Сцепление колеса автомобиля с дорогой. Основные элементы теории движения автомобиля

Физические процессы в пятне контакта ведущего тракторного и автомобильного колеса с дорогой одинаковые. Однако в отличие от автомобиля трактор – это тяговая машина. Тракторное колесо нагружено большим ведущим моментом, чем автомобильное, и работает на с/х фонах, существенно отличающихся от дорожных условий. Поэтому процесс буксования тракторного колеса – норма, а не исключение.

За время поворота колеса на угол βк при отсутствии деформаций смятия и сдвига почвы путь, пройденный колесом, должен быть равен расстоянию LП между почвозацепами. Однако вследствие деформации почвы реальный путь SП меньше теоретического на ΔSmax. Ось колеса наряду с движением вперед как бы переместится назад (в сторону, противоположную своему движению) на величину, равную деформации сдвига почвы ΔSmax под последним почвозацепом. В этом состоит физическая суть буксования:Δ=(Ln–Sn)/Ln=ΔSmax/Ln.. Буксование (как кинематический фактор) оценивают по коэффициенту буксования, который определяют как отношение величины снижения скорости к возможному ее теоретическому значению в % или долях:δ=(vт - vк)/vт или vк=vт(1–δ),где vт, vк– теоритическая и действительная скорости поступательного движения колеса. КПД буксования ηδ: ηδ = vк/ vт; δ= (vт- vк)/vт = 1- ηδ.

Теоретически буксование возникает с началом движения трактора, когда на колесе появляется ведущий момент и касательная сила тяги Pк. Экспериментальное определение буксования движителей трактора заключается в том, чтобы на мерном участке поля сопоставить суммарное число оборотов ведущих колес при движении трактора на холостом ходу nк.х и под нагрузкой nк. Нагрузку на крюке следует задавать ступенчато от минимального значения до значения, при котором происходит интенсивное буксование колес. Так как путь во всех случаях одинаковый, то буксование можно найти из соотношения суммарных чисел оборотов ведущих колес при движении трактора без нагрузки и с нагрузкой на крюке, т.е.δ=(1- nк.х/nк)100%. Число оборотов ведущих колес измеряют в процессе тяговых испытаний, регламентируемых ГОСТ 7057-81. Так как путь, пройденный в каждом опыте, может быть разный, то формула для определения буксования имеет вид δ= 100%,где n΄к.х, n˝к.х – суммарное число оборотов соответственно левого и правого ведущих колес трактора при движении без нагрузки на пути Sк.х; n΄к, n˝к – суммарное число оборотов соответственно левого и правого ведущих колес на пути Sк при движении трактора под нагрузкой. Следует отметить, что этот метод определения буксования, повсеместно используемый в качестве стандартного, некорректен. В нем приняты такие допущения: при движении без нагрузки буксование ведущих колес отсутствует; радиус ведущих колес не зависит от нагрузки на крюке трактора и других условий испытаний. Однако погрешность принятых допущений мала, поэтому при эксплуатационной оценке трактора ею пренебрегают.

Физическое существо буксования - относительное перемещение двух взаимодействующих тел, сопровождаемое их деформацией и взаимным скольжением поверхностей соприкосновения. В нашем случае такими телами служат ведущее колесо и почва (грунт, дорога), а поверхностью их взаимодействия - площадь, ограниченная пятном контакта протектора с почвой.

Буксование изучают потому, что оно снижает поступательную скорость колеса и требует затрат энергии (топлива) на свое осуществление, а также оказывает вредное воздействие на почву, сминая и разрушая ее структуру, и вызывает износ шин. Предметом рассмотрения в настоящем параграфе является зависимость от буксования поступательной скорости, силы тяги и КПД буксования ведущего колеса.

Буксование ведущего колеса с эластичной шиной возникает вследствие деформации шины и деформации почвы с проскальзыванием. Поэтому рассмотрим буксование как совокупность двух процессов: буксование от деформации почвы 8 П и буксование от деформации пневматической шины 5 Ш:

Буксование от деформации почвы 5 П. Проанализируем наиболее общий случай работы ведущего колеса, когда все почвозацепы, которые находятся в контакте с почвой, погружены в нее полностью (см. рис. 23).

Под действием почвозацепов почва деформируется. Максимальной деформации смятия подвергается опорная стенка от давления последнего по ходу колеса почвозацепа. Это объясняется следующим. Почва, как любой пластический материал, принимает деформацию в зависимости от продолжительности действия на нее постоянной силой. Чем дольше почвозацеп оказывает давление на стенку почвы, тем большей деформации смятия она подвергается, пока не достигнет предела по деформации смятия или среза почвы почвозацепами. Последний по ходу колеса почвозацеп входит в почву первым, поэтому оказывает наиболее длительное воздействие на стенку силой Р" (см. рис. 23) по сравнению с другими почвозацепами, погрузившимися в почву позже. Эта картина еще более ярко проявляется в работе гусеничного движителя, когда количество почвозацепов, находящихся в контакте с почвой одновременно, значительно больше, чем у колеса.

Примем допущение, что протектор шины жесткий в продольном направлении и не подвержен деформации растяжения и сжатия от действия касательной силы Р к. Тогда за время поворота колеса на угол (З к теоретический путь, пройденный колесом при отсутствии деформаций почвы и шины, должен быть равен расстоянию L n между первым и последним почвозацепами, находящимися в контакте с почвой. Однако вследствие деформации почвы реальный путь колеса S n меньше теоретического на AA max . Все колесо и его ось, наряду с перекатыванием вперед, как бы переместились назад (в сторону, противоположную своему движению) на величину, равную деформации смятия почвы ДД тах под последним почвозацепом. Это перемещение сопровождается проскальзыванием опорных поверхностей почвозацепов и шины относительно поверхности почвы, которое и является сущностью буксования 5 П. Его можно выразить следующим образом:

Как видно из рис. 23, буксование (путь проскальзывания) ведущего колеса, оцениваемое величиной деформации смятия, разное в каждой точке по длине пятна контакта протектора с почвой (например, ДД тах > A*Si)- При малом ведущем моменте проскальзывание происходит только в конце пятна контакта, где сила воздействия почвозацепа на стенку почвы наибольшая. Это означает, что при буксовании последнего почвозацепа (точка Б , рис. 23) передний почвозацеп

(точка А) и другие элементы протектора в передней части пятна контакта сохраняются неподвижными относительно опорной поверхности и практически не проскальзывают. По мере увеличения времени действия передняя точка перемещается назад, увеличивается деформация смятия почвы, скольжение распространяется все больше на переднюю часть пятна контакта, вследствие чего величина Д5 тах и 8 П в целом нарастает (см. рис. 23). Взаимное проскальзывание протектора относительно опорной поверхности по всей длине пятна контакта, включая элементы протектора на входе в контакт (точка А), соответствует началу полного буксования колеса, сопровождаемого перемещением почвы почвозацепами («фрезерованием»). Интенсивность этого буксования в конкретных условиях работы колеса зависит от величины ведущего момента, приложенного к колесу.

