Момент сопротивления качению

Когда колесо неподвижно вектор, нормальной реакции располагается в центре пятна контакта. При качении колеса по опорной поверхности вертикальная реакция смещается в направлении его движения, образуя относительно оси вращения плечо «а» (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Распределение нормальных реакций в пятне контакта

Смещение вектора нормальной реакции относительно оси вращения объясняется в общем случае тремя факторами:

1) перераспределением давления в пятне контакта вследствие гистерезисных потерь в шине;

2) продольным смещением самой оси колеса относительно пятна контакта вследствие деформации шины;

3) продольным смещением пятна контакта вследствие деформирования опорной поверхности.

Таким образом, смещение вектора нормальной реакции R_z дороги представляет собой алгебраическую сумму 3-х смещений:

а = а_ш + а_о + а_п. (5.7)

Снос нормальной реакции относительно оси колеса создает моментсопротивления качению (М_f), который направлен против вращения и препятствует перекатыванию колеса по опорной поверхности:

М_f = R_z(а_ш + а_о + а_п) = R_za. (5.8)

Для преодоления момента сопротивления качению, возникающего при перекатывании колеса по опорной поверхности, к нему необходимо прикладывать крутящий момент М_к = М_f или продольное толкающее усилие Р_х = М_f/r_д.

У автомобилей крутящий момент прикладывается к ведущим колесам, а толкающее усилие к ведомым.

Необходимость приложения толкающего усилия создает иллюзию, что к оси ведомых колес приложена сила сопротивления качению, численно равная толкающему усилию.

Величину этой силы можно определить по формуле:

Р_f = , (5.9)

где f = (а/r_д) - коэффициент сопротивления качению.

Сила сопротивления качению в физическом смысле не существует, т.к. сопротивление качению связано не с возникновением продольного усилия Р_f на оси колеса, а со сносом нормальной реакции.

Другими словами, Р_f - это фиктивная сила, которую удобно использовать для количественной оценки сопротивления качению.

3. Методика экспериментального определения

Радиальной жесткости шины

3.1. Порядок выполнения работы.

1. Поддомкрачивают колесо автомобиля, выводя его из контакта с
опорной поверхностью.

2. В шине вывешенного колеса делают замер давления воздуха.

3. Под вывешенное колесо подводят подкладку, покрывая ее листом
бумаги.

4. Опускают автомобиль, давая возможность колесу войти в контакт
с опорной площадкой. Момент входа шины в контакт устанавливают по
прекращению свободного перемещения листа бумаги по поверхности
подкладки.

5. В центре ступицы колеса с помощью пластилина закрепляют
иголку (или гвоздь), конец которой служит указателем (стрелкой) для
определения расстояния от оси колеса до опорной поверхности.

7. На опорную площадку в вертикальном положении
устанавливается линейка и производится замер исходного расстояния от
оси колеса до опорной площадки.

8. Опускают автомобиль, давая колесу войти в контакт с опорной
поверхностью.

9. Делают замер давления воздуха и определяют расстояние от
оси колеса до опорной поверхности.

10. Снижая несколько раз давление воздуха в шине на 0,1... 0,2 кг/см , делают замеры соответствующих расстояний.

11. Выполнив измерения; переходят к анализу радиальной
жесткости шины.

Результаты замеров для определения радиальной жесткости шины свести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Результаты опытных данных

№ п/п	Давление в шине кг/см2	Расстояние от центра колеса до опорной площадки, мм	Радиальная деформация шины, мм	Радиальная жесткость, Н/мм
	2,0
	1,8
	1,6
	1.4
	1,2
	1,0