1.1. Радиусы автомобильного колеса

Все силы, действующие на автомобиль со стороны дороги, передаются через колеса. Радиус колеса, снабженного пневматической шиной, в зависимости от веса груза, режима движения, внутреннего давления воздуха, износа протектора, может изменяться.

У колес различают следующие радиусы:

1) свободный; 3) динамический;

2) статический; 4) кинематический.

Свободный радиус (r_св) - это расстояние от оси неподвижного и ненагруженного колеса до наиболее удаленной части беговой до­рожки. Для одного и того же колеса величина Rсв зависит только от величины внутреннего давления воздуха в шине.

Статический радиус (r_ст) - это расстояние от центра неподвижного колеса, нагруженного только нормальной силой, до опорной плоскости. Значение статического радиуса меньше свободного на величину радиальной деформации:

r_ст = r_св - h_z = r_св - R_z/С_ш, (1)

где h_z = R_z/С_ш - радиальная (нормальная) деформация шины, м;

R_z - нормальная реакция дороги, Н;

С_ш - радиальная (нормальная) жесткость шины, Н/м.

Радиальная жесткость шины зависит от ее конструкции и внутреннего давления воздуха. Если известна зависимость С_ш от р_ш, то величину деформации шины можно определить при любом внутреннем давлении воздуха. При номинальном давлении воздуха и нагрузке значение статического радиуса колеса можно найти по формуле:

r_ст = 0,5d_о + (1 - _ш)Н_ш, (2)

где d_o - диаметр обода колеса, м;

Н_ш - высота профиля шины в свободном состоянии, м;

_ш - коэффициент радиальной деформации шины.

Для шин обычного профиля, а также широкопрофильных шин _ш = 0,10 - 0,15; для арочных и пневмокатков _ш =0,20 - 0,25. Номинальное значение r_ст колеса применительно к номинальной нагрузке и внутреннему давлению воздуха указывается в технической характеристике шины.

Динамический радиус (r_д) - это расстояние от центра катящегося колеса до опорной плоскости. Величина r_д зависит в основном от внутреннего давления воздуха в шине, вертикальной нагрузки на колесо и скорости его движения. При увеличении скорости автомобиля динамический радиус несколько возрастает, что объясняется растяжением шины центробежными силами инерции.

Кинематический радиус (r_к) - это радиус условного не дефомирующегося катящегося без скольжения колеса, которое имеет с данным эластичным колесом одинаковые угловую и линейную скорости:

r_к = V_x/_к . (3)

Величину r_к определяют опытным путем, для этого замеряют путь S, проходимый автомобилем за n_к полных оборотов:

r_к = V_x/_к = V_{x *} t /_к* t = S/2nк, (4)

где V_x - линейная скорость колеса;

_к - угловая скорость колеса;

 - время движения.

Разница между радиусами r_д и r_к обусловлена наличием проскальзывания в области контакта шины с дорогой. В случае полного буксования колеса путь, проходимый колесом равен нулю S = 0, а следовательно r_к = 0. Во время скольжения заторможенных невращающихся (блокированных) колес, т.е. при движении юзом , n_к = 0 и r_к  . При движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием и хорошим сцеплением приближенно принимают r_к = r_д = r_с = r.