимость коэффициента f от скорости движения.

Внутреннее строение каркаса шины оказывает существенное влияние на коэффициент сопротивления качению. При v<30… 35 м/с наименьшим сопротивле­нием качению обладают радиальные шины (коэффициент f у них меньше, чем у диагональных на 15…20 %). При больших скоростях наименьшим коэффициентом об­ладают диагонально-опоясанные и низкопрофильные диагональные шины. По мере износа преимущество радиальных шин по сравнению с диагональными уменьшается.

Увеличение диаметра колеса приводит к уменьшению коэффициента f. На ровных дорогах с твердым покрытием уменьшение небольшое. Чем больше размеры и число неровностей на дороге и чем больше на таких дорогах скорость движения, тем значительнее влияние диаметра колеса на коэффициент f. Особенно сильно снижает­ся коэффициент f на деформируемых опор­ных поверхностях.

Увеличение ширины колеса на дорогах с твердым покрытием незначительно уве­личивает коэффициент f, а на большинст­ве деформируемых опорных поверхностях существенно снижает.

Совершенствование качества резины позволяет значительно снизить сопротив­ление качению.

На автомобилях со сдвоенными колеса­ми (грузовые автомобили, автопоезда и др.) дополнительные потери на качение возникают также в результате неравномер­ного распределения между шинами сдвоен­ных колес нормальных нагрузок и крутя­щих моментов. Причиной неравномерности являются неодинаковые геометрические размеры и износ шин, различие в тем­пературе, наличие поперечного уклона до­роги, прогиб балки моста, неодинаковость внутреннего давления воздуха и др. Вся совокупность конструктивных меро­приятий, улучшающих   энергетические свойства шин, позволяет снизить их сопро­тивление качению в 2…3 раза.

Радиусы эластичного колеса

В общем случае колесо автомобиля состоит из жесткого обода, эластичных боковин и контактного отпечатка. Контактный отпечаток шины представляет собой элементы шины, контактирующие с опорной поверхностью в рассматриваемый момент времени. Его форма и размеры зависят от типа шины, нагрузки на шину, давления воздуха, деформационных свойств опорной поверхности и ее профиля.

В зависимости от соотношения деформаций колеса и опорной поверхности возможны следующие виды движения:

— эластичного колеса по недеформируемой поверхности (движение колеса по дороге с твердым покрытием);

— жесткого колеса по деформируемой поверхности (движение колеса по рыхлому снегу);

— деформируемого колеса по деформируемой поверхности (движение колеса по деформируемому грунту, рыхлому снегу с пониженным давлением воздуха).

В зависимости от траектории возможны прямолинейное и криволинейное движения. Заметим, что сопротивление криволинейному движению превышает сопротивление прямолинейному. Это особенно касается трехосных автомобилей с балансирной задней тележкой. Так, при движении трехосного автомобиля по траектории с минимальным радиусом на дороге с высоким коэффициентом сцепления остаются следы от шин, с выхлопной трубы идет черный дым, резко увеличивается расход топлива. Все это является следствием возростания сопротивления криволинейному движению в несколько раз по сравнению с прямолинейным.

Ниже нами рассмотрены радиусы эластичного колеса для частного случая- при прямолинейном движении колеса на недеформируемой опорной поверхности.

Существуют четыре радиуса автомобильного колеса:

1) свободный; 2) статический; 3) динамический; 4) радиус качения колеса.

Свободный радиус колеса — характеризует размер колеса в ненагруженном состоянии при номинальном давлении воздуха в шине. Этот радиус равен половине наружного диаметра колеса

где r_c – свободный радиус колеса в м;

Д_н – наружный диаметр колеса в м, который определяется экспериментально при отсутствии контакта колеса с дорогой и номинальном давлении воздуха в шине.

В практике этот радиус используется конструктором для определения габаритных размеров автомобиля, зазоров между колесами и кузовом автомобилем при его кинематике.

Статический радиус колеса – расстояние от опорной поверхности до оси вращения колеса на месте. Определяется экспериментально или рассчитывается по формуле

где r_cт – статический радиус колеса в м;

d – посадочный диаметр обода колеса в м;

l_z— коэффициент вертикальной деформации шины. Принимается для тороидных шин l_z=0,85…0,87; для шин регулируемого давления l_z=0,8…0,85;

Н – высота профиля шины в м.

Динамический радиус колеса r_d – расстояние от опорной поверхности до оси вращения колеса во время движения. При движении колеса по твердой опорной поверхности с малой скоростью в ведомом режиме принимается

Радиус качения колеса r_к – путь, проходимый центром колеса, при его повороте на один радиан. Определяется по формуле

r_к = ,

где S – путь, проходимый колесом за один оборот в м.;

2p — число радиан в одном обороте.

При качении колеса на него могут действовать крутящий М_кр и тормозной М_т моменты. При этом крутящий момент уменьшает радиус качения, а тормозной – увеличивает.

При движении колеса юзом, когда имеется путь и отсутствует вращение колеса, радиус качения стремится к бесконечности. Если происходит буксование на месте, тогда радиус качения равен нулю. Следовательно, радиус качения колеса изменяется от нуля до бесконечности.

Экспериментальная зависимость радиуса качения от приложенных моментов представлена на рис.3.1. На графике выделим пять характерных точек: 1,2,3,4,5.

Точка 1 – соответствует движению колеса юзом при приложении тормозного момента. Радиус качения в этой точке стремится к бесконечности. Точка 5- соответствует буксованию колеса на месте при приложении крутящего момента. Радиус качения в этой точке приближается к нулю.

Участок 2-3-4 – условно ли-нейный, а точка 3 соответствует радиусу r_ко при качении колеса в ведомом режиме.

Радиус качения колеса на этом линейном участке определяется по формуле

где l_т – коэффициент тангенциальной эластичности шины;

M — приложенный к колесу момент в Н.м.

Знак « + » брать, если к колесу приложен тормозной момент, а знак « — » — если крутящий.

На участках 1-2 и 4-5 не существует зависимостей для определения радиуса качения колеса.

Для удобства изложения материала в дальнейшем введем понятие «радиус колеса» r_к,, имея ввиду следующее: если определяются параметры кинематики автомобиля (путь, скорость, ускорение), то под радиусом колеса понимается радиус качения колеса; если определяются параметры динамики (сила, момент), то под этим радиусом понимается динамический радиус колеса r_d . С учетом принятого в дальнейшем динамический радиус и радиус качения будет обозначаться r_к,

Дата добавления: 2016-05-11 ; просмотров: 4824 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

РАДИУСЫ КАЧЕНИЯ КОЛЕСА

Автомобиль (трактор) движется в результате действия на него различных сил, которые делятся на движущие силы и силы сопротивления движению. Основной движущей силой является тяговая сила, приложенная к ведущим колесам. Тяговая сила возникает в результате работы двигателя и вызвана взаимодействием ведущих колес с дорогой. Тяговую силу P_к определяют как отношение момента на полуосях к радиусу ведущих колес при равномерном движении автомобиля. Следовательно, для определения тяговой силы необходимо знать величину радиуса ведущего колеса. Поскольку на колеса автомобиля устанавливаются эластичные пневматические шины, то величина радиуса колеса во время движения изменяется. В связи с этим различают следующие радиусы колес:

1.Номинальный – радиус колеса в свободном состоянии: r_н=d/2+H, (6)

H – полная высота профиля шины, м.

2.Статический r_с – расстояние от поверхности дороги до оси нагруженного неподвижного колеса.

где λ–коэффициент радиальной деформации шины.

3.Динамический r_д–расстояние от поверхности дороги до оси катящегося нагру женного колеса. Этот радиус увеличивается с уменьшением воспринимаемой нагрузки колесом G_к и увеличением внутреннего давления воздуха в шине p_ш.

При увеличении скорости автомобиля под действием центробежных сил шина растягивается в радиальном направлении, вследствие чего радиус r_д увеличивается. При качении колеса изменяется и деформация поверхности качения в сравнении с неподвижным колесом. Поэтому плечо приложения равнодействующих касательных реакций дороги r_д отличается от r_с. Однако, как показали эксперименты, для практических тяговых расчетов можно принимать r_с

4 Кинематический радиус (качения) колеса r_к – радиус такого условного недеформирующегося кольца, которое имеет с данным эластичным колесом одинаковую угловую и линейную скорости.

У колеса, катящегося под действием крутящего момента, элементы протектора, входящие в контакт с дорогой, сжаты, и колесо при равных частотах вращения проходит меньший путь, чем во время свободного качения; у колеса же, нагруженного тормозным моментом элементы протектора, входящие в контакт с дорогой, растянуты. Поэтому тормозное колесо проходит при равных числах оборотов несколько больший путь, чем свободно катящееся колесо. Таким образом, под действием крутящего момента радиус r_к – уменьшается, а под действием тормозного момента – увеличивается. Для определения величины r_к методом “меловых отпечатков” на дороге мелом или краской наносят поперечную линию, на которую накатывается колесо автомобиля, а затем оставляет на дороге отпечатки.

Замерив расстояние l между крайними отпечатками, определяют радиус качения по формуле: r_к = l / 2π∙n , (8)

где n – частота вращения колеса, соответ ствующая расстоянию l .

В случае полного буксования колеса расстояние l = 0 и радиус r_к = 0. Во время скольжения невращающихся колес (“ЮЗ”) частота вращения n=0 и r_к .

Источник

Вы спрашивали: Что такое радиус качения колеса?

Что называется радиусом качения колеса?

