namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»10.51187/0135-3152-2022-1-52-60nami-218Research ArticleАВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕAUTOMOBILE DEVELOPMENTО силовом радиусе колеса с эластичной шинойOn the issue of the wheel power radius with an elastic tireФедотовА. И.FedotovA. I.

Федотов Александр Иванович – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобильный транспорт»

г. Иркутск 664074

D.Sc. (Eng), professor, head of the Department “Road transport”

Irkutsk 664074

fai@istu.eduЯньковО. С.Yan’kovO. S.

Яньков Олег Сергеевич –  кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт»

г. Иркутск 664074

 

PhD (Eng), associate professor of the Department “Road transport”

Irkutsk 664074

yos913005@mail.ruКамневА. В.KamnevA. V.

Камнев Алексей Васильевич – старший преподаватель кафедры Машиностроения и транспорта

г. Братск 665709

Senior lecturer, Department of mechanical engineering and transport

Bratsk 665709

 

dadestone@yandex.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Братский государственный университет»РоссияBratsk State UniversityRussian Federation202224032022015260Copyright © Федотов А.И., Яньков О.С., Камнев А.В., 20222022Федотов А.И., Яньков О.С., Камнев А.В.Fedotov A.I., Yan’kov O.S., Kamnev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/218

Введение (постановка задачи и актуальность). Результаты математического моделирования процессов функционирования автомобилей, их агрегатов, механизмов и систем сильно зависят от значений используемых параметров расчёта, например от силового радиуса колеса. В качестве силового радиуса колеса с эластичной шиной в настоящее время исследователи применяют как радиус ведущего колеса, так и динамический радиус. Статья посвящена решению вопроса о том, какой радиус является силовым у колеса с эластичной шиной.

Цель исследования – оценка влияния выбора силового радиуса колеса на результаты математического моделирования характеристик продольного сцепления шин с опорной поверхностью.

Методология и методы

Методология и методы. Применены методы математического моделирования, экспериментальных исследований, сравнительного анализа результатов экспериментальных и аналитических исследований.

Результаты и научная новизна. Получены и сравнены экспериментальные зависимости коэффициентов продольного сцепления шины от проскальзывания с использованием в качестве силового радиуса колеса как динамического радиуса, так и радиуса качения в ведомом режиме.

Практическая значимость

Практическая значимость. Уточнение параметров математических описаний сцепных характеристик шин, и, как следствие, существенное снижение погрешностей результатов расчёта.

Introduction (statement of the problem and relevance). Mathematical modeling of the car units, mechanisms and systems functioning strongly depends on the used calculation parameters values, for example, on the power radius of the wheel. Nowadays to research the power radius of a wheel with an elastic tire both the radius of the driving wheel and the dynamic radius are taken into account. The article is to consider which of the two is the power radius of a wheel with an elastic tire.

The purpose of the study was to evaluate the influence of the chosen wheel power radius on the longitudinal characteristics mathematical modeling results of the tire adhesion with the supporting surface.

Methodology and research methods. Methods of mathematical modeling and experimental studies were applied, followed by the comparative analysis of both the experimental and analytical data.

Scientific novelty and results. The experimental dependences of the tire longitudinal adhesion coefficients on slippage have been obtained and compared using both the dynamic radius and the rolling radius as the power radius of the wheel in the driven mode.

Practical significance. The mathematical descriptions parameters of the tire adhesion characteristics have been refined which allowed reducing the errors of the calculation results significantly.

шинасиловой радиус колесадинамический радиусрадиус качения в ведомом режимекоэффициент продольного сцепленияреализованная касательная реакцияугловая скорость колесапродольное проскальзываниестенд с замкнутым контуромтормозной моментtirewheel power radiusdynamic radiusrolling radius in the driven modecoefficient of longitudinal adhesionimplemented tangential reactionwheel angular velocitylongitudinal slipclosedloop standbraking torqueReferencesЧудаков Е.А. Теория автомобиля. Издание 3-е, доп. и перераб. – М.: Машгиз, 1950. – 344 с.Chudakov E.A. [Vehicle theory. 3rd ed.]. Moscow, Mashgiz Publ., 1950. 344 p. (In Russian)Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. – М.: Машгиз, 1963. – 239 с.Fal’kevich B.S. [Vehicle theory]. Moscow, Mashgiz Publ., 1963. 239 p. (In Russian)Кнороз В.И., Кленников Е.В., Петров И.П., Шелухин А.С., Юрьев Ю.М. Работа автомобильной шины / Под ред. В.И. Кнороза. – М.: Транспорт, 1976. – 238 с.Knoroz V.I., Klennikov E.V., Petrov I.P., ShelukhinA.S., Yur’ev Yu.M. [The work of a vehicle tire. Ed. by Knoroz V.I.]. Moscow, Transport Publ., 1976. 238 p. (In Russian)Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.: ил.Osepchugov V.V., Frumkin A.K. [Vehicle: Structural analysis, calculation elements: a textbook for university students in the specialty “Automobiles and automotive industry”]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1989. 304 p. (In Russian)Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.: ил.Litvinov A.S., Farobin Ya.E. [Vehicle: Theory of performance properties: A textbook for university students in the specialty “Automobiles and the automotive industry”]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1989. 240 p. (In Russian)Хусаинов А.Ш., Селифонов В.В. Теория автомобиля. Конспект лекций. – Ульяновск: УлГТУ, 2008. – 121 с.Khusainov A.Sh., Selifonov V.V. [Vehicle theory. Lecture notes]. Ulyanovsk, UlSTU Publ., 2008. 121 p. (In Russian)Юров М.Д. Тяговый расчёт и построение теоретической тяговой характеристики сельскохозяйственного трактора с использованием ЭВМ: методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 190201 «Автомобилеи тракторостроение». – Липецк: ЛГТУ, 2007. – 56 с.Yurov M.D. [Traction calculation and construction of the theoretical traction characteristic of an agricultural tractor using a computer: guidelines for course and diploma design for students of the specialty 190201 “Automobile and tractor engineering”]. Lipetsk, UlSTU Publ., 2007. 56 p. (In Russian)Кожевников В.С., Шарипов В.М., Шакиров Т.М. Выбор и определение параметров гидромеханических передач / Под общей ред. В.М. Шарипова / Учебное пособие для студентов специальности 150100 «Автомобилеи тракторостроение». – М.: МГТУ «МАМИ», 2002. – 66 с.Kozhevnikov V.S., Sharipov V.M., Shakirov T.M. [Selection and determination of the parameters of hydromechanical transmissions. Ed. by Sharipov V.M.]. Moscow, MGTU MAMI Publ., 2002. 66 p. (In Russian)Тарасик В.И. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. 2-е издание. – СПб.: БХВПетербург, 2022. – 576 с.: ил.Tarasik V.I. [The theory of vehicle movement: textbook. 2nd ed.]. St. Petersburg, BKhV-Peterburg Publ., 2022. 576 p. (In Russian)Кравец В.Н., Селифонов В.В. Теория автомобиля. Учебник для вузов. – М.: ООО «Гринлат+», 2011. – 884 с., ил.Kravets V.N., Selifonov V.V. [Vehicle theory. Textbook]. Moscow, Grinlat+ Publ., 2011. 884 p. (In Russian)Иванов А.М., Нарбут А.Н., Паршин А.С. и др. Автомобили: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для студентов учреждений высшего проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 176 с.Ivanov A.M., Narbut A.N., Parshin A.S. et al. [Automobiles: Performance Theory: Student’s Textbook]. Moscow, Akademiya Publ., 2013. 176 p. (In Russian)Приходько Г.К. Силовой баланс колеса с пневматической шиной / В сб. «Исследование работы пневматических шин». – Омск: Зап. Сиб. книж. изд., Омское отделение, 1970. – С. 52–60.Prikhod’ko G.K. [Force balance wheel with pneumatic tire]. [Collection “Research on the operation of pneumatic tires”]. Omsk, West Siberian Book Publ., 1970, pp. 52–60. (In Russian)Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме. – Омск: Зап. Сиб. книжн. изд., 1973. – 224 с.Petrov M.A. [The operation of a vehicle wheel in braking mode]. Omsk, West Siberian Book Publ., 1973. 224 p. (In Russian)Федотов А.И., Дик А.Б. Качение тормозящего колеса, нагруженного переменной нормальной нагрузкой // Активная и пассивная безопасность и надёжность автомобиля: сб. научн. тр. – М.: МАМИ, 1984. – С. 94–110.Fedotov A.I., Dik A.B. [Rolling of a braking wheel loaded with a variable normal load]. Aktivnaya i passivnaya bezopasnost’ i nadezhnost’ avtomobilya, 1984, pp. 94–110. (In Russian)Дик А.Б. О радиусе эластичного колеса // Автомобильная промышленность. – 2010. – № 10. – С. 21–30.Dik A.B. [About the radius of the elastic wheel]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 2010, no. 10, pp. 21–(In Russian)Федотов А.И. Основы теории эксплуатационных свойств автомобилей: учебник для аспирантов вузов. – Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. – 253 с.Fedotov A.I. [Fundamentals of the theory of operational properties of vehicles: textbook]. Irkutsk, IRNITU Publ., 2016. 253 p. (In Russian)Царёв В.П. Моделирование колёсных движителей, работающих в критических условиях эксплуатации: дисс. … канд. техн. наук. – М.: МАМИ, 1998. – 169 с.Tsarev V.P. [Modeling of wheel propellers operating in critical operating conditions. Cand. eng. sci. diss.]. Moscow, MAMI Publ., 1998. 169 p. (In Russian)Pacejka H., Besselink I., Schmeitz A.J.C. An improved Magic Formula/Swift tyre model that can handle inflation pressure changes. December 2010 Vehicle System Dynamics 48 (sup1): 337–352. DOI:10.1080/00423111003748088.Pacejka H., Besselink I., Schmeitz A.J.C. An improved Magic Formula/Swift tyre model that can handle inflation pressure changes. December 2010 Vehicle System Dynamics 48 (sup1): 337–352. DOI: 10.1080/00423111003748088.Bakker E., Pacejka H., Lidner L. A new tire model with an application in vehicle dynamics studies // SAE. – 1989. – 890087.Bakker E., Pacejka H., Lidner L. A new tire model with an application in vehicle dynamics studies. SAE, 1989, 890087.Pasterkamp W.R., Pacejka H.B. The Tyre as a Sensor to Estimate Friction // Vehicle System Dynamics. – 2007. – No. 7, 27 (5). – P. 409–422. DOI: 10.1080/00423119708969339.Pasterkamp W.R., Pacejka H.B. The Tyre as a Sensor to Estimate Friction. Vehicle System Dynamics, 2007, no. 7, 27 (5), pp. 409–422. DOI: 10.1080/00423119708969339.Svendenius J. Wheel model review and friction estimation. Technical Report TFRT–7607–SE, Department of Automatic Control, LTH, Sweden, 2003.Svendenius J. Wheel model review and friction estimation. Technical Report TFRT–7607–SE, Department of Automatic Control, LTH, Sweden, 2003.Gäfvert M. Topics in Modeling, Control, and Implementations in Automotive Systems. PhD thesis, LTH, 2003.Gäfvert M. Topics in Modeling, Control, and Implementations in Automotive Systems. PhD thesis, LTH, 2003.Liu C.-S., Peng H. Road friction coefficient estimation for vehicle path prediction // Vehicle system Dynamics. – 1996. – No. 25. – P. 413–425.Liu C.-S., Peng H. Road friction coefficient estimation for vehicle path prediction. Vehicle system Dynamics, 1996, no. 25, pp. 413–425.Svendenius J., Wittenmark B. Brush tire model with increased flexibility / Conference: European Control Conference. – Cambridge, UJ, 2003. DOI: 10.23919/ECC.2003.7085237.Svendenius J., Wittenmark B. Brush tire model with increased flexibility. Conference: European Control Conference. Cambridge, UJ, 2003. DOI: 10.23919 ECC.2003.7085237

The authors declare that there are no conflicts of interest present.