Как определить пятно контакта шины
Перейти к содержимому

Как определить пятно контакта шины

  • автор:

Размеры пятна контакта колеса и нагрузка от автомобильного транспорта на колесо

Простая формула от учёных из их статьи. Просто, чтобы её каждый раз не набивать заново.

По жизни ещё есть второй способ: Рисуем колесо и опускаем его вниз на 0,95 радиуса. Получается пятно контакта. Так при мне делали технологи ремонтно-складского хозяйства лет 10 назад.

Комментарии

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные участники
Авторизоваться
Комментарии 1-5 из 5
FILA , 04 мая 2022 в 22:31

«По жизни ещё есть второй способ: Рисуем колесо и опускаем его вниз на 0,95 радиуса.»
Точно так? Ничего не перепутали? Ежели колесо, условно, радиусом 1 м, то его опускать на 0,95 м? Что-то слабо верится — это уже аварийный случай какой-то — осью шкрябает по дороге. Может, опускание колеса на 0,05 радиуса — что более логично?

Tyhig , 05 мая 2022 в 09:04

FILA 🙂
Да, перепутал. Конечно на 0,05.

Кстати сравнивал результаты по этой формуле и с 0,95R, получалось примерно похоже +-15%.
Яйцеголовые здорово потрудились.

Петр-и-Алекс , 05 мая 2022 в 10:13

Спасибо конечно.
Но интересно, в каких расчетах может быть использована полученная инфа?
И до кучи: а как прикинуть горизонтальную сосьтавляющую на «пятно контакта» при скажет «торможении», или старте?
Этож куда интересней, как по мне. Ну например: колесо заехало на плиту\решетку перекрытия канала и тормозит вдоль канала.

Cherepanoff , 05 мая 2022 в 12:40

Сообщение #3 от Петр-и-Алекс

Спасибо конечно.
Но интересно, в каких расчетах может быть использована полученная инфа?
И до кучи: а как прикинуть горизонтальную сосьтавляющую на «пятно контакта» при скажет «торможении», или старте?
Этож куда интересней, как по мне. Ну например: колесо заехало на плиту\решетку перекрытия канала и тормозит вдоль канала.

При расчетах полов по грунту можно использовать, больше наверно в строительной практике ни для чего, потому что есть приближенные методы задания нагрузок от А/Т.

sp1ash , 06 мая 2022 в 08:24

Спасибо. Может пригодиться при расчетах грузоподъемности мостовых сооружений, если вдруг отсутствуют такие данные.

Как определить пятно контакта покрышки?

в гараже для миксеров рассчитываю подстилающий слой пола. Для определения давления нужно найти площадь пятна контакта. Мож кто в курсе, есть ли вообще какие-то методики определения таких величин? Ведь есть рекомендуемые значения давления воздуха в покрышках, следовательно под эти значения подразумеваются и некие пятна контакта для оптимального сцепления. В общем нужна помощь для покрышек 320х508/R18 под нагрузкой 5т

Последний раз редактировалось Hyper, 18.06.2015 в 17:50 .
Просмотров: 12251
Регистрация: 27.12.2009
Сообщений: 160

1. Давление в пятне контакта на грунт равно давлению в покрышке.
2. Из паспорта автомобиля известно: — его вес, и распределение веса по осям. Отсюда найдешь нагрузку на одно колесо.
3. В норме ширина пятна контакта незначительно превышает ширину брекера покрышки (Для вашей задачи достаточно принять ширину пятна контакта за ширину беговой дорожки.
Из приведенного Вами обозначения — 320 мм. Но на самом деле это условность и лучше померить линейкой).
4. Известно что пятно контакта представляет собой , в зависимости от жесткости брекера и протектора, фигуру от элипса до «прямоугольника». У Вас грузовая покрышка — довольно жесткая,
поэтому приближено можно принять принять пятно контакта за «прямоугольник».
И зная давление и ширину «прямоугольника» легко найдете его длину и площадь.

—— добавлено через ~10 мин. ——
Да еще надо учитывать коэфф. насыщенности рисунка протектора (для шоссейных грузовиков — 0.8, для внедорожников 0.5)

Пятно контакта шины

Большинство автомобильных шин обладают пятном контакта (ПК), не превышающим по размерам человеческую ладонь, но при этом на каждое колесо воздействует весьма значительная сила — вес всего автомобиля.

Говоря простыми словами, «пятно контакта» — это опорная поверхность колеса, его след на дорожном покрытии. Сцепление шин с полотном — величина, постоянно изменяющаяся, причем, для каждого колеса. Как раз благодаря возможности изменения размеров пятна контакта и его формы в сочетании с работой подвески автомобиль успешно удерживается на дороге даже на больших скоростях.

В статичном состоянии ПК имеет форму прямоугольника (при условии, что в шине правильное давление, а ее кривизна соответствует нулю). Но при движении автомобиля оно способно принимать любые формы. При этом его площадь также может изменяться. На это влияет значение вертикального усилия, которое меняется в зависимости от аэродинамических нагрузок, а также переноса веса. С увеличением вертикальной нагрузки площадь пятна контакта расширяется, следовательно, улучшается сцепление автомобиля с дорогой.

Чтобы пятно контакта колеса с дорожным полотном было максимальным, шина должна иметь кривизну с нулевым значением (а в идеале быть плоской). Помимо этого, при прохождении автомобилем поворотов, эластичность покрышек позволяет им изменять форму прямо пропорционально действию боковой реактивной силы. В результате этой деформации шина катится к ее продольному направлению под углом её бокового увода. Правда, в данном случае под словом «увод» подразумевают не скольжение, а именно деформацию, при которой шина смещается во внешний радиус поворота. Следовательно, максимальное сцепление с дорожным полотном достигается при значении бокового угла, превышающем нулевую отметку.

Как известно, опытные водители стараются максимально учитывать влияние всех движущих факторов, задействованных в коэффициенте сцепления шин с трассой. При этом управление автомобилем осуществляется таким образом, чтобы избежать резких изменений пятен контакта.

Нужна помощь в выборе или консультация специалиста?

Просто оставьте номер телефона, и наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время

Нажимая на кнопку отправить, Вы соглашаетесь с правилами обработки персональных данных

Библия автомобилиста: купить широкие или узкие шины?

Многие автовладельцы считают, что низкопрофильные шины отлично отрабатывают на сухой дороге, выдавая крепкое сцепление с дорожным покрытием. Во влажную погоду, вероятно, появится желание убедиться, что страховка еще не закончилась, особенно передвигаясь на автомобиле с передним приводом: опасность аквапланирования на широких шинах выше. Однако оказывается, что более широкие шины не дают лучшего сцепления по сравнению с узкими, если принимать во внимание только ширину колеса. В этом легко убедиться.

Обеспечат ли широкие шины лучшее сцепление?

Многие автовладельцы считают, что низкопрофильные шины отлично отрабатывают на сухой дороге, выдавая крепкое сцепление с дорожным покрытием. Во влажную погоду, вероятно, появится желание убедиться, что страховка еще не закончилась, особенно передвигаясь на автомобиле с передним приводом: опасность аквапланирования на широких шинах выше. Однако оказывается, что более широкие шины не дают лучшего сцепления по сравнению с узкими, если принимать во внимание только ширину колеса. В этом легко убедиться:

Это простейшее уравнение хорошо иллюстрирует происходящее в зоне пятна контакта для большинства типов автомобилей.

Рассмотрим подробнее. Например, на ваш автомобиль установлены некие шины, которыми он был укомплектован при продаже. Допустим, масса автомобиля 1500 кг и рекомендуемое давление в шинах 30psi или 2,11 кг/кв.см. Грубо говоря, каждая шина принимает на себя четверть массы автомобиля, или, в нашем случае, 375 кг. Преобразуя формулу получаем S=m/P. Согласно этой формуле, площадь пятна контакта будет около 375/2,11 = 178 кв.см.

Пусть на наш автомобиль установлены стандартные шины 185/65 R14. Это обозначение говорит о том, что ширина шины 18,5 см. Зная ширину пятна контакта и производя нехитрые вычисления, получаем длину пятна контакта 178/18,5=9,8 см. Таким образом, размеры плоской области касания шиной поверхности дороги составляют 18,5 на 9,8 см. Теперь вы решили поменять шины на другие, и, воспользовавшись нашим шинным калькулятором, получили новую размерность 225/50 R15. Вы купили новые литые диски, поставили на них новые шины и выехали на трассу.

Теперь посмотрим на ситуацию заново. Масса вашего автомобиля не изменилась, рекомендуемое давление в шинах осталось прежним. Согласно уравнению P=m/S (давление=масса/площадь) площадь пятна контакта осталась прежней: 178 кв. см! Хотя новые шины шире, площадь соприкосновения с дорогой остается прежней. Несложно подсчитать новую длину пятна контакта: 178/22,5=7,8 см.

Вот теперь пора кричать “Эврика!”. В целом плоская область контакта с дорогой остается прежней или изменяется незначительно. Устанавливая широкие шины, меняется форма пятна контакта, а не его площадь. А значит, сцепление остается прежним, или изменяется незначительно при прочих равных условиях. А что же влияет на него в этом случае? Сцепление с дорогой обеспечивается коэффициентом трения, определяемым составом резины и типом дорожного покрытия и нагрузкой, приложенной к шине. Посмотрим математическим взглядом на проблему:

F=uN, где F — сила трения, N — вертикальная сила, приложенная на колесо (mg — масса машины, умноженная на ускорение свободного падения) и u — коэффициент трения, который остается постоянным и определяется составом компаунда и типом дороги. Здесь снова остановимся и рассмотрим этот момент подробнее. Коэффициент трения, в основном, определяется способностью резины сцепляться с микро неровностями дороги на микроскопическом уровне.

Здесь кроется объяснение, почему возникает опасность заноса на грунтовой, гладкой или покрытой тонким слоем грязи дороге. Это происходит только потому, что сила трения уменьшилась.

Так все-таки, дают ли широкие шины лучшее сцепление?
Если площадь пятна контакта не изменяется, коэффициент и сила трения остаются прежними, то нет принципиальной разницы в сцеплении между широкими и узкими шинами. Однако есть другие, не менее важные особенности. Узкая шина больше деформируется при движении, сохраняя пятно контакта неизменным. Боковина шины больше сжимается и разжимается с каждым оборотом колеса, деформация шины приводит к ее нагреву. С более длинным пятном контакта и большей деформацией боковины шина тратит пропорционально меньше времени на сброс тепла, чем широкая шина, пятно контакта которой узкое и меньше деформируется боковина. Это означает, что узкая шина должна быть сделана из более твердого резинового компаунда для больше сопротивляемости нагреву. Твердый компаунд хуже адаптируется под микронеровности дороги и имеет меньший коэффициент трения. Широкие низкопрофильные шины, как правило, сделаны из мягкого компаунда и в силу этого имеют лучшую способность сцепляться с дорогой. Вот и ответ — шире шины — лучше сцепление. Но снова все не так просто.

Поперечная нагрузка
При повороте на автомобиль воздействует центробежная сила, стремящаяся сорвать сцепление и унести автомобиль в занос. Здесь становится важным такой параметр, как угол скольжения. На графике показана зависимость поперечной нагрузки (в кг) и угла скольжения (в градусах). Угол скольжения лучше всего описать так: это разница между направлением колес, которое водитель задает при помощи руля и направлением, по которому автомобиль стремится поехать самостоятельно — оно всегда направлено по касательной к траектории поворота. При повороте возрастает поперечная нагрузка на шины и в некоторой точке она становится больше, чем механическое сцепление с дорогой. Этот момент находится в верхней точке кривой на графике. Иначе говоря, наступает момент, когда уже не важно, какая вертикальная нагрузка приложена на колесо — автомобиль все равно сорвется в занос.

Почему широкие шины лучше в этом случае?
Потому что более мягкий компаунд дает больший коэффициент трения и лучшее сцепление. Низкопрофильные шины меньше деформируются под воздействием поперечной нагрузки, как результат — стабильное пятно контакта, предсказуемое поведение автомобиля и четкость управления. Иными словами, автомобиль выдерживает большую поперечную нагрузку до достижения критического момента.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *