Динамический радиус шины формула

При качении эластичного (деформированного) колеса под действием силовых факторов происходит тангенциальная деформация шины, при которой действительное расстояние от оси вращения колеса до опорной поверхности уменьшается. Это расстояние называют динамическим радиусом r_д колеса. Его величина зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов, таких, например, как жесткость шины и внутреннее давление в ней, вес автомобиля, приходящейся на колесо, скорость движения, ускорение, сопротивление качению и др.

Динамический радиус уменьшается с увеличением крутящего момента и с уменьшением давления воздуха в шине. Величина r_д несколько возрастает с увеличением скорости движения автомобиля вследствие роста центробежных сил. Динамический радиус колеса является плечом приложения толкающей силы. Поэтому его называют еще силовым радиусом.

Качение эластичного колеса по твердой опорной поверхности (например, по асфальтовому или бетонному шоссе) сопровождается некоторым проскальзыванием элементов протектора колеса в зоне его контакта с дорогой. Это объясняется разностью длин участков колеса и дороги, вступающих в контакт. Это явление называют упругим проскальзыванием шины, в отличие от скольжения (буксования), когда все элементы протектора смещаются относительно опорной поверхности. Упругого проскальзывания не было бы при условии абсолютного равенства этих участков. Но это возможно лишь в том случае, когда колесо и дорога имеют контакт по дуге. В действительности же, опорный контур деформированного колеса вступает в контакт с плоской поверхностью недеформированной дороги, и проскальзывание становится неизбежным.

Для учета этого явления в расчетах используют понятие кинематического радиуса колеса (радиуса качения) r_к. Таким образом, расчетный радиус качения r_к представляет собой такой радиус фиктивного недеформированного колеса, которое при отсутствии проскальзывания имеет с реальным (деформированным) колесом одинаковые линейные (поступательные) скорости качения v и углового вращения ω_к. То есть величина r_к характеризует условный радиус, который служит для выражения расчетной кинематической зависимости между скоростью движения v автомобиля и угловой скоростью вращения колеса ω_к:

Особенностью радиуса качения колеса является то, что он не может быть измерен непосредственно, а определен только теоретически. Если переписать приведенную выше формулу как:

то из полученного выражения видно, что определить величину r_к можно расчетом. Для этого необходимо замерить путь S, проходимый колесом за n оборотов, и разделить его на угол поворота колеса (φ_к = 2πn).

Величина упругого проскальзывания растет при одновременном увеличении эластичности (податливости) шины и жесткости дороги или, наоборот, при увеличении жесткости шины и мягкости дороги. На мягкой грунтовой дороге повышенное давление в шине увеличивает потери на деформацию грунта. Снижение внутреннего давления в шине позволяет на мягких грунтах уменьшить перемещение частиц почвы и деформации ее слоев, что обуславливает снижение сопротивления качению и повышению проходимости.

Однако, на твердой опорной поверхности при малом давлении происходит чрезмерный прогиб шин с увеличением плеча трения качения а. Компромиссным решение данной проблемы является использование шин с регулируемым внутренним давлением.

В практических расчетах радиус качения колеса оценивается по приближенной формуле:

Для дорог с твердым покрытием (движение колеса с минимальным проскальзыванием) принимают: r_к = r_d.

Основные сведения по подбору и эксплуатации автомобильных колёс

Несколько лет назад мы подготовили материал из серии своеобразного «автоликбеза», посвящённый автомобильным колёсам, без которых невозможно движение ни одного автомобиля в мире. Однако опять наступил апрель – буйный период массовой сезонной переобувки. И мы вновь возвращаемся к теме шин и дисков, где не только повторим основные моменты, но и постараемся уточнить и дополнить полезную для самых разных автомобилистов информацию.

Читайте также: Размеры шин для лада гранта лифтбек

В этом материале мы постарались сгенерировать краткое справочное пособие, в котором сгруппировали основные сведения, касающиеся подбора и эксплуатации автомобильных колёс. Мы дополнили информацию некоторыми новыми деталями, разобрали характерные заблуждения и ошибки, ответили на часто задаваемые вопросы и приправили всё это некоторыми наблюдениями, полученными в ходе многочисленных «шинных» спецпроектов нашего издания. В принципе, мы старались охватить вопросы, связанные со всеми типоразмерами шин – от «малых легковых» до «больших грузовых». Начнём с основных принципов крепления колеса.

