Ведомое колесо

Схема сил, действующих на ведомое колесо и эпюры распределения контактных напряжений по длине контакта, показаны на рисунке 2. Качение ведомого колеса происходит под действием толкающей силы Рв, приложенной к оси колеса в горизонтальной плоскости, равной силе сопротивления качению ведомого колеса. При этом ось колеса перемещается справа со скоростью v, а обод колеса вращается с угловой скоростью ω.

При качении автомобильного колеса его шина непрерывно деформируется в зоне контакта. В зоне первой половины угла контакта, в зоне угла α₁, шина прогибается и получает нормальный прогиб, а во второй половине угла контакта в зоне угла α ₂ она выпрямляется и постепенно освобождается от прогиба, восстанавливая свою первоначальную форму.

На участке AD контакта к шине со стороны опорной поверхности прикладывается нормальная реакция, которая противодействует вращению колеса, т. е. создает момент, препятствующий вращению колеса. На участке DB нормальная реакция опорной поверхности отталкивает шину от опорной поверхности, т. е. создает момент, способствующий качению колеса. В связи с наличием гистерезисных потерь в материале шины давление беговой дорожки на опорную поверхность в зоне угла α ₂ на участке контакта DB меньше, чем в зоне угла α₁. Поэтому нормальная реакция дороги на участке AD больше, чем на участке DB. Это приводит к тому, что общая реакция дороги смещается в направлении большей составляющей, т. е. в зону угла α₁, и точка приложения общей реакции смещается по направлению движения колеса на величину а относительно вертикали, проходящей через ось колеса.

В плоскости контакта ведомого колеса действует продольная касательная сила R_x, направленная против движения колеса. Сила R_x является результирующей продольных контактных касательных напряжений τ_х, приложенных к шине в контакте.

Деформации шины в контакте при качении эпюра нормальных контактных напряжений ведомого колеса несколько отличается от таковой для неподвижного колеса. Вследствие ослабления давления в зоне угла α₂ верхнее основание эпюры нормальных напряжений получает наклон в сторону выхода из контакта (Рисунок 2 в).

Рисунок 2 – Схема сил, действующих на ведомое колесо из эпюры распределения контактных напряжений по длине контакта.

Картина распределения продольных контактных касательных напряжений шины ведомого колеса имеет свои особенности по сравнению с тем, что имеется у неподвижного колеса. При качении ведомого колеса возникают дополнительные составляющие продольных касательных сил, обусловленные действием в контакте продольной касательной силы R_x и дополнительным угловым смещением элементов беговой дорожки относительно обода колеса при проходе ими зоны контакта.

Внешняя касательная сила, действующая в контакте эластичной шины с дорогой, распределяется по длине контакта по треугольной зависимости, возрастая от нуля на входе в контакт до максимальной величины на выходе из контакта.

На рисунке 2 г показаны эпюра 1 продольных касательных напряжений неподвижного колеса, а треугольная эпюра 2 представляет распределение по длине контактных напряжений i_f, вызванных действием реакции дороги R_x, равной силе сопротивления качению ведомого колеса.

Беговая дорожка шины при равномерном качении ведомого колеса благодаря наличию значительного нормального прогиба шины в контакте проходит зону контакта переменной угловой скоростью.

Мы видим, что характер рассматриваемых угловых смещений элементов беговой дорожки относительно обода колеса качественно аналогичен угловым смещениям, возникающим при нормальном прогибе шины, рассмотренным на неподвижном колесе. Таким образом, угловые смещения беговой дорожки, вызванные двумя различными причинами, совпадают по знаку и должны складываться.

На рис. 2.8 г видно, что эпюра продольных касательных напряжений ведомого колеса ассиметрична по длине контакта. Касательные напряжения концентрируются во второй половине угла контакта, ближе к выходу из контакта.

На этом же рисунке штриховыми линиями показаны эпюры сил трения по длине контакта. В тех местах, где продольные касательные напряжения равны силам трения, наступает скольжение элементов беговой дорожки относительно опорной поверхности.

На входе в контакт и выходе из него должно иметь место скольжение. Очевидно, в связи с большой концентрацией касательных напряжений на выходе из контакта скольжение в этой зоне должно быть больше, чем на входе в контакт.

Дата добавления: 2014-01-13