Как шины поддерживают автомобиль

Как шины поддерживают автомобиль

Вы, возможно, задавались вопросом, как автомобильная шина с 30 фунтами на квадратный дюйм (psi) давления может поддержать автомобиль . Это интересный вопрос, и он связан с несколькими другими проблемами, такими как то, сколько сил требуется, чтобы протолкнуть шину по дороге, и почему шины нагреваются при движении (и как это может привести к проблемам).

В следующий раз, когда вы садитесь в машину, внимательно посмотрите на шины. Вы заметите, что они не очень круглые. Внизу есть ровное место, где шина встречается с дорогой. Это плоское пятно называется пятном контакта , как показано здесь.

Если вы смотрите на машину через стеклянную дорогу, вы можете измерить размер пятна контакта. Вы также можете довольно точно оценить вес вашего автомобиля, если вы измерили площадь пятна контакта каждой шины, сложили их вместе, а затем умножили сумму на давление в шине.

Так как в шине имеется определенное давление на квадратный дюйм, скажем, 30 фунтов на квадратный дюйм, вам понадобится несколько квадратных дюймов пятна контакта, чтобы выдержать вес автомобиля. Если вы добавите больше веса или уменьшите давление, вам понадобится еще больше квадратных дюймов пятна контакта, чтобы плоское пятно стало больше.


Вы можете видеть, что недостаточно накачанная / перегруженная шина менее округлая, чем правильно накачанная, правильно нагруженная шина. Когда шина вращается, пятно контакта должно двигаться вокруг шины, чтобы оставаться в контакте с дорогой. В месте, где шина соприкасается с дорогой, резина изгибается. Требуется сила, чтобы изогнуть эту шину, и чем больше она изгибается, тем больше силы она принимает. Шина не является идеально эластичной, поэтому, когда она возвращается к своей первоначальной форме, она не возвращает все силы, которые потребовались для ее изгиба. Часть этой силы преобразуется в тепло в шине благодаря трению и изгибу всей резины и стали в шине. Поскольку недостаточно накачанная или перегруженная шина нуждается в большем изгибе, требуется больше усилий, чтобы протолкнуть ее вниз по дороге, чтобы она выделяла больше тепла.

Производители шин иногда публикуют коэффициент трения качения (CRF) для своих шин. Вы можете использовать это число, чтобы вычислить, какое усилие требуется, чтобы протолкнуть шину по дороге. CRF не имеет ничего общего с тем, какое сцепление имеет шина; он используется для расчета величины сопротивления или сопротивления качению, вызванных шинами. CRF, как и любой другой коэффициент трения : сила, необходимая для преодоления трения, равна CRF, умноженному на вес на шине. В этой таблице перечислены типичные CRF для нескольких различных типов колес.

Из этих расчетов вы можете видеть, что тремя факторами, которые влияют на то, какое усилие требуется, чтобы протолкнуть шину по дороге (и, следовательно, сколько тепла накапливается в шинах), являются вес на шинах, скорость, которую вы ведете, и CRF. (который увеличивается, если давление уменьшается).

Тип шин Коэффициент трения качения

Автомобильная шина с низким сопротивлением качению 0,006 - 0,01

Обычная автомобильная шина 0,015

Грузовая шина 0,006 - 0,01

Колесо поезда 0,001

Если вы едете по более мягкой поверхности, такой как песок, большая часть тепла уходит в землю, а меньше уходит в шины, но CRF идет вверх.Давайте выясним, какую силу может использовать типичный автомобиль, чтобы протолкнуть шины по дороге. Допустим, наша машина весит 4000 фунтов (1814,369 кг), а шины имеют CRF 0,015. Сила равна 4000 х 0,015, что равно 60 фунтам (27,215 кг). Теперь давайте выясним, сколько это энергии . Если вы читали статью HowStuffWorks « Как работают сила, крутящий момент, мощность и энергия» , вы знаете, что мощность равна силе, умноженной на скорость. Таким образом, количество энергии, используемой шинами, зависит от скорости движения автомобиля. В 75 милях в час (120,7 км / ч) шины используют 12 лошадиных сили на скорости 55 миль / ч (88,513 км / ч) они используют 8,8 лошадиных сил. Вся эта сила превращается в тепло. Большая часть этого уходит в шины, но часть уходит в дорогу (дорога фактически изгибается, когда машина проезжает по ней).



 08.06.2019
 (16 просмотров)