Обоснование требований к давлению воздуха в шинах автомобилей при испытаниях на роликовых стендах

Введение. Контроль тягово-мощностных параметров колесных транспортных средств часто выполняют на роликовых стендах. Точность определения силы тяги в пятне контакта эластичной шины автомобильного колеса с цилиндрической поверхностью роликов зависит от множества факторов. При заданных характеристиках стендов наиболее значимо на результаты измерения сил влияет давление рабочего тела в шинах, нагрузка на колеса и остаточная высота протектора шин. Эти параметры оказывают существенное влияние на скоростные и силовые потери мощности в шинах.

Для учета силовой и скоростной составляющих потерь мощности в шинах колес при испытании автомобилей была предложена методика, позволяющая в значительной мере уменьшить их влияние на результаты исследований, а также представлены результаты измерений, полученные при испытании автомобилей на роликовом стенде и в дорожных условиях.

Материалы и методы. Для определения силовой составляющей потерь в шине были проведены экспериментальные исследования с целью определения коэффициента сопротивления качению шин по двум кинематически не связанным роликам силового стенда. Учет скоростной составляющей потерь производился путем определения радиуса качения колеса по беговым барабанам стенда и оценки его влияния на результаты измерений тягово-мощностных параметров автомобиля.

Результаты. Результатом проведенных исследований является разработка новой методики испытания тягово-мощностных параметров автомобилей с полным приводом и приводом на одну ось, позволяющая учитывать влияние давления воздуха и остаточной высоты протектора шины на измеренные значения силы тяги на колесах.

Обсуждение и заключение. С учетом предложенной методики измерения сил тяги на ведущих колесах автомобилей категории М1 в условиях роликовых стендов оптимальными с точки зрения влияния силовых и скоростных потерь на результаты измерения тяговых параметров является давление воздуха в шинах, не менее 150% от значений, установленных заводом- изготовителем.

1. Федотов А.И., Власов В.Г., Кривцов С.Н. Расчет скоростных потерь в шинах автомобиля в условиях эксплуатации // Автомобильная промышленность. 2012. № 9. С. 16–19.

2. Федотов А.И., Яньков О.С., Камнев А.В. О силовом радиусе колеса с эластичной шиной // Труды НАМИ. 2022. № 1(288). С. 52–60. DOI: https://doi.org/10.51187/0135-3152-2022-1-52-60

3. Котиев Г.О., Горелов В.А., Захаров А.Ю. Исследование динамики колесных машин на стенде с беговыми барабанами // Автомобильная промышленность. 2014. № 7. С. 9–12.

4. Балабина Т.А., Карелина М.Ю., Мама ев А.Н. Теоретические основы испытаний шин и трехосных полноприводных автомобилей на барабанных стендах: монография. М.: МАДИ, 2020. 76 с.

5. Дик А.Б. О радиусе эластичного колеса // Автомобильная промышленность. 2010. № 10. С. 21–30.

6. Мамаев А.Н., Арбузов В.И. Качение эластичного колеса по двум жестким барабанам // Автомобильная промышленность. 2012. №10. С. 19.

7. Федотов А.И., Власов В.Г., Яньков О.С., Камнев А.В. Расчет силы сопротивления качению эластичной шины по цилиндрическим поверхностям беговых барабанов стенда // Автомобильная промышленность. 2022. № 11. С. 26–31.

8. Камнев А.В., Федотов А.И., Яньков О.С. Влияние давления воздуха в шинах на силовые потери при качении колес автомобиля по опорным роликам стенда // Автомобильная промышленность. 2022. № 10. С. 28–32.

9. Федотов А.И., Бойко А.В., Яньков О.С., Марков А.С. Экспериментальное исследование радиуса качения колеса в ведомом режиме на роликовом стенде // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 1(108). С. 152–157.

10. Кривошапов С.И. Влияние конструкции стенда с беговыми барабанами на коэффициент сопротивления качению колеса автомобиля // Вестник Донецкой академии автомобильного транспорта. 2014. № 4. С. 36–42.

11. Карабцев В.С. Методика определения коэффициентов аэродинамического сопротивления и сопротивления качению шин автопоезда в режиме выбега // Механика машин, механизмов и материалов. 2024. № 3(68). С. 21–27.DOI: https://doi.org/10.46864/1995-0470-2024-3-68-21-27

12. Pacejka H., Besselink I., Schmeitz A.J.C. An improved Magic Formula/Swift tyre model that can handle inflation pressure changes // Vehicle System Dynamics. 2010. 48 (sup1): 337–352. DOI: https://doi.org/10.1080/00423111003748088.

13. Pasterkamp W.R., Pacejka H.B. The Tyre as a Sensor to Estimate Friction // Vehicle System Dynamics. 1997. No. 7, 27 (5). P. 409–422. DOI: https://doi.org/10.1080/00423119708969339.

14. Клименко В.И., Шуклинов С.Н., Леонть ев Д.Н., Губин А.В. Анализ методов определения коэффициента сопротивления качению колёс автомобиля // Автомобильный транспорт (Харьков). 2020. № 46. С. 33–39. DOI: https://doi.org/10.30977/АТ.2219-8342.2020.46.0.33

15. Мамаев А.Н., Карелина М.Ю., Балабин А.О. Качение эластичного колеса по жесткой поверхности // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2024. № 1(76). С. 67–75.

16. Копотилов В.И. О физическом смысле коэффициента сопротивления качению ведущего колеса автомобиля // Автомобильная промышленность. 2013. № 1. С. 20–23.

17. Balabina Т.А., SimonovD.S., RogovV.R. [et al.] Determination of Power and Kinematic Wheel Parameters when Rolling against a Drum // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: 2019 International Conference on Digital Solutions for Automotive Industry, Roadway Maintenance and Traffic Control, DS ART 2019, Cholpon-Ata, Vol. 832. BRISTOL: Institute of Physics Publishing, 2020. P. 012077. DOI 10.1088/1757-899X/832/1/012077.