Буксование вследствие деформации шины 5 Ш. В теории качения автомобильного колеса в качестве радиуса качения принимают радиус г к 0 колеса, работающего в режиме свободного качения, когда весь момент ведущего колеса затрачивается только на преодоление момента от силы сопротивления качению колеса, не создавая свободной силы тяги.

Радиус качения колеса с учетом деформации шины рассчитывают по формуле г к = г к 0 - А, т М вед (см. § 1). Зная теоретический и действительный радиусы качения колеса, можно рассчитать теоретический S r и действительный S K путь колеса за один оборот:

Отношение разницы ДД Ш теоретического S T и действительного S K пути колеса к теоретическому пути (по аналогии с буксованием вследствие деформации почвы) будет буксованием вследствие деформации шины:

Теоретически буксование возникает, когда на колесе появляются ведущий момент Л/ вед и касательная сила тяги Р к. Действие Р к вызывает деформацию почвы и шины, которая с увеличением М веа и Р к нарастает, увеличивая буксование.

Измерить раздельно 8 П и 8 Ш чрезвычайно трудно. Более того, для эксплуатационно-технологических свойств трактора или для оценки проходимости автомобиля в этом нет необходимости. Поэтому обычно определяют общий коэффициент буксования движителей 8, не выделяя влияния на него деформации почвы и деформации шины отдельно. В расчетах также используют общий коэффициент буксования колес.

Коэффициент буксования и КПД буксования. Различают коэффициент буксования и коэффициент полезного действия буксования.

Один из этих коэффициентов отражает кинематический аспект взаимодействия ведущего колеса с опорной поверхностью, т.е. влияние буксования на скорость качения колеса. Второй коэффициент учитывает затраты энергии на деформацию шины и грунта (почвы), а также на трение протектора относительно грунта.

Буксование как кинематический фактор оценивают по коэффициенту буксования, который определяют отношением величины снижения скорости к возможному ее теоретическому значению (без буксования) в процентах или в долях:

где v T и v K - теоретическая (окружная) скорость и скорость поступательного движения колеса (действительная).

Коэффициент полезного действия, как известно, равен отношению полезной энергии, полученной после преобразования, к величине подводимой энергии. В рассматриваемом случае это отношение мощности, реализованной ведущим колесом (в касательную силу тяги) с учетом затраты энергии только на буксование (N" K = P K v K), к мощности, подведенной к ведущему колесу (N K = Р к v T) от трансмиссии:

Поэтому

Взаимосвязь коэффициентов Г|§ и 5 с учетом (24) и (25) следующая:

Особенность КПД буксования состоит в том, что его определяют через кинематическую составляющую потери энергии, т.е. через снижение скорости (от v T до v K) при постоянной силовой составляющей Р к. В связи с отмеченной особенностью буксование не влияет на тяговый баланс. В уравнении тягового баланса ведущего колеса (21) нет составляющей, которая учитывала бы силу, затрачиваемую на осуществление буксования. Такая составляющая, учитывающая затраты энергии на буксование, включена в уравнение энергетического баланса трактора и автомобиля.

Для тракторного ведущего колеса буксование является нормальным рабочим процессом на всех сельскохозяйственных полевых операциях. Оно влияет на производительность и агротехнические показатели работы МТА, а также вызывает затраты энергии на выполнение ненужной работы трения шины о почву, на разрушение структуры и измельчение почвы. На эксплуатационно-технологических показателях буксование отражается через снижение топливной экономичности, скорости и производительности МТА. Буксование тракторных колес определяют тяговыми испытаниями трактора.

При движении автомобиля по дороге с асфальто- или цементобетонным покрытием на высшей передаче потери энергии на трение протектора о дорогу не превосходят 10... 15% общих потерь на качение колеса с учетом гистерезисных. При передаче момента, равного половине максимально возможного по сцеплению, потери на буксование составляют 50% общих потерь, а при передаче момента, близкого к максимально возможному, в несколько раз превышают гистерезисные потери. Для сравнения: баланс потерь ведомого колеса в тех же условиях движения существенно отличается: 90. ..95% - гистерезисные потери; 3...5% - потери на трение шины о дорогу и 2...3% - потери на деформацию опорной поверхности. Остальное - аэродинамические потери вращающегося колеса.

Влияние буксования на силу тяги колеса. Сила тяги ведущего колеса определяется продольной реакцией почвы R x на касательную силу Р к от ведущего момента на колесе. Максимальное значение R x и силы тяги колеса зависит от силы трения Р Т в пятне контакта и достигается, когда касательная сила Р к по мере увеличения станет равной силе трения Р тр (сцепления Р ф) в пятне контакта: Р к =Р тр (Р к = Р^). Взаимодействие шины с почвой происходит следующим образом.

Как было показано выше, при приложении ведущего момента часть элементов протектора в пятне контакта начинает проскальзывать относительно опорной поверхности, а вторая часть остается неподвижной. Известно, что коэффициент трения покоя (где элементы протектора не проскальзывают) больше коэффициента трения скольжения (где элементы протектора проскальзывают). К тому же коэффициент трения скольжения уменьшается с увеличением скорости скольжения. По мере нарастания ведущего момента (от трансмиссии) М веа и касательной силы Р к расширяется площадь с трением скольжения и уменьшается площадь с трением покоя. Этому процессу сопутствует увеличение реакции R x и буксования 8 (рис 26) и снижение силы Р тр. Когда соотношение площадей со скользящими и нескользящими элементами в пятне контакта достигнет пропорции, при которой нарастающая касательная сила Р к сравняется с убывающей силой трения P v коэффициент сцепления R x (на рис. 26 это R x /R z ) достигнут максимального значения (при S = опт.). Далее площадь контакта со скользящими элементами протектора увеличивается, а реакция R x уменьшается без повышения

Рис. 26. Зависимость RJR Z от буксования

активной силы Р к, так как сила трения (сцепления) продолжает уменьшаться.

