При движении автомобиля энергия, подведенная к ведущим колесам, расходуется на преодоление сил сопротивления движению, к которым относятся: сила Pf сопротивления качению колес автомобиля по дороге, сила Р_а сопротивления, возникающая при движении автомобиля на подъем, сила Рj сопротивления разгону автомобиля при движении ускоренно, сила P_w сопротивления воздуха. В случае движения автомобиля по инерции силы сопротивления движению преодолеваются за счет накопленной в период разгона кинетической энергии.

Рассмотрим каждую из сил сопротивления движению в отдельности.

Сила сопротивления качению

При нагружении автомобильного колеса вертикальной нагрузкой происходит упругая деформация шины, сопровождаемая затратой

энергии. Для оценки упругих свойств шины нужно сравнить работу, затраченную на деформацию шины (А — радиальная деформация) при нагружении ее вертикальной нагрузкой, с работой при ее разгрузке. Работа при нагружении шины равна площади ОаЬ (рис. 4), а работа при разгрузке — площади cab. Отрезок Ос характеризует остаточную деформацию шины, а площадь Оас — ту часть работы, которая была затрачена на механическое и молекулярное трение в материалах шины.

Площадь Оас принято называть петлей гистерезиса. По петле гистерезиса может быть определена сила, нужная для преодоления внутреннего сопротивления при деформации шины.

При качении колеса по твердой опорной поверхности, нагруженного вертикальной силой, энергия затрачивается на трение в материалах шины и на трение скольжения в месте контакта шины с дорогой.

Опытами установлено, что основная часть энергии затрачивается на внутреннее механическое и молекулярное трение в материалах шины, т. е. на гистерезис.

Потери энергии на трение — проскальзывание колеса по опорной поверхности — невелики. Главным видом нагружения в эксплуатации является вертикальная нагрузка, которая вызывает основные деформации и напряжения в элементах шины. Окружные силы лишь несколько изменяют и усиливают деформацию шины.

Методы определения потерь на качение по гистерезису шины представляют большой интерес, однако они еще недостаточно разработаны.

Сопротивление качению автомобильного колеса определяется в основном опытным путем (см. гл.  III).

Схема сил, действующих на ведомое колесо автомобиля, показана на рис. 5. К колесу приложены вертикальная нагрузка Gk, реакция Z_K, толкающая сила Т и сила сопротивления качению Рf направленная противоположно толкающей силе.

Деформация в передней части контакта шины катящегося колеса больше, чем в задней части контакта. В результате эпюра нормальных реакций опорной поверхности, симметричная в случае неподвижного колеса, в передней части контакта катящегося колеса имеет большие значения, чем в задней. Равнодействующая этих реакций Z_{K ,} равная по величине вертикальной нагрузке G_K , при качении сдвигается вперед на некоторое расстояние a_с (плечо сопротивления качению). Это расстояние возрастает по мере увеличения гистерезисных потерь.

Теория и конструкция автомобиля. Кленников В. М., Кленников Е. В. - 1967