Коэффициент сцепления ведущего колеса с дорогой; Студопедия

Коэффициент сцепления ведущего колеса с дорогой.

date image2015-07-14
views image13659

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Коэффициент сцепления ведущего колеса с дорогой; Студопедия

Коэффициент сцепления ведущего колеса с дорогой; Студопедия

Коэффициент сцепления колеса с дорогой φ представляет собой отношение той силы, которая может вызвать относительное перемещение опорной поверхности шины колеса по дороге, к реакции дороги на колесо, направленное нормально к поверхности дороги. Это определение аналогично установленному в механике определению коэффициента трения первого рода между двумя твердыми телами. Поэтому часто считают, что коэффициент сцепления и коэффициент трения -–понятия равнозначащие. Это положение весьма близко к действительности для дорог с твердым покрытием. Здесь передача тангенциальных усилий от колеса к дороге обуславливается почти исключительно трением между опорной поверхностью шины и дорогой.

Взаимодействие колеса с дорогой, имеющей мягкое покрытие (песок, щебень и т.п.) происходит иначе. В этом случае под влиянием тангенциальных усилий между дорогой и шиной происходит частичное разрушение контактной поверхности (смятие, сдвиг и т.д.), что вызывает проскальзывание или буксование ведущего колеса. Коэффициент сцепления при этом отличается от определения коэффициента трения.

Коэффициент сцепления колеса на таких дорогах трудно определим расчетным путем и выясняется проведением экспериментальных исследований. Исследуемый автомобиль с полностью заторможенными колесами буксируется с помощью специального тягача при одновременном измерении усилия на сцепке с помощью динамометра. Отношение этого усилия к полному весу буксируемого автомобиля представляет собой коэффициент сцепления.

Этим способом можно определить величину φ на дорогах с покрытиями различного типа. Существуют и другие способы определения φ, например, торможением автомобиля на исследуемом участке дороге с одновременным измерением тормозных путей.

По результатам многочисленных испытаний устанавливают средние величины коэффициента сцепления для различных типов дорожного покрытия (таблица 2).

Таблица 2.

Тип дорожного покрытияВеличина коэффициента сцепления φ
Сухая поверхностьМокрая поверхность
Асфальт0,7…0,80,3…0,4
Грунтовая дорога0,5…0,60,3…0,4
Глина0,5…0,60,3…0,4
Песок0,5…0,60,4…0,5
Обледенелая дорога0,2…0,3
Дорога, покрытая снегом0,2…0,4

Автомобиль с одинарными шинам обладает более высокой проходимостью по сравнению с автомобилем, оснащенным спаренными шинами. Объясняется это тем, что при наличии второй шины при движении по мягкой дороге (глина, песок, снег) дополнительно расходуется мощность на образование второй колеи. Кроме того, при переходе от спаренных колес к одинарным неизбежно должен быть увеличен диаметр шины (по соображениям сохранения заданного удельного давления в зоне контакта колеса с дорогой), что также благоприятно сказывается на повышении проходимости.

Большое влияние на тягово-сцепные качества автомобиля оказывают геометрические параметры грунтозацепов протектора шины. Грунтозацепы шины ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют его не только в радиальном, но и в тангенциальном направлении, и постепенно уплотняют. По мере уплотнения грунта в тангенциальном направлении, его сопротивление сдвигу возрастает до некоторого предела, после чего начинается разрушение (сдвиг) грунта. Соответственно этому по мере деформации грунта, внешним проявлением чего служит частичная пробуксовка шины (ее поворачивание на угол, соответствующей величине уплотнения грунта), коэффициент сцепления возрастает до некоторого максимума, а затем падает до величины, характеризуемой внутренним трением между частицами грунта.

Контрольные вопросы и задания.

1. Назовите основные виды деформации пневматической шины.

2. Поясните, как та или иная деформация шины влияет на показатели работы автомобиля.

3. Перечислите радиусы качения автомобильного колеса.

4. Что такое сила сопротивления качению колеса и от чего она зависит?

Коэффициент сцепления ведущего колеса с дорогой; Студопедия

5. Что такое коэффициент сопротивления качению? От чего он зависит и что определяет?

6. Какие силы и моменты действуют на колесо?

7. Что такое коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью? От чего он зависит и что определяет?

8. Что такое КПД ведущего колеса?

9. Как зависит касательная сила тяги от нормальной нагрузки на ведущее колесо?

10. Как влияют конструктивные параметры шины и эксплуатационные факторы на КПД и тяговые свойства ведущего колеса?

11. Определить радиусы качения колеса по данной серии шины.

Тяговый баланс автомобиля

Составляющие тягового баланса автомобиля.

