Означает радиус колеса. Радиус качения и оценка взаимодействия колеса мобильной машины с дорогой

13.09.2023

Доброго дня, уважаемы мои читатели. Сегодня я хочу ответить сразу на множество вопросов, связанных с размерами резины колеса. Очень многие мои читатели не понимают — что они означают и зачем вообще нужны! Сегодня я постараюсь простым и понятным языком объяснить – что означают размеры резины на автомобилях …

Размеры резины колеса кроют в себе достаточно много полезной информации, нужно только уметь ее читать. Без этой информации вы не сможете правильно подобрать покрышки на свою машину, они попросту не подойдут по габаритам. Хотя сейчас на кузовах многих марок наносятся специальные таблички с рекомендациями, просто считываете их и идете в магазин покупать такие же. Однако не всегда такие таблички есть и нужно самому определять габариты покрышек! Небольшое уточнение, я буду говорить только о габаритных размерах, об остальных характеристиках уже было много статей, ссылки обязательно будут внизу.

Я буду рассказывать на примере моих зимних колес, КАМА ЕВРО 519, про них , нужно отметить что они ни чем не уступают зарубежным аналогам. Почитайте познавательно.

Для начала габаритные размеры

У меня размер колеса R16 205/55 , это так называемые габаритные размеры. Резина считается низкопрофильной (подробнее ).

Пресловутая буква R

Многие ошибочно думают (если честно то и я так думал) что первая английская буква R — означает аббревиатуру «РАДИУС»! Но это не так! Буква R — означает радиальная шина, почитайте статью — . Это такой метод компоновки резины и металлического корда, при производстве. Конечно можете встретить и букву D спереди (диагональные), но такое обозначение сейчас реально редкое. По сути эта буква не имеет ничего общего с размером. Поехали дальше …

Диаметр диска

Вторая цифра (в данном случае у нас 16) обозначает диаметр отверстия в резине, или на какой диск можно надеть эту резину. У нас стоит 16 а значит это 16 дюймов! Запомните что этот размер всегда указывается в дюймах (1 дюйм = 25,4 мм). если подбить наш размер то получается — 16 Х 25,4 мм = 406,4 мм. Диск не может быть больше или меньше диаметра колеса, вы его просто не оденете. То есть если резина 16 (406,4 мм), то и диск должен быть 16 (406,4 мм).

Ширина

Большая цифра практически всегда характеризует ширину. В данном случае эта цифра 205. Измеряется в миллиметрах, то есть ширина моего колеса 205 мм. Чем шире резина, тем она имеет шире колею, соответственно проходимость и сцепляемость увеличивается.

Высота корда

Это меньшая цифра, которая наносится через дробь. В моем случае это 55, измеряется в процентах, от ширины (от большей цифры). Что это значит? Чтобы найти высоту (в моем случае) нужно вычислить 55 % от 205 мм. Таким образом получается:

205 Х 0,55 (55%) = 112,75 мм

Это высота корда нашей резины, также важный показатель, смотрим на рисунке.

Общая высота колеса

Давайте подсчитаем общую высоту моего колеса. Что получается.

Корд резины 112,75 Х 2 (так как высота с двух сторон, сверху и снизу) = 225,5 мм

Под диск 16 дюймов = 406,4

Общая — 406,4 + 225,5=631,9

Таким образом, мое колесо высотой чуть больше полуметра, а именно 0,631 метра

Давайте рассмотрим самые распространенные шины которые применяются большинством автомобилей, всего их три — это R13, R14 и R15

Размеры резины R13

Самый распространенный из всех — это R13 175/70 такие устанавливаются на многие модели отечественного ВАЗ (хотя сейчас отходит).

Что получается:

R13 – диаметр 13 дюймов (умножаем на 25,4) = 330,2 мм

Ширина 175

Высота — 70% от 175 = 122,5

Общая — (122,5 Х 2) + 330,2 = 574,2 мм

Размеры шин R14

Один из часто встречаемых – это R14 175/65, также устанавливаются на отечественные модели ВАЗ, более свежих годов выпуска, такие модели как Приора, Калина, Гранта, а также на некоторые недорогие (народные) иномарки — например Renault Logan, Kia RIO, Hyundai Solaris и т.д.

