車（トラクター）は、さまざまな力が作用することによって動きます。この力は、駆動力と動きに対する抵抗力に分けられます。 主な駆動力は駆動輪にかかる牽引力です。 牽引力はエンジンの動作の結果として発生し、駆動輪と道路の相互作用によって発生します。 牽引力 Pk は、車両の等速運動中の駆動輪の半径に対するアクスル シャフトにかかるモーメントの比として定義されます。 したがって、牽引力を決定するには、駆動輪の半径を知る必要があります。 車の車輪には弾性のある空気入りタイヤが取り付けられているため、走行中に車輪の半径が変化します。 この点で、次のホイール半径が区別されます。
1. 公称 – 自由状態の車輪の半径: r n =d/2+H、(6)
ここで、d – リムの直径、m。
H – タイヤプロファイルの全高、m。
2. 静的 r c – 路面から荷重がかかった固定車輪の軸までの距離。
r =(d/2+H)∙λ , (7)
ここで、λ はタイヤの半径方向変形係数です。
3. 動的 r d – 路面から回転する負荷がかかった車輪の軸までの距離。 この半径は、ホイールの知覚荷重Ｇ ｋ が減少し、タイヤ内空気圧ｐ ｗ が増加するにつれて増加する。
車両の速度が増加すると、遠心力の影響でタイヤが半径方向に伸び、その結果、半径 r d が増加します。 車輪が回転すると、静止している車輪に比べて転動面の変形も変化します。 したがって、結果として得られる道路の接線反作用の適用肩 r d は r c とは異なります。 ただし、実験が示したように、実際のトラクション計算では r c ～ r d を使用することが可能です。
4 車輪の運動学的半径 (回転) r k - 特定の弾性車輪と同じ角速度および直線速度を有する条件付き非変形リングの半径。
トルクの影響下で回転する車輪の場合、路面と接触するトレッド要素は圧縮され、同じ回転速度での車輪の移動距離は自由回転時よりも短くなります。 制動トルクがかかる車輪では、路面と接触するトレッド要素が引き伸ばされます。 したがって、ブレーキホイールは、自由回転ホイールよりもわずかに長い距離を同じ速度で移動します。 したがって、トルクの影響下では半径 rк が減少し、制動トルクの影響下では半径 rк が増加します。 「チョーク プリント」法を使用して r k の値を決定するには、チョークまたはペイントで道路に横線を描き、その上を車の車輪が転がり、道路に跡を残します。
距離の測定 私極端なプリントの間では、次の式を使用して転がり半径を決定します。 r k = 私 / 2π∙n、(8)
ここで、n は距離に対応する車輪の回転速度です。 私 .
完全な車輪スリップの場合、距離 私 = 0 および半径 r 〜 = 0。非回転ホイール (「SW」) の滑り中、回転周波数 n=0 および r 〜 。
弾性のある（変形した）ホイールが力の影響を受けて回転すると、タイヤの接線方向の変形が発生し、その間にホイールの回転軸から支持面までの実際の距離が減少します。 この距離はと呼ばれます 動的半径 r d車輪。 その値は、タイヤの剛性とその内圧、ホイールあたりの車両の重量、速度、加速度、転がり抵抗など、多くの設計および運用上の要因によって異なります。
動的半径は、トルクが増加し、タイヤ空気圧が低下すると減少します。 マグニチュード rd遠心力の増加により、車速が増加するとわずかに増加します。 ホイールの動的半径は、押す力を加える肩の部分です。 そのため、とも呼ばれています 力の半径.