Законы движения автомобиля могут быть аналитически установлены, если известны силы, действующие на автомобиль в процессе его движения. Эти силы подразделяются на две группы: силы движущие и силы сопротивления.

Силами, движущими автомобиль, являются окружные (тангенциальные) силы, возникающих на шинах ведущих колес в точках соприкосновения их с дорогой в результате передачи вращающего момента Ме от двигателя к колесам. Результирующую составляющую этих сил называют тяговой силой (касательной силой тяги) на ведущих колесах.

Сумма сил ΣРi внешних сопротивлений, испытываемых автомобилем при движении, включает в себя силы отдельные виды сопротивлений. К ним относятся: сила сопротивления качению Рf, сила сопротивления подъему Рh, сила сопротивления воздуха Рw и сила сопротивления ускорению Рj, которая обусловлена не только массой поступательно движущихся частей автомобиля, но и массами его вращающихся элементов конструкции (двигателя, трансмиссии и колес).

Касательная сила тяги (Рк).

Между колесами и поверхностью, по которой движется автомобиль, под действием ведущего момента Мк, подведенного к колесам, возникает тяговое усилие, так называемая касательная сила тяги (Рк ).

Её можно подсчитать при известной характеристике двигателя по формуле:

где rк — радиус приложения силы Рк (радиус качения колеса).

iкп передаточное число коробки передач;

i0 передаточное число главной передачи (ведущего моста);

ηт КПД, учитывающий потери энергии в трансмиссии.

Касательная сила тяги представляет собой реакцию со стороны почвы или поверхности дороги, действующую на ведущие колеса в направлении движения машины.

Учитывая, что крутящий момент двигателя с учетом его характеристики изменяется в зависимости от его мощности Nе и угловой скорости ω вала, можно воспользоваться также следующей формулой:

Таким образом, величина касательной силы тяги на ведущих колесах изменяется прямо пропорционально мощности двигателя, передаточному числу коробки передач iкп и главной передачи (ведущего моста) i0 и обратно пропорционально радиусу качения rк ведущего колеса и угловой скорости ω (частоте вращения) вала двигателя.

Величина реакции почвы, направленная в сторону движения машины, равна сумме сил сопротивления движению автомобиля. На твердой недеформируемой поверхности дороги реакция, вызываемая вращением ведущих колес, зависит от величины силы трения между колесами и дорогой. При движении по мягкой почве протектор шины вдавливается в грунт и, кроме сил трения, в почве возникают горизонтальные реакции благодаря сцеплению выступающего рисунка протектора с почвой.

Следовательно, максимально возможная величина касательной силы тяги ограничивается силой сцепления ведущих колес Рφ автомобиля с опорной поверхностью:

Сцепные качества машины характеризуются коэффициентом использования сцепления φк. Для машин, у которых все колеса – ведущие, он равен:

G – вес (сила тяжести) машины, Н.

Для машин с одним ведущим мостом коэффициент использования сцепления определяется по формуле:

где λ – часть веса машины, приходящаяся на ведущие колеса. Для машин колесной формулы 4×4 λ = 1.

Если касательная сила тяги по двигателю превосходит величину возможной силы сцепления, то наступает буксование, полное или частичное проскальзывание ведущих колес. Движение автомобиля становится невозможным или происходит с большой потерей поступательной скорости. При работах автотягача на грунтовых дорогах с прицепом, как правило, имеет место буксование, вызванное возникновением сравнительно больших по величине горизонтальных реакций, которые вызывают некоторое смятие и сдвиг почвы, и соответствующую потерю скорости движения машины.

Наибольшая касательная сила тяги, которая может быть реализована по условиям сцепления с почвой, не является постоянной величиной и зависит от условий эксплуатации автомобиля, физико-механических свойств грунта или дороги, а также от нагрузки, приходящейся на ведущие колеса.

Скорость поступательного движения машины (v) без буксования определяется угловой скоростью вращения ведущих колес (ωк), радиусом их качения (rк):

Каждой величине угловой скорости вала двигателя (ω) соответствует на данной передаче определенная сила тяги на ведущих колесах автомобиля и определенная скорость (v).

Силы сопротивления движению автомобиля.

Анализ сил сопротивления движению автомобиля позволяет установить, какая часть мощности, передаваемая от двигателя, может быть использована полезно и из каких составляющих состоит общее сопротивление движению.

Выше отмечалось, что на автомобиль в общем случае движения действуют следующие силы сопротивления:

1) сопротивление качению ( Рf );

2) сопротивление воздуха ( Рw );

3) сопротивление подъему ( Рh );

4) сопротивление разгону ( Рj );

5) тяговое сопротивление на крюке прицепа ( Ркр ).

http://studopedia.ru/14_6689_koeffitsient-stsepleniya-vedushchego-kolesa-s-dorogoy.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *