Силы в пятне контакта колеса с дорогой

 

Для расчета деталей шасси на прочность используют силы, действующие в пятне контакта колеса с дорогой при равномерном прямолинейном движении автомобиля. При определении долговечности выбирают дорожное покрытие среднего качества, а для расчета статической прочности используют движение по дороге с выбоинами, переезд препятствия или торможения с максимальным замедлением.

Подвеска автомобиля представляет собой колебательную систему, собственная частота колебаний которой определяется жесткостью шины С₁, жесткостью подвески кузова С₂ и массой оси М₁. На неровной дороге амортизатор не может полностью погасить постоянно появляющиеся колебания нагрузки ± ∆N (рис. 3). Применив индекс V для переднего колеса, получим следующие верхние значения нормальной силы в пятне контакта колеса с дорогой:

 

N_V0 = N_V + ∆ N_V ,

 

где N_V равна половине допустимой нагрузки на ось, т.е. G_V /2. При проведении расчета цапфы или полуоси колеса из значения N_V0 следует вычесть вес колеса и ступицы U_R = 100 …150 Н. При рассмотрении других деталей подвески колеса используют половину веса неподрессоренных деталей U_V, т.е.

 

N′_V0 = N_V + ∆N - (U_V /2)

 

Многочисленные замеры показали, что изменения нагрузок длительного действия на колесо зависят как от нагрузки на колесо N_V, так и от жесткости шины С₁. Для определения С₁ следует установить в шине рекомендуемое для данного автомобиля давление. На рис. 3 приведен коэффициент динамической нагрузки на колесо К₁, который после умножения на N_V дает верхнее значение нормальной нагрузки соответственно на передние колеса:

 

N_V0 = К₁ N_V = N_V + ∆ N_V

 

Отсюда собственно амплитуда изменения нагрузки на передние колеса:

 

∆ N_V = N_V0 - N_V.

 

 

 

3.1 Определение жесткости радиальных шин 155 ⁄ 70 R 13

Автомобиля ЗАЗ – 1102 «Таврия»

 

Шины автомобиля ЗАЗ – 1102 — радиальные, с универсальным рисунком протектора. Отношение высоты профиля к ширине Н/B = 0,7. Радиальное расположение нитей корда обеспечивает снижение числа слоёв корда по сравнению с диагональным расположением, высокую жесткость шин и повышает устойчивость и управляемость автомобиля, уменьшает теплообразование и сопротивление качению. Обозначение шин 155 ⁄ 70 R13, где 155 — ширина профиля в миллиметрах (или 6,1 дюймов), R — обозначает радиальную конструкцию, 13 — посадочный диаметр шины в дюймах (330 мм), 70 — отношение высоты профиля к ширине в процентах. Внутреннее давление воздуха в шинах передних колес 0,2…0,22 МПа (2,0…2,2 кгс/см²).

О жесткости шины судят по ее упругой характеристике, которая представляет собой зависимость между вертикальной нагрузкой и радиальной деформацией, измеряемой обычно при статическом нагружении. Жесткость шины С₁ равна тангенсу угла наклона к средней линии, проведенной в точке, соответствующей статической нагрузке.

Для определения статической жесткости шины воспользуемся следующей формулой [ 1, стр. 263 ]:

 

,

 

где k_B – поправочный коэффициент, учитывающий конструкцию шины;

 F – нагрузка на шину, H;

D – наружный диаметр шины без нагрузки, мм;

r_ст – статический радиус шины с нагрузкой.

· Определяем осадку шины или статический прогиб:

 

t_ш = G_К / (р_ш π √D_мВ),

 

где G_К – нагрузка на колесо, кг;

 р_ш – внутреннее давление воздуха, кг/см² (Мпа);

 

t_ш = 294 / (2,1 · 3,14 √54,4 · 15,5) ≈ 1,506 см,

 

где 294 – половина допустимой нагрузки на переднюю ось данного автомобиля, кг.