Посадочные и монтажные данные

Основной параметр, который определяет крепление колёсного диска к ступице – расстояние между центрами крепёжных отверстий, в международной классификации он называется PSD, иногда применяют термин сверловка колеса. Вместе с межцентровым расстоянием одновременно указывается количество крепёжных отверстий, например 4х101,2. Это означает, что колёсный диск имеет четыре отверстия с межцентровым расстоянием 101,2 мм, т. е. 101,2 мм есть диаметр условной окружности, проходящей через центры крепёжных отверстий. Значения PSD стандартизированы по принципу рядов предпочтительных чисел, а значит этот параметр может совпадать на автомобилях разных марок и моделей. Иногда встречаются колёсные диски с очень близкими значениями PSD, например 4х98 или 4х100 мм. Пытаться установить на автомобиль диск, имеющий близкое, но не «родное» значение PSD – грубейшая ошибка. Самое безопасное последствие – повреждение крепёжных болтов или шпилек, дальше хуже – повреждение резьбы ступицы, неверная центровка колеса, приводящая к биению и повреждение диска, не подлежащее ремонту. Существует распространённое заблуждение, что центровка колёсного диска обеспечивается центральным отверстием. Нет! За это отвечает только крепёж! Проставочные кольца, часто входящие в комплект поставки некоторых унифицированных колёс, служат только для удобства установки.

Радиус и посадочный диаметр шины

Часто выражаются – «колёса такого-то радиуса». Посчитаем. Итак, например, «радиус» 22,5 дюйма – это примерно 57 см, т. е. диаметр только диска будет 114 см, добавьте к этому ещё высоту профиля шины с обеих сторон, получится суммарный диаметр колеса что-то около 160 см – это средний рост человека в позапрошлом веке, для образного восприятия объекта. Вот, оказывается, какие здоровенные колёса могут быть! Конечно же это ошибка: в маркировке указывается посадочный диаметр, т. е. внутренний размер шины или наружный диска. Многие ошибочно полагают, что буква R означает радиус шины, но это обозначение именно радиальной конструкции автошины. Бывает ещё диагональная конструкция (обозначается буквой D), но сегодня она мало распространена.

Индексы нагрузки автомобильных шин

Статический и динамический радиус, профиль и ширина

На один и тот же автомобиль в зависимости от комплектации, мощностной настройки двигателя, уровня базового оснащения, могут быть установлены диски разного посадочного диаметра. Соответственно высота и ширина профиля шины могут отличаться. Статический радиус колеса – постоянная величина, заданная конструкторской документацией. Динамический радиус изменяется постоянно с каждым оборотом колеса в процессе движения автомобиля. На эту величину влияет множество внешних факторов: нагрузка и её перераспределение, скорость, давление в шине, поперечный и продольный профиль дорожного покрытия, температура воздуха.

Маркировка типоразмеров шин на примере 245/45 R17 94 Н:

245 ширина шины в мм,

45 отношение высоты профиля к ширине 45%,

R шина с радиальным кордом,

17 диаметр колеса (диска) в дюймах,

94 индекс нагрузки, до 670 кг,

Н индекс скорости шины, до 210 км/ч

Профиль шины – величина относительная (см. нашу справку о маркировке автошин), что важно учитывать при подборе резины. Пример. Если вы вместо типоразмера 205/55 R16 захотите поставить автошины с размером 215/55 R16, то увеличится не только ширина покрышки, но и высота! Что в большинстве случаев недопустимо (за исключением, когда оба типоразмера предусмотрены конструкцией). Установка колёс увеличенного статического радиуса и ширины, если это не предусмотрено конструкцией, приведёт к тому, что в повороте и при длинном ходе подвески колесо может задевать различные конструктивные элементы автомобиля, и даже повредить их, к тому же «уедут» некоторые расчётные конструктивные параметры, такие как кастор, клиренс, удельное давление в пятне контакта, что скажется на управляемости, а показания спидометра будут заниженными. Установка колёс меньшего размера, что предусмотрено конструкцией, увеличит нагрузку на шины и снизит эксплуатационную надёжность, опять же пострадают кастор и дорожный просвет, а спидометр будет грешить в большую сторону. Теперь вспомним ещё об одном параметре колёсного диска, который именуется «вылет».

Индексы скорости автомобильных шин

Вылет наоборот

Это довольно важный параметр, от которого опять же зависят управляемость автомобиля и срок службы ряда смежных компонентов. Вылет колеса обозначается буквами ЕТ и измеряется в мм, значение вылета, как правило, указывается на диске. Это расстояние от центральной плоскости обода до плоскости соприкосновения диска со ступицей. Чем это значение больше, тем сильнее колесо утоплено внутрь, к центру габаритной ширины, соответственно, чем меньше вылет, тем сильнее колёса выступают наружу из своих арок. Вылет – конструктивно расчётный параметр, определяющий плечо нагрузки на подшипники ступицы и геометрию траектории поворота. Использование колёс с неподходящим для данного автомобиля вылетом сокращает срок службы подшипников, меняет геометрическое значение колеи, что может повлиять на устойчивость, управляемость и проходимость легкового автомобиля. Для грузовика, особенно тяжёлого, конструктивная вариативность этого важного параметра уменьшается с ростом тоннажа техники, поэтому влияние вылета не так заметно, как на маленьких машинах. Но повышенный износ всё равно проявит себя, и опять же «неправильные» колёса могут в повороте цеплять неподвижные части авто, ограничивать конструктивно допустимые углы поворота управляемых колёс.

Из нашего опыта шинных проектов

За годы через наш журнал прошло несколько экспериментальных проектов, связанных с испытаниями и ходимостью автомобильных шин. Делимся наиболее интересными обобщёнными выводами и наблюдениями.

Только у самых маленьких грузовиков комплект шин насчитывает всего четыре штуки, не считая «запаски». Даже для переобувания «ГАЗели» потребуется комплект минимум из шести шин. Стандартному автопоезду с полуприцепом необходимо не менее 12 единиц, без учёта запасных, да ещё и адресованных для конкретных осей. А ведь случаются в нашей жизни и грузовики с колёсными формулами 10х4, которые тягают четырёхосные прицепы… Проведённые нами многочисленные испытания ходимости автомобильных шин однозначно свидетельствуют о том, что ни один комплект не дошёл до финиша без потерь, никак не связанных с качеством продукции. Отдельные шины в каждом из проектов были загублены непредсказуемыми дорожными обстоятельствами. Поэтому рекомендуем, особенно для автопарков, остановиться, если это возможно, на шинах одной марки – проще и дешевле обеспечить взаимозаменяемость.

Пробег качественных шин до полного износа у легковых автомобилей и грузовичков на их базе – около 70 000 км. Резина большегрузов живёт значительно дольше – до 400 000 км. Существуют модели шин, предназначенных для использования на рулевой оси седельного тягача или для осей полуприцепа. Целесообразно при достижении примерно 50% износа снимать такие шины с рулевой оси и переставлять на полуприцеп: шины служат тогда максимально долго и безопасность на высоте. Дело в том, что рулевая ось хоть и менее нагружена массой, но более чувствительна к регулировке углов установки колёс, плюс фактор рулевого управления дополнительно влияющий на износ при повороте пятна контакта. На типовом трёхосном полуприцепе наиболее нагружена средняя ось.

Шины ведущих осей в наших условиях выхаживают редко более 250 000 км. Формально их после такого пробега ещё можно использовать, даже протектор может оставаться в требуемой глубине, но сцепные свойства оставляют желать лучшего.

Грузовые «малыши» категории «В», несмотря на полную массу автомобиля до 3500 кг требуют установки шин с индексом «С» после маркировки посадочного диаметра. Это не индекс скорости, а обозначение усиленной конструкции для коммерческого транспорта. Такие шины дороже и отличаются менее «скоростным» рисунком протектора. Использование обычных шин подходящего типоразмера, даже если соответствует индекс нагрузки, вместо предусмотренных конструкцией «коммерческих» не имеет смысла – износ идёт лавинообразным темпом…

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  🔥 Видео

  Главные ошибки при выборе летних шин | Как правильно выбрать летние шиныСкачать

  

  Что означает маркировка на шинах! Значение цифр и букв на резине.Скачать

  

  Почему колеса Формулы-1 2022 года медленнее, но всё равно лучше? Регламент 2022 года, диски и шины.Скачать

  

  FORMULA ENERGY: обзор летних шин. КОЛЕСО.руСкачать

  

  ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать

  

  PIRELLI и FORMULA – шины KSСкачать

  

  Шина Pirelli Formula Energy 185/60 R14 82H Идеальная резина за свои деньги!Скачать

  

  Formula Energy /// замер жесткостиСкачать

  

  Что внутри китайской и европейской шины? Пилим - и сравниваем!Скачать

  

  FORMULA ENERGY by Pirelli /// ОбзорСкачать

  

  ✅ САМЫЕ ИЗНОСОСТОЙКИЕ ШИНЫ! И КАКИЕ ШИНЫ БЫСТРО СТИРАЮТСЯ! В 2019ом!Скачать

  

  ТОП-6. Лучших недорогих летних шин🚗Рейтинг 2024🏆Какие бюджетные шины лучше?Скачать

  

  Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать