Режим качения автомобильного колеса

Содержание

1. Режимы качения автомобильного колеса

Различают 5 режимов качения эластичного колеса (рис. 1.) (ранжированы по мере убывания радиуса):

1. Тормозной Тк<0 (если Sc=1, то rk=∞, но rд=const);

2. Ведомый Тк=0 (rk=rk0=const);

3. Нейстральный 0kf (rk0kkc);

4. Свободный Tk=Tf (rk=rkc=const);

5. Ведущий Tk>Tf (если Sб=1, то rk=0, но rд=const).

Где Tk − Крутящий момент на колесе, Sc − коэффициент скольжения в тормозном режиме, Sб − коэффициент скольжения в ведущем режиме, rk − кинематический радиус − отношение продольной составляющей поступательной скорости колеса к его угловой скорости, rд − динамический радиус − расстояние от центра катающегося колеса до опорной поверхности (дороги); rк0 − кинематический радиус колеса в ведомом режиме; Tf − момент сопротивления качению на колесе; rkc − кинематический радиус колеса в свободном режиме (Tk=Tf; Rx=0);

[pic 1]

Рисунок 1. Режимы качения колеса

[pic 2]

Рисунок 2. Динамика автомобильного колеса при качении по недеформируемой поверхности

Ведущий режим качения Rx>0. На колесо действует момент Мт совпадающий по направлению с ωk. Со стороны колеса на автомобиль действует сила тяги Рк, совпадающая с направлением движения, а со стороны автомобиля на колесо действует такая же сила Рх, направленная противоположно. Колесо в этом случае называют ведущим.

Свободный режим качения (Rx=0, Mт совпадает с угловой скоростью ωк). Режим при котором весь проводимый момент расходуется на преодоления сопротивления движению и поддержание постоянной скорости. При этом выполняется равенство:

Мт=fc*Rz*rд-(Jk*e/rд)

Колесо в этом случае называется свободным.

Ведомый режим качения (Мт=0; Rx<0). Режим при котором момент, проводимый к колесу равен нулю, а продольная реакция отрицательна и равна:

Rx=-(Rz*fc-(J*e/rд*rk))

Где знак «минус» показывает, что Rx направлена в сторону, противоположную движению. Колесо в данном случае является ведомым.

У ведомого колеса как инерционный момент, так и момент сопротивления качению при ускоренном вращении преодолевается моментом, создаваемым силой Rx. При замедлении вращения колеса момент сопротивления качению преодолевается частично моментом, от силы Rx, а частично инерционным моментом.

[pic 3]

Рисунок 3. Схемы сил, действующих на колесо в различных режимах качения: а − ведущий; б − свободный; в − нейтральный; г − ведомый; д − тормозной; е − зависимость касательной реакции от момента

Тормозной режим качения (Rx<0; Mт<0). Режим, при котором к колесу подводится тормозной момент, направленный в сторону противоположную направлению угловой скорости. Здесь

Rx= -(Mторм/rд –Rz*fc-(J*e/rд*rк))

Нейтральный режим качения (Rx<0; Mт>0). Этот режим выражает собой движение при отпущенной педали газа и включенной передаче (замедление). Описывается следующим неравенством: