Пневмошину широко применяют вследствие ее амортизирующей способности, т. е. способности поглощать удары, толчки и вибрацию, передаваемые со стороны дороги к остову машины. Это качество обусловлено конструкцией пнев-мошины, схема которой показана на рисунке 11.
Энергия вибраций переходит в работу сжатия воздуха в шине и в работу упругого гистерезиса материала протектора, бре-кера и каркаса шины.
Под действием приложенной внешней нагрузки (нормальной, тангенциальной, боковой и угловой) шина деформируется. При этом необратимо выделяется тепловая энергия и образуется пятно контакта колеса с основанием, по всей площади которого на колесо действует реакция основания (почвы).
Таким образом, пневмоколесо — это передаточный механизм с определенным коэффициентом полезного действия, характеризуемый силовыми и кинематическими показателями.
С одной стороны пневмоколесо машины связано с трансмиссией, рамой машины и органами управления направлением движения машины, а с другой стороны — с поверхностью почвы (дороги). Поэтому от свойств пневмоколеса зависят такие эксплуатационные качества и свойства трактора и автомобиля, как тягово-сцепные, плавность хода, управляемость, устойчивость и топливная экономичность.
Важнейшие свойства пневмошины: гистерезисные; опорно-грузоподъемные; сцепные; сопротивления боковому уводу и угловой деформации (угловая жесткость).
Гистерезисные свойства. На специальном обжимном стенде (рис. 12) будем нагружать и разгружать шину через ось колеса нормальной силой Q. Непрерывно записывая значения нагрузки (разгрузки) и перемещения Лш центра колеса, получим петлю гистерезиса (рис. 13). Площадь этой петли численно равна потерям энергии на трение в материале шины (протектор, бре-кер, каркас) и протектора об основание.
Согласно опытным данным, гистерезисные потери пропорциональны общим потерям на сопротивление качению шины по твердому основанию, хотя условия деформирования шины на обжимном стенде и в реальных условиях неодинаковы. Поэтому по работе, затраченной на гистерезис при деформировании шины, т. е. по площади петли гистерезиса, определяют коэффициент /тв сопротивления качению пневмоколеса по твердому ос­нованию.

Как показывают результаты опытов, гистерезисные потери увеличиваются, если одновременно с радиальной нагрузкой Q на шину действуют ведущий момент Л*„ед, боковая сила Z и угловой момент М+. Поэтому коэффициент сопротивления качению пневмошины по твердому основанию
/тв = Mp+Mm+OjA+M*,
где at — коэффициент пропорциональности, зависящий от значения нормальной силы Q, радиуса колеса, радиальной деформации Хш шины; Лг, Аи, Аг и А$—работы, затраченные на гистерезис соответственно при радиальном одинарном обжатии шины (эта работа пропорциональна площади петли гистерезиса), при действии на шину ведущего момента Мее1, боковой силы Z и углового момента My, о2, а3 и at — коэффициенты пропорциональности, зависящие от радиуса колеса, значения деформации, скорости нагружения и других факторов.
Значения коэффициента fJB и работ АГ, Аш Az, А^ зависят от конструкции пневмошины, в частности от расположения и числа слоев корда, то толщины протектора, размеров почвоза-депов, давления воздуха в шине. Гистерезисные характеристики пневмошины показаны на рисунке 13, а, б, е.
Опорно-грузоподъемные свойства. Опорные свойства шин определяют по значениям площади F пятна контакта, среднего рср и максимального давлений на это пятно. При деформации шины под действием нормальной (радиальной) нагрузки Q образуется пятно контакта площадью F, на которой создается давление на основание. Схема радиальной деформации, форма пятна контакта и эпюра давлений на основание показаны на рисунке 14.
Обычно значение площади F пятна контакта определяют по наибольшей радиальной деформации шины А,ш, называемой нормальной (радиальной) деформацией шины. Для ориентировочной оценки значений площади F пятна контакта гладкой шины (беззацспочной) и нормальной деформации А,ш шины применяют несколько эмпирических формул. Основные из них имеют вид
K = yrcQl(npwVDb)>, (19)
F = п\ш Y~Db = Qcyr/pw, (20)
где \т — коэффициент, учитывающий твердость основания, на которое опирается шина. Обычно 0,7^Yr^l; с — коэффициент, прямо пропорциональный ширине b пятна контакта, давлению воздуха в шинах и обратно пропорциональный нагрузке Q; D — свободный диаметр шины.
Значение площади F контакта зависит главным образом от нормальной нагрузки на колесо, ширины шины, давления воздуха в ней и твердости основания. Высокие почвозацепы уменьшают площадь пятна контакта на твердых основаниях. При этом давление по пятну контакта распределяется неравномерно. Обычно у тракторных шин опорная площадь почвозацепов составляет не более 30% общей площади пятна контакта.
Для характеристики опорных свойств шины иногда используют отношение Q/Xm, называемое радиальной жесткостью шины.
Формула (19), как указывалось, дает лишь ориентировочное представление о связи опорных свойств с нагрузкой на шину. Для пневмоколес сельскохозяйственных машин более достоверная формула получена В. В. Смильским на основе обработки опытных данных методами теории подобия и размерностей:
где pw — давление воздуха в шине, кПа; рл — давление, эквивалентное жесткости каркаса при различной деформации шины, кПа (для тракторных шин при расчетах можно принимать рэ»110 кПа); z — число слоев корда в шиле; D, бд, Вш и #п — соответственно свободный диаметр, ширина диска, ширина и высота профиля пневмошины, м; Яш — радиальная деформация шины, м.
