Automobilis (traktorius) juda veikiant jį įvairioms jėgoms, kurios skirstomos į varomąsias ir pasipriešinimo judėjimui jėgas. Pagrindinė varomoji jėga yra varomųjų ratų traukos jėga. Trauka sukuriama veikiant varikliui ir atsiranda dėl varomųjų ratų sąveikos su keliu. Traukos jėga P to apibrėžiama kaip ašies velenų momento ir varomųjų ratų spindulio santykis, kai automobilis juda tolygiai. Todėl norint nustatyti traukos jėgą, būtina žinoti varančiojo rato spindulį. Kadangi ant automobilio ratų montuojamos elastinės pneumatinės padangos, judant keičiasi rato spindulys. Šiuo atžvilgiu išskiriami šie rato spinduliai:
1. Nominalus – rato spindulys laisvoje būsenoje: r n \u003d d / 2 + H, (6)
čia d yra ratlankio skersmuo, m;
H – bendras padangos profilio aukštis, m.
2. Statinis r s – atstumas nuo kelio dangos iki apkrauto nejudančio rato ašies.
r с = (d/2+H)∙λ , (7)
čia λ – padangos radialinės deformacijos koeficientas.
3. Dinaminis r d – atstumas nuo kelio dangos iki riedančio apkrauto rato ašies. Šis spindulys didėja mažėjant juntamai rato apkrovai G k ir padidėjus vidiniam oro slėgiui padangoje p w.
Didėjant automobilio greičiui, veikiant išcentrinėms jėgoms, padanga ištempiama radialine kryptimi, todėl spindulys r d didėja. Riedant ratui keičiasi ir riedėjimo paviršiaus deformacija, lyginant su nejudančiu ratu. Todėl kelio r d gaunamų tangentinių reakcijų taikymo petys skiriasi nuo r s. Tačiau, kaip parodė eksperimentai, praktiniams traukos skaičiavimams galima paimti r s ~ r d.
4 Rato kinematinis spindulys (riedėjimas) r k - tokio sąlyginio nedeformuojančio žiedo spindulys, kurio kampinis ir tiesinis greitis yra vienodas su tam tikru elastingu ratu.
Ratui riedant veikiant sukimo momentą, protektoriaus elementai, kurie liečiasi su keliu, suspaudžiami ir ratas vienodais greičiais nuvažiuoja trumpesnį atstumą nei laisvo riedėjimo metu; ratui, apkrautam stabdymo momentu, protektoriaus elementai, kurie liečiasi su keliu, yra ištempti. Todėl vienodais greičiais stabdžių ratas nuvažiuoja kiek ilgesnį atstumą nei laisvai riedantis ratas. Taigi, veikiant sukimo momentui, spindulys r to - mažėja, o veikiant stabdymo momentui - didėja. Norint nustatyti rk vertę „kreidos atspaudų“ metodu, ant kelio kreida arba dažais užtepama skersinė linija, ant kurios rieda automobilio ratas, o po to ant kelio paliekami atspaudai.
Atstumo matavimas l tarp kraštutinių atspaudų nustatykite riedėjimo spindulį pagal formulę: r iki = l / 2π∙n , (8)
kur n yra rato sukimosi dažnis, atitinkantis atstumą l .
Visiško rato slydimo atveju atstumas l = 0, o spindulys r iki = 0. Slystant nesisukantiems ratams (“SW”) sukimosi dažnis n=0 ir r iki .
Riedant elastingą (deformuotą) ratą veikiant jėgos veiksniams, įvyksta tangentinė padangos deformacija, kurios metu realus atstumas nuo rato sukimosi ašies iki atraminio paviršiaus sumažėja. Šis atstumas vadinamas dinaminis spindulys r d ratai. Jo vertė priklauso nuo daugelio konstrukcinių ir eksploatacinių veiksnių, tokių kaip padangos standumas ir vidinis slėgis joje, transporto priemonės svoris vienam ratui, greitis, pagreitis, pasipriešinimas riedėjimui ir kt.
Dinaminis spindulys mažėja didėjant sukimo momentui ir mažėjant padangų slėgiui. Vertė r dšiek tiek padidėja didėjant transporto priemonės greičiui dėl didėjančių išcentrinių jėgų. Dinaminis rato spindulys yra stūmimo jėgos taikymo petys. Todėl jis taip pat vadinamas galios spindulys.
Elastinio rato riedėjimą ant kieto atraminio paviršiaus (pavyzdžiui, asfalto ar betono greitkelyje) lydi tam tikras rato protektoriaus elementų slydimas jo sąlyčio su keliu zonoje. Taip yra dėl besiliečiančių rato ir kelio sekcijų ilgių skirtumo. Šis reiškinys vadinamas elastingas slydimas padangos, priešingai paslysti(slydimas), kai visi protektoriaus elementai yra pasislinkę atraminio paviršiaus atžvilgiu. Nebūtų elastingo slydimo, jei šios dalys būtų visiškai lygios. Bet tai įmanoma tik tada, kai ratas ir kelias kontaktuoja lanku. Realiai deformuoto rato guolio kontūras liečiasi su plokščiu nedeformuoto kelio paviršiumi ir slydimas tampa neišvengiamas.
Siekiant atsižvelgti į šį reiškinį, ši sąvoka naudojama skaičiavimuose. kinematinis spindulys ratai ( riedėjimo spindulys) r į. Taigi, apskaičiuotas riedėjimo spindulys r k yra toks fiktyvaus spindulys nedeformuotas ratas, kuris, neslysta, turi tokius pačius linijinius (transliacinius) riedėjimo greičius su tikru (deformuotu) ratu v ir kampinis sukimasis ω iki. Tai yra, vertė r į charakterizuoja sąlyginis spindulys, kuris padeda išreikšti apskaičiuotą kinematinį ryšį tarp judėjimo greičio v transporto priemonės ir ratų greitis ω iki:
Rato riedėjimo spindulio ypatybė yra ta, kad jis negali būti išmatuotas tiesiogiai, o nustatomas tik teoriškai. Jei aukščiau pateiktą formulę perrašysime taip:
, (τ
- laikas)
tada iš gautos išraiškos aišku, kad norint nustatyti reikšmę r galima apskaičiuoti. Norėdami tai padaryti, turite išmatuoti kelią S, pravažiavo už vairo n apsisukimų ir padalykite jį iš rato sukimosi kampo ( φ į = 2pn).
Elastinio slydimo kiekis didėja kartu didėjant padangos elastingumui (atitikimui) ir kelio standumui arba, atvirkščiai, didėjant padangos standumui ir kelio minkštumui. Minkštame nešvariame kelyje padidėjęs slėgis padangose padidina žemės deformacijos nuostolius. Sumažinus vidinį slėgį padangoje, ant minkšto dirvožemio sumažėja dirvožemio dalelių judėjimas ir jo sluoksnių deformacija, dėl ko sumažėja pasipriešinimas riedėjimui ir padidėja pralaidumas.
Tačiau ant kieto pagrindo esant žemam slėgiui padangos deformacija atsiranda dėl padidėjusios riedėjimo trinties svirties. A. Kompromisinis šios problemos sprendimas – padangų su reguliuojamu vidiniu slėgiu naudojimas.
Praktiniuose skaičiavimuose rato riedėjimo spindulys apskaičiuojamas pagal apytikslę formulę:
r k \u003d (0,85 ... 0,9) r 0 (čia r 0 – laisvojo rato spindulys).
Asfaltuotiems keliams (ratų judėjimas su minimaliu slydimu) imkitės: r k = rd.
Dėl didelės pneumatinės padangos deformacijų tipų įvairovės jos spindulys neturi vienos konkrečios reikšmės, kaip rato su standžiu ratlankiu.
Yra tokie rato su pneumatine padanga riedėjimo spinduliai: laisvas g 0 , statinis r cv dinamiškas g a ir kinematinis g k.
laisvas spindulys g 0- tai didžiausias rato bėgimo takelio spindulys, be išorinės apkrovos. Jis lygus atstumui nuo bėgimo takelio paviršiaus iki rato ašies.
Statinis spindulys r st – atstumas nuo nejudančio rato, apkrauto normalia apkrova, ašies iki jo atramos plokštumos. Statinio spindulio vertės esant maksimaliai apkrovai yra reguliuojamos kiekvienos padangos standartu.
dinaminis spindulys g i- tai atstumas nuo judančio rato ašies iki susidariusių elementarių dirvožemio reakcijų, veikiančių ratą, taikymo taško.
Statinis ir dinaminis spindulys mažėja didėjant normaliai apkrovai ir mažėjant padangų slėgiui. Dinaminio spindulio priklausomybė nuo momentinės apkrovos, eksperimentiniu būdu gauta E.A. Chudakovas, parodytas fig. 9, A, tvarkaraštį 1. Iš paveikslo matyti, kad didėjant sukimo momentui M Wea, perduodamas rato, jo dinaminis spindulys sumažėja. Taip yra todėl, kad dėl padangos šoninės sienelės sukimosi deformacijos sumažėja vertikalus atstumas tarp rato ašies ir jos atraminio paviršiaus. Be to, veikiant sukimo momentui, atsiranda ne tik tangentinė jėga, bet ir įprastas komponentas, linkęs prispausti ratą prie kelio paviršiaus.
Ryžiai. 9. E.A. įgytos priklausomybės. Chudakovas: a - dinamikos pokytis (I ir kinematinis ( 2) rato spindulys priklausomai nuo važiavimo momento: b - rato kinematinis spindulys, veikiant važiavimo ir stabdymo momentams
Dinaminio spindulio reikšmė priklauso ir nuo trasos gylio važiuojant deformuojamu gruntu ar gruntu. Kuo gilesnis takelis, tuo mažesnis dinaminis spindulys. Dinaminis rato spindulys yra dirvožemio, stumiančio varantįjį ratą, tangentinės reakcijos taikymo svirtis. Todėl dinaminis spindulys dar vadinamas jėgos spinduliu.
Rato kinematinis spindulys arba riedėjimo spindulys dalijamas iš 2k tikrasis atstumas, nuvažiuotas rato per vieną apsisukimą. Kinematinis spindulys taip pat apibrėžiamas kaip tokio fiktyvaus rato su standžiu ratlankiu spindulys, kuris, neslysta ir neslysta, turi tokį patį kampinį sukimosi greitį ir poslinkio greitį kaip ir tikrasis ratas:
čia v K – rato riedėjimo į priekį greitis; wk - kampinis rato sukimosi greitis; S K- rato kelias per vieną apsisukimą, atsižvelgiant į slydimą ar paslydimą.
Iš (5) išraiškos matyti, kad esant visiškam rato slydimui (v K = 0) spindulys g į= 0, o esant visiškam slydimui (co k = 0) kinematinis spindulys lygus ©o.
Ant pav. 9, A(tvarkaraštis 2) pateikė E.A. Chudakov, rato kinematinės spindulio kitimo priklausomybė nuo sukimo momento M ved poveikio jam. Iš paveikslo matyti, kad dinaminių ir kinematinių spindulių pokyčio dydis skiriasi priklausomai nuo momento veikimo. Statesnę rato kinematinės spinduliuotės priklausomybę, palyginti su dinaminio spindulio priklausomybe, galima paaiškinti dviejų veiksnių poveikiu. Pirma, kinematinis spindulys sumažinamas tiek pat, kiek dinaminis spindulys sumažinamas važiavimo momentu, kaip parodyta Fig. 9, aš, tvarkaraštis /. Antra, padangai veikiamas važiavimo arba stabdymo momentas sukelia padangos riedėjimo dalies suspaudimo arba išsiplėtimo deformaciją. Šias deformacijas lydinčius procesus galima nesunkiai atsekti, jei ratas pavaizduotas kaip cilindrinė elastinga spiralė su vienoda ritinių apvija. Kaip parodyta pav. 10, a, veikiant važiavimo momentui, suspaudžiama važiuojamoji padangos dalis (priekinė), dėl to sumažėja bendras padangos protektoriaus apskritimo perimetras, rato kelias. S K sumažėja vienu apsisukimu. Kuo didesnė padangos suspaudimo deformacija važiuojančioje dalyje, tuo labiau sumažėja kelias S K , kuri pagal (5) yra proporcinga kinematinės spindulio sumažėjimui g k.
Kai taikomas stabdymo momentas, įvyksta priešingai. Tempiamieji padangos elementai artėja prie guolio paviršiaus
(10 pav., b). Padangos perimetras ir rato kelias S K , praėjo per vieną apsisukimą, didinkite, kai stabdymo momentas didėja. Todėl kinematinis spindulys didėja.
Ryžiai. 10. Padangos deformacijos nuo momentų veikimo schema M ved (a) ir M t b)
Ant pav. 9, b rato spindulio pokyčio priklausomybė nuo sukimo aktyviojo L / ved ir stabdžio veikimo M 1 momentai su stabiliu rato sukibimu su atraminiu paviršiumi. E.A. Chudakovas pasiūlė tokią rato spindulio nustatymo formulę:
čia nuo r iki 0 – rato riedėjimo spindulys laisvo riedėjimo režimu, kai važiavimo momentas ir pasipriešinimo riedėjimui momentas yra lygūs; A, m - padangos tangentinio elastingumo koeficientas, priklausomai nuo jos tipo ir konstrukcijos, kuris randamas iš eksperimentų rezultatų.
Inžineriniuose skaičiavimuose kaip dinaminis ir kinematinis spindulys dažniausiai naudojamas tam tikros padangos statinis spindulys, nurodytas standarte, esant tam tikram oro slėgiui ir maksimaliai apkrovai. Daroma prielaida, kad ratas juda nesunaikinamu paviršiumi.
Važiuojant takeliu, statinis spindulys yra atstumas nuo rato ašies iki vėžės apačios. Tačiau, kai ratas juda išilgai bėgių kelio, atsirandančių elementarių dirvožemio reakcijų, kurios sudaro sukimo momentą (pirminį arba pasipriešinimą), taikymo taškas bus virš bėgių dugno ir žemiau dirvožemio paviršiaus (žr. 17). Dinaminis spindulys šiuo atveju priklauso nuo vėžės gylio: kuo jis gilesnis, tuo didesnis skirtumas tarp statinio ir dinaminio ratų spindulių, tuo didesnė skaičiavimo paklaida iš prielaidos. g l = g st
Apskritai automobilio ratas susideda iš standaus ratlankio, elastingų šoninių sienelių ir kontaktinio atspaudo. Padangos kontaktinis pėdsakas – tai padangos elementai, kurie atitinkamu momentu liečiasi su atraminiu paviršiumi. Jo forma ir matmenys priklauso nuo padangos tipo, padangos apkrovos, oro slėgio, atraminio paviršiaus deformacinių savybių ir jo profilio.
Priklausomai nuo rato ir atraminio paviršiaus deformacijų santykio, galimi šie judėjimo tipai:
Elastingas ratas ant nedeformuojančios dangos (rato judėjimas asfaltuotu keliu);
Kietas ratas ant deformuojamo paviršiaus (rato judėjimas ant puraus sniego);
Deformuojamas ratas ant deformuojamo paviršiaus (rato judėjimas ant deformuojamo grunto, purus sniegas su sumažintu oro slėgiu).
Priklausomai nuo trajektorijos, galimi tiesūs ir kreiviniai judesiai. Atkreipkite dėmesį, kad pasipriešinimas kreiviniam judėjimui viršija pasipriešinimą tiesiam judėjimui. Tai ypač pasakytina apie trijų ašių transporto priemones su balansuojančiu galiniu vežimėliu. Taigi, trijų ašių transporto priemonei važiuojant trajektorija minimaliu spinduliu keliu su dideliu sukibimo koeficientu, lieka padangų žymės, iš išmetimo vamzdžio veržiasi juodi dūmai, o degalų sąnaudos smarkiai padidėja. Visa tai yra kelis kartus padidėjusio pasipriešinimo kreiviniam judėjimui, palyginti su tiesiuoju, pasekmė.
Žemiau mes atsižvelgiame į tampraus rato spindulius konkrečiam atvejui - tiesiniu rato judesiu ant nedeformuojamo atraminio paviršiaus.
Yra keturi automobilio ratų spinduliai:
1) nemokamai; 2) statinis; 3) dinamiškas; 4) rato riedėjimo spindulys.
Laisvas rato spindulys - apibūdina rato dydį neapkrautoje būsenoje esant vardiniam oro slėgiui padangoje. Šis spindulys yra lygus pusei išorinio rato skersmens.
r c = 0,5 D n ,
Kur rc yra laisvasis rato spindulys m;
D n- išorinis rato skersmuo metrais, kuris nustatomas eksperimentiniu būdu nesant kontakto tarp rato ir kelio ir vardinio oro slėgio padangoje.
Praktiškai šį spindulį dizaineris naudoja savo kinematika nustatydamas bendrus automobilio matmenis, tarpus tarp ratų ir automobilio kėbulo.
Statinis rato spindulys – atstumas nuo guolio paviršiaus iki rato sukimosi ašies vietoje. Nustatyta eksperimentiškai arba apskaičiuota pagal formulę
r st \u003d 0,5 d + l z H,
Kur r st statinis rato spindulys m;
d- rato ratlankio nusileidimo skersmuo m;
z- padangos vertikaliosios deformacijos koeficientas. Priimtinas toroidinėms padangoms l z =0,85…0,87; reguliuojamo slėgio padangoms z=0,8…0,85;
H – padangos profilio aukštis m.
Dinaminis rato spindulys rd- atstumas nuo atraminio paviršiaus iki rato sukimosi ašies judant. Kai ratas juda išilgai kieto atraminio paviršiaus mažu greičiu važiavimo režimu,
r st » r d .
Rato riedėjimo spindulys r k yra kelias, kurį nueina rato centras, kai jis sukasi vienu radianu. Nustatoma pagal formulę
r į = ,
Kur S- rato nuvažiuotas kelias per vieną apsisukimą m .;
2p yra radianų skaičius per vieną apsisukimą.
Kai ratas rieda, jis gali būti veikiamas sukimo momento M kr ir stabdyti M t akimirkų. Tokiu atveju sukimo momentas sumažina riedėjimo spindulį, o stabdymo momentas jį padidina.
Kai ratas slysta, kai yra kelias ir nėra rato sukimosi, riedėjimo spindulys linkęs į begalybę. Jei vietoje slysta, tada riedėjimo spindulys lygus nuliui. Todėl rato riedėjimo spindulys svyruoja nuo nulio iki begalybės.
Riedėjimo spindulio eksperimentinė priklausomybė nuo taikomų momentų parodyta 3.1 pav. Grafike išsirinkime penkis būdingus taškus: 1,2,3,4,5.
1 taškas – atitinka rato slydimo judėjimą, kai taikomas stabdymo momentas. Riedėjimo spindulys šioje vietoje linkęs į begalybę. 5 taškas – atitinka rato slydimą vietoje, kai taikomas sukimo momentas. Riedėjimo spindulys šioje vietoje artėja prie nulio.
2-3-4 skyrius yra sąlygiškai tiesinis, o 3 taškas atitinka spindulį r ko kai ratas rieda važiavimo režimu.
3.1 pav.Priklausomybė r iki = f (M).
Rato riedėjimo spindulys šioje linijinėje atkarpoje nustatomas pagal formulę
r iki = r iki ± l T M,
Kur l m – padangos tangentinio tamprumo koeficientas;
M- ratui taikomas sukimo momentas N.m.
Paimkite ženklą „+“, jei stabdymo momentas taikomas ratui, ir „-“ ženklą, jei naudojamas sukimo momentas.
1-2 ir 4-5 skyriuose nėra jokių priklausomybių nustatant rato riedėjimo spindulį.
Kad būtų patogiau pateikti medžiagą, ateityje pristatysime „rato spindulio“ sąvoką r į, turint omenyje tai: jeigu nustatomi automobilio kinematikos parametrai (taka, greitis, pagreitis), tai rato spindulys suprantamas kaip rato riedėjimo spindulys; jei nustatomi dinaminiai parametrai (jėga, momentas), tai šis spindulys suprantamas kaip dinaminis rato spindulys rd. Atsižvelgiant į toliau priimtą dinaminį spindulį ir riedėjimo spindulį bus žymimas r į ,
