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 нормальной нагрузки на колесо. У неподвижной шины контактной поверхности имеет форму близкую к эллипсу, большая ось находится в плоскости.

При отсутствии проскальзывания:

Момент сопротивления качению :

нормальная к опорной поверхности составляющая реакция дороги

Сцепление колеса с дорогой.

Автомобиль движется в результате действия на него различных сил. Эти силы разделяют на силы, движущие автомобиль, и силы, оказывающие сопротивление его движению.

Основной движущей силой является сила тяги, приложенная к ведущим колесам. Сила тяги возникает в результате работы двигателя и взаимодействия ведущих колес и дороги. К силам сопротивления относят силу трения в трансмиссии, силу сопротивления дороги и силу сопротивления воздуха.

При определении силы тяги принято, что ее величина зависит лишь от параметров автомобиля. Однако это не означает, что, увеличивая, например, передаточное число трансмиссии, можно реализовать сколь угодно большую силу тяги, так как предельное ее значение ограничено сцеплением шин с поверхностью дороги.

Силой сцепления шин с дорогой называют максимальное значение горизонтальной реакции, пропорциональное вертикальной нагрузке на колесо. Один из основных параметров данной системы — коэффициент сцепления. В зависимости от направления скольжения колеса различают коэффициенты продольного (x) и поперечного (бокового) (y) сцепления.

На дорогах с твердыми покрытиями коэффициент сцепления зависит главным образом от трения скольжения между шиной и покрытием. На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит прежде всего от сопротивления грунта срезу и от внутреннего трения в грунте. Выступы протектора ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют и уплотняют его, увеличивая до некоторого предела сопротивление срезу. Однако затем начинается разрушение грунта, вследствие чего коэффициент сцепления уменьшается.

Большое влияние на коэффициент сцепления оказывает рисунок протектора. При истирании выступов протектора во время эксплуатации ухудшается сцепление шины с дорогой. Наименьший коэффициент сцепления имеют шины, у которых полностью изношен рисунок протектора.

В любых условиях движение колеса с изношенным протектором шин приводит к снижению коэффициента продольного и поперечного сцепления. Так, блокировка колес с изношенным протектором шин в большинстве случаев возникает при нажатии на педаль тормоза с усилием, равным 2/3 нормального усилия, необходимого для блокировки колес с хорошими шинами.

В таблице приведены примерные значения коэффициента сцепление колес с дорогой в зависимости от состояние дороги.

Сцепление колес с дорогой зависит и от ряда других факторов, например от качества подвески, давления в шинах. Однако из всех факторов следует выделить три главных: качество и состояние дорожного покрытия, состояние протектора шин и скорость движения автомобиля.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22

Работа ведущего колеса

Работа колеса - это в общем случае работа движущих сил и моментов, приложенных к колесу и направленных на преодоление сил и моментов сопротивления качению колеса. Для определения преобразующих свойств ведущего колеса рассмотрим мощностной баланс применительно к ведущему колесу при его движении по твердому основанию

К ведущему колесу мощность Nк подводится посредством ведущего момента Mк. Часть этой мощности Nfк затрачивается преодоление сопротивлению качению самого колеса, а другая часть Nост передается через ось колеса остову трактора, приводя его в поступательное движение толкающей силой Pост=Fк со скоростью, равной действительной скорости колеса v.

Поскольку в зоне контакта колеса с опорной поверхностью происходит скольжение колеса, следует также учесть и рассеяние при этом мощности буксования (или юза) Nδ =δ·Nк, которая пропорциональна продольной реакции Xк в зоне контакта. Наконец, в общем случае следует учесть еще мощность Njк, затрачиваемую на разгон или замедление колеса при неравномерном движении.

Таким образом, будем иметь следующее соотношение

Nк = Nост + Nfк + Nδ + Njк. (4.3)

Это уравнение отражает собой баланс мощностей ведущего колеса. В зависимости от режима качения значения величин составляющих этого уравнения могут изменяться, но структура его остается неизменной, в частности, при постоянной скорости качения колеса Njк =0.

При свободном режиме качения отпадают второе и третье слагаемые, т.к. к колесу подводится мощность, необходимая только для его качения, т.е. для преодоления сопротивления качению и инерционных сил. При тормозном режиме мощности Nк и Nост меняют свой знак. В ведомом режиме Nк=0 и Nδ=0, а Nост меняет свой знак. В нейтральном режиме мощность к колесу подводится не только от ведущего момента, но и силой Pост=Fк, поэтому в уравнении (4.3) мощность Nост меняет свой знак.

Уравнение (4.3), записанное для режима работы колеса в ведущем режиме

при постоянной скорости движения (Njк = 0) , можно представить в следующем виде

Mк·ωк = Pост·v + Mfк·ωк + Xк·vбукс, (4.4)

где Mfк - момент сопротивления качению ведущего колеса (его физическая природа будет рассмотрена ниже);

vбукс - скорость буксования (юза) колеса (vбукс = vт - v).

2. Уравнение движения колеса по недеформируемой поверхности.

Схема сил и моментов, при­ложенных к ведущему колесу при его прямолинейном равномерном движении по недеформируемой опорной по­верхности (дороге), показана на рисунке.

Со стороны АТС на колесо действуют силы Р_х, P_z и момент М_к.

Сила Р_х – продольная сила, парал­лельная опорной поверхно­сти. Её направ­ление зависит от режима движения колеса.

Сила P_z – вертикальная (нормальная) нагрузка на ко­лесо, направлена вниз пер­пендику­лярно плоскости дороги.

Момент М_к подводится от двигателя через трансмис­сию.

Со стороны дороги на колесо дейст­вуют реакции R_x, R_z.

Нормальная реакция опорной по­верхности R_z на­правлена вверх перпендику­лярно плоскости дороги, а точка ее приложения смещена вперед на величину а_ш относи­тельно центра пятна контакта.

Продольная реакция R_x расположена в плоскости дороги, и её на­правление зави­сит от режима движения колеса.

При действии боковых сил Р_у появятся боковые реакции R_y.

Силы и моменты считаются положительными, если их направление совпадает с направлением движения колеса. В противном случае они яв­ляются отрицательными.

Выразив продольную реакцию из уравнения моментов относительно оси враще­ния колеса, получим:

R_x = M_к / r_д - R_z ^.а_ш / r_д - I_к / r_д ^. dw_к/dt,

где I_к – момент инерции колеса относительно оси вращения.

В данном уравнении:

Р_т0 = М_к / r_д – полная тяговая сила колеса;

f_c = а_ш / r_д – силовая составляющая коэффициента сопротивления ка­чению;

P_f = R_z f_с – сила сопротивления качению.

Таким образом, уравнение силового баланса колеса можно записать в виде:

R_x = P_т0 - Р_f - I_к / r_д r_к ^. j_a,

где j_a – ускорение колеса (и всего АТС).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: