Durante il rotolamento, il pneumatico è soggetto a forze centrifughe. L'entità delle forze centrifughe dipende dalla velocità di rotolamento, dalla massa e dalle dimensioni del pneumatico. Sotto l'influenza dei setacci centrifughi, il diametro del pneumatico aumenta leggermente. I test hanno dimostrato che quando lo pneumatico rotola ad una velocità di 180-220 km/h, l'altezza del profilo aumenta del 10-13% (risultati dei test sugli pneumatici nelle gare motociclistiche su circuito stradale).

Allo stesso tempo, l'azione delle forze centrifughe provoca (a causa dell'aumento della rigidezza radiale del pneumatico) un leggero aumento della distanza dall'asse della ruota alla superficie di appoggio (piano stradale) con contemporanea diminuzione dell'area di contatto del pneumatico con la strada. Questa distanza è chiamata raggio dinamico del pneumatico Ro, che è maggiore del raggio statico Rc, cioè Ro>Rc.

Tuttavia, alle velocità operative Ro è praticamente uguale a Rс.

Il raggio di rotolamento è il rapporto tra la velocità lineare della ruota e la velocità angolare di rotazione della ruota:

dove Rк - raggio di rotolamento, m;
V - velocità lineare, m/s;
w - velocità angolare, rad/s.

Resistenza al rotolamento

Riso. Pneumatico che rotola su una superficie dura

Quando una ruota rotola su una superficie dura, il telaio del pneumatico è soggetto a deformazioni cicliche. Quando entra in contatto, il pneumatico si deforma e si piega, mentre quando esce dal contatto ripristina la sua forma originale. L'energia di deformazione del pneumatico, generata quando gli elementi entrano in contatto con la superficie, viene spesa per l'attrito interno tra gli strati della carcassa e per lo scivolamento nella zona di contatto. Parte di questa energia viene convertita in calore e trasferita all’ambiente. A causa della perdita di energia meccanica, la velocità di ripristino della forma originale del pneumatico quando gli elementi del pneumatico lasciano il contatto è inferiore alla velocità di deformazione del pneumatico quando gli elementi entrano in contatto. Per questo motivo, le reazioni normali nella zona di contatto sono in qualche modo ridistribuite (rispetto a una ruota ferma) e il diagramma di distribuzione delle forze normali assume la forma mostrata nella figura. La risultante delle reazioni normali, pari in grandezza al carico radiale sul pneumatico, si sposta in avanti rispetto alla verticale che passa attraverso l'asse della ruota di una certa quantità a ("deriva" della reazione radiale).

Il momento creato dalla reazione radiale rispetto all'asse della ruota è chiamato momento di resistenza al rotolamento:

In condizioni di movimento costante (a velocità di rotolamento costante) della ruota condotta, agisce un momento che bilancia il momento di resistenza al rotolamento. Questo momento è creato da due forze: la spinta
forza P e reazione orizzontale della strada X:

M = XRd = PRd,
dove P è la forza di spinta;
X - reazione orizzontale della strada;
Rd - raggio dinamico.

PRd = Qa - condizione di moto stazionario.

Il rapporto tra la forza di spinta P e la reazione radiale Q è chiamato coefficiente di resistenza al rotolamento k.

Oltre allo pneumatico, il coefficiente di resistenza al rotolamento è notevolmente influenzato dalla qualità del manto stradale.

La potenza Nk spesa per far rotolare la ruota motrice è pari al prodotto della forza di resistenza al rotolamento Pc e della velocità lineare di rotolamento V:

Espandendo questa equazione possiamo scrivere:

Nê = N1 + N2 + N3 - N4,
dove N1 è la potenza spesa per la deformazione del pneumatico;
N2 è la potenza spesa per lo slittamento del pneumatico nella zona di contatto;
N3 - potenza spesa per l'attrito nei cuscinetti delle ruote e la resistenza dell'aria;
N4 è la potenza sviluppata dal pneumatico durante il ripristino della forma dello pneumatico nel momento in cui gli elementi lasciano il contatto.

Le perdite di potenza dovute al rotolamento della ruota aumentano notevolmente all'aumentare della velocità di rotolamento, poiché in questo caso aumenta l'energia di deformazione e, di conseguenza, la maggior parte dell'energia viene convertita in calore.