Очень важно подчеркнуть, что при полном буксовании колеса (100%) процесс тягообразования не прекращается, хотя сила тяги снижается в сравнении с максимальной на некоторую величину, зависящую от механических свойств опорной поверхности и шины. На типичной дороге (автомобиль) или сельскохозяйственном фоне (трактор) закрепленная неподвижно машина сохраняет тяговые показатели на уровне 60...80% по сравнению с максимальными.

В теории мобильных машин вместо коэффициента трения пользуются коэффициентом сцепления зависит от скорости скольжения, т.е. от величины буксования. В то же время в справочных таблицах приводится значение ф к, полученное, как правило, по результатам испытаний, проведенных, во-первых, с использованием метода буксирования, т.е при фиксированном буксовании, равном 100%, а во-вторых, с фиксированной скоростью протягивания заторможенного колеса. Это обстоятельство следует учитывать при выборе величины ф к в расчетах, а также при оценке точности расчетов.

График в координатах R x /R z =J{S) на рис. 26 отражает также взаимодействие тормозного колеса с опорной поверхностью в диапазоне скольжения от 0 до 100%.

На рис. 27 приведены данные по буксованию тракторного колеса на стерне в зависимости от величины вертикальной нагрузки, которые согласуются с графиком RJR. =/(5). По данным разных исследователей, при допускаемой стандартом вертикальной нагрузке максимальная касательная сила тяги тракторных шин на стерне создается при буксовании 10. ..24%.

Рис. 27.

• 1 - G H = 5 кН;2 - G H = 10 кН;
• 3 - G H = 15 кН; 4 - G H = 2 5 кН; 5 - 6 Н = 3 5 кН

Движение без буксования возможно при соблюдении условия:

D с = a ∙ φ х ∙ cos α max /(L-Hд ∙ (φ х+ f к)) ≥ D max .

D с - динамический фактор по сцеплению;

а- расстояние от центра масс до задней оси автомобиля;

α max - предельный угол преодолеваемого подъема;

L- колесная база автомобиля;

Hд- высота центра тяжести;

f к – коэффициент сопротивления качению;

Hд =1/3* hд, где hд- габаритная высота;

а= (m 2/ m a)*L , где m 2 - вес автомобиля, приходящийся на ведущую ось, m a - полный вес автомобиля.

φ х - коэффициент сцепления колес с дорогой (Согласно заданию коэффициент сцепления колес с дорогой φ х = 0,45.)

Для автомобиля ГАЗ:

a =1800/2800*2.76=1,77м;

Hд=1/3*2.2=0.73м;

D с = 1,77*0,45*cos 27.45°/(2.76-0.73*(0,45+0,075)) = 0,31> D max = 0,38.

Обратившись к динамическому паспорту автомобиля, увидим, что, поскольку , движение будет осуществляться с возможной пробуксовкой.

Сравнительная таблица полученных оценочных параметров тягово-скоростных свойств, заключения.

10. Кинематическая схема тормозной системы автомобиля Газ 2752.

1,2- дисковые передние тормоза.

3-контур передних тормозов

4-главны тормозной цилиндр

5-вакумный усилитель

6-педаль тормоза

7-контур задних тормозов

8-регулятор тормозного давления

9,10-барабанные задние тормоза

11. Диаграмма экстренного торможения

Торможение, целью которого является максимально быстрая остановка, называют экстренным.

Время торможения автомобиля складывается из следующих составляющих:

tрв – время реакции водителя – время от момента, когда замечена опасность, до начала торможения. tрв = 0,2-1,5с (tрв = 0,8c);

tсп – время срабатывания тормозного привода.

tсп = 0,2с(гидравлический), tсп = 1 с (пневматический)

tнз – время нарастания замедления. Зависит от типа автомобиля, квалификации водителя, состояния дорожного покрытия, дорожной ситуации, состояния тормозной системы.

При аварийном торможении tнз = 0,5с;

tуз – время установившегося замедления – время, за которое состояние тормозной системы остаётся практически неизменным, и осуществляется полное торможение (до остановки) автомобиля.

tр – время растормаживания (от начала отпускания тормозной педали до возникновения зазоров между фрикционными накладками). tр = 0,1 – 0,5c. Принимаем tр = 0,4с.

Начальная скорость торможения V 0 = 30 км/ч = 8,3 м/с; к-т сцепления шин с дорогой φ x = 0,35.

Тормозной путь автомобиля:

Sт = Sсп + Sнз + Sуз;

Sт = 0,004*Kэ *V 0 2 /φ x = 0,004*(30 2 /0,35)*1,3 = 13,4 м, где

Кэ – к-т эффективности тормозной системы, Кэ = 1,3 – 1,4.

В расчётах принимаем Кэ = 1,3.

Величина замедления:

j уз = (φ x + i)*g/Кэ/δ вр = 0,35*10/1,3/1,68 = 1,6 м/с 2 , где

i = 0 – уклон дороги,

g = 10 м/с 2 – ускорение свободного падения;

Время установившегося замедления:

Время торможения:

tт = tсп + tнз + tуз = 0,2+0,5+4.8 = 5,5 с.

Т.о. автомобиль при V 0 = 30 км/ч и φx = 0,35 имеет тормозной путь Sт = 13,4 м за время

Для построения диаграммы экстренного торможения найдем падение скорости на участке tуз:

Vуз = Vо – 0,5*jуз*tнз = 8,3 – 0,5*1,6*0,5 = 7,9 м/с.

12. Расчёт и построение зависимости тормозного и остановочного пути автомобиля от начальной скорости движения при экстренном торможении.

Начальная скорость автомобиля при торможении V0 = 30 км/ч.

Тормозной путь Sт – путь, проходимый автомобилем от момента срабатывания тормозного привода до полной остановки автомобиля.

Sт = 0,004*(V 0 ^2)*Kэ/φx.

Остановочный путь Sо – путь, проходимый автомобилем от момента обнаружения опасности до полной остановки.

Для анализа зависимости тормозного и остановочного пути от скорости движения автомобиля в начале торможения или от к-та сцепления шин с дорогой необходимо использовать диаграмму экстренного торможения, на которой указаны фазы торможения.

Т.о., используя формулы тормозного и остановочного пути, можем произвести расчёты на основании которых затем построить график зависимости тормозного и остановочного пути автомобиля от начальной скорости движения при экстренном торможении.

13. Общее заключение по тормозным свойствам автомобиля.

Тормозные свойства автомобиля – совокупность свойств, определяющих максимальное замедление автомобиля при его движении на различных дорогах в тормозном режиме, предельные значения внешних сил, при действии которых заторможенный автомобиль надёжно удерживается на месте или имеет необходимые минимальные установившиеся скорости при движении под уклон.

