Реакции дороги, действующие при движении на колеса автомобиля
При движении автомобиля его колеса могут катиться в различных режимах: тяговом, ведомом и тормозном. При этих режимах качения со стороны дороги на колеса действуют силы, называемые реакциями. Для определения их величины рассмотрим качение колеса автомобиля по жесткой (недеформируемой) дороге. Схема сил, действующих в этом случае на ведущее колесо, представлена на рис. 3.5.
Силы Рх и Pz и момент М' действуют на колесо со стороны автомобиля. Силы Rx и Rz действуют на колесо со стороны дороги и представляют собой ее реакции.
Рассмотрим указанные силы и момент.
Pz — вертикальная нагрузка на колесо, направленная вниз перпендикулярно поверхности дороги.
Рис. 3.5. Силы, действующие на ведущее колесо при качении по недефор-мируемой дороге: О — центр колеса |
Рх — продольная сила, параллельная поверхности дороги. В зависимости от режима качения колеса она может быть направлена как в сторону движения автомобиля, так и в противоположную.
М' — момент, подводимый к колесу от полуоси или тормозного барабана (тормозного диска). Иногда момент может быть равен нулю (не подводится к колесу). Момент считается положительным, если его направление совпадает с направлением вращения колеса, и наоборот.
Rz — нормальная реакция дороги, направленная вверх перпендикулярно поверхности дороги. Точка приложения нормальной реакции смещена относительно оси колеса на некоторую величину ашиз-за большей деформации шины в набегающей на дорогу части, чем в сбегающей с дороги. Это подтверждает эпюра элементарных сил, действующих в месте контакта колеса с дорогой, для которых нормальная реакция является результирующей силой.
Rx — касательная реакция дороги. Это сила, которая действует в плоскости дороги и в зависимости от режима качения колеса может быть направлена в сторону движения автомобиля или в противоположную. Касательная реакция считается положительной, если она направлена в сторону движения, и наоборот.
Составим уравнение моментов относительно оси колеса:
(3.16)
где Jк — момент инерции колеса относительно оси вращения. Из выражения (3.16) находим касательную реакцию дороги:
Обозначим отношение символом f и, выразив величину
- с помощью формулы (3.15) через ускорение автомобиля j,
Для касательной реакции дороги получим в общем случае (при любых режимах качения колеса)
(3.17)
Рассмотрим типичные режимы качения колеса.
Тяговый режим характерен для ведущего колеса. Момент М' подводится к колесу через полуось, и направление момента совпадает с направлением вращения колеса. В этом случае момент называется крутящим. Подставляя в выражение (3.17) вместо М' выражение для крутящего момента Мк,подводимого к ведущим колесам, и учитывая соотношения (3.12) и (3.15), для ведущего колеса получим
где – тяговая сила.
Для ведущего колеса касательная реакция Rx> 0. Следовательно, она направлена в сторону движения, как показано на рис. 3.5.
Ведомый режим характерен для ведомого колеса. Момент М' к колесу не подводится, и, следовательно, он равен нулю. Для ведомого колеса касательная реакция дороги
Знак «–» показывает, что у ведомого колеса касательная реакция дороги направлена против движения (рис. 3.6, а).
Тормозной режим является характерным для тормозящего колеса (ведущего, ведомого). Момент М' подводится к колесу от
Рис. 3.6. Силы, действующие на ведомое (а) и тормозящее (б) колеса при качении по недеформируемой дороге:
О — центр колеса
тормозного барабана или тормозного диска и направление его противоположно направлению вращения колеса. В этом случае момент называется тормозным (Мтор). Подставив в выражение (3.17) вместо М' тормозной момент (М' = –Мтор),для тормозящего колеса получим
Знак «–» свидетельствует о том, что у тормозящего колеса касательная реакция дороги направлена против движения (рис. 3.6, б).
Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 312;