硬い支持面（アスファルトやコンクリートの高速道路など）上で弾性ホイールが転がると、路面との接触領域でホイールのトレッド要素がいくらか滑ります。 これは、車輪と道路が接触する部分の長さの違いによって説明されます。 この現象はと呼ばれます 弾性滑りタイヤと違って スリップ(スリップ)、すべてのトレッド要素が支持面に対して動くとき。 これらのセクションが完全に等しい場合、弾性滑りは存在しません。 ただし、これは車輪と路面が円弧に沿って接触している場合にのみ可能です。 実際には、変形した車輪の支持輪郭が変形していない路面の平らな面に接触し、滑りが避けられなくなります。
この現象を計算で考慮するには、次の概念を使用します。 運動半径車輪（ 回転半径) に。 したがって、計算された転がり半径は、 r k はそのような架空の半径を表します 変形していないスリップがない場合、実際の (変形した) ホイールと同じ線形 (並進) 回転速度を持つホイール vと角度回転 ωへ。 つまり、値は に特徴づける 条件付き半径。これは、移動速度間の計算された運動学的関係を表すのに役立ちます。 v車両と車輪の角速度 ωへ:
ホイールの回転半径の特徴は、直接測定することができず、理論的にのみ決定されることです。 上の式を次のように書き換えると、
, (τ
- 時間）
結果の式から、値を決定する必要があることは明らかです。 r計算によって。 これを行うには、パスを測定する必要があります S後ろの車輪が横切る n回転数をホイールの回転角で割ります（ φ～ = 2πn).
弾性滑り量は、タイヤの弾性（コンプライアンス）と路面の硬さの同時増加、または逆にタイヤの硬さと路面の柔らかさの増加により増加します。 柔らかい未舗装の道路では、タイヤの空気圧が増加すると、地面の変形による損失が増加します。 タイヤの内圧を下げると、柔らかい土壌では土壌粒子の動きや層の変形が軽減され、転がり抵抗が減少し、クロスカントリー能力が向上します。
しかし、低圧で硬い支持面では、転がり摩擦アームの増加により過度のタイヤのたわみが発生します。 あ。 この問題に対する妥協的な解決策は、内圧を調整できるタイヤを使用することです。
実際の計算では、車輪の回転半径は次の近似式を使用して推定されます。
r k = (0.85…0.9) r 0（ここ r 0 - ホイールの自由半径)。
舗装された道路 (滑りが最小限の車輪の動き) では、以下が受け入れられます。 r k = rd.
空気入りタイヤの変形の種類は多岐にわたるため、その半径には、剛性リムを備えたホイールの半径のように、特定の値が 1 つありません。
空気入りタイヤを備えたホイールの次の回転半径が区別されます。 g0、静的 履歴書動的 がそして運動学的な g k.
自由半径 g0- これは、外部負荷がかからないホイールのトレッドミルの最大半径です。 これは、トレッドミルの表面からホイール軸までの距離に等しくなります。
静的半径 r st は、垂直荷重が負荷された固定ホイールの軸からその支持面までの距離です。 最大荷重時の静半径の値は各タイヤの規格で規定されています。
動的半径 ギ・イ- これは、移動ホイールの軸から、ホイールに作用する結果として生じる基本的な土壌反応の作用点までの距離です。
通常の荷重が増加し、タイヤの空気圧が減少すると、静的半径と動的半径は減少します。 トルク負荷に対する動的半径の依存性。E.A. によって実験的に得られました。 チュダコフ、図に示されています。 9、 あ、スケジュール 1. 図からわかるように、トルクが増加すると、 うーん、ホイールによって伝達されると、その動的半径は減少します。 これは、タイヤのサイドウォールのねじり変形により、ホイール軸とその支持面の間の垂直距離が減少するという事実によって説明されます。 さらに、トルクの影響により、接線力だけでなく、ホイールを路面に押し付ける垂直成分も発生します。
米。 9. E.A. によって取得された依存関係 チュダコフ：a - 動的変化（私と運動学的（ 2) 駆動トルクに応じた車輪半径: b - 駆動トルクと制動トルクの影響による車輪の運動半径の変化
動的半径の大きさは、変形しやすい地面や土壌上を移動するときのわだちの深さにも依存します。 わだちの深さが深くなると、動的半径は小さくなります。 ホイールの動的半径は、駆動ホイールを押す土壌の接線方向の反作用が適用される肩です。 したがって、動的半径は力半径とも呼ばれます。
ホイールの運動半径または転がり半径は次のように除算されます。 2k 1 回転で車輪が実際に移動した距離。 運動半径は、滑りやスリップがない場合、実際の車輪と同じ回転角速度と並進速度を持つ、剛性のリムを持つこのような架空の車輪の半径としても定義されます。
ここで、v K は車輪の前方回転速度です。 с к - 車輪の回転角速度。 S・K- スリップまたは滑りを考慮した、1 回転あたりの車輪の経路。
式 (5) から、全車輪スリップ (v K = 0) の場合、半径は次のようになります。 へ= 0、フルスライディング (k = 0) の場合、運動半径は ©о に等しくなります。
図では、 9、 あ（スケジュール 2) E.A.によって提供されました。 Chudakov、ホイールの運動半径の変化は、ホイールにかかるトルク M の作用に依存します。 この図から、瞬間の作用に応じて動的半径と運動学的半径の変化の大きさが異なることがわかります。 動的半径の依存性と比較して、車輪の運動学的半径の依存性がより急であることは、それに対する 2 つの要因の作用によって説明できます。 まず、図に示すように、運動半径は、駆動モーメントの作用により減少する動的半径と同じ量だけ減少します。 9、i、スケジュール/。 第二に、タイヤに加えられる駆動トルクまたは制動トルクにより、タイヤの走行部分に圧縮変形または引張変形が生じます。 これらの変形に伴うプロセスは、回転が均一に巻かれた円筒状の弾性螺旋の形をした車輪を想像すると簡単に追跡できます。 図に示すように。 10、a、運転モーメントの影響下で、タイヤの走行部分（フロント）が圧縮され、その結果、タイヤのトレッド周囲の総周長が減少し、ホイールパスが減少します。 S・K 1回転ごとに小さくなります。 走行部のタイヤの圧縮変形が大きいほど、距離の減少が大きくなります SK、(5) に従って、これは運動半径の減少に比例します。 g k.
制動トルクがかかると逆の現象が起こります。 タイヤの伸びた要素が支持面にフィットします
(図10、 b）。タイヤの外周とホイールパス SK、制動トルクが増加すると、1 回転あたりの移動量も増加します。 したがって、運動半径は増加します。
米。 10. モーメント M の作用によるタイヤ変形のスキーム (a) と MT(b)
図では、 9、 bホイールの半径の変化がアクティブなトルクとブレーキの作用に依存することを示します。 M1ホイールが支持面に安定して接着する瞬間。 E.A. チュダコフは、車輪の半径を決定するための次の式を提案しました。
ここで、g to 0 は、走行モーメントと転がり抵抗モーメントが等しいときの、フリーローリングモードでの車輪の転がり半径です。 A、tは実験結果から求められるタイヤの種類や設計に応じた接線弾性係数です。
工学計算では、通常、設定された空気圧およびタイヤにかかる最大荷重における規格で指定されたタイヤの静的半径が動的半径および運動学的半径として使用されます。 ホイールは破壊できない表面上を移動すると想定されます。
わだちに沿って走行する場合、静的半径は車輪の軸からわだちの底までの距離です。 しかし、車輪が軌道に沿って移動するとき、トルク（駆動または抵抗）を形成する土壌の素反応の合力の作用点は、軌道の底部よりも上、地表よりも下に位置します。図17を参照)。 この場合の動的半径はトラックの深さに依存します。深ければ深いほど、ホイールの静的半径と動的半径の差が大きくなり、仮定からの計算誤差が大きくなります。 gl = gst
一般に、自動車のホイールは、剛性のリム、弾性のある側壁、および密着プリントで構成されています。 タイヤ接触マークは、その時点で支持面と接触しているタイヤ要素を表します。 その形状と寸法は、タイヤの種類、タイヤにかかる荷重、空気圧、支持面の変形特性、およびそのプロファイルによって異なります。
ホイールと支持面の変形の比率に応じて、次のタイプの動きが可能です。
非変形表面上の弾性ホイール (硬い表面の路面でのホイールの動き)。
変形可能な表面上の硬い車輪（緩い雪の上での車輪の動き）。
