- •Введение
- •1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью
- •1.1. Радиусы автомобильного колеса
- •1.2. Реакции опорной поверхности
- •1.3. Момент сопротивления качению
- •1.4. Коэффициент сопротивления качению
- •Коэффициент сопротивления качению для различных дорог
- •1.5. Продольная реакция и режим качения колеса
- •Ведущий
- •Нейтральный
- •Тормозной
- •1.6. Сила и коэффициент сцепления шины с дорогой
- •Коэффициент сцепления для различных дорог
- •2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения
- •2.1. Сила сопротивления качению
- •2.2. Сила сопротивления подъему
- •2.3. Сопротивление воздушной среды
- •Коэффициенты обтекаемости и площади лобового сопротивления
- •2.4. Внутренние силы сопротивления
- •Механические потери двс
- •Трение в узлах
- •Привод механизмов
- •2.5. Продольные усилия ведущих колес
- •2.6. Уравнение силового баланса
- •2.7. Приведенная сила инерции
- •2.8. Уравнение мощностного баланса
- •2.9. Распределение нормальных реакций дороги на передние и задние колеса
- •3. Режим работы и характеристики двигателя
- •3.1. Режим работы двигателя
- •3.2. Управление крутящим моментом двигателя
- •3.3. Скоростные характеристики
- •3.4. Топливные характеристики
- •3.5. Эксплуатационный режим работы
- •4. Динамика прямолинейного движения
- •4.1. Динамический паспорт автомобиля
- •4.2. Разгон автомобиля
- •Р ис. 22. Характеристика ускорений
- •4.3. Особенности автомобилей с гидромеханической трансмиссией
- •4.3.2. Показатели к характеристики рабочего процесса
- •4.4. Оценочные показатели и характеристики разгонных и скоростных свойств автомобиля
- •5. Топливная экономичность
- •5.1. Измерители топливной экономичности
- •5.2. Уравнение расхода топлива
- •5.3. Оценочные показатели и характеристики топливной экономичности автотранспортных средств
- •5.4. Эксплуатационные нормы расхода топлива
- •Значение линейных норм расхода топлива
- •6. Экологическая безопасность
- •6.1. Значение экологической безопасности автомобиля
- •6.2. Вредные вещества и источники их выделения
- •6.3. Влияние режима работы двигателя на токсичность отработавших газов
- •6.4. Влияние скоростного режима работы двигателя на экологическую безопасность
- •6.5. Показатели и характеристики выброса вредных веществ
- •Относительная опасность некоторых вредных веществ
- •6.6. Уравнение выброса вредных компонентов отработавших газов
- •6.7. Экологическая характеристика токсичности установившегося движения
- •6.8. Токсичность отработавших газов при различных режимах работы двигателя автомобиля
- •7. Тормозные свойства автомобиля
- •7.1. Классификация режимов торможения
- •7.2. Уравнение торможения
- •7.3. Торможение при неполном использовании сил сцепления
- •7.4. Торможение с полным использованием сил сцепления
- •7.5. Основные фазы процесса торможения
- •7.6. Тормозной путь автомобиля
- •7.7. Распределение тормозных усилий между осями
- •8. Проходимость автомобиля
- •8.1. Проходимость автомобиля и ее значение
- •8.2. Показатели проходимости
- •Автомобили
- •8.3. Взаимодействие колеса с грунтом
- •8.4. Преодолевание пороговых препятствий
- •8.5. Пути повышения проходимости
- •9. Плавность хода
- •9.1. Плавность хода и ее значение
- •9.2. Измерители плавности хода
- •9.3. Колебания автомобиля
- •9.4. Способы повышения плавности хода автомобиля
- •10. Динамика криволинейного движения
- •10.1. Значение и особенности криволинейного движения
- •10.2. Силы и моменты, обеспечивающие поворот
- •10.3. Боковой увод колеса
- •10.4. Кинематические параметры криволинейного движения
- •10.5. Силы инерции при криволинейном движении
- •10.6. Боковые реакции на колесах в процессе поворота
- •10.7. Крен кузова при криволинейном движении
- •11. Управляемость и маневренность
- •11.1. Поворачиваемость автомобиля
- •11.2. Критическая скорость по условиям управляемости
- •11.3. Колебания управляемых колес вследствие их дисбаланса
- •11.4. Автоколебания управляемых колес
- •11.5. Колебания управляемых колес вследствие кинематического несоответствия подвески и рулевого управления
- •11.6. Стабилизация управляемых колес
- •11.7. Углы установки колес
- •11.8. Маневренность автотранспортных средств
- •Р ис.79. Угол горизонтальной гибкости
- •12. Устойчивость автомобиля
- •12.1. Основные виды устойчивости автомобиля
- •12.2. Критическая скорость по боковому скольжению
- •12.3. Критическая скорость движения по опрокидыванию
- •13. Контрольные вопросы
- •13.1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью
- •13.2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения
- •13.3. Режим работы и характеристики двигателя
- •13.4. Динамика прямолинейного движения
- •Топливная экономичность
- •13.6. Экологическая безопасность
- •13.7. Тормозные свойства автомобиля
- •9. Что понимается под временем срабатывания тормозного привода?
- •13.8. Проходимость автомобиля
- •13.9. Плавность хода
- •13.10. Динамика криволинейного движения
- •13.11. Управляемость и маневренность автомобиля
- •13.12. Устойчивость автомобиля
8.3. Взаимодействие колеса с грунтом
Опорные свойства автомобиля зависят не только от свойств грунта, но и от веса автотранспортного средства и свойств его шин, которые определяют площадь пятна контакта и величину давления на опорную поверхность.
При контакте шины с твердой поверхностью (асфальтобетон, цементобетон и т.п.) площадь пятна контакта зависит от величины нормальной нагрузки (Gк) и радиальной жесткости шины (сш). При этом следует различать контурную площадь пятна и площадь по выступам протектора (рис. 45.).
а б
Рис. 45. Площадь пятна контакта шины с дорогой:
а) по выступам; б) контурная.
Контурная площадь (Fк) представляет собой площадь фигуры, образованной замкнутой линией, огибающей зону контактирования выступов протектора с опорной плоскостью, а площадь по выступам (Fв) - сумму площадей фактических зон контактирования выступов с опорной поверхностью. При взаимодействии колеса с твердой опорной поверхностью контурная площадь пятна контакта значительно больше площади по выступам, т.к. включает все промежутки между выступами протектора. Отношение указанных площадей называется коэффициентом насыщенности контакта:
Кн = Fв/Fк. (179)
Контурная площадь пятна контакта может быть приближенно найдена по формуле, предложенной Р. Хедекелем:
Fк = πhz , (180)
где Dсв, b - соответственно свободный диаметр и ширина профиля шины;
hz - радиальная деформация шины.
Величина радиальной деформации определяется величиной нагрузки и радиальной жесткостью шины:
hz = Gк/сш. (181)
Радиальная жесткость, в свою очередь, зависит от конструкции шины, геометрических размеров и внутреннего давления воздуха. Ее значение может быть выражено эмпирической формулой:
сш = πк(pw + ро) , (182)
где pw - внутреннее давление воздуха в шине;
pо - давление в пятне контакта при pw = 0;
к - эмпирический коэффициент.
Поделив величину нагрузки (Gк) на площадь (Fк), получим формулу, выражающую среднее давление шины по контуру пятна контакта:
Рш ср = Gк/Fк = крw + ро. (183)
При качении колеса по грунту имеют место следующие деформации опорной поверхности:
1) смятие и уплотнение грунта;
2) выдавливание грунта в стороны;
3) перемещение грунта по направлению движения ("бульдозерный" эффект);
4) отрыв поверхностного слоя грунта вследствие его прилипания к шине;
5) срез протектором поверхностного слоя грунта и его выбрасывание из зоны контакта (эффект "экскавации" при пробуксовывании колеса).
Работа по смятию грунта колесом за один оборот равна работе по деформации объема грунта шириной b, высотой h и длиной S = 2prк (рис. 46).
Рис. 46. Смятие грунта колесом
Величину работы смятия можно выразить формулой:
Аг = Sb , (184)
где S – длина колеи;
b – ширина колеи;
f(h) – зависимость нормального давления колеса на грунт от глубины колеи (деформируемость грунта).
За один оборот колеса работа силы сопротивления качению:
Аf = Pf S. (185)
Если принять, что Аf равна работе по деформации грунта (Аг), то, приравняв Аf и Аг и поделив обе части равенства на S и Gк, получим формулу коэффициента сопротивления качению (точнее той его части, которая связана со смятием грунта):
fг = , (186)
где с, - постоянные коэффициенты, определяемые при обработке эксперементальных данных.
Из следует, что при определенных параметрах грунта (с и ), ширине колеса и приходящейся на него нагрузке коэффициент сопротивления качению нелинейно зависит от глубины колеи и с увеличением последней возрастает.