All'aumentare della deflessione, aumenta notevolmente la deformazione della carcassa del pneumatico e del battistrada, ovvero la perdita di energia dovuta all'isteresi.

Allo stesso tempo, aumenta la produzione di calore. Tutto ciò alla fine porta ad un aumento della potenza spesa per far rotolare il pneumatico.

I test hanno dimostrato che il rotolamento di uno pneumatico motociclistico in condizioni di ruota motrice (su un tamburo liscio) richiede una potenza da 1,2 a 3 litri. Con. (a seconda delle dimensioni del pneumatico e della velocità di rotolamento).

Pertanto, le perdite totali dovute agli pneumatici sono piuttosto significative e paragonabili alla potenza del motore della motocicletta.

È chiaro che affrontare il problema della riduzione della potenza spesa per il rotolamento dei pneumatici delle motociclette è della massima importanza. La riduzione di queste perdite non solo aumenterà la durata degli pneumatici, ma aumenterà significativamente la durata del motore e dei componenti della motocicletta e avrà anche un effetto positivo sull'efficienza del carburante dei motori.

Le ricerche effettuate durante la creazione dei pneumatici di tipo P hanno dimostrato che le perdite di potenza durante il rotolamento di pneumatici di questo tipo sono significativamente inferiori (30-40%) rispetto a quelle dei pneumatici standard.

Inoltre, le perdite vengono ridotte durante la conversione dei pneumatici in una carcassa a due strati in corda 232 KT.

È particolarmente importante ridurre al minimo le perdite di potenza durante il rotolamento dei pneumatici per motociclette da corsa, poiché quando si muovono ad alta velocità, le perdite nei pneumatici ammontano fino al 30% rispetto al consumo totale di potenza per il movimento. Uno dei metodi per ridurre queste perdite è l'uso di una corda di nylon da 0,40 K nella carcassa dei pneumatici da corsa. Utilizzando tale corda, lo spessore della carcassa è stato ridotto, il peso del pneumatico è stato ridotto ed è diventato più elastico e meno suscettibile al riscaldamento.

La natura del disegno del battistrada ha una grande influenza sul coefficiente di resistenza al rotolamento dello pneumatico.

Per ridurre l'energia generata quando gli elementi entrano in contatto con la strada, il peso del battistrada dei pneumatici da corsa è ridotto il più possibile. Mentre i pneumatici da strada hanno una profondità del battistrada di 7-9 mm, i pneumatici da corsa hanno una profondità del battistrada di 5 mm.

Inoltre, il disegno del battistrada dei pneumatici da corsa è progettato in modo tale che i suoi elementi forniscano la minima resistenza quando il pneumatico rotola.

Di norma, il disegno del battistrada dei pneumatici delle ruote anteriori (motrici) e posteriori (motrici) di una motocicletta è diverso. Ciò è spiegato dal fatto che lo scopo dello pneumatico della ruota anteriore è garantire una manovrabilità affidabile e lo scopo della ruota posteriore è trasmettere la coppia.

La presenza di tasselli ad anello sugli pneumatici anteriori aiuta a ridurre le perdite di rotolamento e migliora la maneggevolezza e la stabilità, soprattutto in curva.

Riso. Curve di perdita di potenza rispetto alla velocità di rotolamento: 1 - misura del pneumatico 80-484 (3,25-19), modello L-130 (stradale); 2 - misura pneumatico 85-484 (3.25-19) modello L-179 (per la ruota posteriore di motociclette da strada)

Il disegno del battistrada a zigzag della ruota posteriore garantisce una trasmissione affidabile della coppia e riduce anche le perdite di rotolamento. Tutte le misure di cui sopra consentono, in generale, di ridurre significativamente le perdite di potenza durante il rotolamento dei pneumatici. Il grafico mostra le curve di perdita di potenza a diverse velocità per pneumatici stradali e da corsa. Come si può vedere dalla figura, i pneumatici da corsa hanno perdite inferiori rispetto a quelli stradali.

Riso. La comparsa di un '"onda" quando il pneumatico rotola a una velocità critica: 1 - pneumatico; 2 - tamburo per banco prova

Velocità critica di rotolamento del pneumatico

Quando la velocità di rotolamento di uno pneumatico raggiunge un certo valore limite, le perdite di potenza di rotolamento aumentano notevolmente. Il coefficiente di resistenza al rotolamento aumenta di circa 10 volte.

