Сила сцепления колес автомобиля с дорог

Сила и коэффициент сцепления колес автомобиля с дорогой

Значение тяговой силы, необходимой для движения, ограничено вследствие действия силы сцепления колес с дорогой.

Под силой сцепления понимают силу, противодействующую скольжению колеса относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой.

Сила сцепления определяется выражением:

(2.7)

где R_z – нормальная реакция дороги;

φ – коэффициент сцепления.

Равномерное качение колеса без скольжения и буксования возможно только при выполнении условия Р_т ≤ Р_сц. Если тяговая сила больше силы сцепления (Р_т > Р_сц), то автомобиль движется с пробуксовкой ведущих колес.

Коэффициент сцепления во многом определяет значение силы сцепления. В зависимости от направления скольжения колеса относительно поверхности дороги различают коэффициенты продольного (φ_х) и поперечного (φ_у) сцепления. Эти коэффициенты зависят от одних и тех же факторов, и можно считать, что они практически равны (φ_х = φ_у).

На коэффициент продольного сцепления (φ_х) оказывают влияние многие конструктивные и эксплуатационные факторы. Он определяется экспериментально. Ниже приведены средние значения φ_х для различных дорог и состояний их поверхности:

Сухое	Мокрое
Асфальтобетонное шоссе	0,7–0,8	0,35–0,45
Дорога с щебенчатым покрытием	0,6–0,7	0,3–0,4
Грунтовая дорога	0,5–0,6	0,2–0,4
Снег	0,2	0,3
Лед	0,1	0,2

На сухих дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления имеет наибольшее значение, так как в этом случае он обусловливается не только трением скольжения, но и межмолекулярным взаимодействием материалов колеса и дороги (механическим зацеплением).

На мокрых дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления существенно уменьшается (в 1,5–2 раза) по сравнению с сухими дорогами, так как между колесом и дорогой образуется пленка из частиц грунта и воды.

На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит от внутреннего трения в грунте и сопротивления грунта срезу.

Контрольные вопросы

1. По каким показателям оценивают тягово-скоростные свойства автомобиля?

2. Каким образом передается мощность и крутящий момент от двигателя к ведущим колесам автомобиля?

3. Чем вызваны потери мощности в трансмиссии и как они учитываются?

4. Что характеризует передаточное число трансмиссии и как определяется?

5. Радиусы колес автомобиля, характеристика и расчет.

6. Что представляет собой тяговая сила и от каких факторов она зависит?

7. Что представляет собой тяговая характеристика и какие факторы влияют на характер ее изменения?

8. Как оценивается сила сцепления и как влияет на отсутствие буксования?

Лекция 3

|	следующая лекция ==>
Тяговая сила и тяговая характеристика автомобиля	|	Сила и мощность сопротивления качению

Дата добавления: 2017-06-02 ; просмотров: 2712 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник статьи: http://helpiks.org/9-18878.html

3.10. Сила и коэффициент сцепления колес автомобиля с дорогой

Значение тяговой силы, необходимой для движения, ограни­чено вследствие действия силы сцепления колес с дорогой.

Под силой сцепления понимают силу, противодействующую скольжению колеса относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой.

гдеR_Z, — нормальная реакция дороги; φ — коэффициент сцепления.

Равномерное качение колеса без скольжения и буксования воз­можно только при выполнении условия Если тяговая сила больше силы сцепления, то автомобиль движется с пробуксовкой ведущих колес. Это происходит, например, тогда, ког­да при движении по сухой дороге он попадает на участок со скользким покрытием. Если же автомобиль стоял на месте, то не только движение, но и его трогание с места невозможны.

Коэффициент сцепления. Этот коэффициент во многом определяет

значение силы сцепления. В зависимости от направления скольжения колеса относительно поверхности дороги различают коэффициенты продольного φ_х и поперечного φ_у сцепления. Эти коэффициенты зависят от одних и тех же факторов, и можно счи­тать, что они практически равны .

На коэффициент продольного сцепления φ_х оказывают влияние многие конструктивные и эксплуатационные факторы. Он определяется экспериментально. Ниже приведены средние значения φ_x,- для различных дорог и состояний их поверхности:

Асфальтобетонное шоссе. 0,7. 0,8 0,35. 0,45

Дорога с щебенчатым покрытием . 0,6. 0,7 0,3. 0,4

Грунтовая дорога . 0,5. 0,6 0,2. 0,4

Рассмотрим, как влияют различные конструктивные и эксплуатационные факторы на коэффициент продольного сцепления.

