10.3. Боковой увод колеса

Приложение к колесу, снабженному пневматической шиной, боковой силы Р_у вызывает боковую деформацию участка шины, расположенного между ободом и пятном контакта (рис. 56).

Рис. 56. Боковой увод колеса

В результате центральная плоскость вращения (ЦПВ) колеса смещается относительно центра пятна контакта шины (т. О) на величину у в направлении действия боковой силы Р_у. При этом величина бокового смещения (у) прямо пропорциональна величине прикладываемого к колесу бокового усилия (Р_у):

у = Р_у/с_у , (220)

где с_у - боковая жесткость шины, Н/м.

Так как при перекатывании колеса каждый новый сегмент шины, вступая в контакт с дорогой, испытывает боковую деформацию, то колесо непрерывно смещается вбок. Другими словами, колесо, имея продольную скорость (V_х), под действием боковой силы Р_у приобретает и боковую (V_у), в результате чего центр колеса (а вместе с ним и центр пятна контакта) перемещается под некоторым углом  к центральной плоскости его вращения. Угол , на который отклоняется вектор скорости колеса (V_к) от центральной плоскости вращения, называют углом увода.

Значение угла увода колеса зависит от величины боковой силы и эластичности шины. Зависимость угла увода () от бокового усилия (Р_у), прикладываемого к колесу, представлена на рис. 57.

Рис. 57. Зависимость угла увода от величины боковой силы

При небольших значениях Р_у (когда угол  не превышает 4 - 6^о) линейный характер зависимости Р_у = f() объясняется боковой деформацией шины. При дальнейшем увеличении силы (когда угол  достигает (6 - 12^о) линейность указанной зависимости нарушается. Когда поперечное усилие достигает предела по сцеплению (Р_у = R_zf), колесо переходит в боковое скольжение, и угол увода колеса резко увеличивается. Однако основную часть времени шины работают с углом увода в пределах 5 - 6^о, т.е. при таких нагрузках, когда соблюдается линейная зависимость между Р_у и :

Р_у = к_ув. (221)

где к_ув – коэффициент сопротивления уводу (кН/рад).

Коэффициент сопротивления уводу (к_ув,) показывает какую по величине поперечную силу нужно приложить к колесу, чтобы оно катилось с углом увода, равным 1 рад. Его значение для шин легковых автомобилей составляет 15 - 40 кН/рад, а для шин грузовых автомобилей и автобусов – 30 - 100 кН/рад. При этом значение К_ув зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов. К числу основных конструктивных факторов шины относят: ширину и высоту профиля; конструкцию каркаса; высоту выступов протектора. Основными эксплуатационными факторами являются: давление воздуха в шине; износ протектора по высоте; нормальные и продольные силы, прикладываемые к колесу. Снижению коэффициента сопротивления шины боковому уводу особенно способствует снижение в ней внутреннего давления воздуха.