Статический радиус колеса автомобиля

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: 4211 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Радиусы автомобильного колеса

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОЛЕСА С ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

ВВЕДЕНИЕ

Теория автомобиля представляет собой научную дисциплину, изучающую эксплуатационные свойства автомобиля, а также расчетные и экспериментальные методы определения этих свойств. Теория автомобиля имеет большое значение для повышения научно технических знаний автомобильного инженера-механика.

В данной дисциплине рассматривают эксплуатационные свойства, непосредственно связанные с движением автомобиля. К ним относят динамичность, топливную экономичность, тормозные свойства, управляемость, маневренность, устойчивость, проходимость и плавность хода автомобиля. Остальные эксплуатационные свойства (вместимость, прочность, приспособленность автомобиля к техническому обслуживанию, ремонту и т.д.) рассматриваются в других курсах.

Значение данных свойств необходимо для различных типов автомобилей. Для автомобиля, работающего в городе, наиболее важны динамичность, топливная экономичность, тормозные свойства, а вопросы устойчивости и проходимости второстепенны. Для гоночного первостепенное значение имеет динамичность, устойчивость, управляемость, тормозные свойства. Таким образом, цель теории автомобиля, как научной дисциплины состоит в повышении производительности и экономичности, обеспечении необходимой безопасности и создании удобств для водителей и пассажиров.

Основные положения теории автомобилей как науки были разработаны академиком Е.А. Чудаковым и сформулированны в учебнике «Теория автомобилей», впервые вышедшем в 1935 г. В последующем отдельные разделы теории автомобилей получили дальнейшее развитие в трудах многих советских и зарубежных ученых.

Совершенствование методов расчета тягово-динамических и топливно-экономических свойств автомобиля нашло отражение в трудах Зимелева Г.В., Фалькевича Б.С., Яковлева Н.А. Вопросы управляемости и устойчивости автомобиля разрабатывались Литвиновым А.С., Певзнером Я.М., методы расчетов плавности хода автомобиля и обоснование выбора параметров автомобиля как колебательной системы – Ротенбергом Р.В., Певзнером Я.М. и др.. В работах Бухарина И.А., Фрумкина А.К. изложены методы расчета тормозной динамики автомобиля. Большой вклад в развитие теории автомобиля сделали зарубежные ученые М. Мичке, Дж. Вонг, В. Камм, А. Янте и другие.

Все силы, действующие на автомобиль со стороны дороги, передаются через колеса. Радиус колеса, снабженного пневматической шиной, в зависимости от веса груза, режима движения, внутреннего давления воздуха, износа протектора, может изменяться.

У колес различают следующие радиусы:

1) свободный; 3) динамический;

2) статический; 4) кинематический.

Свободный радиус (r_св) — это расстояние от оси неподвижного и ненагруженного колеса до наиболее удаленной части беговой дорожки. Для одного и того же колеса величина Rсв зависит только от величины внутреннего давления воздуха в шине.

Статический радиус (r_ст) — это расстояние от центра неподвижного колеса, нагруженного только нормальной силой, до опорной плоскости. Значение статического радиуса меньше свободного на величину радиальной деформации:

где h_z = R_z/С_ш — радиальная (нормальная) деформация шины, м;

R_z — нормальная реакция дороги, Н;

С_ш — радиальная (нормальная) жесткость шины, Н/м.

Радиальная жесткость шины зависит от ее конструкции и внутреннего давления воздуха. Если известна зависимость С_ш от р_ш, то величину деформации шины можно определить при любом внутреннем давлении воздуха. При номинальном давлении воздуха и нагрузке значение статического радиуса колеса можно найти по формуле:

где d_o — диаметр обода колеса, м;

Н_ш — высота профиля шины в свободном состоянии, м;

l_ш — коэффициент радиальной деформации шины.

Для шин обычного профиля, а также широкопрофильных шин l_ш = 0,10 — 0,15; для арочных и пневмокатков l_ш =0,20 — 0,25. Номинальное значение r_ст колеса применительно к номинальной нагрузке и внутреннему давлению воздуха указывается в технической характеристике шины.

Динамический радиус (r_д) — это расстояние от центра катящегося колеса до опорной плоскости. Величина r_д зависит в основном от внутреннего давления воздуха в шине, вертикальной нагрузки на колесо и скорости его движения. При увеличении скорости автомобиля динамический радиус несколько возрастает, что объясняется растяжением шины центробежными силами инерции.

Кинематический радиус (r_к) — это радиус условного не дефомирующегося катящегося без скольжения колеса, которое имеет с данным эластичным колесом одинаковые угловую и линейную скорости:

Величину r_к определяют опытным путем, для этого замеряют путь S, проходимый автомобилем за n_к полных оборотов:

где V_x — линейная скорость колеса;

w_к — угловая скорость колеса;

t — время движения.

Разница между радиусами r_д и r_к обусловлена наличием проскальзывания в области контакта шины с дорогой. В случае полного буксования колеса путь, проходимый колесом равен нулю S = 0, а следовательно r_к = 0. Во время скольжения заторможенных невращающихся (блокированных) колес, т.е. при движении юзом , n_к = 0 и r_к ® ¥. При движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием и хорошим сцеплением приближенно принимают r_к = r_д = r_с = r.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Радиусы колес автомобиля

У колес автомобиля (рис. 3.4) различают следующие радиусы: статический r_с, динамический r_Д и радиус качения r_кач.

Статическим радиусом называется расстояние от оси неподвижного колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, приходящейся на колесо, и давления воздуха в шине. Статический радиус уменьшается при возрастании нагрузки и снижении давления воздуха в шине, и наоборот.

Динамическим радиусом называется расстояние от оси катящегося колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, давления воздуха в шине, скорости движения и момента, передаваемого через колесо. Динамический радиус возрастает при увеличении скорости движения и уменьшении передаваемого момента, и наоборот.

Радиусом качения называется отношение линейной скорости оси колеса к его угловой скорости:

Радиус качения, зависящий от нагрузки, давления воздуха в шине, передаваемого момента, пробуксовывания и проскальзывания колеса, определяется экспериментально или вычисляется по формуле

(3.13.)

где n_к — число полных оборотов колеса; S_К — путь, пройденный колесом за полное число оборотов.

Из выражения (3.13) следует, что при полном буксовании колеса (S_k= 0) радиус качения r_кач = 0, а при полном скольжении (n_к = 0) г_кач → оз.

Как показали исследования, на дорогах с твердым покрытием и хорошим сцеплением радиус качения, статический и динамический радиусы отличаются друг от друга незначительно. Поэтому можно

считать, что они практически равны, т. е. r_с

При выполнении расчетов в дальнейшем будем использовать это приближенное значение. Соответствующую величину назовем радиусом колеса и обозначим r_k.

Для различных типов шин радиус колеса может быть определен по ГОСТ, в котором регламентированы статические радиусы для ряда значений нагруз-

Рис. 3.4. Радиусы колеса 31

ки и давления воздуха в шинах. Кроме того, радиус колеса, м, можно рассчитать по номинальным размерам шины, используя выражение

(3.14)

Рис. 3.4. Радиусы колеса

где d — диаметр обода колеса, м; В_ш — ширина профиля шины, м; λ_ш=0,8. 0,9 — коэффициент смятия шины.

Формула (3.14) обеспечивает наиболее точные результаты для самого распространенного типа шин — тороидальных.

Дата добавления: 2016-02-20 ; просмотров: 4331 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Радиусы автомобильного колеса

У колес различают следующие радиусы:

1) свободный; 3) динамический;

2) статический; 4) кинематический.

Свободный радиус колеса указывается в технической характеристике шины. Если указанная характеристика отсутствует в справочных данных, то ее значение можно определить по маркировке шины.

где h_z = R_z/С_ш — радиальная (нормальная) деформация шины, м;

R_z — нормальная реакция дороги, Н;

С_ш — радиальная (нормальная) жесткость шины, Н/м.

Нормальную реакцию дороги, действующую на одно колесо можно определить по формуле:

где G_О — вес автомобиля, приходящийся на определенную ось.

Из формулы (1) находим значение радиальной жесткости шины:

Радиальная жесткость шины зависит от ее конструкции и внутреннего давления воздуха р_ш. Если известна зависимость С_ш от р_ш, то величину деформации шины можно определить при любом внутреннем давлении воздуха. При номинальном давлении воздуха и нагрузке значение статического радиуса колеса можно найти по формуле:

где d_o — диаметр обода колеса, м;

Н_ш — высота профиля шины в свободном состоянии, м;

l_ш — коэффициент радиальной деформации шины.

Для шин обычного профиля, а также широкопрофильных шин l_ш = 0,10 — 0,15; для арочных и пневмокатков l_ш =0,20 — 0,25.

Номинальное значение r_ст колеса применительно к номинальной нагрузке и внутреннему давлению воздуха указывается в технической характеристике шины.

где V_x — линейная скорость колеса;

w_к — угловая скорость колеса;

t — время движения.

Разница между радиусами r_д и r_к обусловлена наличием проскальзывания в области контакта шины с дорогой.

В случае полного буксования колеса путь, проходимый колесом равен нулю S = 0, а следовательно r_к = 0. Во время скольжения заторможенных невращающихся (блокированных) колес, т.е. при движении юзом , n_к = 0 и r_к ® ¥.

При движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием и хорошим сцеплением приближенно принимают r_к = r_д = r_с = r.