変形可能な表面上の変形可能な車輪 (変形可能な土壌、空気圧が低下した緩んだ雪の上での車輪の動き)。
軌道に応じて、直線運動と曲線運動が可能です。 曲線の動きに対する抵抗が直線の動きに対する抵抗を超えることに注意してください。 これは、バランスの取れた後部ボギーを備えた 3 軸車両に特に当てはまります。 このため、３軸車両が付着係数の高い道路を最小半径の軌道で走行すると、タイヤ痕が残り、排気管から黒煙が発生し、燃費が大幅に増加する。 これはすべて、直線運動と比較して曲線運動に対する抵抗が数倍増加する結果です。
以下では、非変形支持面上でのホイールの直線運動を伴う、特別な場合の弾性ホイールの半径を検討します。
車の車輪の半径は 4 つあります。
1) 無料。 2）静的。 3）動的。 4) 車輪の回転半径。
フリーホイール半径 - タイヤの公称空気圧における無負荷状態のホイールのサイズを特徴づけます。 この半径はホイールの外径の半分に等しい
r c = 0.5 D n ,
どこ r c– ホイールの自由半径 (m);
D n– ホイールの外径 (m)。これは、ホイールが道路と接触していない状態およびタイヤの公称空気圧で実験的に決定されます。
実際には、設計者はこの半径を使用して、車の全体的な寸法、運動学中の車輪と車体の間の隙間を決定します。
ホイールの静的半径は、支持面から所定の位置にあるホイールの回転軸までの距離です。 実験的に決定されるか、公式を使用して計算されます
r st = 0.5 d + l z H、
どこ 最初の– ホイールの静的半径 (m);
d– ホイールリムの着地直径（m）
lz- タイヤの垂直変形係数。 トロイド タイヤに使用可能 l z =0.85…0.87; 圧力調整可能なタイヤ用 lz=0,8…0,85;
H – タイヤプロファイルの高さ (m)。
動的ホイール半径 rd– 移動中の支持面からホイールの回転軸までの距離。 駆動モードで車輪が硬い支持面上を低速で移動する場合、
r st » r d .
車輪の回転半径 r k は、車輪が 1 ラジアン回転するときに車輪の中心が通過する経路です。 式で決まる
に = ,
どこ S– 車輪が 1 回転ごとに移動する距離 (m)。
2p は 1 回転のラジアン数です。
ホイールが回転するとトルクがかかる可能性があります Ｍ ｃｒそしてブレーキ M瞬間。 この場合、トルクによって転がり半径が減少し、制動モーメントによって転がり半径が増加します。
車輪がスキッド内で移動するとき、経路があり、車輪の回転がないとき、回転半径は無限大になる傾向があります。 その場で滑りが発生した場合、転がり半径はゼロになります。 その結果、車輪の回転半径はゼロから無限大まで変化します。
転がり半径の適用モーメントに対する実験的依存性を図 3.1 に示します。 グラフ上の 5 つの特徴点、1、2、3、4、5 を強調表示します。
ポイント 1 – ブレーキトルクが適用されたときの車輪の横滑りの動きに対応します。 この時点での回転半径は無限大になる傾向があります。 ポイント 5 は、トルクが適用されたときにホイールが所定の位置で滑ることに対応します。 この時点での回転半径はゼロに近づきます。
セクション 2-3-4 は条件付き線形であり、点 3 は半径に対応します。 rko駆動モードでホイールが回転するとき。
図3.1.依存関係 r k = f (M)。
この直線部分における車輪の転がり半径は次の式で求められます。
r k = r k ± l T Mさん
どこ 私 t – タイヤの接線弾性係数。
M- ホイールにかかるモーメント (N.m)
ホイールに制動トルクがかかる場合は「+」記号を、ホイールにトルクがかかる場合は「-」記号を示します。
セクション 1 ～ 2 および 4 ～ 5 では、車輪の回転半径を決定するための依存関係はありません。
資料を提示する便宜上、「ホイール半径」の概念をさらに導入します。 に以下の点に留意してください。車の運動学のパラメータ (経路、速度、加速度) が決定されている場合、車輪の半径は車輪の回転半径を指します。 力学パラメータ (力、モーメント) が決定されている場合、この半径はホイールの動的半径として理解されます。 rd。 将来的に受け入れられるものを考慮して、動的半径と回転半径は次のように表されます。 に ,
