Цель работы. Познакомиться с экспериментальными способами определения радиуса качения колеса, произвести тарировку спидометра автомобиля. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) экспериментально определить величину динамического и кинематического радиусов колеса автомобиля;

2) произвести тарировку спидометра;

3) обработать и обобщить результаты опытов.

Используемое оборудование и инструмент: автомобиль, металлическая рулетка (10 метров и более), секундомер, мел, контрольные вешки.

Общие сведения. Радиусами эластичного колеса условно называют пара­метры, имеющие размерность длины, входящие в формулы для определения кинематических и динамических величин, харак­теризующих процесс качения.

Свободный радиус rс – половина диаметра наибольшего сечения беговой дорожки колеса, не нагруженного внешними силами, плоскостью перпендикулярной оси его вращения при отсутствии контакта колеса с опорной поверхностью. Точку, принадлежащую этому сечению и оси вращения, назы­вают центром колеса.

Статический радиус rст – расстояние от центра непод­вижного колеса, нагруженного только нормальной силой, до опорной поверхности (дороги).

Динамический радиус rд – расстояние от центра катяще­гося колеса до опорной поверхности (дороги).

Радиус качения колеса rк – (кинематический радиус) от­ношение продольной составляющей поступательной скорости колеса Vк к его угловой скорости. wк. (rк = Vк / wк).

Радиусы одного и того же колеса изменяются в зависимо­сти от нагрузки на колесо и давления воздуха в шине. Дина­мический радиус, кроме того, несколько увеличивается с увеличением частоты вращения колеса. В большей степени от этих параметров зависит кинематический радиус. С ростом крутящего момента он уменьшается, с ростом тормозного мо­мента – увеличивается. При полном буксовании колеса rк = 0 при полном скольжении (юзе) rк = .

Значения статического радиуса при максимально допусти­мой нагрузке стандартизированы. Приблизительно значение rст можно определить по маркировке шин:

rст = О,5d + DlсмВ, (1.1)

где d – посадочный диаметр обода, мм; D = Н / В, Н и В – высота и ширина профиля шины, мм; lсм – коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой.

При нагрузке и внутреннем давлении воздуха, указанных в стандартах для шин грузовых автомобилей и автобусов, H / B » l. Для легковых автомобилей, если шины имеют дюймовое обозначе­ние, Н / В » 0,95, если смешанное (миллиметрово-дюймовое) – Н / В = О,8…0,85. У радиальных шин легковых автомобилей в обозначение введен индекс, соответствующий отношению Н/В. Например, у шины 205/70R14 Н / В = 0,7.

Для шин грузовых автомобилей и автобусов и диагональ­ных шин легковых автомобилей lсм = 0,85…0,9, для радиаль­ных шин легковых автомобилей lсм = О,8…0,85.

На дорогах с твердым покрытием можно считать rд = rст. Радиус rк определяют опытным путем.

Порядок выполнения работы

1. Определение динамического радиуса колеса. Работа проводится на ровной площадке с сухим асфальтобетонным покрытием. Величину динамического радиуса колеса можно определить в следующем порядке:

– на протекторе шины переднего и заднего колеса нанести мелом ровные полосы;

– прокатить автомобиль по площадке со скоростью 2–3 км/ч для получения 8…10-ти пар отпечатков меловой полосы на дорожном покрытии;

– измерить рулеткой расстояния между крайними отпечатками колес S, м;

– по числу отпечатков определить число оборотов колес nк;

– повторить опыт с одним, двумя, тремя и четырьмя пассажирами;

– результаты измерений занести в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Результаты измерений

№

опыта

Количество
пассажиров

Вес автомобиля Ga, Н

Передние колеса

Задние колеса

S, м

nк

S, м

nк

1

2

3

4

5

6

7

1

Один водитель

2

Водитель и
пассажир

3

Водитель и два пассажира

Окончание табл. 1.1.

1

2

3

4

5

6

7

4

Водитель и три пассажира

5

Водитель и 4 пассажира

2. Определение величины кинематического радиуса колеса и тарировка спидометра автомобиля.

Последовательность выполнения:

– на дороге разметить мерный участок длиной Sм, начало и конец участка обозначить контрольными вешками;

– автомобиль до въезда на мерный участок разогнать до постоянной скорости движения, кратной 10 км/ч;

– при пересечении автомобилем контрольной вешки начала мерного участка включить секундомер;

– при пересечении контрольной вешки конца мерного участка секундомер выключить;

– подсчитать число оборотов колес за время прохождения мерного участка;

– повторить опыты при движении автомобиля в прямом и обратном направлении при скоростях движения от 20 до 60 км/ч;

– результаты измерений занести в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Результаты измерений

Скорость по спидометру км/ч

Пройденный путь, м

Время t, с

Число оборотов передних колес

Число оборотов задних колес

20

Sм

.

30

Sм

40

Sм

50

Sм

60

Sм

Обработка результатов измерений

Определить по формуле 1.1 свободный и статический радиусы колеса. Динамический радиус, используя опытные данные табл. 1.1, можно определить:

rд = S / (2pnк), (1.2)

где S / nк – путь, пройденный колесом за один оборот.

По результатам расчета построить графики зависимости динамических радиусов передних и задних колес от полного веса автомобиля rд = f(Ga).

Действительную скорость движения автомобиля (м/с) определить по формуле

V = Sм / t, (1.3)

где t – среднее значение времени прохождения автомобилем мерного участка протяженностью Sм в прямом и обратном направлении при каждом значении скорости.

По результатам расчета строится график зависимости скорости по показаниям спидометра от действительной скорости движения Vсп = f(V).

Кинематический радиус колеса определяют по формуле

rк = 30V / pnк. (1.4)

По результатам расчетов строится график зависимости кинематического радиуса от скорости движения rк = f(V).

В заключение работы делаются выводы, в которых отражаются выполнение цели работы и основные полученные результаты.

Контрольные вопросы

1. Что такое радиус эластичного колеса?

2. Что такое свободный радиус колеса?

3. Как определить величину свободного радиуса колеса?

4. Что такое статический радиус колеса и от каких параметров он зависит?

5. Что такое динамический радиус колеса?

6. Что такое кинематический радиус колеса?

7. Как численно определить статический радиус колеса?

8. От чего зависит и как определяется динамический радиус колеса?

9. От чего зависит и как определяется кинематический радиус колеса?

10. Для чего и каким образом производится тарировка спидометра автомобиля?