Sulla superficie del battistrada del pneumatico appare un'“onda”. Questa “onda”, pur rimanendo immobile nello spazio, si muove lungo il telaio del pneumatico alla velocità della sua rotazione.

La formazione di un'“onda” porta alla rapida distruzione del pneumatico. Nella zona battistrada-carcassa, la temperatura aumenta notevolmente, poiché l'attrito interno nel pneumatico diventa più intenso e la forza del legame tra il battistrada e la carcassa diminuisce.

Sotto l'influenza delle forze centrifughe, che sono di entità significativa ad alte velocità di rotolamento, sezioni del battistrada o degli elementi del disegno vengono strappate.

La velocità di rotolamento alla quale appare l'“onda” è considerata la velocità di rotolamento critica del pneumatico.

Di norma, quando si rotola a una velocità critica, il pneumatico viene distrutto dopo una corsa di 5-15 km.

All’aumentare della pressione dei pneumatici, aumenta la velocità critica.

Tuttavia, la pratica dimostra che durante SHKH la velocità delle motociclette in alcune aree è superiore del 20-25% rispetto alla velocità critica del pneumatico determinata allo stand (quando il pneumatico rotola su un tamburo). In questo caso i pneumatici non vengono distrutti. Ciò è spiegato dal fatto che quando si rotola su un aereo, la deformazione del pneumatico è inferiore (nelle stesse condizioni) rispetto a quando si rotola su un tamburo, e quindi la velocità critica è maggiore. Inoltre, il tempo impiegato da una motocicletta per spostarsi ad una velocità superiore alla velocità critica dei pneumatici è trascurabile. Allo stesso tempo, il pneumatico è ben raffreddato dal flusso d'aria in arrivo. A questo proposito, le caratteristiche tecniche degli pneumatici sportivi per moto destinati al GCS consentono un fuorigiri a breve termine entro certi limiti.

Rotolamento dei pneumatici in condizioni di guida e frenata. Il rotolamento degli pneumatici in condizioni di ruota motrice si verifica quando alla ruota viene applicata la coppia Mkr.

Il diagramma delle forze agenti sulla ruota motrice è mostrato in figura.

Riso. Diagramma delle forze agenti sul pneumatico della ruota motrice durante il rotolamento

Ad una ruota caricata con una forza verticale Q viene applicata una coppia Mkr.

La reazione della strada Qp, uguale in grandezza al carico Q, viene spostata rispetto all'asse della ruota di una certa distanza a. La forza Qp crea un momento di resistenza al rotolamento Mc:

La coppia Mkr crea il crivello di trazione RT:

Рт = Мкр/Rк

dove Rк è il raggio di rotolamento.

Quando il pneumatico rotola nelle condizioni della ruota motrice, sotto l'influenza della coppia, si verifica una ridistribuzione delle forze tangenziali in contatto.

Nella parte anteriore del contatto nella direzione del movimento le forze tangenziali aumentano, nella parte posteriore diminuiscono. In questo caso la risultante delle forze tangenziali X è uguale alla forza di trazione Рт.

La potenza spesa per far rotolare la ruota motrice è pari al prodotto della coppia Mkr e della velocità angolare Wk di rotazione della ruota:

Questa equazione è valida solo quando non c'è scorrimento nel contatto.

Tuttavia, le forze tangenziali provocano lo slittamento degli elementi del disegno del battistrada rispetto alla strada.

Per questo motivo il valore effettivo della velocità di traslazione della ruota Ud è leggermente inferiore al teorico Vt.

Il rapporto tra la velocità di avanzamento effettiva Vd e quella teorica Vt è chiamato efficienza della ruota, che tiene conto della perdita di velocità dovuta allo slittamento del pneumatico rispetto alla strada.

L'entità dello slittamento a può essere stimata utilizzando la seguente formula:

Ovviamente il valore della velocità effettiva Vd può variare da Vt a 0, ovvero:

L'intensità dello scivolamento dipende dall'entità delle forze tangenziali, che a loro volta sono determinate dall'entità della coppia.

Mostrato in precedenza:

Marco = XRk;
X = Рт = Qv,
dove v è il coefficiente di aderenza del pneumatico alla strada.

Quando la coppia aumenta fino a un certo valore superiore al valore critico, l'entità delle forze tangenziali risultanti X diventa superiore a quella consentita e il pneumatico scivola completamente rispetto alla strada.

Gli pneumatici per motocicli esistenti nell'intervallo di carico operativo possono trasmettere una coppia di 55-75 kgf*m senza scivolare completamente (a seconda delle dimensioni del pneumatico, del carico, della pressione, ecc.).

Quando una motocicletta frena, le forze che agiscono sullo pneumatico sono di natura simile alle forze che si generano quando lo pneumatico funziona in condizioni di ruota motrice.

Quando alla ruota viene applicata una coppia frenante Mt, si verifica una ridistribuzione delle forze tangenziali nella zona di contatto. Le maggiori forze tangenziali si verificano nella parte posteriore del contatto. La risultante delle forze tangenziali coincide in grandezza e direzione con la forza frenante T:

Quando la coppia frenante Mt aumenta oltre un certo valore critico, la forza frenante T diventa maggiore della forza di adesione del pneumatico alla strada (T>Qv) e inizia lo slittamento completo nel contatto, si verifica il fenomeno dello slittamento.

Quando si frena da uno slittamento nella zona di contatto, la temperatura del battistrada aumenta, il coefficiente di aderenza diminuisce e l'usura del disegno del battistrada aumenta notevolmente. L'efficienza della frenata diminuisce (la distanza di frenata aumenta).

La frenata più efficace si verifica quando la forza frenante T è vicina in grandezza alla forza di adesione del pneumatico alla strada.

Di conseguenza, quando il conducente sfrutta le qualità dinamiche di una motocicletta per ridurre l'usura dei pneumatici, è necessario fornire alla ruota motrice una coppia che garantisca il minor slittamento del pneumatico rispetto alla strada.

A causa dell'ampia varietà di tipi di deformazione di un pneumatico, il suo raggio non ha un valore specifico, come quello di una ruota con cerchione rigido.

Si distinguono i seguenti raggi di rotolamento delle ruote con pneumatici: libero g0, statico r cv dinamico g a e cinematico gk.

Raggio libero g0- questo è il raggio maggiore del tapis roulant di una ruota priva di carico esterno. È uguale alla distanza dalla superficie del tapis roulant all'asse della ruota.

Il raggio statico r st è la distanza dall'asse di una ruota stazionaria caricata con un carico normale al piano del suo supporto. I valori del raggio statico al carico massimo sono regolati dalla norma per ciascun pneumatico.

Raggio dinamico g i- è la distanza dall'asse di una ruota in movimento al punto di applicazione delle reazioni elementari del terreno risultanti che agiscono sulla ruota.

I raggi statici e dinamici diminuiscono all'aumentare del carico normale e alla diminuzione della pressione dei pneumatici. Dipendenza del raggio dinamico dal carico di coppia, ottenuta sperimentalmente da E.A. Chudakov, mostrato in Fig. 9, UN, programma 1. Dalla figura si può vedere che all'aumentare della coppia M vea, trasmesso dalla ruota, il suo raggio dinamico diminuisce. Ciò si spiega con il fatto che la distanza verticale tra l'asse della ruota e la sua superficie di appoggio diminuisce a causa della deformazione torsionale del fianco del pneumatico. Inoltre, sotto l'influenza della coppia, si forma non solo una forza tangenziale, ma anche una componente normale che tende a premere la ruota sulla superficie stradale.

Riso. 9. Dipendenze ottenute da E.A. Chudakov: a - cambiamento nella dinamica (io e cinematica ( 2) raggi della ruota in funzione della coppia motrice: b - variazione del raggio cinematico della ruota sotto l'influenza delle coppie motrici e frenanti

L'entità del raggio dinamico dipende anche dalla profondità della carreggiata quando si muove su terreno o terreno deformabile. Maggiore è la profondità del solco, minore è il raggio dinamico. Il raggio dinamico della ruota è la spalla di applicazione della reazione tangenziale del terreno che spinge la ruota motrice. Pertanto, il raggio dinamico è anche chiamato raggio di potenza.

Il raggio cinematico o raggio di rotolamento di una ruota è diviso per 2k la distanza effettiva percorsa dalla ruota in un giro. Il raggio cinematico è anche definito come il raggio di una ruota fittizia con cerchio rigido, che, in assenza di slittamenti e slittamenti, ha la stessa velocità angolare di rotazione e traslazione della ruota reale:

dove v K è la velocità di rotolamento in avanti della ruota; с к - velocità angolare di rotazione della ruota; S K- percorso della ruota per giro, tenendo conto dello slittamento o dello scivolamento.

Dall'espressione (5) segue che con slittamento completo (v K = 0) il raggio g a= 0, e con scorrimento completo (con k = 0) il raggio cinematico è pari a ©о.

Nella fig. 9, UN(programma 2) presentato da E.A. Chudakov, la dipendenza della variazione del raggio cinematico della ruota dall'azione della coppia M ha portato su di essa. Dalla figura consegue che l'entità del cambiamento nei raggi dinamici e cinematici a seconda dell'azione del momento è diversa. La dipendenza più ripida del raggio cinematico della ruota rispetto alla dipendenza del raggio dinamico può essere spiegata dall'azione di due fattori su di esso. Innanzitutto, il raggio cinematico diminuisce della stessa quantità di cui diminuisce il raggio dinamico dovuto all'azione del momento motore, come mostrato in Fig. 9, i, programma /. In secondo luogo, la coppia motrice o frenante applicata al pneumatico provoca una deformazione a compressione o trazione della parte scorrevole del pneumatico. I processi che accompagnano queste deformazioni sono facili da rintracciare se si immagina la ruota sotto forma di una spirale elastica cilindrica con avvolgimento uniforme delle spire. Come mostrato nella Fig. 10, a, sotto l'influenza del momento di guida, la parte mobile del pneumatico (anteriore) viene compressa, con conseguente diminuzione del perimetro totale della circonferenza del battistrada del pneumatico, la traiettoria della ruota S K diventa più piccolo per giro. Maggiore è la deformazione di compressione del pneumatico nella parte di corsa, maggiore è la riduzione della distanza SK, che, secondo la (5), è proporzionale alla diminuzione del raggio cinematico gk.

Quando viene applicata la coppia frenante si verifica il fenomeno opposto. Gli elementi allungati del pneumatico si adattano alla superficie di appoggio

(Fig. 10, B). Perimetro del pneumatico e percorso della ruota SK, percorso per giro aumenta all'aumentare della coppia frenante. Pertanto, il raggio cinematico aumenta.

Riso. 10. Schema di deformazione del pneumatico dall'azione dei momenti M led (a) e Mt(B)

Nella fig. 9, B mostra la dipendenza della variazione del raggio della ruota dall'azione della coppia attiva e del freno su di essa M1 momenti con adesione stabile della ruota al piano di appoggio. E.A. Chudakov ha proposto la seguente formula per determinare il raggio della ruota:

dove da g a 0 è il raggio di rotolamento della ruota in modalità di rotolamento libero, quando il momento motore e il momento di resistenza al rotolamento sono uguali tra loro; A, t è il coefficiente di elasticità tangenziale del pneumatico, a seconda del tipo e della struttura, che si ricava dai risultati degli esperimenti.

Nei calcoli ingegneristici, il raggio statico di un determinato pneumatico indicato nello standard ad una pressione dell'aria impostata e al carico massimo su di esso viene solitamente utilizzato come raggio dinamico e cinematico. Si presuppone che la ruota si muova su una superficie indistruttibile.

Quando si guida lungo un solco, il raggio statico è la distanza dall'asse della ruota al fondo del solco. Tuttavia, quando la ruota si muove lungo una pista, il punto di applicazione della risultante delle reazioni elementari del terreno, che forma la coppia (motrice o resistenza), sarà situato sopra il fondo della pista e sotto la superficie del terreno ( vedere Fig. 17). Il raggio dinamico in questo caso dipende dalla profondità del binario: più è profondo, maggiore è la differenza tra il raggio statico e quello dinamico delle ruote, maggiore è l'errore di calcolo dal presupposto gl = Gst

Un'auto (trattore) si muove a causa dell'azione su di essa di varie forze, che si dividono in forze motrici e forze di resistenza al movimento. La principale forza motrice è la forza di trazione applicata alle ruote motrici. La forza di trazione è il risultato del funzionamento del motore ed è causata dall'interazione delle ruote motrici con la strada. La forza di trazione Pk è definita come il rapporto tra il momento sui semiassi e il raggio delle ruote motrici durante il movimento uniforme del veicolo. Pertanto, per determinare la forza di trazione è necessario conoscere il raggio della ruota motrice. Poiché sulle ruote dell'auto sono installati pneumatici elastici, il raggio della ruota cambia durante la guida. A questo proposito si distinguono i seguenti raggi delle ruote:

1. Nominale – raggio della ruota in stato libero: r n =d/2+H, (6)

dove d – diametro del cerchio, m;

H – altezza totale del profilo del pneumatico, m.

2. Statico r c – la distanza dalla superficie stradale all'asse della ruota stazionaria caricata.

r con =(d/2+H)∙λ , (7)

dove λ è il coefficiente di deformazione radiale del pneumatico.

3. Dynamic r d – distanza dalla superficie stradale all'asse di una ruota caricata che rotola. Questo raggio aumenta con una diminuzione del carico percepito della ruota G k e un aumento della pressione interna dell'aria nel pneumatico p w.

All'aumentare della velocità del veicolo, sotto l'influenza delle forze centrifughe, il pneumatico si allunga in direzione radiale, con conseguente aumento del raggio rd. Quando una ruota rotola, cambia anche la deformazione della superficie di rotolamento rispetto a una ruota ferma. Pertanto la spalla di applicazione delle risultanti reazioni tangenziali della strada rd è diversa da r c. Tuttavia, come hanno dimostrato gli esperimenti, per i calcoli pratici della trazione è possibile prendere r c ~ ​​​​r d.

4 Raggio cinematico (rotolamento) della ruota rk - il raggio di un anello indeformabile così condizionale che ha le stesse velocità angolari e lineari con una data ruota elastica.

Per una ruota che rotola sotto l'influenza della coppia, gli elementi del battistrada che entrano in contatto con la strada vengono compressi e la ruota a parità di velocità di rotazione percorre una distanza inferiore rispetto alla rotazione libera; su una ruota caricata con coppia frenante gli elementi del battistrada che entrano in contatto con la strada vengono allungati. Pertanto, la ruota frenante percorre una distanza leggermente maggiore a velocità uguali rispetto a una ruota che gira liberamente. Pertanto, sotto l'influenza della coppia, il raggio rк diminuisce e sotto l'influenza della coppia frenante aumenta. Per determinare il valore di rk utilizzando il metodo delle “impronte con il gesso”, sulla strada viene tracciata una linea trasversale con gesso o vernice, sulla quale rotola la ruota di un'auto, e quindi lascia impronte sulla strada.

Misurare la distanza l tra le impronte estreme, determinare il raggio di rotolamento utilizzando la formula: rk = l /2π∙n, (8)

dove n è la velocità di rotazione della ruota corrispondente alla distanza l .

In caso di slittamento completo della ruota, la distanza l = 0 e raggio r fino a = 0. Durante lo scorrimento delle ruote non rotanti (“SW”), frequenza di rotazione n=0 e r fino a .

In generale, la ruota di un'auto è costituita da un cerchio rigido, fianchi elastici e un'impronta di contatto. L'impronta di contatto del pneumatico rappresenta gli elementi del pneumatico in contatto con la superficie di supporto nel momento in questione. La sua forma e dimensioni dipendono dal tipo di pneumatico, dal carico sul pneumatico, dalla pressione dell'aria, dalle proprietà di deformazione della superficie di supporto e dal suo profilo.

A seconda del rapporto tra le deformazioni della ruota e della superficie di appoggio, sono possibili i seguenti tipi di movimento:

Ruota elastica su fondo indeformabile (movimento della ruota su fondo stradale duro);

Una ruota rigida su una superficie deformabile (movimento della ruota su neve a debole coesione);

Una ruota deformabile su una superficie deformabile (movimento della ruota su terreno deformabile, neve a debole coesione con pressione atmosferica ridotta).

A seconda della traiettoria sono possibili movimenti rettilinei e curvilinei. Si noti che la resistenza al movimento curvilineo supera la resistenza al movimento rettilineo. Ciò è particolarmente vero per i veicoli a tre assi con carrello posteriore bilanciato. Pertanto, quando un veicolo a tre assi si muove lungo una traiettoria con un raggio minimo su una strada con un elevato coefficiente di aderenza, rimangono i segni dei pneumatici, dal tubo di scarico esce fumo nero e il consumo di carburante aumenta notevolmente. Tutto ciò è conseguenza dell'aumento della resistenza al movimento curvilineo più volte rispetto al movimento rettilineo.

Di seguito consideriamo i raggi di una ruota elastica per un caso particolare - con movimento rettilineo della ruota su un piano di appoggio indeformabile.

I raggi di una ruota di un'auto sono quattro:

1) gratuito; 2) statico; 3) dinamico; 4) raggio di rotolamento della ruota.

Raggio della ruota libera - caratterizza la dimensione della ruota senza carico alla pressione nominale dell'aria nel pneumatico. Questo raggio è pari alla metà del diametro esterno della ruota

r c = 0,5 Dn ,

Dove r c– raggio libero della ruota in m;

D n– diametro esterno della ruota in m, determinato sperimentalmente in assenza di contatto della ruota con la strada e alla pressione nominale dell'aria nel pneumatico.

In pratica questo raggio viene utilizzato dal progettista per determinare l'ingombro della vettura, gli spazi tra le ruote e la carrozzeria durante la sua cinematica.

Il raggio statico di una ruota è la distanza dalla superficie di appoggio all'asse di rotazione della ruota in posizione. Determinato sperimentalmente o calcolato utilizzando la formula

r m = 0,5 d + l z H,

Dove r st– raggio statico della ruota in m;

D– diametro di atterraggio del cerchione in m;

lz- coefficiente di deformazione verticale del pneumatico. Accettato per pneumatici toroidali l z =0,85…0,87; per pneumatici a pressione regolabile lz=0,8…0,85;

H – altezza del profilo del pneumatico in m.

Raggio dinamico della ruota r d– la distanza dal piano di appoggio all'asse di rotazione della ruota durante il movimento. Si presume che la ruota si muova su una superficie di appoggio dura a bassa velocità in modalità guidata

r st » r d .

Il raggio di rotolamento della ruota rk è la traiettoria percorsa dal centro della ruota quando gira di un radiante. Determinato dalla formula

r a = ,

Dove S– la distanza percorsa dalla ruota per giro in m;

2p è il numero di radianti in una rivoluzione.

Quando una ruota rotola, può essere soggetta a coppia M cr e freno M t momenti. In questo caso, la coppia riduce il raggio di rotolamento e il momento frenante lo aumenta.

Quando la ruota si muove in sbandata, quando c'è traiettoria e non c'è rotazione della ruota, il raggio di rotolamento tende all'infinito. Se si verifica uno scivolamento sul posto, il raggio di rotolamento è zero. Di conseguenza, il raggio di rotolamento della ruota varia da zero a infinito.

La dipendenza sperimentale del raggio di rotolamento dai momenti applicati è presentata in Fig. 3.1. Evidenziamo cinque punti caratteristici sul grafico: 1,2,3,4,5.

Punto 1 – corrisponde al movimento di slittamento della ruota quando viene applicata la coppia frenante. Il raggio di rotolamento in questo punto tende all'infinito. Il punto 5 corrisponde allo slittamento della ruota quando viene applicata la coppia. Il raggio di rotolamento a questo punto si avvicina allo zero.

La sezione 2-3-4 è condizionatamente lineare e il punto 3 corrisponde al raggio rko quando la ruota gira in modalità guidata.

Fig.3.1.Dipendenza rk = f(M).

Il raggio di rotolamento della ruota in questa sezione lineare è determinato dalla formula

r k = r k ± l T M,

Dove l t – coefficiente di elasticità tangenziale del pneumatico;

M- momento applicato alla ruota in N.m.

Prendere il segno “+” se alla ruota viene applicata una coppia frenante, e il segno “-” se alla ruota viene applicata una coppia.

Nelle sezioni 1-2 e 4-5 non ci sono dipendenze per determinare il raggio di rotolamento della ruota.

