Кинематика и динамика автомобильного колеса.
Энергия вращения, вырабатываемая двигателем, преобразуется в поступательное движение транспортного средства движетелем, в качестве которого в автомобиле выступает система колес с эластичными пневматическими шинами.
На автомобильное колесо, взаимодействующее с опорной поверхностью, действуют силы, которые удерживают автомобиль на дороге, передвигают и останавливают его, заставляют изменить направление движения. В процессе взаимодействия колеса с опорной поверхностью в различных направлениях деформируется как колесо, так и опорная поверхность. В зависимости от соотношения деформации колеса и опорной поверхности возможны следующие условные виды движения колеса:
эластичного (деформируемого) колеса по недеформируемой поверхности;
жесткого (недеформируемого) колеса по деформируемой поверхности;
деформируемого колеса по деформируемой поверхности.
К первому виду движения можно относить случаи, когда деформация опорной поверхности значительно меньше деформации шины, что наиболее характерно для автомобиля как транспортного средства, предназначенного для движения по дорогам с твердым покрытием.
Второй вид движения наиболее часто наблюдается при работе трактора на рыхлых или болотистых почвах, при движении автомобиля по снежной целине или сыпучему песчаному грунту.
В некоторых условиях деформации колеса и опорной поверхности соизмеримы, например, при движении автомобиля с пониженным давлением воздуха в шинах по грунтам с малой несущей способностью (пашня, размокший грунт и др.).
Автомобильное колесо может катиться прямолинейно (при прямолинейном движении автомобиля) или криволинейно (при повороте автомобиля). Ниже рассматривается прямолинейное движение автомобильного колеса по недеформируемой поверхности. При этом считается, что все силы и моменты, действующие на колесо, располагаются в вертикальной плоскости. Особенности работы колеса в других условиях движения будут рассмотрены нами позднее.
Пневматическая шина представляет собой оболочку, наполненную сжатым воздухом. При качении колеса по дороге происходит деформация этой оболочки и проскальзывание элементов протектора относительно поверхности дороги.
Факторы влияющие на процесс торможения
Действительное расстояние, на котором остановится автомобиль, с учетом всех влияющих факторов на быстроту торможения (состояние дороги, количество и тип тормозов, субъективные качества шофера и т. д.) принято называть опасной зоной торможения.
Испытаниями установлено, что тормозной путь увеличивается во столько раз, во сколько раз ухудшается сцепление шины с дорогой, а при постоянном коэффициенте сцепления тормозной путь увеличивается пропорционально квадрату увеличения скорости.
Существенное влияние на величину тормозного пути оказывает время реакции шофера, которое колеблется от 0,5 до 1-2 сек, а также время срабатывания тормозной системы. (Тормозная система с гидравлическим приводом минимально срабатывает за 0,2 сек, а с пневматическим - 0,6 сек).
Тормозной путь зависит от многих переменных величин: типа тормозов, коэффициента сцепления шин с дорогой, начальной скорости движения, интенсивности возрастания давления на педали и т. п. Он не учитывает также расстояния, проходимого автомобилем за время реакции шофера и за время срабатывания тормозной системы.
Тормозной механизм
Тормозной механизм предназначен для создания помехи вращению колеса.
Рабочая, запасная и стояночная тормозные системы оснащены колесными колодочными тормозными механизмами, отличающимися высокой стабильностью тормозных свойств, с расположением колодок внутри барабанов на неподвижных опорах с фиксированным разжимным кулаком. Тормозные механизмы всех колес принадлежат к рабочей тормозной системе, а тормозные механизмы колес задней тележки одновременно являются составными частями запасной и стояночной тормозных систем.
Основные узлы тормозного механизма переднего колеса смонтированы на суппорте 6 (рис. 7.1), жестко связанном с фланцем 12 поворотного кулака моста. На оси 14, закрепленные в суппорте, свободно опираются две тормозные колодки 3 с прикрепленными к ним фрикционными накладками 15. Последние имеют серпообразный профиль в соответствии с характером их износа. Оси колодок эксцентриковые, что позволяет при сборке тормоза правильно сцентрировать колодки с тормозным барабаном. При торможении колодки раздвигаются S-образным разжимным кулаком 7 и прижимаются к внутренней поверхности барабана 2, создавая помеху вращению колеса. Для снижения трения между разжимным кулаком и колодками установлены ролики 4. В исходное положение колодки возвращаются четырьмя стяжными пружинами 16.
Вал разжимного кулака вращается в кронштейне, на котором установлена тормозная камера 10. На конце вала разжимного кулака крепится рычаг 9 регулировочного механизма червячного типа, соединенный с штоком тормозной камеры.
Тормозные механизмы задних колес отличаются от передних конструкцией суппорта, корпуса разжимного кулака и самого разжимного кулака.
 |
Рис. 7.1. Тормозной механизм переднего колеса:
/-сгупица; 2 -тормозной барабан; 8 — колодка; 4 ролик; 5 - маслоуловитель б--суппорт; 7-разжимной кулак; 8-щнток; 9-регулировочный .рьмаг; 10-тормозная камера; //-Балка передней оси: 12 - фланец поворотного кулака: /3-цапфа." 14-ось. * колодки; /5 — накладка; 16— пружина колодок