Силы, действующие на подвижной состав при движении

ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Транспортных средств и техносферной безопасности

(На правах рукописи)

Быков П.М. к.т.н., доцент.

ТРЕНИЕ И ИЗНОС

(Практические работы)

Череповец

2014.

Введение

Контрольная работа предусматривает закрепление и углубление знаний в вопросах трения и изнашивания. Трение и изнашивание определяет:

Трение – комплекс физико-химических явлений в зоне контакта поверхностей двух перемещающихся относительно друг друга тел, в результате чего в этой зоне возникают контактные силы

Трение влечет за собой бесполезную затрату энергии и изнашивание деталей. Установлено, что трение зависит от большого числа сложных процессов, протекающих на сопряженных поверхностях.

По характеру относительного движения различают трение скольжения и трение качения.

Трение скольжения - это трение движения, при котором скорости тел в точке касания различны по величине и направлению или по величине или по направлению.

Трение качения - это трение движения двух тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы по величине и направлению.

Коэффициент трения - отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Под трением следует понимать силы сопротивления движению автомобиля, возникающие в процессе взаимодействия контактирующих поверхностей движущихся деталей. К сопротивлениям движению относят силы инерции при ускорениях и торможениях, силы преодолеваемые двигателем на подъеме, ветровые нагрузки, а также силы, возникающие в шинах колёс при контактировании с дорогой.

Трение создаёт условия для изнашивания контактирующих поверхностей деталей и в тоже время обеспечивает сцепление приводных колёс с дорогой без пробуксовки.

Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхности детали и (или) накопления ее остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы деталей.

Задание на контрольную работу определяется по вариантам. Номер варианта выбирается в соответствие со списком контроля посещаемости занятий студентами и объявляется преподавателем

Задача № 1

Определить вертикальные и горизонтальные реакции дороги, действующие на ходовые колеса автомобиля, Rz₁, Rz₂, Rx₁, Rх₂ (рис.1, α, б), силу сопротивления вращения ведущих колёс, Р_т а также силу сцепления ведущих колес с дорогой, Р_сц и обосновать возможность их пробуксовки. Требуется рассчитать мощ­ность, Nк (кВт), затрачиваемую двигателем, на преодоление сил сопротивления движения автомобиля при заданной скорости.

Если известны собственная масса снаряжённого автомобиля и вес груза, G, G_гр; установившаяся скорость движения автомобиля, υ; лобовая площадь автомобиля, Fa; линейные размеры L, l₁, l₂,; диаметр опорной цапфы подшипник качения колеса, d; коэффициенты трения скольжения, качения, f и f₁; лобовая площадь автомобиля, Fа и состояния поверхности дороги. Все названные параметры даны в условии задачи, изображены на расчётной схеме или даны в табл.1 в соответствии с вариантом задания. Ряд параметры должны быть выбраны студентом самостоятельно в соответствие с разделом «теоретические положения» к задаче 1.

а) б)

Рис.1. Расчётная схема

Таблица 1

Расчётные параметры к задаче 1.

№ п/п	Параметр	Вариант
1.	Автомоб.	Л	ГАЗ	ЗИЛ	ГАЗ	Л	ГАЗ	ЗИЛ	ГАЗ	Л	ГАЗ	ЗИЛ	ГАЗ	Л	ГАЗ	ЗИЛ	ГАЗ	Л	ГАЗ	ЗИЛ	ГАЗ
2.	G, (т)	1,3				1,3				1,3				1,3				1,3
3.	Gгр, (т)	0,35				0,35				0,35				0,35				0,35
4.	Скорость υ, (км/ч)
5.	Габарит. размеры, (м):
L
L2	1,4	1,7	1,7	1,7	1,4	1,7	1,7	1,7	1,4	1,7	1,7	1,7	1.4	1,7	1,7	1,7	1,4	1,7	1,7	1,7
l 1	2,6	3,3	3,3	3,3	2,6	3,3	3,3	3,3	2,6	3,3	3,3	3,3	2,6	3,3	3,3	3,3	2,6	3,3	3,3	3,3
d	0,04	0,05	0,05	0,05	0,04	0,05	0,05	0,05	0,04	0,05	0,05	0,05	0,04	0,05	0,05	0,05	0,04	0,05	0,05	0,05
Dк	0,57	0,9	0,9	0,9	0,57	0,9	0,9	0,9	0,57	0,9	0,9	0,9	0,57	0,9	0,9	0,9	0,57	0,9	0,9	0,9
6.	Лобовая площадь авто. Fa, (м2)	2,28				2,28				2,28				2,28				2,28
7.	Поверхность дороги	Асфальт	Щебень	Грунт	Асфальт	Щебень	Грунт	Асфальт	Щебень	Грунт	Асфальт	Щебень	Грунт	Асфальт	Щебень	Грунт	Асфальт	Щебень	Грунт	Асфальт	Щебень

Теоретические положения

Силы, действующие на подвижной состав при движении

При движении на горизонтальном участке дороги на колёса автомобиля действует целый ряд сил, которые называются внешними. К этим силам относятся (рис. 1) силы тяжести G и Gгр, вертикальные и горизонтальные силы реакции дороги Rz₁, Rz₂, Rx₁, Rх₂ и силы взаимодействия подвижного состава с воздухом (реакции воздушной среды) Рв, а также сила тяги (движения) колеса. На подъёме дороги действует сила сопротивления подъёму.

Одни из указанных сил действуют в направлении движения и являются движущими силами, а другие — против движения и от­носятся к силам сопротивления движению.

Так, сила P_д на тяго­вом режиме, когда подводятся мощность и момент к ведущим колесам, направлена в сторону движения, а силы Rх₁,Rx₂ и Рв направ­лены против движения.

Движущей силой подвижного состава является каса­тельная реакция дороги Рд на ведущих колесах. Она возникает в результате подвода мощности и момента от двигателя через транс­миссию к ведущим колесам.

Рис. 2. Внешние силы, действующие на подвижной состав:G, Gгр–масса снаряжённого автомобиля и масса груза; Rz₁, Rz₂–реакция дороги на передние и задние колёса; Rx₁, Rx₂–касательная реакция дороги на передних неведущих и задних ведущих колёсах.

Вертикальные реакция дороги на передние и задние колёса может быть определена из условия:

Rz₁ + Rz₂ = G_гр + G

Rz₁·L – (G_гр + G)·l₂ = 0

Сила сопротивления, движению на передних колёсах (горизонтальная реакция дороги) может быть определена из уравнения моментов сопротивления скольжения в подшипнике и момента сопротивления качению колеса (Рис.1б)

M= M₂+M₁ или

Rx₁·Dк/2 = f·Rz₁ + f₁Rz₁·d/2 откуда

Если пренебречь сопротивлением в подшипнике заднего колеса (f₁=0), то сила сопротивления, движению на задних (приводных) колёсах может быть определена (Рис 1а,б) аналогичным способом:

Коэффициент трения скольжения f₁ может быть принят:

Коэффициент трения качения колеса, учитывающий деформацию шины может быть принят f = 0,1÷0,01

Сила сопротивления движению на задних приводных колёсах при равномерном движении на прямолинейном участке дороги может быть определена из уравнения движения ведущих колёс (Рис.1а).

Рд = (Rx₁ +Rx₂ + Рв)