РАДИУС КАЧЕНИЯ КОЛЕСА (рабочий радиус колеса) автомобиля и мотоцикла — путь, пройденный колесом за один его оборот, деленный на 6,28. Путь, пройденный колесом за один его оборот, соответствует длине окружности шины с учетом ее деформации. Он определяется прокатыванием машины вручную по прямому отрезку пути.

Какой радиус определяется для неподвижного колеса?

Свободный радиус (r св) — это расстояние от оси неподвижного и ненагруженного колеса до наиболее удаленной части беговой дорожки.

Как определить статический радиус колеса?

Различают следующие радиусы колеса автомобиля: статический, динамический и радиус качения. Статическим радиусом колеса rc называется расстояние от оси неподвижного колеса до опорной поверхности. … Величина статического радиуса зависит от вертикальной нагрузки и давления воздуха в шине.

Что такое радиус колеса?

На практике изготовители резины не применяют параметр «радиус», поскольку он означает расстояние от центра шины до ее края. Такое измерение колес не используется. Производители покрышек измеряют размер обода в дюймах, поэтому конструкция шины и диски имеют ничто иное как диаметр.

Что такое статический радиус?

2.7.1 статический радиус: Расстояние от оси вращения неподвижного нагруженного нормальной нагрузкой колеса с пневматической шиной до плоской опорной поверхности.

Как вычислить высоту колеса?

Чтобы высчитать профиль, подключаем к арифметике геометрию: из внешнего диаметра вычитаем внутренний, получаем «толщину» покрышки по обе стороны от диска, делим её на два и получаем профиль. (35-15)/2= 10 дюймов. Перевести в метры можно по схеме 1 дюйм = 2,54 см. Таким образом профиль шины – 25,4 см или 254 мм.

Источник

Что такое статический динамический радиус и радиус качения колеса?

Свободный радиус г0 — это наибольший радиус беговой дорожки колеса, свободного от внешней нагрузки. Он равен расстоянию от поверхности беговой дорожки до оси колеса. Статический радиус гст представляет собой расстояние от оси неподвижного колеса, нагруженного нормальной нагрузкой, до плоскости его опоры.

Как определить динамический радиус колеса?

Динамический радиус шины определяется как расстояние от оси движущегося колеса до опорной поверхности.

В чем измеряется радиус качения колеса?

Радиус статического качения измеряется с неподвижным колесом. Динамический радиус качения измеряется при движении колеса, и его трудно измерить среднему человеку. Как правило, при движении колеса наблюдается небольшое расширение радиуса.

Что такое статический радиус колеса?

Статическим радиусом колеса rc называется расстояние от оси неподвижного колеса до опорной поверхности. … Колесо при этом нагружено лишь вертикальной нагрузкой. Величина статического радиуса зависит от вертикальной нагрузки и давления воздуха в шине.

Что такое радиус колеса?

Как-то совсем надоело читать и слышать о резине, о дисках от различных автолюбителей слово РАДИУС! а пока для затравочки: РАДИУС -это расстояние от центральной точки до окружности.

Какой диаметр колеса 195 65 R15?

Сравнение размеров шин 205/55 R16 и 195/65 R15

Как определить диаметр колеса по размеру шины?

Например, в нашем случае маркировка покрышки 205/60/R15 обозначает ширину шины 205 мм, высоту шины в 60% от ширины, и посадочный диаметр 15 дюймов. Наружный диаметр будет складываться из посадочного диаметра (15 дюймов = 38,1 см) и высоты шины (205 мм х 60% = 123 мм), умноженной на два.

Для чего нужен кинематический радиус колеса?

Динамический радиус колеса является плечом приложения касательной реакции почвы, толкающей ведущее колесо. Поэтому динамический радиус называют еще силовым. Кинематический радиус или радиус качения колеса — это поделенный на 2к действительный путь колеса пройденный за один оборот.

Что такое Статистический радиус?

Статический радиус — это расстояние между центром колеса и точкой контакта с дорогой при максимальной нагрузке и с рекомендованным давлением внутри шины.

Какой наименьшей ширины шины можно устанавливать на автомобиль если диаметр диска равен 16 дюймам Ответ дайте в миллиметрах?

Какой наименьшей ширины шины можно устанавливать на автомобиль, если диаметр диска равен 16 дюймам? Ответ дайте в миллиметрах. Решение. Из таблицы видно, что при диаметре 16 дюймов наименьшая ширина шины равна 185 мм (первое число до дроби).

Где написан радиус колеса?

Часто на корде есть надпись «RADIAL», но по стандарту DOT, около размерности колеса есть надпись «R». Ее то, зачастую и понимают под – радиусом.

Как определить радиус колеса?

Линейку прикладываем по краю покрышки с одной стороны и к оси втулки с другой. Полученная цифра — радиус колеса. Чтобы узнать диаметр колеса велосипеда, радиус умножаем на два. Для получения результатов в дюймах, значение в сантиметрах умножаем на 2,54.

Как правильно радиус или диаметр колеса?

Все просто, r — это радиус, d — это диаметр.

Источник