Неподвижное колесо

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ С ДОРОГОЙ

Пытанні і заданні для самакантролю

1. Назавіце характэрныя прыкметы раслін аддзела пакрытанасенных.

2. Якія характэрныя прыкметы маюць расліны класа двухдольных?

3. Вызначце прымітыўныя рысы раслін парадку магноліекветных.

4. Ахарактарызуйце асаблівасці раслін парадку казяльцовакветных.

5. У якіх напрамках адзначаецца эвалюцыя кветкі раслін сям’і казяльцовых?

6. Дайце характарыстыку раслін парадку макакветных.

7. У якім напрамку прасочваецца эвалюцыя кветкі ў раслін парадку макакветных?

Взаимодействие автомобильного колеса с дорогой осуществляется непосредственно через протектор. Протектор шины работает в наиболее тяжелых условиях по сравнению с другими элементами шины. Особенно незащищенной и наиболее нагруженной является контактная поверхность протектора. Все это приводит к возникновению в зоне контакта сложной картины распределения нормальных и касательных напряжений, а также проскальзывания, что является главной причиной износа протектора.

Пневматическая шина, смонтированная на обод и накаченная воздухом, изменяет свои размеры по сравнению с исходной конфигурацией. Как правило, автомобильные шины при накачивании воздухом увеличивают свои размеры по диаметру. Это приводит к растяжению каркаса и протектора по беговой дорожке шины.

Рисунок 1 – Схема сил, действующих на неподвижное колесо и эпюры распределения контактных напряжений по площади контакта

При нагружении автомобильного колеса нормальной нагрузкой шина подвергается деформации и в зоне контакта с опорной поверхностью получает нормальный прогиб. Контакт шины с опорной поверхностью характеризуется при этом следующими параметрами:

– нормальным прогибом шины h_z =R_CB - R _ст;

где R_CB – свободный и R _ст – статический радиусы колеса;

– длиной контакта L_к;

– углом контакта α_к;

– площадью контакта F, которая для большинства современных шин при полной нормальной нагрузке имеет форму, близкую к прямоугольной.

Контактные напряжения распределяются неравномерно по площади контакта шины. При малых прогибах шины нормальные напряжения должны быть пропорциональными нормальной деформации шины в данной точке поверхности контакта. Поэтому нормальные напряжения должны увеличиваться от начала контакта в точке А кего центру. В точке D они должны достигнуть максимальной величины. В направлении от точки D к В напряжения будут снова снижаться симметрично распределению на участке DA и пропорционально уменьшению нормальной деформации шины в данных радиальных сечениях. При малых прогибах шины распределение нормальных напряжений по длине контакта должно подчиняться некоторым эллиптическим или параболическим зависимостям.

При больших нормальных прогибах беговая дорожка шины в результате изгибного эффекта стремится в центре контакта переместиться внутрь контакта, т. е. отжаться от опорной поверхности.

В связи с этим нормальные контактные напряжения в центре должны уменьшаться, а в зонах начала контакта повышаться. В результате при больших прогибах шины эпюры распределения нормальных напряжений по длине контакта шины должны приобрести другую форму, чем при малых прогибах. В этом случае эпюры приближаются к трапецеидальной форме.

По ширине контакта из-за неодинаковой радиальной жесткости беговой дорожки в разных продольных сечениях, нормальные напряжения распределяются также неравномерно. Беговая дорожка шины имеет наименьшую толщину в центральной части беговой дорожки и существенно большую в своих плечевых зонах (по углам беговой дорожки). Таким образом, в центральной части беговая дорожка имеет меньшие радиальную и изгибную жесткости, а в плечевых зонах - большие. В соответствии с этим упомянутый выше изгибной эффект беговой дорожки будет проявляться в большей степени в центральной зоне и в меньшей степени в плечевых зонах.

На рисунке 1 d показана эпюра распределения нормальных напряжений q по длине контакта в центральной части беговой дорожки (сечение 1–1), приближающаяся к трапецеидальной форме и соответствующая нагружению шины с большими прогибами при полной нормальной нагрузке на колесо. Верхнее основание трапеции, приближенно отражающей эпюру, показано штрихами.

Эпюра распределения нормальных напряжений для сечения 3–3,лежащего в плечевой зоне беговой дорожки, показана на рисунке 1 е. Она представляет собой некоторую параболическую зависимость.

На рисунке 1 г представлена эпюра распределения нормальных напряжений по ширине контакта в сечении 2–2.

На рисунке 1 а в зоне контакта шины пунктиром показан первоначальный контур шины по наружному диаметру. В зоне контакта внешние силы, приложенные к шине со стороны дороги, уравновешивают нагрузку от внутреннего давления воздуха. Вследствие этого в определенной зоне OMADBW беговая дорожка сокращается по длине. В зонах МА и BW элемент беговой дорожки, первоначально имеющий длину L, сокращается по длине до L (1–ε), где ε – относительная окружная деформация беговой дорожки. Непосредственно в зоне контакта зона ADB –элементы беговой дорожки, наряду со стремлением сжаться в окружном направлении, при выпрямлении беговой дорожки получают угловое смещение относительно обода колеса: влево в зоне угла α₁и вправо в зоне угла α₂. Точка D в этом случае является нейтральной – она не имеет углового смещения относительно обода. Смещенные элементы беговой дорожки стремятся сдвинуться относительно опорной поверхности к поперечной плоскости колеса. Однако их смещению препятствуют силы трения, действующие между шиной и опорной поверхностью. В результате этого возникают продольные касательные напряжения τ_х, приложенные к шине в направлении от центральной поперечной плоскости к краям контакта (к зонам точек А и В).

Эпюры распределения сил трения τ_F, если принять коэффициент трения μ постоянным по всей площади контакта, т. е. не зависящим от величины нормальных напряжений, подчиняются тем же закономерностям, что и нормальные контактные напряжения q, рассмотренные выше. На рисунке 1 штрихами показаны эпюры распределения по длине контакта сил трения τ_F = qμ центральной части беговой дорожки.

Напряжения равны нулю в начале контакта (точки А и В), где силы трения равны нулю, и на центральной поперечной плоскости (точка D) как нейтральной плоскости, в зоне которой изменяется направление действия продольных каса­тельных напряжений.

От точки D к точкам А и В напряжения τ _х возрастают в соответствии с изменением углов смещения элементов беговой дорожки относительно обода колеса, достигая максимальной величины между точками D и A, D и В. Таким образом, эпюра продольных касательных контактных напряжений τ _х по длине контакта должна иметь вид, показанный на рисунке 1 ж.

В поперечном направлении по площади контакта с опорной поверхностью действуют поперечные касательные напряжения τ_у, природа которых аналогична природе продольных касательных напряжений рассмотренной выше. Эпюра распределения поперечных контактных напряжений представлена на рисунке 1 б.

Дата добавления: 2014-01-13