10.3 Взаємодія еластичного колеса з поверхнею, що деформується

10.3.1 Форма поверхні контакту

Залежно від деформації шини й опорної поверхні можливі три випадки:

1. Р_s >> Р_ш. Носійна здатність опорної поверхні значно перевищує тиск повітря в шині. Це випадок взаємодії еластичного колеса з твердою поверхнею. Деформується тільки шина;

2. Р_s << Р_ш. Носійна здатність опорної поверхні значно менша за тиск повітря в шині. Деформується тільки опорна поверхня, шина жорстка. Рух шини високого тиску по пухкому снігу;

3. Р_s Р_ш. Носійна здатність поверхні й тиск повітря в шині сумісні величини. Деформуються шина й опорна поверхня. Рух шини регульованого тиску по деформівному грунту.

Форма контактної лінії залежить від властивостей шини, матеріалу основи, схеми силового навантаження, тиску повітря. Із збільшенням крутного моменту М_к збільшується деформація передньої частини шини.

На форму і розміри контактної лінії в поздовжньому і поперечному перерізах шини істотно впливає тиск повітря в шині. На рис. 10.3 і рис.10.4 зображені деформації шини у поздовжньому і поперечному перерізах залежно від тиску повітря р_{ш .}

У поздовжньому перерізі зниження повітря збільшує довжину контактної лінії, а при деформації шини більш ніж 1/3 Н_ш (Н_ш - висота профілю шини) можуть з'явитися ділянки зворотної кривизни (див. рис.10.3).

У поперечному перерізі зі зниженням тиску повітря контактний відбиток стає більш плоским, а при дуже низькому тиску контакт може мати зворотну кривизну (див. рис.10.4).

10.3.2 Характеристики автомобільної шини

Шина – складний механізм, що має передавальні та перетворювальні властивості. Вона деформується в поздовжньому, вертикальному і поперечному перерізах і має можливість повертатися навколо трьох осей.

Розглядаючи прохідність враховують, перш за все, нормальну деформацію, яка являє собою нормальний прогин шини h_z під дією нормальної сили F_z. Під час розрахунків нормального прогину використовують розміри шини D, Н_ш, В_ш, в_пр, _пр, r_пр (див.рис.10.5). Нормальну деформованість шини оцінюють нормальною жорсткістю:

.

Нормальну жорсткість шини визначають експериментально за графіком функції F_z = f ( h_z ).

А втомоторний інститут (НАМІ), зробивши припущення: середній тиск на контактну площадку дорівнює тиску повітря в шині Р_ш; шина не деформується за межами відбитка і відбиток має форму еліпса, пропонує наступну емпіричну залежність для визначення прогину шини залежно від величини прикладеної сили

.

У результаті аналізу проведених досліджень НАМІ рекомендує визначати прогин за більш спрощеною емпіричною залежністю

,

де к- коефіцієнт пропорційності, який рекомендують брати таким:

-для шин діагональних низького тиску к = 0,41 ... 0,74;

- для шин з регульованим тиском к=0,45…0,63.

Наведені вище формули для визначення прогину шин є наближеними, а тому для конкретних шин прогин повинен бути уточнений експериментально.