Файл: Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник.pdf

Во время увода колеса к передней части контакта приближа­ ются элементы шины, менее деформированные в поперечном нап­ равлении (участок кк), чем в задней (участок пп). Поэтому эле­ ментарные поперечные реакции в передней части контакта меньше, чем в задней, и эпюра элементарных поперечных реакций имеет форму, близкую к треугольной. Равнодействующая Y, равная по величине силе Ру, оказывается смещенной относительно центра контакта на расстояние сш; смещена также на расстояние Ьш и реакция X. В результате увода проекция центра колеса на пло­ скость дороги (точка 0Х) не совпадает с центром контакта 0, а силы

X и Y создают моменты, стремящиеся повернуть колесо вокруг шкворня. Значение этих моментов для движения автомобиля выяс­ ним ниже.

Увод может быть вызван также установкой управляемых колес под углом к направлению движения (схождением) и с наклоном к вертикали (развалом).

При малых значениях силы Ру проскальзывание в контакте шины с дорогой невелико, и колесо изменяет направление дви­ жения главным образом вследствие упругих деформаций шины. Если сила'Ру приближается по величине к силе сцепления, начи­ нается интенсивное проскальзывание в задней части контакта, которая более нагружена поперечными силами. Когда сила Р у равна силе сцепления, наблюдается проскальзывание шины в зоне

207

V

контакта ее с дорогой, вызывающее боковое перемещение колеса. В этом случае происходит уже не увод, а сложное движение ко­ леса (качение с одновременным боковым скольжением) под неко­ торым углом, равным углу между средней плоскостью колеса и направлением его движения.

На рис. 90, а показан примерный график зависимости угла увода був от поперечной силы Ру, приложенной к колесу. При небольших значениях силы Ру угол увода приблизительно пропор­ ционален ее величине, и участок АВ' можно считать прямолиней­ ным. Увеличение силы Ру вызывает проскальзывание в контакте, в результате чего линейная зависимость нарушается (участок В'С).

Рис. 90. Зависимость угла увода от поперечной силы:

а — общий вид; б — для шины размером 6,40 — 13; 1 и 2 — нагрузка на шину равна 6,0 кН; з и 4 — нагрузка равна 2,0 кН: сплошные кривые — давление составляет 0,17 МН/м2; штриховые — 0,12 ЫН/м1

В случае увеличения силы Ру до значения силы сцепления сруЪ начинается полное скольжение шины.

к колесу, чтобы оно катилось с углом увода, равным 1 рад, в Н/рад.

Для малых углов увода (до 4—6°) коэффициент /сув прибли­ женно можно считать постоянным. Для шин легковых автомоби­ лей он находится в пределах 15—40 кН/рад, а для шин грузрвых автомобилей и автобусов — в пределах 30-*-90 кН/рад.

Чем меньше коэффициент сцепления сру, тем меньше величина поперечной силы, вызывающей полное скольжение колеса. Так,

208

для кривой АВ 'С значение сру приблизительно вдвое больше, чем для кривой АВ"С".

На рис. 90, б приведены экспериментальные зависимости угла увода от поперечной силы для шины размером 6,40—13 при двух значениях воспринимаемой ею вертикальной нагрузки: 2,0 кИ (кривые 3 и 4) и 6,0 кН (кривые 1 и 2) при двух значениях давле­ ния воздуха в шине (сплошные кривые соответствуют давлению

В частности, прямолинейный участок в начале кривой у них отсутствует, и поэтому считать коэффициент /сув постоянным можно лишь с известным приближением. Увеличение вертикаль­ ной нагрузки и давления воздуха в шине сопровождается возраста­ нием сопротивления уводу шипы и поперечной силы, вызывающей полное скольжение.

При уводе шина деформируется не только в радиальном, но

и в поперечном направлениях, вследствие чего внутреннее трение

вшине увеличивается. Кроме того, прп больших углах увода ча­ стицы протектора интенсивно проскальзывают по дороге. В резуль­ тате при уводе сила, необходимая для качения кйлеса, резко возрастает. По опытным данным, сила, необходимая для качеиия колеса с уводом 6—7Р, может быть в несколько раз больше силы, которую нужно приложить к нему прп качении без увода.

Увод шин исследуют на стендах или динамометрических тележ­ ках, сходных по конструкции с теми, которые используют для определения коэффициентов / и ср. Устанавливая шину под различ­ ными углами к направлению движения, определяют влияние

скорости, вертикальной нагрузки и других факторов на увод. Во время дорожпых испытаний углы увода определяют при движении автомобиля по прямой или по окружности. В первом случае на оси колеса закрепляют фотоаппарат объективом вниз и так, чтобы продольные границы кадра были параллельны про­ дольной осп автомобиля. Во время движения автомобиля поверх­ ность дороги фотографируют с некоторой выдержкой, в результате чего отдельные пятиа и царапины на дорожном покрытии выглядят на снимке в виде лилий. Прп качении колеса с уводом (например, вследствие поперечного наклона дороги) линии на снимке распо­ лагаются относительно границ кадра под некоторым углом, рав­

ным углу увода шипы.

Чтобы определить углы увода осей при криволинейном движе­ нии, на автомобиль устанавливают бачок с двумя трубками, концы которых укрепляют посередине осей автомобиля на неболь­ шом расстоянии от дороги. В бачок заливают подкрашенную воду и накачивают воздух до давления 0,2—0,3 МН/м2. Во время движения автомобиля по окружности кран бачка открывают, и вода под давлением вытекает из трубок, образуя на дороге две окружности. Окружность радиуса Вг (рис. 91) представляет собой

209

траекторию движения середины передней оси, а окружность радиуса R — траекторию движения середины задней оси. При малой скорости влиянием увода можно пренебречь и считать, что автомобиль движется по такой же траектории, по которой бы он двигался, если бы имел шины, жесткие в поперечном направле­ нии. Замерив радиусы R1 и R 2, определяют величину среднего угла 6 поворота управляемых колес по формуле

Затем испытание повторяют при том же положении управляе­ мых колес, но при движении с большей скоростью. Радиусы окруж­ ностей при этом вследствие увода станут равными R13 и R*э, как

Рис. 91. Схема движения автомобилей с жесткими и эластичными шинами

показано на рис. 91, а центр окружности переместится из точки О

Сравним управляемость автомобилей с жесткими и эластичными в поперечном направлении шинами. Для этого определим радиус поворота середины задней оси автомобиля с эластичными и жест-

210

ними шинами. В соответствии с рис. 91 можно написать, что база (в м)

Следовательно, если траектория движения автомобиля с жест­ кими шинами зависит только от угла поворота управляемых колес, то у автомобиля с шипами, эластичными в поперечном направле­ нии, она зависит также и от углов увода и 62. Автомобиль с эластичными шинами может под действием поперечной силы двигаться криволинейно, даже если управляемые колеса нахо­ дятся в нейтральном положе­

нии и угол 0 равен нулю.

Р'пс. 92. Движение автомобиля с нейтральной поворачиваемостью:

а — криволинейное; б — прямолинейное

Под поворачиваемостью подразумевают свойство автомобиля с эластичными шинами отклоняться вследствие увода от на­ правления движения, определяемого положением управляемых колес.

Если углы увода передней и задней осей равны между собой, • то поворачиваемость автомобиля называют нейтральной. Хотя при этом согласно формуле (252) радиус R = траектория движения автомобиля с жесткими шинами не совпадает с траек­ торией движения автомобиля, имеющего нейтральную повора­ чиваемость, так как центры поворота в этих случаях занимают

211

различные положения. В качестве примера на рис. 92, а показаны траектории движения центра тяжести автомобилей с жесткими (вокруг центра О) и с эластичными шинами (вокруг центра Ог). В случае действия поперечной силы на автомобиль, имеющий жесткие шины, он сохраняет прежнее направление движения, если эта сила не увеличится до значения силы сцепления. Авто­ мобиль, имеющий нейтральную поворачиваемость, под действием поперечной силы движется также прямолинейно, но под углом 6ув к прежнему направленшо движения АА (рис. 92, б), т. е. по линии ВВ. Для движения по направленшо АА водитель должен повернуть автомобиль так, чтобы его продольная ось была расположена под углом к направлению движения АА, равным углу 6ув.

Если угол бх > 62, то радиус Вэ > R, и для движения автомо­ биля с эластичными шинами по кривой радиуса R управляемые колеса нужно повернуть на угол, больший, чем при жестких шинах. В этом случае поворачиваемость автомобиля называют недоста­ точной. Под действием поперечной силы Ру (рис. 93, а) при пря­ молинейном движении передняя ось автомобиля с недостаточной поворачиваемостыо в результате увода начнет двигаться под углом бх к ррежнему направлению движения, а задняя ось — под углом б2. Следовательно, автомобиль при нейтральном положении управляемых колес движется криволинейно, поворачиваясь во­ круг центра Ох. В результате поворота возникает центробежная сила, поперечная составляющая РЦу которой направлена в этом случае в сторону, противоположную силе Ру, что уменьшает ре­ зультирующую поперечную силу и увод шин. Следовательно,

212