Что получается:

R14 – диаметр 14 дюймов (умножаем на 25,4) = 355,6 мм

Ширина — 175

Высота – 65% от 175 = 113,75

Общие габариты – (113,75 Х 2) + 355,6 мм = 583,1 мм

Размеры покрышек R15

Самый распространенный пример это — R15 195/65, устанавливается на многие иномарки (народного) класса, однако в высоких комплектациях.

Что получается:

R15 – диаметр 15 дюймов (умножаем на 25,4) = 381 мм

Ширина 195

Высота– 65% от 195 = 126,75

Общая – (126,75 Х 2) + 381 = 634,5 мм

Как видите, не так-то сложно вычислить размер резины.

Конечно на колесе еще есть другая полезная информации, про нее я уже писал статьи внизу. Для вас перечислю по пунктам, почитайте полезно и интересно:

А вообще почитайте рубрику — , там информации больше в разы. Как вы можете видеть всю эту информацию можно считать с покрышки, иногда даже и не верится!

В связи с большим многообразием видов деформации пневматической шины ее радиус не имеет одного определенного значения, как у колеса с жестким ободом.

Различают следующие радиусы качения колеса с пневматической шиной: свободный г 0 , статический r cv динамический г а и кинематический г к.

Свободный радиус г 0 - это наибольший радиус беговой дорожки колеса, свободного от внешней нагрузки. Он равен расстоянию от поверхности беговой дорожки до оси колеса.

Статический радиус г ст представляет собой расстояние от оси неподвижного колеса, нагруженного нормальной нагрузкой, до плоскости его опоры. Значения статического радиуса при максимальной нагрузке регламентированы стандартом для каждой шины.

Динамический радиус г я - это расстояние от оси движущегося колеса до точки приложения результирующей элементарных реакций почвы, действующих на колесо.

Статический и динамический радиусы уменьшаются с увеличением нормальной нагрузки и с уменьшением давления воздуха в шине. Зависимость динамического радиуса от нагрузки моментом, полученная экспериментально Е.А. Чудаковым, показана на рис. 9, а, график 1. Из рисунка видно, что с увеличением момента М веа, передаваемого колесом, его динамический радиус уменьшается. Это объясняется тем, что расстояние по вертикали между осью колеса и его опорной поверхностью уменьшается вследствие деформации скручивания боковины шины. Кроме того, под действием крутящего момента возникает не только касательная сила, но и нормальная составляющая, которая стремится прижать колесо к поверхности дороги.

Рис. 9. Зависимости, полученные Е.А. Чудаковым: а - изменение динамического (Я и кинематического (2) радиусов колеса в зависимости от ведущего момента: б - изменение кинематического радиуса колеса под действием ведущего и тормозного моментов

Величина динамического радиуса зависит также от глубины колеи при движении по деформируемому грунту или почве. Чем больше глубина колеи, тем меньше динамический радиус. Динамический радиус колеса является плечом приложения касательной реакции почвы, толкающей ведущее колесо. Поэтому динамический радиус называют еще силовым.

Кинематический радиус или радиус качения колеса - это поделенный на 2к действительный путь колеса пройденный за один оборот. Еще кинематический радиус определяют как радиус такого фиктивного колеса с жестким ободом, которое при отсутствии пробуксовывания и проскальзывания имеет одинаковую с действительным колесом угловую скорость вращения и поступательную скорость:

где v K - поступательная скорость качения колеса; со к - угловая скорость вращения колеса; S K - путь колеса за один оборот с учетом буксования или скольжения.

Из выражения (5) следует, что при полном буксовании колеса (v K = 0) радиус г к = 0, а при полном скольжении (со к = 0) кинематический радиус равен ©о.

На рис. 9, а (график 2) представлена полученная Е.А. Чудаковым зависимость изменения кинематического радиуса колеса от действия на него крутящего момента М вед. Из рисунка следует, что величина изменения динамического и кинематического радиусов в зависимости от действия момента разная. Более крутая зависимость кинематического радиуса колеса по сравнению с зависимостью динамического радиуса может быть объяснена действием на него двух факторов. Во-первых, кинематический радиус уменьшается на ту же величину, на которую уменьшается динамический радиус от действия ведущего момента, как показано на рис. 9, я, график /. Во-вторых, приложенный к шине ведущий или тормозной момент вызывает деформацию сжатия или растяжения набегающей части шины. Сопровождающие эти деформации процессы легко проследить, если представить колесо в виде цилиндрической упругой спирали с равномерной навивкой витков. Как показано на рис. 10, а, под действием ведущего момента набегающая часть шины (передней) сжимается, вследствие чего общий периметр окружности протектора шины уменьшается, путь колеса S K за один оборот становится меньше. Чем больше деформация сжатия шины в набегающей части, тем больше снижение пути S K , что в соответствии с (5) пропорционально уменьшению кинематического радиуса г к.

При действии тормозного момента происходит обратное явление. К опорной поверхности подходят растянутые элементы шины

(рис. 10, б). Периметр шины и путь колеса S K , проходимый за один его оборот, возрастают по мере увеличения тормозного момента. Поэтому кинематический радиус увеличивается.

Рис. 10. Схема деформации шины от действия моментов М вед (а) и М т (б)

На рис. 9, б показана зависимость изменения радиуса колеса от действия на него крутящего активного Л/ вед и тормозного М 1 моментов при устойчивом сцеплении колеса с опорной поверхностью. Е.А. Чудаков предложил следующую формулу для определения радиуса колеса:

где г к 0 - радиус качения колеса при свободном режиме качения, когда ведущий момент и момент сопротивления качению равны между собой; А, т - коэффициент тангенциальной эластичности шины, зависящий от ее типа и конструкции, который находят по результатам экспериментов.

При инженерных расчетах в качестве динамического и кинематического радиусов обычно используют приведенный в стандарте статический радиус данной шины при установленном давлении воздуха и максимальной нагрузке на нее. Принимают, что колесо движется по несминаемой поверхности.

При движении по колее статический радиус - это расстояние от оси колеса до дна колеи. Однако при движении колеса по колее точка приложения равнодействующей элементарных реакций почвы, образовывающая крутящий момент (ведущий или сопротивления), будет находиться выше дна колеи и ниже поверхности почвы (см. рис. 17). Динамический радиус в этом случае зависит от глубины колеи: чем она глубже, тем больше разница между статическим и динамическим радиусами колес, тем больше погрешность расчетов от допущения г л = г ст

Автомобиль (трактор) движется в результате действия на него различных сил, которые делятся на движущие силы и силы сопротивления движению. Основной движущей силой является тяговая сила, приложенная к ведущим колесам. Тяговая сила возникает в результате работы двигателя и вызвана взаимодействием ведущих колес с дорогой. Тяговую силу P к определяют как отношение момента на полуосях к радиусу ведущих колес при равномерном движении автомобиля. Следовательно, для определения тяговой силы необходимо знать величину радиуса ведущего колеса. Поскольку на колеса автомобиля устанавливаются эластичные пневматические шины, то величина радиуса колеса во время движения изменяется. В связи с этим различают следующие радиусы колес:

1.Номинальный – радиус колеса в свободном состоянии: r н =d/2+H, (6)

где d – диаметр обода, м;

H – полная высота профиля шины, м.

2.Статический r с – расстояние от поверхности дороги до оси нагруженного неподвижного колеса.

r с =(d/2+H)∙λ , (7)

где λ–коэффициент радиальной деформации шины.

3.Динамический r д –расстояние от поверхности дороги до оси катящегося нагру женного колеса. Этот радиус увеличивается с уменьшением воспринимаемой нагрузки колесом G к и увеличением внутреннего давления воздуха в шине p ш.

При увеличении скорости автомобиля под действием центробежных сил шина растягивается в радиальном направлении, вследствие чего радиус r д увеличивается. При качении колеса изменяется и деформация поверхности качения в сравнении с неподвижным колесом. Поэтому плечо приложения равнодействующих касательных реакций дороги r д отличается от r с. Однако, как показали эксперименты, для практических тяговых расчетов можно принимать r с ~ r д.

4 Кинематический радиус (качения) колеса r к – радиус такого условного недеформирующегося кольца, которое имеет с данным эластичным колесом одинаковую угловую и линейную скорости.

У колеса, катящегося под действием крутящего момента, элементы протектора, входящие в контакт с дорогой, сжаты, и колесо при равных частотах вращения проходит меньший путь, чем во время свободного качения; у колеса же, нагруженного тормозным моментом элементы протектора, входящие в контакт с дорогой, растянуты. Поэтому тормозное колесо проходит при равных числах оборотов несколько больший путь, чем свободно катящееся колесо. Таким образом, под действием крутящего момента радиус r к – уменьшается, а под действием тормозного момента – увеличивается. Для определения величины r к методом “меловых отпечатков” на дороге мелом или краской наносят поперечную линию, на которую накатывается колесо автомобиля, а затем оставляет на дороге отпечатки.

Замерив расстояние l между крайними отпечатками, определяют радиус качения по формуле: r к = l / 2π∙n , (8)

где n – частота вращения колеса, соответ ствующая расстоянию l .

В случае полного буксования колеса расстояние l = 0 и радиус r к = 0. Во время скольжения невращающихся колес (“ЮЗ”) частота вращения n=0 и r к .

Для подбора шин и определения по их размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.

У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по мостам зависит в основном от компоновки. При классической компоновке на задний мост приходится 52…55% нагрузки от полной массы, для переднеприводных автомобилей 48%.

Радиус качения колеса r к выбирается в зависимости от нагрузки на одно колесо. Наибольшая нагрузка на колесо определяется положением центра масс автомобиля, которое устанавливается по предварительному эскизу или прототипу автомобиля.

Следовательно, нагрузку на каждое колесо передней и задней оси автомобиля соответственно можно определить по формулам:

P 1 = G 1 / 2, (6)

P 2 = G 2 / 2. (7)

где G 1 , G 2 - нагрузки от полной массы на переднюю и заднюю ось автомобиля соответственно.

Расстояние от передней оси до центра масс найдем по формуле:

a=G 2 *L/G a , (8)

где G a – модуль сил тяжести автомобиля (Н);

L – база автомобиля.

Расстояние от центра масс до задней оси

Выбираем шины исходя из нагрузки на каждое колесо по Таблице 1.

Таблица 1 – Шины автомобилей

Обозначение шины	Обозначение шины

155-13/6,45-13		240-508 (8,15-20)
165-13/6,45-13		260-508P (9,00P-20)
5,90-13		280-508 (10,00-20)
155/80 R13		300-508 (11,00R-20)
155/82 R13		320-508 (12,00-20)
175/70 R13		370-508 (14,00-20)
175-13/6,95-13		430-610 (16,00-24)
165/80 R13		500-610 (18,00-25)
6,40-13		500-635 (18,00-25)
185-14/7,35-14		570-711 (21,00-78)

175-16/6,95-16		570-838 (21,00-33)
205/70 R14		760-838 (27,00-33)
6,50-16
8,40-15
185/80 R15
220-508P (7,50R-20)
240-508 (8,25-20)
240-381 (8,25-20)

Например: 165-13/6,45-13 с максимальной нагрузкой 4250 Н, 165 и 6,45 - ширина профиля мм и дюймах соответственно, посадочный диаметр обода 13 дюймов. По этим размерам можно определить радиус колеса, находящегося в свободном состоянии

r c = + b, (10)

где b – ширина профиля шины (мм);

d – диаметр обода шины (мм), (1 дюйм = 25,4 мм)

Радиус качения колеса r к определяется с учетом деформации, зависящей от нагрузки

r к = 0,5 * d + (1 - k) * b, (11)

где k – коэффициент радиальной деформации. Для стандартных и широкопрофильных шин k принимают 0,1…0,16.

Расчет внешней характеристики двигателя

Расчет начинается с определения мощности N ev , необходимой для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V max .

При установившемся движении автомобиля мощность двигателя в зависимости от дорожных условий может быть выражена следующей формулой (кВт):

N ev = V max * (G a * + K в * F * V ) / (1000 * * K p), (12)

где - коэффициент суммарного дорожного сопротивления для легковых автомобилей определяется по формуле:

0,01+5*10 -6 * V . (13)

K в – коэффициент обтекаемости, K в = 0,3 Н*с 2* м -4 ;

F – лобовая площадь автомобиля, м 2 ;

КПД трансмисии;

K p – коэффициент коррекции.

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления для грузовых автомобилей и автопоездов

=(0,015+0,02)+6*10 -6 * V . (14)

Лобовую площадь для легковых автомобилей находим из формулы:

F A = 0,8 * B г * H г, (15)

где B г – габаритная ширина;

H г – габаритная высота.

Лобовая площадь для грузовых автомобилей

F A = B * H г, (16)

Частота вращения коленчатого вала двигателя

Частота вращения коленчатого вала двигателя n v , соответствующая максимальной скорости автомобиля, определяется из уравнения (мин -1) :

n v = Vmax * , (17)

где - коэффициент оборотистости двигателя.

У существующих легковых автомобилей коэффициент оборотистости двигателя лежит в приделах 30…35, у грузовых с карбюраторным двигателем – 35…45; у грузовых с дизельным двигателем– 30…35.

Для подбора шин и определения по их размерам радиуса качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.

Радиус качения колеса rк выбирается в зависимости от нагрузки на одно колесо. Наибольшая нагрузка на колесо определяется положением центра масс автомобиля, которое устанавливается по предварительному эскизу или прототипу автомобиля.

G2=Ga*48%=14000*48%=6720Н

G1=Ga*52%=14000*52%=7280Н

P1=7280/2=3360 Н

P2=6720/2=3640 Н

Расстояние от передней оси до центра масс найдем по формуле:

L-база автомобиля, мм.

a= (6720*2,46) /14000=1,18м.

Расстояние от центра масс до задней оси:

в=2,46-1,18=1,27м

Тип шин (по таблице ГОСТов) - 165-13/6,45-13. По этим размерам можно определить радиус колеса, находящегося в свободном состоянии:

Где b-ширина профиля шины (165 мм)

d - диаметр обода шины (13 дюймов)

1дюйм=25,4мм

rc=13*25,4/2+165=330 мм

Радиус качения колеса rk определяется с учетом деформации, зависящей от нагрузки:

rk=0.5*d+ (1-k) *b (9)

где k - коэффициент радиальной деформации. Для стандартных и широкопрофильных шин k принимают 0,3

rk=0,5*330+ (1-0,3) *165=280мм=0,28м

Другие публикации:

Обоснование потребностей кораблей с гтэу в обеспечении техническим и шкиперским имуществом
В соответствии с нормативно-техническими документами любая поставка образца ВТ Заказчику осуществляется с комплектом запасных деталей, инструментов и приборов (ЗИП). Объем и номенклатура ЗИП образца ВТ определены разработчиком изделия, исходя, как правило, из назначенных показателей его долговечнос...

Расчет потребного количества запасных частей и материалов
Норма расхода запасных частей на 1000 км пробега где - удельное количество агрегатов на 1000 км пробега. Таблица 5 Нормативное количество оборотных агрегатов на 1000 км пробега Модель, марка автомобиля Нормативное количество оборотных агрегатов на 1000 км пробега, ед. ДВС КПП ПМ ЗМ КП КамАЗ-55102 0 ...

Средства оптимизации в ANSYS
В дополнение к двум методам оптимизации, в программе ANSYS доступны пять различных средств оптимизации. Средства оптимизации используются для оценки и понимания области варьирования параметров проекта. Они обеспечивают не оптимизацию целевой функции, а автоматическое получение нескольких наборов па...

Похожие статьи: