Режимы движения колеса
В зависимости от сил, действующих в контакте колеса с дорогой и между колесом и машиной, различают несколько режимов движения колеса: ведущий, тормозной, ведомый, свободное качение, качение с уводом и т.д. При выборе колес горных машин ввиду особенностей условий их эксплуатации наиболее важными являются ведущий, ведомый и тормозной режимы. Рассмотрим особенности работы пневматического колеса на жестком опорном основании (Рис.1) в отмеченных режимах.
Рис. 1. К определению режимов движения колеса
Все силы, действующие на колесо со стороны машины и опорной поверхности, приведем к его центру. Обозначим главный момент сил, действующий со стороны машины, через М, главный вектор через Р, а главный вектор и момент сил реакций опорной поверхности обозначим соответственно через L и R. Рассмотрим прямолинейное равномерное движение колеса, когда его ось вращения лежит в горизонтальной плоскости. В этом случае момент М представляет собой сумму моментов, передаваемых от двигателя, механизма торможения и сопротивления вращению в подшипниках колеса. Момент L сил реакций дороги относительно оси вращения и их равнодействующая R в стационарном режиме движения уравновешивают момент М и главный вектор внешних сил Р. Ведущий режим движения колеса характеризуется условиями М > 0, Р < 0. возникающая при этом сила трения R у между колесом и опорным основанием направлена в строну движения колеса. Поэтому равнодействующая R реакций опорного основания отклонена от оси колеса в сторону его движения. Ведомый режим движения колеса, наоборот, осуществляется при условии Р у> 0, а момент М < 0 и равен моменту сопротивления вращению колеса в подшипниковых опорах. Сила трения R у между колесом и дорогой направлена в сторону, противоположную движению, а равнодействующая R реакций дороги на колесо отклонена от оси вращения в сторону, противоположную движению. Тормозной режим отличается тем, что момент М < 0 и складывается из тормозного момента и момента сил сопротивления вращению колеса в подшипниковых опорах. Этот режим характеризуется тем, что сила Р у, действующая на колесо со стороны машины, положительна, а продольная составляющая R у дороги на колесо отрицательна. Вертикальная реакция R z во всех режимах движения не проходит через геометрический центр колеса, а смещается относительно его на некоторое расстояние δ, которое называют плечом трения качения (Рис.2). При свободном качении колеса, нагруженного только силой Р z и отсутствии трения в подшипниковой опоре плечо трения качения
В практических расчетах для определения сопротивления качению колес чаще всего используют величину коэффициента сопротивления качению
где rст – статический радиус колеса.
Рис. 2. Деформации колеса при прямолинейном движении: а) – вертикальная плоскость; б) – пятно контакта
|
. (1)
, значения которого табулированы и приведены в справочной литературе. Этот коэффициент связан с плечом трения качения соотношением
, (2)
