Мета роботи. Оволодіння студентами методами визначення радіусів еластичного колеса; визначення нормальної реакції на ведучому колесі; побудова залежності поздовжньої

Оволодіння студентами методами визначення радіусів еластичного колеса; визначення нормальної реакції на ведучому колесі; побудова залежності поздовжньої реакції від момента на колесі; проведення аналізу впливу момента на величину радіуса кочення, коефіцієнт опору кочення і коефіцієнт буксування.

5.2 Теоретичні відомості

При описанні і аналізі процесу кочення колеса використовують параметри, які називають радіусами колеса. Розрізняють чотири радіуси автомобільного колеса:

1) вільний; 2) статичний; 3) динамічний; 4) кінематичний радіус (радіус кочення).

Вільний радіус колеса – характеризує розмір колеса в ненавантаженому стані при номінальному тиску повітря в шині. Цей радіус дорівнює половині зовнішнього діаметра колеса:

r_B = 0,5Д_З.

де r_B – вільний радіус колеса, м;

Д_З – зовнішній діаметр колеса, м, який визначається експериментально за відсутності контакту колеса з дорогою і номінальним тиском повітря в шині.

На практиці цей радіус використовується конструктором для визначення ґабаритних розмірів автомобіля, зазорів між колесами та кузовом автомобіля при його кінематиці.

Статичний радіус колеса – відстань від опорної поверхні до вісі обертання колеса на місці.

5.1

Наближено r_ст можна визначити по формулі:

.

де d – посадковий діаметр обода, мм;

∆ = Н/В – відношення висоти профілю шини до його ширини, мм,

λ _см – коефіцієнт, що враховує зім'яття шини під навантаженням. Значення Н/В і λ _см для різних шин наступні:

• шини вантажних автомобілів і шини з регульованим тиском (окрім широкопрофільних) Н/В = 1; λ _см = 0,85...0,9;

• широкопрофільні – Н/В = 0,7; λ _см = 0,85;

• шини легкових автомобілів:

діагональні з дюймовим позначенням – Н/В =0,95; λ _см = 0,85..0,9;

із змішаним позначенням – Н/В = 0,8...0,85; λ _см = 0,8...0,85;

радіальні – Н/В = 0,7; λ _см = 0,8...0,85.

У радіальних шин частіше всього Н/В входить в позначення шини, наприклад, у шини 205/70R14, 70 – величина Н/В в %, 205– В в мм.

Значення d і В входять в позначення шин. Наприклад, у шини 155-330(6,15-13) В =155 мм; d =330 мм. У дужках дані розміри в дюймах. У довідковій літературі для шини вказується значення цього радіуса.

Динамічний радіус колеса r_д – відстань від опорної поверхні до осі обертання колеса під час руху. При русі колеса його значення у кожний момент часу змінюється, оскільки є змінними нормальні реакції опорної поверхні, що діють на відбиток шини. Для практичних розрахунків беруть середнє значення цього радіуса, яке наближається до значення статичного радіуса. Отже,

Кінематичний радіус (радіус кочення) колеса r_к – шлях, що проходить центр колеса, при його обертанні на один радіан. Визначається за формулою:

де S – шлях, що проходить центр колеса за один оберт, м;

2π – число радіан в одному оберті.

Кінематичний радіус може бути також визначений відношенням поздовжньої складової поступальної швидкості V_k до кутової швидкості ω_к

.

Суть цих визначень пояснюється схемою, показаною на рисунку 5.1

Рисунок 5.1. – Радіуси еластичного колеса

Радіуси r_ст, r_д, r_к, залежать від навантаження на колесо і тиску повітря в шині. Чим більше навантаження на колесо, тим менше радіуси і, навпаки, чим більше внутрішній тиск в шині тим більше радіуси.

Радіус r_д, крім того, залежить від кутової швидкості колеса. При збільшенні кутової швидкості динамічний радіус дещо збільшується. При збільшенні передаваного моменту r_д зменшується.

Радіус кочення більшою мірою залежить від моменту на колесі: Із зростанням крутного моменту він зменшується, а із зростанням гальмівного моменту – збільшується. При повному буксуванні, коли V_к =0, то r_к =0, а при повному юзі, коли ω_к =0, то r_к =∞.

Залежність r_к від передаваного моменту показана на рисунку 5.2.

