Момент сопротивления качению

 

Когда колесо неподвижно вектор, нормальной реакции располагается в центре пятна контакта. При качении колеса по опорной поверхности вертикальная реакция смещается в направлении его движения, образуя относительно оси вращения плечо а (рис. 2).

 
 

Рис. 2. Распределение нормальных реакций в пятне контакта

 

Смещение вектора нормальной реакции относительно оси вращения объясняется в общем случае тремя факторами:

1) перераспределением давления в пятне контакта вследствие гистерезисных потерь в шине;

2) продольным смещением самой оси колеса относительно пятна контакта вследствие деформации шины;

3) продольным смещением пятна контакта вследствие деформирования опорной поверхности.

Таким образом, смещение вектора нормальной реакции Rz дороги представляет собой алгебраическую сумму 3-х смещений:

а = аш + ао + ап. (5)

Снос нормальной реакции относительно оси колеса создает моментсопротивления качениюf), который направлен против вращения и препятствует перекатыванию колеса по опорной поверхности:

 

Мf = Rzш + ао + ап) = Rza. (6)

 

Для преодоления момента сопротивления качению, возникающего при перекатывании колеса по опорной поверхности, к нему необходимо прикладывать крутящий момент Мк = Мf или продольное толкающее усилие Рх = Мf/rд. У автомобилей крутящий момент прикладывается к ведущим колесам, а толкающее усилие к ведомым. Необходимость приложения толкающего усилия создает иллюзию, что к оси ведомых колес приложена сила сопротивления качению, численно равная толкающему усилию. Величину этой силы можно определить по формуле:

 

Рf = , (7)

 

где f = (а/rд) - коэффициент сопротивления качению.

Сила сопротивления качению в физическом смысле не существует, т.к. сопротивление качению связано не с возникновением продольного усилия Рf на оси колеса, а со сносом нормальной реакции. Другими словами, Рf - это фиктивная сила, которую удобно использовать для количественной оценки сопротивления качению.