Факторы, влияющие на коэффициент сопротивления качению

Коэффициент сопротивления качению количественно характеризует силу сопротивления качения F_f, потери мощности в колесном движителе, а также интенсивность износа шин. На износ протектора приходится около 70% всех случаев выхода шины из строя. Кроме того, на нагрев шины. Повышенный тепловой режим работы шины резко сокращает ее долговечность. Повышение температуры до 100⁰С снижает прочность связей резины с кордом в 2 раза. Температура шины 100 – 120⁰С считается критической, а более 120⁰С считается крайне опасной. Факторы, оказывающие влияние на коэффициент сопротивления качению можно разделить на: эксплуатационные и конструктивные.

Эксплуатационные факторы.

На коэффициент влияют такие эксплуатационные факторы, как: тип покрытия дороги, давление воздуха в шинах, температура шины, нагрузка на колесо, момент передаваемый через колесо.

Тип и состояние дорожного покрытия.

Чем больше деформируется дорожное покрытие, тем больше сопротивление качению. Неровности дорожного покрытия создают динамические нагрузки, вызывающие деформации шин и гистерезисные потери. Если на поверхности имеется водяная пленка или жидкая грязь, то сопротивление качению возрастает из – за гидравлических потерь на выдавливание этой пленки. В таблице 1 представлены примерные значения коэффициента для различных типов дорог.

Таблица 1

Тип дороги	Значение f
Асфальтобетонное шоссе: в хорошем состоянии в удовлетворительном состоянии Грунтовая дорога: сухая укатанная после дождя в период распутицы Песок и супесок: сухой сырой Увлажненная глинистая целина Рыхлый снег	0,007….0,015 0,015….0,02   0,025….0,030 0,050….0,15 0,100….0,25   0,10….0,30 0,06….0,15 0,10….0,20   0,10….0,30 0,05…0,10

Скорость движения.

С увеличением скорости возрастает. При этом с увеличением скорости = 20….30 м/с (70…100 км/час). Интенсивность роста зависит от внутреннего давления воздуха в шинах . На рис. 4 показана зависимость от скорости и . Кривая 1, 2, 3 соответствуют равному 15, 25 и 30 .

Температура шины.

С увеличением температуры шины ее сопротивление качению снижается, во – первых, за счет уменьшения гистерезисных потерь в резине, во – вторых, в результате повышения внутреннего давления воздуха в шине. При этом снижается коэффициент в результате уменьшения деформации шины (рис.5).

Рис. 4. Рис.5.

Изменение давления воздуха в шине.

Рис. 6.

Коэффициент на различных дорогах в различной степени зависит от . На дорогах с твердым покрытием он уменьшается с увеличением давления воздуха при близком к рекомендуемому (кривая 3, Рис.6).

При движении по деформируемым дорогам, при уменьшении давления увеличиваются потери, связанные с деформацией шины, но уменьшаются потери на деформацию грунта (прокладывание колеи). Можно подобрать такое давление в шинах при котором сопротивление качению для данных дорожных условий будет минимальным. На рисунке 6 приведена зависимость от на разных опорных поверхностях: 1 – песок; 2 – пашня; 3 – асфальт.

Наличие системы регулирования воздуха в шинах позволяет изменять в зависимости от типа и состояния дороги или местности, по которой движется машина. На манометре имеются рекомендованные величины для различных дорожных условий.

Увеличение нагрузки на колесо.

При неизменном давлении увеличение нормальной нагрузки на колесо приводит к возрастанию . На дорогах с твердым покрытием при незначительном изменении нагрузки в пределах 80…100%, коэффициент меняется не существенно. При увеличении нагрузки на колесо более чем на 20% интенсивность увеличения возрастает. При движении по деформированному грунту с увеличением имеет место значительное возрастание .

Увеличение крутящего момента , подводимого к колесу, приводит к увеличению . Потери возрастают как в результате увеличения смещения нормальной реакции , так и в результате увеличения работы трение в контакте (пробуксирование).

При движении по дороге с твердым покрытием предельное значение нормальной нагрузки на колесо определяется в основном из условий долговечности шины и дорожного покрытия. Для каждой модели шины завод – изготовитель устанавливает грузоподъемность, т.е. величину нормальной нагрузки _, обеспечивающий долговечность шины. На рисунке 7 показана зависимость срока службы шины от величины перегрузки шины .

Рис.7. Рис. 8

2.2.Конструктивные факторы.

Значение коэффициента зависит от большого числа конструктивных параметров шины.

2.2.1.Толщина протектора шины.

Увеличение толщины протектора повышает , особенно у диагональных шин.

По мере износа протектора уменьшается. У шин с вездеходным рисунком протектора, имеющих толщину протектора почти в 2 раза больше, чем у шины с дорожным рисунком, при качении по дороге с твердым покрытием коэффициент на 25…30% больше.

Соотношение размеров профиля шины.

Увеличение отношения (см. рис.8) ширины к ширине профиля и уменьшение отношения высоты профиля к его ширине приводит к снижению коэффициента . Снижение отношения уменьшает также зависимость от скорости движения.

Конструкция каркаса шины.

В зависимости от угла наклона нитей в каркасе шины подразделяются на: диагональные (угол наклона 45…60), опоясано – диагональные (угол наклона более 60) и радиальные (угол наклона примерно равен 0). Внутреннее строение каркаса шины существенно влияет на . При скоростях меньше 30…35м/с наименьшим сопротивлением качению обладают радиальные шины ( меньше чем у диагональных на 15…20%). При больших скоростях движения наименьшим коэффициентом обладают опоясно – диагональные и низкопрофильные диагональные шины.

Диаметр и ширина колеса.

Увеличение диаметра колеса приводит к уменьшению . На твердых и ровных дорогах снижение не значительное, но весьма существенное при движении по деформируемой опорной поверхности и по дорогам, имеющим выбоины.

С увеличением ширины колеса незначительно возрастает при движении по дороге с твердым покрытием. При движении по деформируемой опорной поверхности (мягкие грунты) коэффициент существенно снижается.

Дата добавления: 2014-01-07