О шинах низкого давления

К вопросу о влиянии давления в шинах на проходимость колёсных ТС по слабонесущим пластично деформируемым грунтам.
Широко известно, что снижение давления в шинах приводит к повышению проходимости данного транспортного средства, но степень влияния и его количественная оценка является предметом многочисленных споров и спекулятивных суждений.
Чтобы дать объективную оценку явлению, необходимо для начала задать исходные условия и критерии оценки при сравнении.
В качестве варианта сравнения рассмотрим различия в глубине погружения колеса в грунт при движении под одинаковой нагрузкой, но при разном давлении в шинах.
Чтобы избежать большого объёма геометрических построений и расчётов примем, что допустимое плоское пятно контакта для шины может составлять ¼ от диаметра колеса (именно при таких деформациях используются обычные шоссейные шины).
Если давление на грунт меньше, чем давление в шине, то колесо можно считать недеформированным, то есть круглым в сечении.
Расчёты проведем для некоего идеального колеса цилиндрической форм с диаметром 1300мм и шириной 500мм.
При длине плоской части пятна контакта ¼ диаметра и глубине колеи 67мм (угол к верхней кромке колеи 300 или 1/20диаметра по глубине) площадь эпюры давленя в пятне контакта составляет около 270см2

(см.рис.1.).
Теперь необходимо получить такую же площадь эпюры в пятне контакта для этого же колеса, но без плоского участка пятна контакта на дне колеи.
Те же 270см2 площади эпюры достигаются при погружении в грунт колеса на 110мм, а угол встречи колеса с верхней кромкой колеи составляет при этом 340.
Увеличение глубины колеи в 110/67=1,64 раза при линейной зависимости деформационной функции грунта приводит к увеличению сопротивления на прессование колеи в 2,7раза.
Из площади эпюр, ширины колеса 50см и заданной нагруженности колеса в 300кг можно определить давление на грунт при данной глубине колеи: 270*50*Х=300, откуда Х=300/(270*50)=0,0222кг/см3, при глубине колеи 6,7см давление составит 0,15кг/см2 (0,15атм), а при глубине колеи 11см давление составит 0,25кг/см2(0,25атм).
Жёсткость грунта составит К=220кПа/м(2,2атм/м), что соответствует не сильно слежавшемуся снегу.
При увеличении нагрузки на колесо в два раза с 300кг до 600кг (как у четырёхколёсных автомобилей фирмы Трэкол с полной массой 2400кг) в случае недеформируемого колеса с давлением 0,4атм при движении по такому снегу колея увеличится до глубины 18 см, а сопротивление движению повысится в 7,2 раза относительно колеи глубиной 6,7см и в 2,7 раза относительно колеи глубиной 11см соответсвенно.
Если же давление в колесе сохранит на уровне 0,26 атм, то при увеличении нагрузки с 300 кг до 600кг глубина колеи и сопротивление на прессование колеи практически не изменится, так как колесо снова станет деформируемым и появится плоское пятно контакта на дне колеи (см.рис.1.).
Сопротивление на прессование колеи при ширине колеса В=50см и потребное сцепление с грунтом (отношение площадей треугольной и криволинейной эпюр) составит:
При глубине колеи Н= 6,7см , F=В*К*Н2/2=50* 2,2*6,72/2=24,9кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 300кг должно быть не ниже 24,9/300= 0,083, что достижимо на хорошо слипающемся снегу.
При глубине колеи Н= 11см , F=В*К*Н2/2=50* 2,2*112/2=67,16кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 300кг должно быть не ниже 67,16/300= 0,224, что достижимо только на очень хорошо слипающемся снегу.
При глубине колеи Н= 11,64см , F=В*К*Н2/2= 50*2,2*11,642/2=75,2кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 600кг должно быть не ниже 75,2/600= 0,125, что достижимо на хорошо слипающемся снегу.
При глубине колеи Н= 18см , F=В*К*Н2/2= 50*2,2*112/2=179,82кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 600кг должно быть не ниже 179,82/600= 0,3 , что достижимо только на очень хорошо слипающемся снегу.
Выводы:
При одинаковой загрузке колеса при наличии у колеса плоского пятна контакта длиной 1/4 диаметра сопротивление на прессование колеи будет почти в три раза ниже, чем в случае качения колеса круглой формы ( т.е. без плоского деформированного участка шины на дне колеи).
Чтобы обеспечить максимальную проходимость пневмоколёсной машины необходимо обеспечить такое давление в шине, чтобы возникало равенство избыточного давления в шине к давлению грунта на шину на дне колеи, а на шине возникало плоское пятно контакта максимально допустимого для данной шины размера ( 1/4… 1/3 диаметра колеса).
Для колёс Трекол 1300х600 максимальная проходимость по снегу обеспечивается :
при нагрузке на колесо 300кг и давлении в шине не выше 0,15атм,
при нагрузке на колесо 600кг и давлении в шине не выше 0,25атм.

Влияние давления в шинах на проходимость колёсных ТС по слабонесущим пластично деформируемым грунтам

Источник: http://strannik.flyboard.ru/topic549.html

Комментарии

Аватар пользователя ПроездомСергей

Я накатался на пневматиках! Выезжаеш из речки и ползёш,как слизень! Сразу 2 передачи вниз. Ррасход топлива +2. Пока не нагреешся! Но всёже экономичнее вертолёта!