Тип и состояние покрытия дороги. На сухих дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления имеет наибольшее значение, так как в этом случае он обусловливается не только трением сколь­жения, но и межмолекулярным взаимодействием материалов ко­леса и дороги (механическим зацеплением). На мокрых дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления существенно уменьшается (в 1,5 2)

Рис. 3.10. Рисунки протектора шин: а, б — дорожный; в, г — универсальный; д—з — повышенной проходимости

Рис. 3.11. Зависимости коэффициента сцепления от давления воздуха в шине (а), скорости движения (б) и вертикальной нагрузки на колесо (в)

раза по сравнению с сухими дорогами, так как между колесом и дорогой образуется пленка из частиц грунта и воды. На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зави­сит от внутреннего трения в грунте и сопротивления грунта срезу.

Рисунок протектора шины (рис. 3.10). Дорожный рисунок про­тектора обеспечивает наибольший коэффициент сцепления на дорогах с твердым покрытием, универсальный — на дорогах смешанного типа, а рисунок протектора повышенной проходимости — в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. По мере изнашивания рисунка протектора значение коэффициента сцеп­ления уменьшается.

Внутреннее давление воздуха в шине. При увеличении давле­ния воздуха в шине (рис. 3.11, а) коэффициент сцепления сначала возрастает, а затем уменьшается.

Скорость движения. При увеличении скорости движения (рис. 3.11, б) коэффициент сцепления сначала возрастает, а по­том падает.

Нагрузка на колесо. Увеличение вертикальной нагрузки на колесо (рис. 3.11, в) приводит к незначительному уменьшению ко­эффициента сцепления.

Коэффициент сцепления существенно влияет на безопасность движения. Его недостаточно высокое значение вызывает много­численные аварии и несчастные случаи на дорогах. Как показали исследования, по этой причине происходит 15% общего числа дорожно-транспортных происшествий, а в неблагоприятные пе­риоды года — около 70 %. Исследованиями установлено, что для обеспечения безопасного движения значение коэффициента сцеп­ления должно составлять не менее 0,4.

Рис. 3.12. Силы сопротивления движению автомобиля

Источник статьи: http://studfile.net/preview/6163106/page:9/

Всё о коэффициенте сцепления шин с дорогой

Как шины влияют на безопасность, когда вы ведете машину по шоссе? Какие факторы помогают предотвратить занос и позволяют контролировать ваш автомобиль при повороте и остановке?

Вопросы безопасности на дорогах включают не только выбор правильной резины, но и учитывают фактор дорожного покрытия, технические характеристики транспортного средства ТС, другие факторы о которых узнаете ниже.

Измерение коэффициента сцепления дорожного покрытия по ГОСТ 50597-93

Исследования проводились динамометрическим приборомПКРС-2, результаты сведены в таблицу, где указаны виды дорожного покрытия и их состояние в зависимости от погодных и климатических условий. С момента ввода этих коэффициентов прошло много лет. Изменились технологии строительства дорог, в частности контактная поверхность дорожного покрытия. Данные таблицы надо рассматривать, как ориентировочные.

Сцепление шин с дорогой

Совершенно ясно, что эти коэффициенты не есть величина постоянная, а зависят от многих факторов:

• тип дорожного полотна, качество состояния;
• состояние шин транспортного средства их скоростные, нагрузочные и другие характеристики, входящие в маркировку;
• скорость движения ТС;
• наличие веществ, снижающих сцепление в зоне контакта поверхности колеса и покрытия (грязь, пролитые ГСМ);
• уклоны и опасные закругления автомобильной дороги.

Коэффициент сцепления между шиной и дорогой является одним из важных факторов, влияющих на безопасность дорожного движения. Состояние деформации шины различается в зависимости от силы торможения, вертикальной нагрузки на колесо.

Силы воздействия на участок поверхности шины во время торможения

Есть классическая формула в физике F =µN =µmg, которая связывает прямо пропорциональную зависимость силы трения от коэффициента сцепления контактирующих областей и прижимной силы. N равна произведению массы нагруженного колеса на ускорение свободного падения. Конечно распределение веса на переднюю ось будет больше при торможении, но эта классическая формула дает возможность понять какие факторы рассматриваются производителями шин, чтобы обеспечить безопасность автомобиля.

Зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления шин с дорогой

Рисунок протектора колеса играет важную роль в определении трения или сопротивления скольжению. В сухих условиях на дорогах с твердым покрытием гладкая шина дает лучшую тягу, чем рифленый или узорчатый протектор, потому что имеется большая площадь контакта для создания сил трения. По этой причине резина, используемая для автогонок, имеет гладкую поверхность без рисунка протектора. К сожалению, гладкая шина развивает очень мало сцепления при влажных условиях, потому что фрикционный механизм уменьшается благодаря смазочной пленке воды между протектором и дорогой.

Рисунок канавки или каналы, по которым идет водоотвод, обеспечивает область прямого контакта между шиной и дорогой. Типовая шина дает коэффициенты сухого и влажного сцепления около 0,7 и 0,4 соответственно. Эти значения представляют собой компромисс между экстремальными значениями около 0,9 (сухих) и 0,1 (влажных), полученными с гладкой шиной.

Торможение на мокрой дороге

Когда автомобиль заторможен до жесткой остановки на сухой дороге, максимальная сила трения может быть больше, чем прочность протектора. В результате, вместо того, чтобы шина просто скользила по дороге, резина отрывается от протектора в области контакта шины и дороги. Несомненно, сопротивление протектора этому разрыву представляет собой сочетание прочности резины, канавок и щелей, составляющих дизайн протектора. Это тоже учитывают производители шин.

Сцепление шин таблица

Кроме того, размер контактной зоны очень важен в автомобильных шинах, потому что тяга является динамической, а не статической; то есть она изменяется по мере того, как колесо катится вперед. Максимальный коэффициент трения может происходить где угодно в области контакта, и чем больше площадь, тем больше вероятность максимальной тяги.

Таким образом, при одинаковой нагрузке и на одной и той же сухой поверхности более широкий профиль имеет большую площадь контакта и развивает более высокую тягу, что приводит к большей тормозной способности. Хотя некоторые специалисты считают, что большая площадь снижает давление на единицу поверхности и таким образом прижимная сила становится меньше, а потому выигрыш в тормозной способности остается под вопросом.

Источник статьи: http://kolesnyigid.ru/sovet/koefficient-scepleniya-shin-s-dorogoj

Сила сцепления колес автомобиля с дорог

Величина тяговой силы Р_к на ведущих колесах автомобиля, необходимая для его движения, ограничивается сцеплением шин с поверхностью дороги.

Сцепление шины с дорогой оценивается коэффициентом сцепления φ, который равен отношению наибольшей величины реакции Х_к (см. рис. 2) к величине реакции Z_K :

Под силой сцепления P_φ понимают силу, противодействующую скольжению колес относительно дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта шины с дорогой. Величина силы сцепления зависит от нормального давления ведущих колес на дорогу и коэффициента сцепления φ:

φ — коэффициент сцепления шин ведущих колес автомобиля с дорогой;

2 Z_{k 2} — радиальная реакция ведущих колес.

Для обеспечения движения автомобиля необходимо, чтобы тяговая сила Р_к на ведущих колесах была меньше силы сцепления колес с дорогой, или в крайнем случае равна ей, в противном случае колеса автомобиля будут буксовать:

В зависимости от направления скольжения колес различают коэффициенты продольного (φ_ж) и поперечного (φ_у) сцепления. Для упрощения расчетов обычно принимают коэффициент поперечного сцепления φ_у равным φ _x и обозначают его φ.

Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния дорожного покрытия, рисунка протектора и степени изношенности шины, давления воздуха в шине, скорости движения автомобиля, вертикальной нагрузки на колесо.

Численное значение коэффициента сцепления φ значительно уменьшается при движении автомобиля по мокрому асфальтобетонному или обледенелому покрытию, особенно с увеличением скорости движения автомобиля.

Чаще всего колеса буксуют при резком трогании автомобиля и при движении по скользкой дороге.

На твердых сухих дорожных покрытиях с увеличением давления воздуха в шине, вертикальной нагрузки и скорости движения величина коэффициента сцепления снижается.

Некоторые значения коэффициентов сцепления приведены в табл. 2.

Значения коэффициента сцепления

Теория и конструкция автомобиля. Кленников В. М., Кленников Е. В. — 1967

Источник статьи: http://carlines.ru/modules/Articles/article.php?storyid=21