ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра «Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств»

Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ, СИСТЕМ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ

Учебное пособие

8. РАСЧЕТ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА АВТОМОБИЛЬ

8.2. Сила сопротивления качению

     Сила сопротивления качению представляет собой сумму сил, затрачиваемых на преодоление внутреннего трения в материале шин при их деформации, на деформацию дороги, на трение поверхности шин о дорогу, на трение в подшипниках ведомых колес.
     Рассмотрим равномерное прямолинейное качение колеса автомобиля на горизонтальной твердой поверхности без учета сопротивления воздуха. При качении ведомого колеса, нагруженного вертикальной силой G_к (рис.10,а), внутреннее трение в шине так же, как и трение между шиной и дорогой, препятствует нарастанию деформаций в передней зоне контакта шины с дорогой и уменьшению ее в задней зоне. Поэтому эпюра распределения давлений на опорной поверхности будет несимметричной, а суммарная нормальная реакция R_к сместится в направлении качения колеса на величину a. В зоне контакта колеса с дорогой возникает сила Р_к сопротивления качению.

Рис.10. Схема действия сил на колесо автомобиля:а – ведомое; б – ведущее

     Уравнение равновесия ведомого колеса относительно оси его вращения будет:

Р_к· r_к – R_к· а = 0

или

где f =а/r_к – коэффициент сопротивления качению колеса.
     Если сместить реакцию R_к на ось колеса, то момент сопротивления качению от ее действия М_к можно определить по формуле

М_к = Р_к·r_к =f·G_к· r_к.

     При качении ведущего колеса (рис.10,б) в результате действия тягового момента М_т возникает тяговая сила P_т, толкающая кузов или раму автомобиля в направлении движения V.
     Уравнение равновесия ведущего колеса относительно оси его вращения в этом случае будет:

Р_т·r_к + R_к·а – М_т – Р_к ·r_к =0.

     Откуда тяговая сила с учетом сил сопротивления качению определится по формуле

где М_Т/r_к – касательная сила тяги;

	-сила сопротивления качению ведущего колеса.

     Сила сопротивления качению колеса, снабженного эластичной шиной, возникает в результате сложных процессов деформации шины и ее взаимодействия с дорожным покрытием. Как было показано выше, сопротивление качению определяется радиальной и тангенциальной деформацией шины, которая зависит от нагрузки колеса, давления воздуха в шине и свойств ее материала. Кроме того, на силу сопротивления качению оказывает влияние проскальзывание элементов шины в зоне ее контакта с дорожным покрытием, особенности входа участков шины в контакт с поверхностью качения, гистерезис в шине, прилипание элементов шины к поверхности дороги и ряд других факторов.
     Коэффициент сопротивления качению практически не изменяется при увеличении скорости движения автомобиля до 60-70 км/ч. При больших значениях скорости значение коэффициента f заметно увеличивается. Это вызвано колебаниями протектора шины, а также ее ударами о неровности дороги. Оба явления приводят к дополнительным потерям энергии, что существенно увеличивает сопротивление качению колеса.
     Зависимость коэффициента сопротивления f_v от скорости можно установить, используя эмпирическую формулу

f_v =f(1+A_v²),

где А – постоянная величина, приблизительно равная (4…5)10^–5; v – скорость движения автомобиля, км/ч.
     Из вышеизложенного следует, что коэффициент сопротивления качению зависит от большого количества отдельных и связанных один с другим факторов и не может быть определен аналитически. Коэффициент f определяют экспериментальными методами: буксированием автомобиля, при движении автомобиля накатом, изменением силы сопротивления качению отдельного колеса на тензометрическом стенде.

НА ГЛАВНУЮ            НАЗАД            ВПЕРЕД            СОДЕРЖАНИЕ            СПИСОК ПОСОБИЙ