Угол скольжения - Slip angle

Эта статья про управление автомобилем. По теме в авиации см. Угол скольжения.

«Отклоненная» дорожка протектора, скорость скольжения и угол скольжения

График зависимости силы поворота от угла скольжения

Система координат, используемая Пацейкой и Коссалтером для анализа шин. Начало координат находится на пересечении трех плоскостей: средней плоскости колеса, плоскости земли и вертикальной плоскости, совмещенной с осью (не изображена). Ось x находится в плоскости земли и средней плоскости и ориентирована вперед, приблизительно в направлении движения; ось y также находится в плоскости земли и повернута на 90º по часовой стрелке от оси x, если смотреть сверху; и ось z перпендикулярна плоскости земли и направлена ​​вниз от начала координат. Угол скольжения ${\displaystyle \alpha }$ и угол развала ${\displaystyle \gamma }$ также показаны.

В динамика автомобиля, угол скольжения^[1] или же угол скольжения^[2] - угол между направлением, в котором направлено колесо, и направлением, в котором оно фактически движется (т. е. угол между вектором скорости движения вперед ${\displaystyle v_{x}}$ и векторная сумма поступательной скорости колеса ${\displaystyle v_{x}}$ и боковая скорость ${\displaystyle v_{y}}$, как показано на изображении справа).^[1] Этот угол скольжения приводит к силе, сила поворота, который находится в плоскости пятно контакта и перпендикулярно пересечению пятна контакта и средней плоскости колеса.^[1] Эта поворачивающая сила увеличивается приблизительно линейно в течение первых нескольких градусов угла скольжения, затем нелинейно увеличивается до максимума перед тем, как начать уменьшаться.^[1]

Угол скольжения, ${\displaystyle \alpha }$ определяется как

${\displaystyle \alpha \triangleq -\arctan \left({\frac {v_{y}}{|v_{x}|}}\right)}$

Причины

Ненулевой угол скольжения возникает из-за деформации в шина каркас и протектор. При вращении шины трение между пятном контакта и дорогой приводит к тому, что отдельные «элементы» протектора (конечные участки протектора) остаются неподвижными по отношению к дороге. Если скорость бокового скольжения ты вводится, пятно контакта будет деформирован. Когда элемент протектора входит в пятно контакта, трение между дорогой и шиной заставляет элемент протектора оставаться неподвижным, но шина продолжает двигаться в поперечном направлении. Таким образом, элемент протектора будет «отклоняться» в сторону. Хотя в равной степени справедливо оформить это так, как шина / колесо отклоняется от неподвижного элемента протектора, по соглашению система координат фиксируется вокруг средней плоскости колеса.

При движении элемента протектора через пятно контакта он отклоняется дальше от средней плоскости колеса. Это отклонение приводит к увеличению угла скольжения и сила поворота. Скорость нарастания поворачивающей силы описывается длина релаксации.

Последствия

Соотношение между углами скольжения передней и задней осей (функция углов скольжения передних и задних шин соответственно) будет определять поведение автомобиля в данном повороте. Если соотношение углов скольжения спереди и сзади больше 1: 1, автомобиль будет стремиться к недостаточная поворачиваемость, а соотношение менее 1: 1 даст избыточная поворачиваемость.^[2] Фактические мгновенные углы скольжения зависят от многих факторов, в том числе от состояния дорожного покрытия, но приостановка могут быть разработаны для улучшения определенных динамических характеристик. Основным средством регулировки развернутых углов скольжения является изменение относительной пары валков (скорость, с которой вес переносится от внутреннего к внешнему колесу в повороте) спереди назад путем изменения относительной величины переднего и заднего бокового колеса. передача нагрузки. Этого можно добиться, изменив высоту центры валков, или регулируя рулонная жесткость, либо путем изменения приостановки, либо путем добавления анти-ролл-бар.

Из-за асимметрии бокового скольжения по длине пятна контакта результирующая сила этого бокового скольжения возникает вдали от геометрического центра пятна контакта, на расстоянии, описываемом как пневматическая тропа, и таким образом создает крутящий момент на шине, так называемый самоустанавливающийся момент.

Измерение угла скольжения

Существует два основных способа измерения угла скольжения шины: на транспортном средстве во время движения или на специальном испытательном устройстве.

Существует ряд устройств, которые можно использовать для измерения угла скольжения транспортного средства во время его движения; некоторые используют оптические методы, некоторые используют инерционные методы, некоторые GPS а у некоторых и GPS и инерциальный.

Были разработаны различные испытательные машины для измерения угла скольжения в контролируемой среде. А мотоциклетная шина испытательная машина расположена на Университет Падуи. В нем используется диск диаметром 3 метра, который вращается под шиной, удерживаемой с фиксированным углом поворота и развала до 54 градусов. Датчики измеряют создаваемую силу и момент, и производится корректировка для учета кривизны пути.^[2] В других устройствах используется внутренняя или внешняя поверхность вращающихся барабанов, скользящих досок, конвейерных лент или прицепа, который прижимает испытательную шину к реальной поверхности дороги.^[1]

Смотрите также

• Развал тяги
• Угловая сила
• Скольжение (динамика автомобиля)
• Тяговый круг

Рекомендации

1. Пацейка, Ханс Б. (2006). Шины и динамика автомобиля (Второе изд.). Общество Автомобильных Инженеров. С. 3, 612. ISBN  0-7680-1702-5.
2. Cossalter, Витторе (2006). Динамика мотоцикла (Второе изд.). Lulu.com. С. 47, 111. ISBN  978-1-4303-0861-4.