Per comodità di presentazione del materiale, introdurremo ulteriormente il concetto di “raggio della ruota” r a, tenendo presente quanto segue: se vengono determinati i parametri della cinematica dell'auto (percorso, velocità, accelerazione), allora il raggio della ruota si riferisce al raggio di rotolamento della ruota; se vengono determinati i parametri dinamici (forza, momento), allora questo raggio viene inteso come raggio dinamico della ruota r d. Tenendo conto di quanto accettato in futuro, verranno indicati il ​​raggio dinamico e il raggio di rotolamento r a ,

Tutte le forze che agiscono sull'auto dalla strada vengono trasmesse attraverso le ruote. Il raggio di una ruota dotata di pneumatico può variare a seconda del peso del carico, della modalità di guida, della pressione interna dell'aria e dell'usura del battistrada.

Le ruote hanno i seguenti raggi:

1) gratuito; 3) dinamico;

2) statico; 4) cinematico.

Raggio libero(r св) è la distanza dall'asse di una ruota ferma e scarica alla parte più distante del tapis roulant. Per la stessa ruota il valore di Rst dipende solo dal valore della pressione interna dell'aria nel pneumatico.

Il raggio libero della ruota è indicato nelle specifiche tecniche del pneumatico. Se la caratteristica specificata non è presente nei dati di riferimento, il suo valore può essere determinato dalla marcatura del pneumatico.

Raggio statico(dx) - questa è la distanza dal centro di una ruota ferma, caricata solo dalla forza normale, al piano di riferimento. Il valore del raggio statico è inferiore al raggio libero della quantità di deformazione radiale:

r m = r m - h z = r m - R z /С sh, (5.1)

dove h z = R z /С Ш - deformazione radiale (normale) del pneumatico, m;

R z - reazione stradale normale, N;

C w - rigidità radiale (normale) del pneumatico, N/m.

La normale reazione stradale che agisce su una ruota può essere determinata dalla formula:

R z = G O / 2, (5.2)

dove GO è il peso dell'auto su un asse specifico.

Dalla formula (1) troviamo il valore della rigidezza radiale del pneumatico:

S w = R z / r m - r m, (5.3)

La rigidità radiale di uno pneumatico dipende dalla sua progettazione e dalla pressione interna dell'aria p w. Se è nota la dipendenza di Cw da pw, l'entità della deformazione del pneumatico può essere determinata a qualsiasi pressione interna dell'aria. Alla pressione dell'aria e al carico nominali, il raggio statico della ruota può essere trovato utilizzando la formula:

r m = 0.5d o + (1 - l w)N w, (5.4)

dove d o - diametro del cerchione, m;

N w - altezza del profilo del pneumatico allo stato libero, m;

l w - coefficiente di deformazione radiale del pneumatico.

Per pneumatici a profilo normale e pneumatici a profilo largo, l w = 0,10 - 0,15; per rulli ad arco e pneumatici l w = 0,20 - 0,25.

Il valore nominale del primo della ruota in relazione al carico nominale e alla pressione interna dell'aria è indicato nelle specifiche tecniche del pneumatico.

Raggio dinamico(rd) è la distanza dal centro della ruota che rotola al piano di riferimento. Il valore di r d dipende principalmente dalla pressione interna dell'aria nel pneumatico, dal carico verticale sulla ruota e dalla sua velocità. All'aumentare della velocità del veicolo, il raggio dinamico aumenta leggermente, il che si spiega con l'allungamento del pneumatico dovuto alle forze d'inerzia centrifughe.

Raggio cinematico(r ê) è il raggio di una ruota rotolante condizionale non deformabile senza scorrimento, che ha le stesse velocità angolari e lineari con una determinata ruota elastica:

r k = V x /w k.

Il valore di rk si determina empiricamente misurando il percorso S percorso dall'auto in n k giri completi:

r k = V x /w k = V x * t /w k* t = S/2p n k, (5.6)

dove V x è la velocità lineare della ruota;

w k - velocità angolare della ruota;

t - tempo di movimento.

La differenza tra i raggi rd e rk è dovuta alla presenza di scivolamento nella zona di contatto del pneumatico con la strada.

In caso di slittamento completo della ruota, il percorso percorso dalla ruota è zero S = 0, e quindi r k = 0. Durante lo scorrimento di ruote frenate, non rotanti (bloccate), cioè quando ci si sposta in una sbandata, nk = 0 e r k ® ¥.

Quando si guida un'auto su strade con superficie dura e buona aderenza, circa r k = r d = r c = r.