Рисунок5.2 – Залежність

Якщо момент не перевищує 60 % значення, при якому наступає буксування або юз, то залежність можна вважати за лінійну:

5.2

.

де r_кв – радіус кочення у веденому режимі (при М_к =0). Наближено значення r_кв розраховують по формулі

де α (див. Рисунок 5.1) – половина кута, утвореного вільними радіусами, проведеними до кінців площі контакта. Для більшості шин

r_кв =(1.03... 1.06) r_д, 5.3

менші значення відносять до вантажних автомобілів з діагональними шинами, більші – до легкових з радіальними шинами.

Коефіцієнт тангенціальної еластичності шини λ

.

До значення М_к ≤ 60% М_mах, λ=const.

Для легкових автомобілів λ знаходиться в межах 0,015…0.025 мм/Нм; для вантажних – 0,006…0,01.

При швидкості більше 50...60 км/год значення λ зростає на 30...50 % внаслідок коливального процесу і збільшення проковзування шини в контакті.

Зазвичай в розрахунках приймають r_ст = r_д, а r_к = r_кв Значення r_кв можна визначити дослідним шляхом:

де S – відміряний пройдений шлях;

n – число повних обертів колеса.

Розрізняють ведучий, вільний, ведений, нейтральний і гальмівний режими кочення колеса залежно від значення і напряму поздовжньої реакції R_x і моменту на колесі М_к .

Момент на колесі визначають, виходячи із значення повної тягової сили:

5.4

де U_Ті= U_ki·U_г – передавальне число трансмісії на і -й передачі;

U_кі – передавальне число коробки передач на i-^й передачі;

U_г –передавальне число головної передачі;

η_Т – ККД трансмісії;

К_р – коефіцієнт корекції зовнішньої швидкісної характеристики двигуна.

Крутний момент на колесі М_Кі

5.5

де n_к – число ведучих коліс.

Для побудови залежності R_x=f(M_k) використовують формулу:

5.6

де f – коефіцієнт опору коченню;

R_zi – нормальна реакція на провідному колесі.

5.7

де m_ai – маса, що припадає на ведучі колеса.

Коефіцієнт опору коченню f визначають експериментально. Якщо його величина невідома, то можна прийняти f =0,01.

Для оцінки впливу величини моменту на колесі рекомендується розрахувати також залежності r_K=f(M_K); δ=f(M_K) на різних передачах, змінюючи величину моменту на колесі від мінімального значення на вищій передачі до максимального значення на 1-ій передачі.

Коефіцієнт буксування δ

5.8

З урахуванням формули 2.3 крутний момент на колесі М_Кі розраховується по формулі

5.9

де М_еmах – максимальний крутний момент двигуна.

Розрахунок проводиться на кожній передачі при М_к, відповідному М_еmах.

У розрахунках значення М_еmах, U_kі, U_г приймаються по технічній характеристиці АТС.

Значення η_Т приймають рівним 0,9 для вантажних автомобілів і автобусів, 0,95 – для легкових автомобілів.

Значення К_р приймають рівним 0,95;

Значення r_ст беруть із технічної характеристики, або розраховують по формулі (4.2).

5.3. Порядок виконання роботи

1). З технічної характеристики автомобіля вибираються необхідні вихідні дані.

2). По формулі (5.7) визначається R_Zі на ведучому колесі.

3). По формулі (5.4) визначається Р_Ті.

4). По формулі (5.9) визначається М_кі на кожній передачі.

5). По формулі (5.6) визначається R_х.

6). Будується залежність R_х=f(М_к) (рисунок 5.3).

7). Визначаються радіуси колеса:

– по формулі (5.1) статичний радіус – r_ст;

– по формулі (5.3) радіус кочення у веденому режимі – r_кв;

– по формулі (5.2) радіус кочення r_к.

8). По формулі (5.8) визначаємо коефіцієнт буксування δ.

9). Результати розрахунків режимів кочення колеса звести до таблиці 5.1

10). Побудувати залежності r_к=f(М_к), δ=f(М_к) (рисунок 5.4).

11). Провести аналіз отриманих результатів та побудованих залежностей.

Показ-ники

Таблиця 5.1 – Результати розрахунків режимів кочення колеса

Рисунок 5.3 – Залежність R_х=f(М_к)

Рисунок 5.4 – Залежності r_к=f(М_к), δ=f(М_к)