Диаграмма экстренного торможения наглядно показывает фазы торможения, а именно: время реакции водителя, время срабатывания тормозного привода, время нарастания замедления, время установившегося замедления и время растормаживания.

На практике эти фазы стремятся уменьшить путём усовершенствования тормозной системы в целом – tсп (время срабатывания тормозного привода), tуз (время установившегося замедления), tр (время растормаживания). Составляющие tрв (время реакции водителя) – путём повышения квалификации, приобретения опыта вождения, tнз (время нарастания замедления) – зависит от перечисленных факторов плюс состояния дорожного покрытия и дорожной ситуации, которые корректировке не поддаются.

Тормозной и остановочный пути являются одними из главных показателей тормозных свойств автомобиля. Они зависят от скорости начала торможения V 0 и к-та сцепления колёс с дорогой φ x . Чем больше к-т φ x и ниже скорость V 0 , тем короче тормозной и остановочный пути.

По графику остановочного и тормозного пути от скорости и коэффициента сопротивления можно определить безопасную допустимую скорость и путь торможения при движении по соответствующему дорожному полотну.

Методы и условия проверки тормозного управления автомобиля при дорожных и стендовых испытаниях приведены в ГОСТ Р 51709-2001.

14. Топливная характеристика установившегося движения а/м по дороге с

ψ 1 =(0,015); ψ 2 =0,5 ψ max ; ψ 3 =0,4(ψ 1 + ψ 2)

В качестве оценочных показателей топливно-экономических свойств приняты контрольный расход топлива, топливная характеристика установившегося движения g п =f(v a) на дорогах с различным состоянием покрытия, зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени использования мощности g е =f(U) и зависимость удельной производительности автомобиля от скорости движения W y =f (v a) на дорогах с различным состоянием покрытия.

Для определения расхода топлива при установившемся движении можно воспользоваться уравнением расхода топлива:

где g п - путевой расход топлива, л/100 км;

ψ 2 =0,5 ψ max =0,5* 0,075=0,0375

ψ 3 =0,4(ψ 1 + ψ 2)=0,4*(0,015+0,375)=0,021

Аналогично рассчитываем значения для остальных оборотов коленчатого вала, коэф. сопротивления дороги и второго автомобиля. Полученные значения заносим в таблицу. По данным таблицы строим график топливно-экономической характеристики автомобилей, по которому сравниваем автомобили.

15. График зависимости эффективного удельного расхода топлива g e от степени использования мощности при частотах вращения коленвала: n 1 =0,5n i ; n 2 =n i ; n 3 =n N ;

При конкретном частотном режиме работы двигателя и известных значениях мощности, расходуемой на преодоление сил сопротивлений дороги и воздуха определяется удельный эффективный расход топлива с учётом КПД трансмиссии по формуле:

Принимаемn i =1600 об/мин для обоих автомобилей, тогда n 1 =800.

Аналогично рассчитываем значения для остальных оборотов коленчатого вала, коэф. сопротивления дороги и второго автомобиля. Полученные значения заносим в таблицу 8. По данным таблицы строим зависимости удельного эффективного расхода топлива от степени мощности автомобиля по которому сравниваем автомобили.

Силы, действующие на автомобиль

Торможение автомобиля

Устойчивость автомобиля

Управляемость автомобиля

Проходимость автомобиля

Автомобиль перемещается с определенной скоростью в результате действия на него движущих сил и сил, оказывающих сопротивление движению (рис. 1).

К силам, препятствующим движению автомобиля, относятся: силы сопротивления качению Рf , сопротивле­ние, создаваемое подъемом дороги Рa , сопротивление воздуха Pw , сопротивление сил инерции Рj . Для преодо­ления этих сил автомобиль оснащен источником энер­гии - двигателем. Возникающий в результате работы двигателя крутящий момент передается через силовую передачу и полуоси на ведущие колеса автомобиля. Их вращению препятствует сила трения, которая появляет­ся между колесами и поверхностью дороги.

Во время вращения ведущие колеса создают окруж­ные силы, которые действуют на дорогу, стремясь как бы оттолкнуть ее назад. Дорога, в свою очередь, ока­зывает равное противодействие (касательную реакцию) на колеса, что и вызывает движение автомобиля.

Силу, которая приводит автомобиль в движение, на­зывают силой тяги и обозначают Ph. Связь между этими величинами или предельное условие движения автомо­биля, при котором обеспечивается равновесие между силой тяги и силами сопротивления движения, можно выразить формулой

Pk = Pf±Pa+Pw + Pj.

Это уравнение называется уравнением тягового ба­ланса и позволяет установить, как тяговая сила распре­деляется по различным видам сопротивлений.

Сопротивление дороги

Сопротивление качению шины по дороге является следствием затрат энергии на гистерезисные (внутрен­ние) потери в шине и на образование колеи (внешние) потери. Кроме того, часть энергии теряется в результате поверхностного трения шин о дорогу, сопротивления в подшипниках ступиц ведомых колес и сопротивления воздуха ьращению колес. Ввиду сложности учета всех факторов сопротивление качению колес автомобиля оце­нивают по суммарным затратам, считая силу сопротив­ления качению внешней по отношению к автомобилю. При качении эластичного колеса по твердой дороге внешние потери незначительны. Слои нижней части ши­ны то сжимаются, то растягиваются. Между отдельны­ми частицами шины возникает трение, выделяется теп­ло, которое рассеивается, и работа, затрачиваемая на деформацию шины, не возвращается полностью при по­следующем восстановлении формы шины. При качении эластичного колеса деформации в передней части шины возрастают, а в задней - уменьшаются.

Когда жесткое колесо катится по мягкой деформи­руемой дороге (грунт, снег), потери на деформацию ши­ны практически отсутствуют и энергия затрачивается лишь на деформацию дороги. Колесо врезается в грунт, выдавливает его в сторону, спрессовывая отдельные частицы, образуя колею.

Когда же деформируемое колесо катится по мягкой дороге, энергия затрачивается на преодоление как внут­ренних, так и внешних потерь.

При качении упругого колеса по мягкой дороге де­формация его меньше, чем при качении по твердой до­роге, а деформация грунта меньше, чем при качении жесткого по тому же грунту.

Величина силы сопротивления качению может быть определена из формулы

Pf = Gf cos a,

Pf - сила сопротивления качению;

G - вес автомобиля;

а - угол, характеризующий крутизну подъема или спуска;

f - коэффициент сопротивления качению, кото­рый учитывает действие сил деформации шин и покрытия, а также трение между ними в различных дорожных условиях.

Величина коэффициента сопротивления качению ко­леблется от 0,012 (асфальтобетонное покрытие) до 0,3 (сухой песок).

Рис. 1. Силы, действующие на движущийся автомобиль

Сопротивление подъему. Автомобильные дороги со­стоят из чередующихся между собой подъемов и спусков и крайне редко имеют горизонтальные участки боль­шой длины. Крутизну подъема характеризуют величи­ной угла а (в градусах) или величиной уклона дороги t, представляющей собой отношение превышения Н к за­ложению В (см. рис. 1):

i=H/B = tg a.

Вес автомобиля G, движущегося на подъеме, можно разложить на две-составляющие силы: G sina, направ­ленную параллельно дороге, и Gcosa, перпендикулярную к дороге. Силу G sin a называют силой сопротивления подъему и обозначают Ра.

На автомобильных дорогах с твердым покрытием уг­лы подъема невелики и не превышают 4 - 5°. Для таких малых углов можно считать

i = tg a ~ sin а, тогда Ра - G sin а = Gi.

При движении на спуске сила Ра имеет противопо­ложное направление и действует как движущая сила. Угол а и уклон i считают положительными на подъе­ме и отрицательными при движении на спуске.

У современных автомобильных дорог нет четко вы­раженных участков с постоянным уклоном; их продоль­ный профиль имеет плавные очертания. На таких доро­гах уклон и сила Р непрерывно меняются в процессе движения автомобиля.

Сопротивление неровностей. Ни одно дорожное по­крытие не является абсолютно ровным. Даже новые цементобетонные и асфальтобетонные покрытия имеют неровности высотой до 1 см. Под действием динамиче­ских нагрузок неровности быстро увеличиваются, умень­шая скорость автомобиля, сокращая срок его службы и увеличивая расход топлива. Неровности создают до­полнительное сопротивление движению.

При попадании колеса в длинную впадину оно уда­ряется о ее дно и подбрасывается вверх. После сильно­го удара колесо может отделиться от покрытия и снова удариться (уже с меньшей высоты), совершая затухаю­щие колебания. Переезд через короткие впадины и вы­ступы сопряжен с дополнительной деформацией шины под действием силы, возникающей при ударе о выступ неровности. Таким образом, движение автомобиля по неровностям дороги сопровождается непрерывными уда­рами колес и колебаниями осей и кузова. В результате происходит дополнительное рассеивание энергии в шине и деталях подвески, достигающее иногда значительных величин.

Дополнительное сопротивление, вызываемое неров­костями дороги, учитывают, условно увеличивая коэф­фициент сопротивления качению.

Величины коэффициента сопротивления качению f и уклона i в совокупности характеризуют качество дороги. Поэтому часто говорят о силе сопротивления дороги Р, равной сумме сил Рf и Ра:

Р = Pf -f Ра = G (f cos а -f sin а) ~G (f + i).

Выражение, стоящее в скобках, называют коэффи­циентом сопротивления дороги и обозначают буквой Ф. Тогда сила сопротивления дороги

Р = G (f cos a -f sin а) = G ф.

Сопротивление воздуха. При движении автомобиля на него оказывает сопротивление и воздушная среда. Затраты мощности на преодоление сопротивления воз­духа складываются из следующих величин:

Лобового сопротивления, появляющегося в резуль­тате разности давлений спереди и сзади движущегося автомобиля (около 55 - 60% всего сопротивления воз­духа);

Сопротивления, создаваемого выступающими час­тями: подножками, крыльями, номерным знаком (12 - 18%);

Сопротивления, возникающего при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство (10-15%);

Трения наружных поверхностей о близлежащие слои воздуха (8 - 10%);

Сопротивления, вызванного разностью давлений сверху и снизу автомобиля (5 - 8%).

При увеличении скорости движения увеличивается и сопротивление воздуха.

Прицепы вызывают увеличение силы сопротивления воздуха вследствие значительного завихрения воздуш­ных потоков между тягачом и прицепом, а также из-за увеличения наружной поверхности трения. В среднем можно принять, что применение каждого прицепа уве­личивает это сопротивление на 25% по сравнению с одиночным автомобилем.

Сила инерции

Кроме сил сопротивления дороги и воздуха влияние на движение автомобиля оказывают силы инерции Р). Всякое изменение скорости движения сопровождается преодолением силы инерции, и ее величина тем больше, чем больше обитая м,аееа автомобиля:

Время равномерного движения автомобиля обычно мало по сравнению с общим временем его работы. Так, например, при работе в городах автомобили движутся равномерно 15 - 25% времени. От 30% до 45% времени занимает ускоренное движение автомобиля и 30 - 40% - движение накатом и торможение. При трогании с мес­та и увеличении скорости автомобиль движется с уско­рением - его скорость при этом неравномерна. Чем быстрее автомобиль увеличивает скорость, тем больше ускорение автомобиля. Ускорение показывает, как за каждую секунду возрастает скорость автомобиля. Прак­тически ускорение автомобиля достигает 1 - 2 м/с2. Это значит, что за каждую секунду скорость будет возрас­тать на 1 - 2 м/с.

Сила инерции изменяется в процессе движения ав­томобиля в соответствии с изменением ускорения. Для преодоления силы инерции расходуется часть тяговой силы. Однако в тех случаях, когда автомобиль движет­ся накатом после предварительного разгона или при торможении, сила инерции действует по направлению движения автомобиля, выполняя роль движущей силы. Принимая это во внимание, некоторые труднопроходи­мые участки пути можно преодолевать с предваритель­ным разгоном автомобиля.

Величина силы сопротивления разгону зависит от ускорения движения. Чем быстрее разгоняется автомо­биль, тем большей становится эта сила. Ее величина меняется даже при трогании с места. Если автомобиль трогается плавно, то сила эта почти отсутствует, а при резком трогании она может даже превысить тяговую силу. Это приведет или к остановке автомобиля, или к буксованию колес (в случае недостаточной величины коэффициента сцепления).

В процессе работы автомобиля непрерывно меняют­ся условия движения: тип и состояние покрытия, вели­чина и направление уклонов, сила и направление ветра. Это приводит к изменению скорости автомобиля. Даже в наиболее благоприятных условиях (движение по усо­вершенствованным автомагистралям вне городов и населенных пунктов) скорость автомобиля и тяговая сила редко остаются неизменными в, течение продолжитель­ного времени. На средней.скорости движения (опреде­ляемой как отношение пройденного пути ко времени, затраченному на прохождение этого пути с учетом вре­мени остановок в пути) сказывается помимо сил сопро­тивления влияние весьма большого количества факто­ров. К ним относятся: ширина проезжей части, интен­сивность движения, освещенность дороги, метеорологи­ческие условия (туман, дождь), наличие опасных зон (железнодорожные переезды, скопление пешеходов), со­стояние автомобиля и т. д.

В сложных дорожных условиях может случиться так, что сумма всех сил сопротивления превысит тяго­вую силу, тогда движение автомобиля будет замедлен­ным и он может остановиться, если водитель не примет необходимых мер.

Сцепление колеса автомобиля с дорогой

Для того чтобы неподвижный автомобиль привести в движение, одной силы тяги недостаточно. Необходи­мо еще трение между колесами и дорогой. Иначе гово­ря, автомобиль может двигаться лишь при условии сцеп­ления ведущих колес с поверхностью дороги. В свою очередь, сила сцепления зависит от сцепного веса авто­мобиля Gv, т. е. вертикальной нагрузки на ведущие ко­леса. Чем больше вертикальная нагрузка, тем больше сила сцепления:

Pсц = ФGk,

где Pсц - сила сцепления колес с дорогой, кгс; Ф - коэффициент сцепления; GK - сцепной вес, кгс. Условие движения без буксования колес

Рk < Рсц,

т. е. если тяговая сила меньше силы сцепления, то ве­дущее колесо катится без буксования. Если же к веду­щим колесам приложена тяговая сила, большая, чем сила сцепления, то автомобиль может двигаться только с пробуксовкой ведущих колес.

Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния покрытия. На дорогах с твердым покрытием величина коэффициента сцепления обусловлена главным образом трением скольжения между шиной и дорогой и взаимо­действием частиц протектора и мнкронеровностей по­крытия. При смачивании твердого покрытия коэффи­циент сцепления уменьшается весьма заметно, что объ­ясняется образованием пленки из слоя частиц грунта и воды. Пленка разделяет трущиеся поверхности, ослаб­ляя взаимодействие шины и покрытия и уменьшая ко­эффициент сцепления. При скольжении шины по дороге в зоне контакта возможно образование элементарных гидродинамических клиньев, вызывающих приподнима­ние элементов шины над микровыступами покрытия. Не­посредственный контакт шины и дороги в этих местах заменяется жидкостным трением, при котором коэффи­циент сцепления минимален.

На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит от сопротивления грунта срезу и величины внут­реннего трения в грунте. Выступы протектора ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют и уплотняют его, что вызывает увеличение сопротивления срезу. Од­нако после некоторого предела начинается разрушение грунта, и коэффициент сцепления уменьшается.

На величину коэффициента сцепления влияет также рисунок протектора шины. Шины легковых автомоби­лей имеют протектор с мелким рисунком, обеспечиваю­щим хорошее сцепление на твердых покрытиях. Шины грузовых автомобилей имеют крупный рисунок протек­тора с широкими и высокими выступами-грунтозацепа-ми. Во время движения грунтозацепы врезаются в грунт, улучшая проходимость автомобиля. Истирание высту­пов в процессе эксплуатации ухудшает сцепление шины с дорогой.

При увеличении внутреннего давления в шине коэф­фициент сцепления вначале увеличивается, а затем уменьшается. Максимальное значение коэффициента сцепления соответствует примерно величине давления, рекомендуемого для данной шины.

При полном скольжении шины по дороге (буксова­ние ведущих колес или юз тормозящих колес) величи­на ф может быть на 10 - 25% меньше максимальной. Коэффициент поперечного сцепления зависит от тех же факторов, и его обычно принимают равным 0,7Ф. Сред­ние значения коэффициента сцепления колеблются в широких пределах от 0,1 (обледенелое покрытие) до 0,8 (сухое асфальте- и цементобетонное покрытие).

Сцепление шин с дорогой имеет первостепенное зна­чение для безопасности движения, так как оно ограни­чивает возможность интенсивного торможения и устой­чивого движения автомобиля без поперечного скольже­ния.

Недостаточная величина коэффициента сцепления является причиной в среднем 16%, а в неблагоприят­ные периоды года - до 70% дорожно-транспортных про­исшествий от общего их числа. Международной комис­сией по борьбе со скользкостью дорожных покрытий установлено, что величина коэффициента сцепления по условиям безопасности движения не должна быть меньше 0,4.

ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ

Надежные и эффективные тормоза позволя­ют водителю уверенно вести автомобиль с большой ско­ростью и вместе с тем обеспечивают необходимую без­опасность движения.

В процессе торможения кинетическая энергия авто­мобиля переходит в работу трения между фрикционны­ми накладками колодок и тормозными барабанами, а также между шинами и дорогой (рис. 2).

Величина тормозного момента, развиваемого тормоз­ным механизмом, зависит от его конструкции и давле­ния в приводе. Для наиболее распространенных типов тормозных приводов, гидравлического и пневматическо­го, сила нажатия на колодку прямо пропорциональна давлению, развиваемому в приводе при торможении.

Тормоза современных автомобилей могут развивать момент, значительно превышающий момент силы сцеп­ления шины с дорогой. Поэтому весьма часто в прак­тике наблюдается юз, когда при интенсивном торможе­нии колеса автомобиля блокируются и скользят по до­роге, не вращаясь. До блокировки колеса между тор­мозными накладками и барабанами действует сила трения скольжения, а в зоне контакта шины с дорогой - сила трения покоя. После блокировки, наоборот, между трущимися поверхностями тормоза действует сила тре­ния покоя, а в зоне контакта шины с дорогой - сила трения скольжения. При блокировке колеса затраты энергии на трение в тормозе и на качение прекращаются и почти все тепло, эквивалентное поглощаемой кине­тической энергии автомобиля, выделяется в месте кон­такта шины с дорогой. Повышение температуры шины приводит к размягчению резины и уменьшению коэф­фициента сцепления. Поэтому наибольшая эффектив­ность торможения достигается в случае качения колеса на пределе блокировки.

При одновременном торможении двигателем и тор­мозами достижение величины силы сцепления на веду­щих колесах происходит при меньшей силе нажатия на педаль, чем при торможении только тормозами. Дли­тельное торможение (например, во время движения на затяжных спусках) в результате нагрева тормозных ба­рабанов резко уменьшает коэффициент трения фрикци­онных накладок, а следовательно, и тормозной момент. Таким образом, торможение с неотъединенным двигате­лем, применяемое в качестве дополнительного способа уменьшения скорости, позволяет увеличить срок службы тормозов. Кроме того, при торможении с неотъединен­ным двигателем увеличивается поперечная устойчивость автомобиля.

