Конспект лекций “Эксплуатационные свойства автомобиля”. Лекция 2

Увод автомобильного колеса

При изучении качения колеса на повороте принято называть плоскость симметрии обода колеса, перпендикулярную оси вращения, плоскостью вращения, точку пересечения оси вращения с плоскостью вращения центром колеса, а скорость её перемещения — скоростью колеса. Точку пересечения следа плоскости качения на плоскость дороги с перпендикуляром к нему, опущенным из центра колеса, называют центром контактной площадки, прямую, проходящую через центр контактной площадки параллельно вектору скорости колеса, — продольной, а перпендикулярную ей прямую, проходящую через этот центр, поперечной осями контактной площадки.

Взаимодействие колеса с дорогой характеризуется продольной реакцией дороги Rclip_image227, боковой реакцией дороги Rclip_image053[12] и нормальной реакцией дороги Rclip_image230 и соответствующими моментами: Мclip_image227[1]- моментом сопротивления качения, Мclip_image053[13]- восстанавливающим моментом и Мclip_image230[1]- стабилизирующим моментом.

Со стороны автомобиля на колесо действуют приложенные к его центру: продольная Рclip_image227[2], боковая Рclip_image053[14] и нормальная Рclip_image230[2], а также моменты: М — тяговый (или тормозной), Мclip_image236- опрокидывающий и Мclip_image158[3]- поворачивающий. Соответственно скорости колеса: Vclip_image227[3]- продольная, Vclip_image053[15]- поперечная, Vclip_image230[3]- нормальная.

У колеса, снабженного эластичной шиной, под действием боковой силы происходит боковая деформация элементов, расположенных между контактной площадкой и ободом. В результате этого катящееся колесо движется одновременно со скоростями Vclip_image227[4] (в плоскости вращения) и Vclip_image053[16] (перпендикулярно этой плоскости). Вектор результирующей скорости Vclip_image240, равный геометрической сумме этих скоростей, направлен под углом clip_image241 к плоскости вращения. Отклонение вектора скорости эластичного колеса от плоскости его вращения при действии любой по величине боковой силы называется явлением бокового увода, а угол между этим вектором и плоскостью вращения — углом увода clip_image241[1].

С увеличением боковой силы угол увода растет при прочих равных условиях, однако этот процесс ограничивается при появлении зон скольжения в контакте колеса с дорогой. Рассмотрим экспериментально полученную кривую зависимости Рclip_image053[17]= f(clip_image242). На этой кривой условно выделяются три участка. На участке 0b зависимость практически линейна, он соответствует значениям Рclip_image053[18], при которых зона скольжения практически отсутствует. Для этого участка:

Рclip_image053[19]= clip_image244clip_image241[2], (7.1)

где: clip_image244[1]- к-т сопротивления уводу. Он численно равен боковой силе в Н, вызывающий угол увода в 1 градус или 1 радиан.

На участке bc значения Рclip_image053[20] такие, при которых скольжение происходит в значительной части контактной площадки и тем больший, чем больший угол увода. В точке с сила Рclip_image053[21] достигает значений максимально возможных по условиям сцепления колес с дорогой, а на участке cd она равна: Рclip_image053[22]clip_image246= Rclip_image230[4]clip_image248.

К-т clip_image248[1]= Рclip_image053[23]clip_image246[1]/ Rclip_image230[5] называют к-том поперечного сцепления.

Условно на участке боковое перемещение колеса под действием боковой силы Рclip_image053[24] называют боковым уводом, а на участке cd — боковым скольжением.

Значение угла clip_image250, при котором начинается боковое скольжение, зависит от конструкции шины, нормальной нагрузки, к-та clip_image248[2] и ряда других факторов. Обычно на сухой твердой опорной поверхности clip_image250[1]= 12…20clip_image209[2]. К-т clip_image248[3] зависит от тех же факторов, что и к-т clip_image070[19].

Действие боковой силы вызывает появление боковой реакции Rclip_image053[25]. Предельное по сцеплению значение этой боковой реакции: Rclip_image053[26]= Rclip_image230[6]clip_image252, (7.2)

где: Кclip_image158[4]= Rclip_image227[5]/ Rclip_image230[7]- к-т продольной силы.

Влияние различных факторов на явление увода было изучено Д.А. Антоновым, который предложил целый ряд эмпирических зависимостей. Так, для прямолинейного установившегося качения эластичного колеса по гладкой недеформируемой дороге: clip_image244[2]= clip_image244[3]clip_image246[2]qclip_image256qclip_image230[8]qclip_image085[14]qclip_image258, (7.3)

где: clip_image244[4]clip_image246[3]- к-т сопротивления уводу ведомого колеса на линейном участке зависимости Рclip_image053[27]= f(clip_image242[1])

qclip_image256[1]- к-т коррекции, учитывающий зависимость к-та сопротивления уводу от угла clip_image242[2] при движении по дорогам с различным clip_image260

qclip_image230[9]- к-т коррекции, учитывающий влияние отклонения нормальной нагрузки от оптимальной

qclip_image085[15]- к-т коррекции, учитывающий влияние на clip_image244[5] продольных сил, действующих на колесо

qclip_image258[1]- к-т коррекции, учитывающий влияние отклонения давления от нормального значения.

Т.к. при действии на колесо боковой силы, вектор его скорости в результате увода или бокового скольжения отклоняется от плоскости вращения, то происходит и обратное явление: при движении колеса таким образом, что вектор его скорости не совпадает с плоскостью вращения, возникает боковая реакция Rclip_image053[28]. На этом основано направляющее действие управляемых колес, т.е. их способность создавать силы, изменяющие направление движения автомобиля. При повороте колес их центры в первое мгновение по инерции движутся вместе с автомобилем в первоначальном направлении, не совпадающем после поворота колес с их плоскостями вращения. В результате этого возникают реакции Rclip_image053[29], направленные так, что их моменты относительно центра масс, преодолевая инерцию автомобиля, вызывают его поворот.

Боковая сила возникает и в том случае, когда плоскость вращения катящегося колеса совпадает с плоскостью, перпендикулярной дороге, clip_image216[5](угол развала). Данная сила пропорциональна углу развала: Рclip_image053[30]= clip_image216[6]кclip_image010[30]. К-т кclip_image010[31] приближенно можно принимать равнымRclip_image230[10].

Вы здесь: Главная Транспорт Конспект лекций “Эксплуатационные свойства автомобиля”. Лекция 2