Сцепление шин с поверхностью дороги

Тяговое усилие на колесах, обеспечиваемое мощностью автомобиля, может быть развито только в том случае, если между колесами и покрытием имеется сцепление.

Отношение максимального тягового усилия на колесе р_кк вертикальной нагрузке на покрытие G_к называется коэффициентом сцепления:

φ = р_к/ G_к.

В зависимости от направления сдвигающей силы различают коэффициент продольного сцепления φ_пр и коэффициент поперечного сцепления φ_поп.

Коэффициент продольного сцепления соответствует началу проскальзывания заторможенного или пробуксовыванию движущегося колеса без действия боковой силы. Его применяют при расчете тормозного пути и при оценке возможности трогания

автомобиля с места.

Коэффициент поперечного сцепления возникает под действием боковой силы, когда колесо одновременно вращается и скользит в боковом направлении, φ_поп =(0,5 ÷ 0,85)φ_пр.

Этот коэффициент характеризует устойчивость автомобиля при проезде кривых малых радиусов.

При обосновании геометрических элементов плана в нашей стране φ_пр принимается 0,6 при сухом и чистом покрытии.

Условия сцепления ведущих колес с поверхностью дороги оказывают влияние на динамические возможности автомобиля. Поэтому наряду с динамическими характеристиками по мощности двигателя при тяговых расчетах используют также динамические характеристики по условиям сцепления, получаемые из уравнения движения автомобиля, где сила тяги заменяется на силу тяги по сцеплению

Р_р = G ^׳φ_пр,

где G ^׳– нагрузка от ведущих колес на дорогу.

G ^׳φ_пр = Gf ± Gj ± Gi + Р_ω.

Динамическая характеристика по сцеплению

D_сц = (G ^׳φ_пр - К_вωv²/13)/G = f ± j ± i.

Эта характеристика обычно наносится на график динамических характеристик по силе тяги.

Торможение автомобиля

Нормальный эксплуатационный режим торможения соответствует неполной блокировке колес, при которой колесо катится по покрытию с небольшим пробуксовыванием. При аварийном торможении происходит блокировка колес, в результате которой колесо, перестав вращаться, скользит по поверхности покрытия юзом, приводя к нагреванию и плавке шины в зоне контакта с покрытием.

Для характеристики замедления автомобиля при торможении с выключенным сцеплением, когда силой, движущей автомобиль, является его инерция, может быть использовано уравнение движения автомобиля в следующем виде:

δ_вр Gj = Р_т + Р_ω ± Р_i + Р_f,

где Р_ω , Р_i , Р_f– сопротивления движению;

Р_т = γ_тG – тормозная сила, γ_т – коэффициент тормозной силы, зависящий от конструктивных особенностей тормозной системы автомобиля и ее состояния, интенсивности торможения и т.д.

δ_вр Gj = γ_тG + Р_ω + Gf ± Gi.

δ_вр j = γ_т + Р_ω/G + f ± i.

Здесь δ_вр j – отрицательное ускорение при торможении, которое характеризует интенсивность замедления автомобиля. При v < 30 км/чсопротивление воздуха незначительно и поэтому его влиянием можно пренебречь. Это вносит в расчеты ошибку, не превышающую 5%.

Длина пути, на котором водитель может остановить автомобиль – тормозной путь, является важнейшей характеристикой безопасности движения. Исследования длины тормозного пути показывают, что необходимо учитывать и время реакции водителя, которое зависит от стажа работы, усталости, скорости движения и т.д. При расчете тормозного пути оно принимается равным 1 – 2 с.

Путь, проходимый автомобилей за период полного торможения, рассчитывается по формуле равномерно замедленного движения

v = √2aS_т,

где а – абсолютное значение отрицательного ускорения, равное (γ_т + f ± i)g.

Тогда

S_т = v²/[2 g(γ_т + f ± i)].

При расчетах, связанных с определением геометрических характеристик плана и продольного профиля, исходят из наиболее опасного случая – аварийного торможения, принимая γ_т = φ_пр.Из-за неточности регулировки тормозов, неравномерности распределения усилий между колесами не реализуется полная тормозная сила. Это учитывается коэффициентом эффективности торможения К_э. Поэтому расчетное значение тормозного пути

S_т =К_э v²/[2 g(φ_пр + f ± i)].

Для обеспечения большей безопасности движения расчетный тормозной путь (остановочный путь) принято определять по следующей формуле:

S_т =l₁ + l₂ + l₃ = vt_p/3,6 + К_э v²/[254(φ_пр + f ± i)] + l₃.

где l₁ –путь, пройденный автомобилем за период реакции водителя;

l₂ –тормозной путь автомобиля;

l₃ –зазор безопасности, принимается 3 – 5 м.