Назначение шин

ШИНЫ И КОЛЕСА

Общие сведения об автомобильном колесе

Пневматическая шина (далее - шина) - это упругая оболочка, монтируемая на обод колеса и заполняемая сжатым воздухом. В нормативной и другой технической литературе под колесом по­нимается обод с элементами его соединения со ступицей. Наиболее распространенным соединительным элементом является колесный диск.

В общем случае, когда не рассматривается специфика работы или конструкции составных частей, под автомобильным колесом понимают пневматическую шину в сборе с металлическим обо­дом.

Преимуществом применения колес для обеспечения движения автомобиля является то, что сила сопротивления качению в обычных условиях значительно меньше силы трения скольжения. Каждое из колес воспринимает и передает на дорогу определенную часть силы тяжести автомобиля. При качении по абсолютно гладкой дороге несущая система автомобиля и все, что на ней установлено, пе­редвигается относительно опорной поверхности без вертикальных перемещений. В сочетании со сравнительной конструктивной про­стотой колесо выгодно отличается от других известных механизмов для движения.

В зависимости от выполняемых функций колеса автомобиля подразделяют на ведущие и ведомые, а также управляемые, которые могут быть как ведущими, так и ведомыми.

Крутящий момент, подведенный к ведущим колесам через трансмиссию от двигателя, уравновешивает момент сопротивления качению самих колес, и при этом образует продольные силы, толкающие автомобиль. Ведущие колеса выполняют роль движи­теля.

Ведомые колеса воспринимают от автомобиля толкающую силу, необходимую для преодоления сопротивления качению.

Управляемые колеса могут быть повернуты в плоскости, близ­кой к горизонтальной, на угол, определяемый углом поворота руля. При этом со стороны дороги на них действует боковая реакция, вызывающая изменение траектории движения автомо­биля.

Внешние боковые силы, действующие на автомобиль, например аэродинамические и т. д., вызывают на всех колесах дополнительные боковые реакции дороги, которые в совокупности с реакциями на поворот управляемых колес определяют динамику криволинейного движения автомобиля.

При приложении к колесам тормозных моментов возникают продольные реакции дороги, которые направлены против движения автомобиля и позволяют регулировать скорость, вызывая его за­медление.

Назначение шин

В ходе развития автомобиля пневматическая шина пришла на смену жесткому (деревянному, стальному и цельнорезиновому) ободу колеса, в чем решающую роль сыграла необходимость улучшения плавности хода автомобиля.

При качении жесткого колеса неровности дороги вызывают прак­тически полностью соответствующие этим неровностям перемеще­ния ступицы, сопровождаемые ускорениями и толчками. При этом копируются также отдельные мелкие неровности твердого покрытия, что сопровождается вибрациями и шумом. В зоне контакта колес с дорогой возникают высокие динамические нагрузки, которые бы­стро разрушают как колесо и связанные с ним элементы подвески, так и дорожное покрытие.

Пневматическая эластичная шина в области соприкосновения с дорогой существенно деформируется, образуя достаточно большое, также эластичное пятно контакта. Благодаря этому при перекаты­вании через мелкие неровности шина взаимодействует не с одной из них, а с их множеством, как бы сглаживая эти неровности. При этом малые неровности хаотично деформируют различные уча­стки пятна контакта и не вызывают заметных перемещений оси колеса. При перекатывании шины через большие неровности про­исходит сжатие шины, и, вследствие сравнительно небольшой ее жесткости и достаточной инерционности, это сопровождается от­носительно плавным подъемом колеса.

Упругие свойства шины определяются главным образом давле­нием воздуха в ней, а сглаживающие способности зависят также от ее конструктивных особенностей. Чем ниже давление воздуха в шине, тем меньше ее радиальная жесткость и соответственно лучше сглаживающие свойства.

Следует отметить, что если пренебречь радиальной жесткостью ненакачанной шины, то давление на дорогу в пятне контакта прямо

зависит от внутреннего давления в шине. Это обстоятельство важно для понимания отрицательного воздействия колеса на дорожное покрытие, особенно на податливый грунт.

В процессе качения шина деформируется. При этом деформи­руется материал, из которого она изготовлена, происходит взаимное смещение отдельных ее составных частей (нитей и слоев каркаса, камеры и т. д.), а также проскальзывание протектора или его эле­ментов относительно дороги. Возникающая при этом работа сил внутреннего и внешнего трения приводит к выделению теплоты, нагревающей шину.

Силы внутреннего трения, работающие при качении шины, оп­ределяют момент сопротивления качению колеса, а следовательно, и соответствующие потери мощности, которые называют силовыми потерями. С этой точки зрения внутреннее трение в шине необ­ходимо снижать.

Однако деформации шины, вызываемые воздействием мелких дорожных неровностей, также сопровождаются выделением теплоты, а следовательно, гашением возникающих при этом колебаний, то есть уменьшением амплитуды передаваемых на ступицу высоко­частотных вибраций. В этом проявляются поглощающие свойства шины, которые зависят также от частоты дорожных возмущений.

При длительном движении с высокими скоростями нагрев шины может быть значительным, давление воздуха в ней повышается. Нагрев отрицательно сказывается на основных ее свойствах.

Таким образом, давление воздуха в шине влияет на ее упругие, сглаживающие, поглощающие и другие свойства. Поэтому это дав­ление тщательно подбирается разработчиком шины, исходя из ее конструкции, предъявляемых требований и условий эксплуатации. Обычно номинальное давление в шинах легковых и грузовых ав­томобилей малой грузоподъемности составляет 0,18 -s- 0,27 МПа, грузовых автомобилей, автобусов и их прицепов — 0,5 •*• 0,7 МПа. На автомобилях повышенной и высокой проходимости устанавли­ваются пневмосистемы, с помощью которых можно в зависимости от дорожных условий дистанционно регулировать давление в шинах от 0,05 до 0,35 МПа.

Дата добавления: 2015-08-13