Согласно данному Правилу в маркировку автомобильных шин вводятся дополнительные индексы скорости и их несущей способности. Некоторые индексы скорости и несущей способности автомобильных шин представлены в приведенной ниже таблице.
Некоторые индексы скорости и несущей способности автомобильных шин:
к – это полный вес автомобиля, приходящийся на одно колесо.Примеры обозначения шин согласно Правилу 30 ЕЭК ООН:
175/80R16Q88 – шины для «Нивы»;
175/80R16СN106 – шины для «Газели».
Свободный радиус колеса
Свободный радиус r 0 – это радиус колеса, находящегося в свободном (не нагруженном) состоянии. Например, для низкопрофильной шины типа 205/70-14 78S (обозначение шины приведено согласно Правила 30 ЕЭК ООН) этот радиус отыщется как:
r 0 = 0,5 d + Н = 0,5 d +В (Н/В )10 -2 ; (100×Н/В) – серия шины; 1 дюйм равен 25,4мм , то есть:
r 0 = (0,5×14×25,4 + 205×0,7)×10 –3 = (177,8 + 143,5)×10 –3 = 0,321м .
Статический радиус колеса
Одним из определяющих факторов при проведении расчетов эксплуатационных свойств автомобиля является величина от центра колеса до опорной поверхности неподвижного колеса, нагруженного нормальной нагрузкой (вес неподвижного автомобиля). Строго говоря, учитывая, что шина эластична и при приложении нагрузки деформируется, эта величина представляет собой расстояние от центра колеса до хорды, однако в теории автомобиля эту величину принято называть статическим радиусом (r ст). В технических данных часто величина статического радиуса не приводится, а вместо нее указывается маркировка шины. Очевидно, что если обозначить диаметр обода - d , ширину профиля шины - B , процентное отношение высоты профиля шины к ее ширине (серия шины) - П , наружный диаметр шины - D , то статический радиус определится как:
Для тороидных шин:
;
Для низкопрофильных шин:
;
Для широкопрофильных шин
.
Здесь:
- коэффициент радиальной деформации
шины. Для шин легковых автомобилей с
внутренним давлением в диапазоне 0,15 -
0,25МПа
в первом приближении можно принять
= 0,15, для шин грузовых автомобилей с
внутренним давлением 0,5МПа
= 0,1.
Свойства пневматической шины
Пневматическую шину широко применяют благодаря её амортизирующим свойствам. Они значительно смягчают толчки от неровностей дороги.
От физико-механических свойств шины зависят такие эксплуатационные показатели автомобиля, как грузоподъемность, экономичность, управляемость, проходимость и др. В конечном итоге все эти показатели определяются значением и видом деформации шины под действием внешних сил.
Различают четыре вида деформаций пневматической шины: радиальную (нормальную), окружную (тангенциальную), поперечную (боковую) и угловую.
Радиальная деформация шины измеряется её нормальным прогибомh н , равным разности свободного(r 0 ) и статического (r ст) радиусов колеса:
h н =r 0 –r ст.
Под действием статической вертикальной нагрузки (веса неподвижного автомобиля) в результате деформации эластичной конструкции шины уменьшается расстояние от оси колеса до опорной поверхности.
Нормальный прогиб – одна из важнейших характеристик шины, определяющих её нагрузочную способность и плавность хода. С увеличением прогиба повышаются напряжения в элементах конструкции шины, снижается усталостная прочность и срок её службы. Наибольшее допустимое значение нормальной нагрузки, при котором, несмотря на радиальную деформацию, обеспечивается заданный срок службы шины при заданном давлении воздуха в ней, принято называть грузоподъемностью шины. Величина нормальной нагрузки регламентирована ГОСТом или Правилами 30 ЕЭК ООН (для АТС иностранного производства).
Тип и параметры ведущих колес для автомобилей выбираются (таблица 1) в соответствии с нормальной нагрузкой на них. Стандартом предусмотрено несколько допустимых нагрузок на шину в зависимости от давления воздуха в ней. При выборе шины для рассчитываемой машины необходимо руководствоваться следующим правилом. Полученная расчетом нормальная нагрузка на шину не должна превышать максимально допустимую по стандарту при наименьшем давлении воздуха в ней из числа значений предусмотренных стандартом.
При определении нагрузки на ведущее колесо следует предусмотреть максимально возможную загруженность в эксплуатации машины с учетом её технологического назначения.
При равномерном статическом распределении веса автомобиля по осям максимальную нагрузку на одно колесо следует определять, исходя из возможного её перераспределения в эксплуатации. В этом случае учитывается нагрузка на ведущее колесо от силы тяжести автомобиля и перевозимого груза, а также от вертикальной составляющей тягового усилия на сцепке прицепа.
Параметры выбранной шины сверяют с типом и параметрами ведущих колес у машины-прототипа. При сопоставлении параметров выбранного колеса и колеса прототипа следует иметь в виду, что заводы-изготовители грузовых автомобилей иногда применяют увеличенный размер шин (если позволяют предъявляемые к автомобилю требования). «Переразмеренные» шины более долговечны, оказывают меньшее давление на почву и придают машине более высокие тяговые свойства. Применение подобных шин наиболее целесообразно на грузовых автомобилях, эксплуатирующихся на грунтовых дорогах или дорогах с плохим покрытием.
Таблица 1.
Параметры автомобильных шин (ГОСТ 7463-89)
|
Автомобиль |
Колесная формула |
Обозначение шины |
Давление в шинах, МПа : пер./задн. |
|
Нормальный прогиб шины h н обусловлен её деформацией не только в радиальном, но и в окружном и в поперечном направлениях. При этом 40% полной нагрузки сжатия шины затрачивается на деформацию её материала и 60% - на сжатие воздуха.
Различают шины низкого, среднего и высокого давления . Шины низкого давления имеют увеличенный объем воздуха, меньшее число слоев корда. Они мягче воспринимают толчки от неровностей дороги и обладают лучшими амортизирующими свойствами, но при меньшей грузоподъемности. Для шин низкого и среднего давления допустимая нормальная деформация шины составляет 15…20% её высоты, а для шин высокого давления – 10…12%.
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
При качении эластичного (деформированного) колеса под действием силовых факторов происходит тангенциальная деформация шины, при которой действительное расстояние от оси вращения колеса до опорной поверхности уменьшается. Это расстояние называют динамическим радиусом r д колеса. Его величина зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов, таких, например, как жесткость шины и внутреннее давление в ней, вес автомобиля, приходящейся на колесо, скорость движения, ускорение, сопротивление качению и др.
Динамический радиус уменьшается с увеличением крутящего момента и с уменьшением давления воздуха в шине. Величина r д несколько возрастает с увеличением скорости движения автомобиля вследствие роста центробежных сил. Динамический радиус колеса является плечом приложения толкающей силы. Поэтому его называют еще силовым радиусом .
Качение эластичного колеса по твердой опорной поверхности (например, по асфальтовому или бетонному шоссе) сопровождается некоторым проскальзыванием элементов протектора колеса в зоне его контакта с дорогой. Это объясняется разностью длин участков колеса и дороги, вступающих в контакт. Это явление называют упругим проскальзыванием шины, в отличие от скольжения (буксования), когда все элементы протектора смещаются относительно опорной поверхности. Упругого проскальзывания не было бы при условии абсолютного равенства этих участков. Но это возможно лишь в том случае, когда колесо и дорога имеют контакт по дуге. В действительности же, опорный контур деформированного колеса вступает в контакт с плоской поверхностью недеформированной дороги, и проскальзывание становится неизбежным.
Для учета этого явления в расчетах используют понятие кинематического радиуса колеса (радиуса качения ) r к . Таким образом, расчетный радиус качения r к представляет собой такой радиус фиктивного недеформированного колеса, которое при отсутствии проскальзывания имеет с реальным (деформированным) колесом одинаковые линейные (поступательные) скорости качения v и углового вращения ω к . То есть величина r к характеризует условный радиус, который служит для выражения расчетной кинематической зависимости между скоростью движения v автомобиля и угловой скоростью вращения колеса ω к :
Особенностью радиуса качения колеса является то, что он не может быть измерен непосредственно, а определен только теоретически. Если переписать приведенную выше формулу как:
, (τ
- время)
то из полученного выражения видно, что определить величину r к можно расчетом. Для этого необходимо замерить путь S , проходимый колесом за n оборотов, и разделить его на угол поворота колеса (φ к = 2πn ).
Величина упругого проскальзывания растет при одновременном увеличении эластичности (податливости) шины и жесткости дороги или, наоборот, при увеличении жесткости шины и мягкости дороги. На мягкой грунтовой дороге повышенное давление в шине увеличивает потери на деформацию грунта. Снижение внутреннего давления в шине позволяет на мягких грунтах уменьшить перемещение частиц почвы и деформации ее слоев, что обуславливает снижение сопротивления качению и повышению проходимости.
Однако, на твердой опорной поверхности при малом давлении происходит чрезмерный прогиб шин с увеличением плеча трения качения а . Компромиссным решение данной проблемы является использование шин с регулируемым внутренним давлением.
В практических расчетах радиус качения колеса оценивается по приближенной формуле:
r к = (0,85…0,9) r 0 (здесь r 0 - свободный радиус колеса).
Для дорог с твердым покрытием (движение колеса с минимальным проскальзыванием) принимают: r к = r d .
Загрузка...