Качение колеса

ТЕОРИЯ ТРАКТОРА И АВТОМОБИЛЯ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТРАКТОРА И АВТОМОБИЛЯ

Глава 40

Колесо преобразует вращательное движение механизмов мобиль-
ной машины в поступательное движение, перенося его на несущую си-
стему.

Вращение колеса происходит в плоскости, перпендикулярной оси
вращения вокруг центра О (рис. 3Q1, «, б). Эта плоскость, называемая
центральной плоскостью вращения колеса, ориентирована относитель-
но продольной, поперечной н опорной плоскостей, следы которых соот-
ветственно обозначены 2, 3.

Под качением колеса понимается вращение колеса, находящегося
в контакте с опорной поверхностью, сопровождающееся перемещением
центра О в продольной плоскости, т. е. видоизменение вращательного
движения в поступательное или наоборот. При качении колеса возни-
кает скольжение всех или части контактных точек протектора по опор-
ной поверхности с разными скоростями.

Продольное скольжение колеса, при котором все контактные точки
протектора скользят по опорной поверхности в направлении вектора
поступательной скорости v, называется юзам, а скольжение в противо-
положном направлении- -буксованием.

Качение колеса, при котором хотя бы одиа контактная точка про-
тектора не скользит по опорной поверхности, называется качением без
скольжения. Отношение продольной составляющей поступательной
скорости центра О колеса к его угловой скорости ш называется радиу-
сом г_и качения без скольжения.

В случае продольного скольжения радиус качения без скольжения

продольная составляющая поступа-

" ^! ", (1И)

Г.... ^—
^к 0)

где v_f — скорость продольного сьольжспня; у_л
тельной скорости центра колеса.

Расстояние от центра О движущегося колеса до опорной плоскости
называется динамическим радиусом колеси / _д.

Расстояние от центра О неподвижного колеса, несущего нормаль-
ную нагрузку G, до горизонтальной опорной поверхности называется
статическим радиусом колеса Л т-
В зависимости от режимов работы п вида колес (ведущее или ве-
домое) колеса различно нагружены силами и моментами (или только
силами) при качении, то есть имеют своп режимы нагружения. Ниже
рассматриваются два режима: ведущий п тормозной.

В ведущем режиме (рис. 301,а) колесо нагружено силой Р_п
тяги колеса и приводится во вращение крутящим моментом М.

Сила тяг» колеса Р_к — это продольная сила колеса, направленная
противоположно скорости его продольного перемещения. Направление
действия момента М совпадает с направлением угловой скорости и>.

Кроме того, па колесо в центральной плоскости вращения действу-
ют:

продольная сила Р_х и нормальная нагрузка P_z, являющиеся сос-
тавляющими равнодействующей всех сил, приложенных к колесу со
стороны машины в центре О. Сила Р_х перпендикулярна поперечной
плоскости, а сила P_z — опорной плоскости. Для горизонтальной опорной
поверхности P_Z = G;

толкающая сила Р_в — продольная сила колеса, действующая в на-
правлении скорости его продольного перемещения (для качения коле-
са в центральной плоскости Рв = Рк=Рх);

продольная R_x и нормальная R_z реакции опорной поверхности. Точ-
ка приложения реакции R_z отстоит от центральной поперечной плоскос-
ти на расстоянии в, называемом продольным сносом нормальной реак-
ции, значение которого зависит от упругих свойств шины и состояния
опорной поверхности;

результирующая воздействия опорной плоскости на колесо (реак-
ция) R_mt, являющаяся равнодействующей реакций R_z и R_x\

результирующая воздействия остова на колесо (сила) Р₀к, пред-
ставляющая собой равнодействующую сил Р_к и P_z\

Результирующая воздействия колеса на остов (реакция) R_K0.
Сила Рок и реакция R_K0 приложены в центре О колеса, равны друг
другу и противоположно направлены.

Рис. 301. Схема сил, действующих на колесо при качении: а— ведущий режим; б— тормозной режим; в— реакции опорной поверхности па колесо.

а

в

В тормозном режиме (рис. 301,6) колесо под действием тол-
кающей силы Р_в перемещаетя со скоростью v_x, а его вращению с угло-
вой скоростью ю противодействует крутящий (тормозной) момент М.

(П5)

При качении колеса часть подведенной к нему мощности затрачи-
вается на трение в шине при ее деформации, скольжение шины по опор-
ной поверхности, трение в подшипниках колеса. Разность между мощ-
ностью Л^под, подведенной к колесу, и мощностью М_пер, отведенной от
колеса и перенесенной на остов машины, называется мощностью N_f со-
противления колеса качению:

ЛГ_П0Д — А/_Пер — Alto Р_в v ~ N_f.

Моментом Mf сопротивления колеса качению называется условная
количественная характеристика сопротивления колеса качению:

(116)

Дата добавления: 2014-10-31