Рис. 2. Силы, действую­щие на колесо автомоби­ля при торможении

Различают экстренное и служебное торможение.

Служебным называется торможение для остановки автомобиля или снижения скорости движения в заранее назначенном водителем месте. Снижение скорости в этом случае осуществляется плавно, чаще комбиниро­ванным торможением.

Экстренным называется торможение, которое произ­водится в целях предотвращения наезда на неожиданно появившееся или замеченное препятствие (предмет, ав­томобиль, пешеход и пр.). Это торможение может быть охарактеризовано остановочным путем и тормозным пу­тем автомобиля.

Под остановочным путем понимают расстояние, кото­рое пройдет автомобиль от момента обнаружения води­телем опасности до момента остановки автомобиля.

Тормозным путем называют часть остановочного пу­ти, который пройдет автомобиль с момента начала тор­можения колес до полной остановки автомобиля.

Общее время t0, необходимое для остановки автомо­биля с момента возникновения препятствия («остано­вочное время»), можно представить в виде суммы не­скольких составляющих:

t0 = tр + tпр + tу + tT,

где tр - время реакции водителя, с;

tпр - время между началом нажатия на тормозную педаль и началом действия тормозов, с;

tу - время увеличения замедления, с;

tT - время полного торможения, с.

Сумму tnp+ty часто называют временем срабатыва­ния тормозного привода.

Автомобиль в течение каждого из составляющих ин­тервалов времени проходит определенный путь, и их сумма является остановочным путем (рис. 3):

S0 = S1 + S2 + S3, м,

где S1, S2, S3 - соответственно пути, пройденные авто­мобилем за время tр, tПр+tу, tт.

За время tр водитель осознает необходимость тормо­жения и переносит ногу с педали подачи топлива на пе­даль тормоза. Время tр зависит от квалификации води­теля, его -возраста, утомляемости и других субъектив­ных факторов. Оно колеблется от 0,2 до 1,5 с и более. При расчетах обычно принимают tр = 0,8 с.

Время tnp необходимо для выбирания зазоров и пе­ремещения всех деталей привода (педали, поршней тор­мозных цилиндров или диафрагмы тормозных камер, тормозных колодок). Это время зависит от конструкции тормозного привода и его технического состояния.

Рис. 3. Путь торможения и дистанция безопасности автомобиля

В среднем для исправного гидравлического привода мо­жно принять tпp = 0,2 с, а для пневматического - 0,6 с, У автопоездов с пневматическим приводом тормозов время tпр может достигать 2 с. Отрезок tу характеризу­ет время постепенного увеличения замедления от нуля (начало действия тормозов) до максимального значения. Это время составляет в среднем 0,5 с.

В течение времени tp+tпp автомобиль движется рав­номерно с начальной скоростью Vа. За время tу скорость несколько уменьшается. В течение временя tт замедле­ние сохраняется примерно постоянным. В момент оста­новки автомобиля замедление уменьшается до нуля практически мгновенно.

Остановочный путь автомобиля без учета силы сопро­тивления дороги можно определить по формуле

S = (t*V0/3.6) + kэ(Va2/254Фх)

где S0 - остановочный путь, м;

VA - скорость движения автомобиля в начальный момент торможения, км/ч;

kэ - коэффициент эффективности торможения, ко­торый показывает, во сколько раз действи­тельное замедление автомобиля меньше теоре­тического, максимально возможного на данной дороге. Для легковых автомобилей kэ~1,2, для грузовых автомобилей и автобусов kэ~1,3 - 1,4;

Фх - коэффициент сцепления шин с дорогой,

t=tр + tпр + 0,5tу.

Выражение kэ= V2 /(254 ух) - представляет тормозной путь, величина которого, как это видно из формулы, пропор­циональна квадрату скорости, с которой двигался авто­мобиль перед началом торможения. Поэтому при увели­чении скорости движения вдвое, например, с 20 до 40 км/ч, тормозной путь увеличится в 4 раза.

Нормативы эффективности действия ножного тормо­за автомобилей в условиях эксплуатации приведены в табл. 1 (начальная скорость торможения 30 км/ч).

При торможении на снежных и скользких дорогах тормозные силы всех колес автомобиля достигают зна­чения силы сцепления практически одновременно. По­этому при Фх<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех ав­томобилей.

Изменение направления движения любого тела можно достичь только приложением к нему внешних сил. При движении транспортного средства на него действует множество сил, при этом шины выполняют важные функции: каждое изменение направления или скорости движения транспортного средства вызывает появление в шине действующих сил.

Шина – это элемент связи между транспортным средством и проезжей частью. Именно в месте контакта шины с дорогой решается главный вопрос безопасности движения транспортного средства. Через шину передаются все силы и моменты, возникающие при разгоне и торможении автомобиля, при изменении направления его движения.

Шина воспринимает действия боковых сил, удерживая автомобиль на выбранной водителем траектории движения. Поэтому физические условия сцепления шины с поверхностью дороги определяют границы динамических нагрузок, действующих на транспортное средство.

Рис. 01: Посадка бескамерной шины на ободе;
1. Обод; 2. Подкат (Хамп) на поверхности посадки борта шины; 3. Борт обода; 4. Каркас шины; 5. воздухонепроницаемый внутренний слой; 6. Брекерный пояс; 7. Протектор; 8. Боковина шины; 9. Борт шины; 10. Сердечник борта; 11. Вентиль

Решающие критерии оценки:
-Обеспечение устойчивого прямолинейного движения при действии на автомобиль боковых сил
-Обеспечение устойчивого движения на поворотах Обеспечение сцепления на различных поверхностях проезжей части Обеспечение сцепления с дорогой при различных погодных условиях
-Обеспечение хорошей управляемости автомобиля Обеспечение комфортных условий движения (гашение колебаний, обеспечение плавности хода, минимальная шумность качения)
-Прочность, износостойкость, высокий срок службы
-Невысокая цена
-Минимальный риск повреждения шины при её пробуксовке

Проскальзывание шины

Проскальзывание шины или её буксование происходит из разницы между теоретической скоростью движения, обусловленной вращением колеса, и действительной скоростью движения, обеспечиваемой силами сцепления колеса с дорогой

Посредством приведенного примера можно пояснить это утверждение: пусть длина окружности по внешней беговой поверхности шины легкового автомобиля составляет около 1,5 м. Если при движении автомобиля колесо поворачивается вокруг оси вращения 10 раз, то пройденный автомобилем путь должен составить 15 м. Если же происходит проскальзывание шины, то пройденный автомобилем путь становится короче Закон инерции Каждое физическое тело стремится либо сохранять состояние покоя, либо сохранять состояние прямолинейного движения.

Чтобы вывести физическое тело из состояния покоя или отклонить его от прямолинейного движения к телу должна быть приложена внешняя сила. Изменение скорости движения, как во время разгона автомобиля, так и при торможении потребует соответствующего приложения внешних сил. Если водитель пытается тормозить на повороте на покрытой льдом поверхности дороги, автомобиль будет стремиться двигаться прямо без явно выраженного стремления изменить скорость движения, при этом реакция на поворот рулевого колеса будет слишком вялой.

На обледенелой поверхности через колеса автомобиля может передаваться только маленькие силы торможения и боковые усилия, поэтому вождение автомобиля на скользкой дороге является непростой задачей. Моменты сил При вращательном движении на тело действуют или оказывают влияние моменты сил.

В режиме движения колеса вращаются вокруг своих осей, преодолевая моменты инерции покоя. Момент инерции колес возрастает с увеличением скорости его вращения и вместе с тем, скоростью движения автомобиля. Если транспортное средство находится одной стороной на скользкой проезжей части (например, обледенелой поверхности дороги), а другая сторона на дороге с нормальным коэффициентом сцепления (неоднородный коэффициент сцепления μ), то при торможении автомобиль получает вращательное движение вокруг вертикальной оси. Это вращательное движение называют моментом рысканья

Распределение сил наряду с весом тела (силой тяжести) на автомобиль действуют различные внешние силы, величина и направление которых зависит от режима и направления движения транспортно-го средства. При этом речь идет о следующих параметрах:

 Силах, действующих в продольном направлении, (например, силе тяги, силе сопротивления воздуха или силе трения качения)

 Силах, действующих в поперечном направлении, (например, усилие, прилагаемое к управляемым колесам автомобиля, центробежной силе при движении на повороте, или силе действия бокового ветре или силе, возникающей при движении на косо-горе).

Эти силы принято обозначать, как силы бокового увода автомобиля. Силы, действующие в продольном или поперечном направлении, передаются на шины, и через них на проезжую часть дороги в вертикальном или горизонтальном направлении, вызывая деформацию шины в про-дольном или поперечном направлении.

Эти силы передаются на корпус авто-мобиля через:
 шасси автомобиля (так называемые ветровые силы)
 органы управления (рулевая сила)
 двигатель и агрегаты трансмиссии (движущая сила)
 тормозные механизмы (тормозные силы)
В противоположном направлении эти силы действуют со стороны дорожной поверхности на шины, передаваясь затем на транспортное средство. Это связано с тем, что: любая сила вызывает противодействие

Для обеспечения движения тяговая сила, передаваемая на колесо посредством крутящего момента, создаваемого двигателем, должна превосходить все внешние силы сопротивления (продольные и поперечные силы), которые возникают, например, при движении автомобиля по дороге с поперечным уклоном.

Для оценки динамики движения, а также устойчивости движения транс-портного средства должны быть известны силы, действующие между шиной и дорожным полотном в так называемом пятне контакта шины с дорогой. Внешние силы, действующие в площадке соприкосновения шины с дорогой, передаются через колесо на транспортное средство. С увеличением практики вождения водитель все лучше и лучше учится реагировать на эти силы.

По мере приобретения опыта вождения, у водителя все отчетливее возникают ощущения сил действующих в пятне контакта шины с дорогой. Величина и направление внешних сил зависит от интенсивности разгона и торможения автомобиля, при действии боковых сил от ветра, или при движении по дороге с поперечным уклоном. Особняком стоит опыт вождения по скользким дорогам, когда чрезмерное воздействие на органы управления могут сорвать шины автомобиля в скольжение.

Но самое главное это то, что водитель обучается правильным и дозированным действиям органами управления, которые препятствуют возникновению неуправляемого движения. Неумелые действия водителя при высокой мощности двигателя особенно опасны, так как силы, действующие в пятне контакта, могут превысить допустимый предел по сцеплению, что может вызвать занос автомобиля или полную потерю управляемости, и повышает износ шин.

Силы в пятне контакта шины с дорогой Только строго дозированные силы в пятне контакта колеса с дорогой способны обеспечить соответствующие желанию водителя скорость и изменение направления движения. Суммарная сила в пятне контакта шины с дорогой складывается из следующих составляющих её сил:

Касательная сила, направленная по окружности шины Касательная сила Fμ возникает в результате передачи крутящего момента приводным механизмом или при торможении автомобиля. Она действует в продольном направлении на поверхность дороги (продольная сила) и дает возможность водителю произвести разгон при воздействии на педаль газа или обеспечить замедление движения при его воздействии на педаль тормоза.

Вертикальная сила (нормальная реакция опоры) Вертикальная сила между шиной и поверхностью дороги обозначается как радиально направленная сила, или как нормальная реакция опоры FN. Вертикальная сила между шиной и поверхностью дороги присутствует всегда, как при движении транспортного средства, так и при его неподвижности. Вертикальная сила, действующая на опорную поверхность, определяется частью веса автомобиля, приходящегося на это колесо, плюс дополнительная вертикальная сила, возникающая в результате перераспределения веса при разгоне, торможении или движении в повороте.

Вертикальная сила увеличивается или уменьшается при движении автомобиля на подъем или под уклон, при этом увеличение или уменьшение вертикальной силы зависит от направления движения автомобиля. Нормальная реакция опоры определяется при неподвижном положении транспортного средства, установленного на горизонтальной поверхности.

Дополнительные силы могут увеличить или уменьшить значение вертикальной силы между колесом и поверхностью дороги (нормальной реакции опоры). Так при движении не повороте дополнительная сила уменьшает вертикальную составляющую на внутренних к центру поворота колесах и увеличивает вертикальную составляющую на колесах внешней стороны транспортного средства.

Площадка контакта шины с поверхностью дороги деформируется прилагаемой к колесу вертикальной силой. Так как боковины шины подвергаются соответствующей деформации, вертикальная сила не может распределяться равномерно по всей площади пятна контакта, а возникает трапецевидное распределение давления шины на опорную поверхность. Боковины шины принимают на себя внешние силы, и шина деформируется в зависимости от величины и направления внешней нагрузки.

Боковая сила

Боковые силы оказывают действие на колесо, например, при действии бокового ветра, или при движении автомобиля на повороте. Управляемые колеса движущегося автомобиля при их отклонении от прямолинейного положения также подвергаются действию боковой силы. Боковые силы вызывает измерение направления движения транспортного средства.