Всё о внедорожниках
Навигация: Карта сайта   
  Главная
  Внедорожники
  Трансмисcия внедорожников
  Шнокель внедорожников
  Лифт внедорожника
  Лебедки внедорожников
  Выхлоп
  Резина внедорожников
  Российские внедорожники
  Внедорожники Toyota
  Внедорожники Mitsubishi
  Внедорожники Nissan
  Внедорожники Mazda
  Внедорожники Jeep
  Кенгурятник
  "Люстра"
  Карта сайта
"Эксплуатационные свойства"

При анализе тягово-скоростных и тормозных свойств автомобиля рассматривается его прямолинейное движение. Пренебрегая развалом и схождением колес, можно считать, что колеса автомобиля движутся в параллельных плоскостях, т.е. совершают плоские движения, а центры колес движутся прямолинейно. Выберем систему координат xyz, ось Оу которой совпадает с осью вращения колеса, ось Oz перпендикулярна плоскости опорной поверхности дороги, а плоскость xOz совпадает с продольной плоскостью симметрии колеса. Точку О назовем центром колеса. Установим основные зависимости между параметрами движения колеса и корпуса автомобиля. Параметр — это величина, характеризующая физическое свойство или режим работы объекта. Режим работы автомобильного колеса в общем случае характеризуется множеством параметров: угловой скоростью вращения и скоростью поступательного движения центра колеса; силами и моментами, действующими на колесо со стороны различных механизмов автомобиля и опорной поверхности дороги. Соотношения между этими параметрами в значительной мере зависят от физических свойств эластичной шины. В стандартах и каталогах обычно указываются следующие параметры шин: наружный диаметр без нагрузки Dm, высота Нш и ширина Вш профиля, статический радиус гСТ при номинальных значениях давления воздуха рв и нормальной нагрузки. При анализе процессов качения колеса используют следующие параметры: ¦ свободный радиус колеса гс — половина наибольшего наружного диаметра шины без нагрузки; ¦ статический радиус колеса /*ст — расстояние от центра О неподвижного колеса до опорной поверхности дороги при нагружении его нормальной нагрузкой Fz; ¦ динамический радиус колеса гЛ — расстояние от центра катящегося колеса до опорной поверхности дороги; ¦ радиус качения колеса гк — радиус условного недеформируемого колеса, катящегося без скольжения и имеющего одинаковые с данным эластичным колесом угловую скорость вращения и линейную скорость центра колеса. При этом эластичное коле¬со также должно катиться без проскальзывания относительно поверхности дороги. ¦ Используя принцип освобождаемое от связей, выделим из общей системы «автомобиль — внешняя среда» элемент системы «колесо» и заменим исключенные элементы — механизмы автомобиля (корпус, подвеску, трансмиссию и др.) и опорную поверхность дороги — их реакциями на колесо. Реакции представ ляют собой воздействия на колесо исключенных из системы элементов. Воздействие каждого из этих элементов заменяется двумя векторами — вектором силы и вектором момента. Рассмотрим вначале взаимодействие колеса с механизмами автомобиля. На колесо со стороны автомобиля действуют сила Fa и момент Мя. Сила Fa приложена к оси колеса. Ее можно разложить на составляющие Fa = (Px,Fy,Fz). Сила Fx параллельна опорной поверхности и называется продольной силой колеса, Fy, направленная вдоль оси вращения колеса, — поперечной силой, Fz перпендикулярна опорной поверхности и называется нормальной нагрузкой колеса. Аналогично раскладывается на составляющие вектор момента Ма = (МХ, Му, Mz). При плоском движении колеса на него действуют только силы FX,FZM момент Мк = Му, направленный вдоль оси Оу и действующий в плоскости вращения колеса. Они определяют режим работы колеса и оказывают существенное влияние на его радиусы. Радиусы гст, гД, гк меньше гс и для данного колеса в общем случае различны. Основное влияние на их изменение оказывают нормальная нагрузка Fг и давление воздуха в шине рв. Значения радиусов га и гк зависят и от режима работы колеса. С увеличением угловой скорости колеса сок радиусы гд и гк возрастают, что объясняется действием центробежных сил масс протектора. На гк также влияет величина и направление момента Мк. В зависимости от характера взаимодействия колес с механизмами автомобиля различают три режима их работы: ведущий, тормозящий и ведомый. Если пренебречь трением в подшипниках и уплотнениях ступицы, то момент ведомого колеса можно считать равным нулю. К ведущему колесу от двигателя через трансмиссию подводится движущий момент, а к тормозящему — тормозной момент. Последний создается либо тормозными механизмами, либо двигателем при работе в тормозном режиме. Характер воздействий движущего и тормозного моментов различен, поэтому первый обозначим Мкв, а второй — МКТ . Аналогичные индексы используем для угловой скорости колес (сок в и юкт). При рассмотрении вопросов общего характера воздействий момента на колесо второй индекс («в» или «т») будем опускать и использовать обозначения Мк и со. Рассмотрим влияние Fz и Мк на параметры движения колеса. Нормальная нагрузка Fz вызывает радиальную и окружную деформации сжатия элементов шины (протектора и боковин) в нижней части полуокружности. Расстояние между центром колеса и поверхностью дороги уменьшается. При этом гст < гс и периметр деформированного колеса становится меньше периметра свободного колеса. Поэтому оно проходит за один оборот расстояние меньшее, чем длина окружности колеса в свободном состоянии. Это приводит к уменьшению радиуса качения, а следовательно, и скорости центра колеса. Под воздействием момента Мк боковины шины в секторе, примыкающем к поверхности контакта колеса с дорогой, получают окружную деформацию. Если провести радиальные линии на боковине свободного колеса, то в этом секторе произойдет их искривление, и точка С протектора получит смещение Ьш относительно вертикальной оси колеса Oz. В результате обод провернется на некоторый угол относительно части протектора шины, находящейся на контактной поверхности. Поскольку при качении колеса в контакт с дорогой постоянно вступают новые поверхности протектора, то процесс окружного деформирования шины происходит непрерывно. Это явление называют упругим скольжением колеса. Как следует из рис. 6.2, при совпадении направлений сок и Мк (ведущее колесо) центр колеса О постоянно отстает от центра контактной площадки С. Упругое скольжение в этом случае приводит к снижению скорости центра колеса vK. Если же шк и Мк противоположны (тормозящее колесо), точка О опережает точку С и результат упругого скольжения оказывается противоположным. Зависимость (6.8) экспериментально установлена академиком Е.А. Чудаковым, основоположником теории автомобиля. Из этой формулы следует, что с увеличением момента Мк радиус качения ведущего колеса уменьшается, а тормозящего, наоборот, увеличивается. Динамический же радиус колеса в обоих случаях уменьшается. Значение коэффициента окружной жесткости сш 0 зависит от размеров шины, количества слоев корда, направления нитей корда. Широкопрофильные и радиальные шины имеют большую величину сшо в сравнении со стандартными и диагональными шинами. С увеличением нормальной нагрузки Fz окружная жесткость шины возрастает. Для автомобильных шин средние значения коэффициента сшо находятся в пределах (1,0...3,3)-105 м/м.. Меньшие значения характерны для шин легковых автомобилей, большие — для грузовых. Значение определяется экспериментально при качении ведомого колеса. Колесо нагружается нормальной нагрузкой Fz и прокатывается по ровной горизонтальной поверхности дороги с твердым покрытием (асфальт, бетон, асфальтобетон). Измеряется пройденный колесом путь s и число оборотов N колеса на этом пути. Значение гк0 вычисляется по формуле… Меньшие значения коэффициента пропорциональности относятся к шинам грузовых автомобилей, большие — легковых. При одинаковых размерах шин с радиальным и диагональным расположением нитей корда первые имеют большие значения гк0, чем вторые. Рассмотрим взаимодействие колеса с дорогой (рис. 6.3). Воздействие силы Fz на контактную поверхность передается в виде неравномерно распределенной нагрузки Fn = f(x, у), обусловленной силами упругости Fyi и трения F^t элементов протектора шины. При качении колеса радиальная деформация набегающих частей протектора на длине AD возрастает, а на сбегающих (на длине DB) уменьшается. Изменение деформации сопровождается относительными вертикальными перемещениями элементов шины и возникновением между ними сил трения, направленных противоположно относительным скоростям деформаций. На участке AD они препятствуют увеличению радиальной деформации шины, а на участке DB препятствуют ее уменьшению. В результате на участке AD силы трения FTpi совпадают по направлению с силами упругости Fyi, а на участке DB имеют противоположные направления. Воздействие момента Мк приводит к дополнительной окружной деформации боковин и протектора шины, которая складывается с окружной деформацией от силы Fz. Элементы шины набегающей полуокружности подвергаются сжатию, сбегающей — растяжению. Элементы шины, находящиеся в контакте с дорогой, также нагружены неодинаково и неравномерно: входящие с ней в контакт сжимаются, а выходящие — растягиваются. В результате на контактной поверхности шины возникают касательные напряжения, которые уравновешиваются силами сцепления. Равнодействующая всех элементарных сил сцепления, действующих на контактную поверхность шины со стороны дороги, представляет собой касательную реакцию дороги на колесо R^^ Реакцию R^ можно разложить по осям хиуна продольную Rx и поперечную Ry составляющие. Кроме реакций Rx,Ry, Rz взаимодействие колеса с дорогой характеризуется вектором момента MR. Реакция Rx показана на рис При равномерном движении она равна по модулю силе Рх, но противоположно направлена, т.е. &х = -Рх. При плоском движении Ry = 0. С увеличением момента Мк в касательные напряжения возрастают. Из-за неравномерности их распределения по контактной поверхности у отдельных элементов протектора они могут превысить силы сцепления и эти элементы будут проскальзывать относительно дороги. При дальнейшем увеличении Мкв все элементы шины начинают проскальзывать и наступает внешнее скольжение колеса.



© 2007 Все о внедорожниках.