Вплив конструктивних елементів колеса і тиску повітря в шинах на опорну прохідність
Розмір і конструкція коліс в дуже значній мірі визначають опорну прохідність. Опорної прохідністю автомобіля називають його здатність рухатися по слабких деформується грунтам.
Чим більше розмір колеса при даній вертикальної навантаженні, тим більше його площа контакту з опорною поверхнею, а отже, менше питомий тиск на грунт.
Розглянемо два колеса різних діаметрів з шинами низького тиску. Величина внутрішнього робочого тиску повітря в них для твердих доріг при повному навантаженні призначається заводом-виробником, виходячи з тривало допустимої величини деформації h шини в поперечному перерізі, що дорівнює 10-12% від висоти Н профілю. Площа контакту шини з опорною поверхнею визначається величинами довжини L і ширини В площі контакту.
Шини, що мають більший перетин профілю і більший діаметр, мають і велику площу контакту з грунтом. Дослідження показали, що для досягнення більш високої прохідності доцільно збільшувати діаметр колеса, так як при цьому зменшується загальний опір руху і сприятливо змінюються співвідношення між довжиною і шириною контакту. Така форма колеса загальноприйнята для колісних тракторів. Однак застосування великих коліс на автомобілі викликає ряд труднощів: вантажну платформу доводиться піднімати вище, при цьому зростає вантажна висота і висота положення центра ваги автомобіля. Для повороту великих керованих коліс необхідно багато місця.
Тому конструктори автомобілів охочіше йдуть на збільшення профілю шини при незначному збільшенні її діаметра або на збільшення ширини шини без збільшення її діаметра. В останньому випадку шина виходить широкопрофільною. Застосування замість звичайних дорожніх спарених шин з внутрішнім тиском 3-5кгс / см2 односхилих збільшеного діаметру або профілю, а також широкопрофільних шин кілька покращує прохідність автомобіля, але цього виявляється недостатньо. Внутрішній тиск повітря в таких шинах, відповідне тривало допустимої деформації в 12% від висоти профілю, становить зазвичай близько 2,0-3,5 кгс / см2. Питомий тиск на грунт у таких шин нижче, ніж у звичайних, але воно все ж велике, а деформація шин недостатня для докорінного поліпшення процесу взаємодії з грунтом і отримання можливості руху здебільшого слабких грунтів.
Підвищена еластичність шини сприяє поліпшенню взаємодії колеса зі слабкими ґрунтами і не викликає великих програвав при коченні деформованої шини. Щоб при зниженні внутрішнього тиску шина не провернулася на ободі, її борту затискаються між ребордами рознімного диска і спеціальним розпірні кільцем.
У міру зниження внутрішнього тиску в шинах площа їх контакту з грунтом збільшується, а питомий тиск знижується. Наприклад, у автомобіля ЗІЛ-157 по вимірах на твердому грунті середній питомий тиск становить: при тиску в шинах рш = 3,5 кгс / см2 - 2,5, при рш = 1,5 кгс / см2 - 1,75, при рш = 0,5 кгс / см2 -1,1 кгс / см2. Але в міру збільшення деформації шини зростає опір коченню. У ЗІЛ-157 при буксируванні його по твердій дорозі опір коченню становить: при рш = 3,5 кгс / см2 - 160, при рш = 1,5 кгс / см2- 250 і при рт = 0,5 кгс / см2 - 550 кгс . Збільшення буксирувального опору в цьому випадку пов'язано зі збільшенням втрат на деформацію шин.
На м'якому грунті величина деформації шин на відповідних тисках дещо менше, ніж на твердому, але частка втрат на деформацію шин в загальному опорі руху на низькому тиску повітря значна. Потужність, що витрачається на подолання цих втрат, переходить в тепло, що призводить до підвищеного нагрівання шин. У зв'язку з цим загальна тривалість руху зі зниженим внутрішнім тиском в гарантійному пробігу шин і швидкість руху обмежуються спеціальними вказівками в інструкції по експлуатації автомобіля.
Незважаючи на те, що опір коченню деформованої шини вище, ніж накаченной, загальне зменшення опору руху по слабкому грунту настільки значно, що в більшості випадків додаткові втрати на деформацію шин повністю перекриваються зменшенням втрат на утворення колії. Втрати на прокладання колії (втрати в грунті) на болонню зменшуються більш ніж в 4 рази (при тиску 0,5 кгс / см2), на сирому снігу (при тиску 1,5 кгс / см2) на 13-14%, на піску ( при тиску 0,5 кгс / см2) більш ніж в 3 рази.
Зменшення опору коченню при зниженому тиску повітря в шинах - це тільки частина ефекту, який виходить при роботі на слабких грунтах. Іноді цей ефект дуже невеликий. Наприклад, на пухкому сипучому снігу. Однак, незважаючи на це, прохідність автомобіля різко зростає. Більш важливою частиною ефекту при роботі автомобіля на деформованих шинах є поліпшення зчіпних якостей шини і зростання тягової реакції грунту. При коченні такої шини вона як би перетворюється в маленьку гусеницю з довжиною опорної гілки, що дорівнює довжині контакту деформованої шини з грунтом. При цьому тяга автомобіля при зниженні тиску повітря в шинах істотно збільшується. Якщо порівняти величину зменшення опору руху і величину зростання тяги на гаку в результаті зниження тиску повітря в шинах. то видно, що тяга зростає нема на величину зменшення опору руху, а на суттєво більшу величину. Причому тяга зростає навіть в тому випадку, коли опір руху на зниженому тиску повітря в шинах не зменшується, а зростає (в нашому прикладі на сиром снігу).