Грузоподъемность шины — это наибольшее допустимое значение нормальной нагрузки Qfl0n, при которой, несмотря на радиальную

Рис. 17. Схема бокового увода шины.
Диаграммы хх—S или <рСц—S получают при испытаниях колес на специальных стендах с помощью передвижных тестеров или расчетом с использованием данных испытаний сдвиговых пластин или колец (рис. 16).
Показателями сцепных свойств шины являются коэффициент <рСц сцепления и касательная сила Рк тяги, численно равная равнодействующей касательных к поверхности пятна контакта напряжений тх почвы, направленных в сторону движения колеса.
Среднее значение напряжения т* зависит от сил трения скольжения резины колеса о почву, внутреннего трения и сцепления между частицами почвы. Последние зависят от типа и состояния почвы, от конструкции и числа почвозацепов шины, режима нагружения этих зацепов и от нормальной нагрузки на колесо. Из этого следует, что на сцепные свойства пневмошины существенно влияет рисунок протектора. Особенно важное значение он имеет для тракторов и машин высокой проходимости: у них применяют шины, снабженные на поверхности крупными выступами — почвозацепами. Последние предназначены для создания хорошего сцепления шин с дорогой в продольном и поперечном направлениях, а также для самоочищаемости протектора при движении по деформируемым почвам, грязи и снегу.
Сопротивление боковому уводу. На управляемость машины существенно влияет податливость шины в боковом направлении.
Если к вертикально установленному колесу, нагруженному радиальной силой и движущемуся в плоскости своего вращения по направлению, указанному стрелкой v (рис. 17), приложить боковую силу ZK, действующую вдоль оси колеса, то это вызовет искажение профиля шины и изменение формы ее контакта с дорогой. Профиль шины искажается не только в зоне контакта, но и за ее пределами. Все это вызывает так называемый боковой увод шины, который выражается в том, что колесо отклоняется от первоначального направления и начинает двигаться под некоторым углом був к нему по направлению, показанному на рисунке стрелкой v'. Угол був называют углом бокового увода. Коэффициент сопротивления (Н/град) боковому уводу
*ув = 2/8ув. (21)
На сопротивление шин боковому уводу существенно влияют конструкция и размеры шины, а также применяемое в них давление воздуха. Рис. 18. Угловая деформация шины.
Это сопротивление повышается при увеличении давления воздуха (т при заливке воды в тракторные баллоны).
Уравнение (21), устанавливающее линейную зависимость между углами увода и действующими на колесо боковыми силами, справедливо лишь до тех пор, пока увод происходит без бокового скольжения шин. Этому соответствуют весьма огра­ниченные углы увода, не превышающие 3—5° для шин легковых автомобилей, и еще меньшие для шин грузовых автомобилей и тракторов. При более значительных углах був наступает быстро прогрессирующее боковое скольжение шины, которое превращается в занос, когда боковая сила сцепления шины с дорогой используется пол­ностью.
Таким образом, боковой увод шины — это изменение первоначального направления движения пневмоколеса под действием боковой силы ZK на угол був в сторону действия этой силы. Следует помнить, что при боковом уводе нет бокового скольжения колеса по основанию, но есть боковая деформация шины.
Сопротивление угловой деформации. Если к колесу, кроме нормальной силы, дополнительно приложить момент Af*, направленный параллельно поверхности пути, то возникает угловая деформация шины. Эта деформация проявляется в том, что средняя линия протектора а—а (рис. 18) отклоняется на некоторый угол \|э от средней линии б—б площади контакта шины с дорогой.
Отношение Mtyfty называют угловой жесткостью (податливостью) шины. Благодаря угловой податливости шины колесо может в некоторых пределах отклоняться от направления движения без заметного проскальзывания элементов протектора относительно дороги. Это позволяет уменьшить износ шины при поворотах ее с помощью рулевого механизма.
В связи с различными деформациями, которым подвергается пневматическая шина, радиус ее не имеет единственного определенного значения, о каком можно говорить применительно к жесткому колесу. Различают следующие радиусы пневмоколеса: свободный Гсв, статический гСт и динамический гл.
Свободным называется наружный радиус иена груженного колеса. Он может несколько меняться в зависимости от давления воздуха в шине, но с достаточной для практических целей точностью его можно считать постоянным.
Статическим радиусом гст называется расстояние от оси неподвижного колеса, нагруженного нормальной силой, до плоскости его опоры. При этом должны быть указаны значения нагрузки, действующей на колесо, давления воздуха в шине и вид опорной поверхности колеса. Обычно статический радиус колеса замеряют на твердой поверхности. С увеличением нормальной нагрузки и снижением давления воздуха в шине статический радиус колеса уменьшается.
Динамическим радиусом га движущегося колеса называется расстояние от оси колеса до результирующей продольных реакций почвы, действующих на колесо. Когда колесо катится с малой скоростью по твердой дороге, почти не оставляя колеи, динамический радиус приблизительно равен статическому. В общем же случае при движении по деформируемой почве динамический радиус больше, чем расстояние от оси колеса до неде-формированной поверхности, и меньше расстояния от оси колеса до дна колеи.