Roata motrice alunecând. Forțe care acționează asupra roții mașinii

Cu toată complexitatea conducerii unei mașini, munca șoferului se reduce în cele din urmă la reglarea a trei parametri: viteza de mișcare, efortul și direcția necesare pentru mișcare. Iar complexitatea controlului apare din varietatea condițiilor în care are loc mișcarea și din numeroasele opțiuni pentru combinații de viteză, efort și direcție. În fiecare dintre aceste opțiuni, comportamentul mașinii are propriile sale caracteristici și respectă anumite legi ale mecanicii, al căror cod se numește teoria mașinii. De asemenea, ia în considerare prezența mediului de mișcare, adică a suprafeței pe care se rotesc roțile și a mediului aerian.
Astfel, această teorie acoperă două dintre cele trei verigi ale sistemului „șofer-mașină-drum” care ne interesează. Dar mișcarea mașinii apare (și legile mișcării intră în vigoare) numai după o acțiune corectă sau greșită a șoferului. Din păcate, uneori neglijăm influența acestei acțiuni asupra comportamentului mașinii. Deci, nu întotdeauna luăm în considerare, atunci când examinăm accelerația, că intensitatea acesteia depinde, pe lângă caracteristicile mașinii și ale drumului, și de măsura în care șoferul le ia în considerare, de exemplu, câte secunde el cheltuie pe schimbarea vitezelor. Există multe astfel de exemple.
Scopul conversațiilor noastre este de a ajuta șoferul să înțeleagă și să ia în considerare corect legile comportamentului mașinii. Astfel, este posibil să se asigure, pe bază științifică, utilizarea maximă a calităților mașinii inerente caracteristici tehnice, și siguranța circulației cu cel mai mic consum de energie - mecanică (auto), fizică și mentală (șofer).
Legile comportamentului mașinii sunt de obicei grupate în jurul următoarelor calități:
dinamismul mișcării, adică proprietăți de viteză;
permeabilitatea, adică capacitatea de a depăși (sau ocoli) obstacolele;
stabilitate și controlabilitate, adică abilitatea de a urma ascultător cursul stabilit de șofer;
buna funcționare, adică asigurarea unei vibrații favorabile caracteristicilor pasagerilor și încărcăturii din caroserie (nu trebuie confundat cu buna funcționare a motorului și a transmisiei automate!);
eficiență, adică capacitatea de a efectua lucrări de transport utile cu un consum minim de combustibil și alte materiale.
Legile comportamentului mașinii aparținând diferitelor grupuri sunt în mare parte corelate. Dacă, de exemplu, o anumită mașină nu are indicatori buni de netezime și stabilitate, atunci este dificil pentru șofer, iar în alte condiții este imposibil să se mențină viteza necesară, chiar dacă vehiculul are performanțe dinamice ridicate. Chiar și factori aparent minori precum datele acustice afectează din nou dinamica: mulți șoferi vor prefera o accelerație lentă decât intensivă, dacă aceasta din urmă este însoțită de zgomot puternic motor și transmisie.
Există legături de legătură între elementele sistemului „șofer - mașină - drum”. Între șosea și șofer, acestea sunt informații percepute de viziunea și auzul său. ”Între șofer și mașină, există controale care îi afectează mecanismele, iar feedback-ul este perceput de mușchi, organele de echilibru ale șoferului și, din nou, viziune (dispozitive) și auz. Între mașină și drum (mediu) - suprafața de contact a anvelopelor cu șoseaua (precum și suprafața caroseriei și a altor părți ale mașinii în contact cu aerul).

Corelația dintre elementele sistemului „șofer - mașină - drum”.

Haideți să limităm câteva game de probleme pe care le luăm în considerare: vom presupune că șoferul primește informații suficiente și corecte, nimic nu-l împiedică să o proceseze rapid și precis și să ia deciziile corecte. Apoi, fiecare lege a comportamentului mașinii este supusă examinării conform schemei: mașina se deplasează în astfel de condiții - astfel de fenomene apar la punctele de contact ale pneurilor cu șoseaua și suprafața mașinii cu aerul - șoferul acționează pentru a păstra sau schimba acest caracter de mișcare, - acțiunile șoferului sunt transmise prin intermediul comenzilor către mecanismele mașinii, iar de la acestea la roți - la punctele de contact, apar noi fenomene - natura mișcării mașina rămâne sau se schimbă.
Toate acestea par a fi bine cunoscute șoferilor, dar nu întotdeauna și nu toți interpretează anumite concepte în același mod. Și știința necesită precizie și rigoare. Prin urmare, este necesar, înainte de a studia comportamentul mașinii în diferite situații, să reamintim și să fim de acord cu privire la ceva. Astfel, vom vorbi despre ceea ce are șoferul pe drum.
În primul rând, despre greutatea mașinii. Vom fi interesați doar de două dintre așa-numitele sale stări de greutate - „masa totală” și o stare pe care o vom numi condiționat funcționare. Masa se numește plină atunci când mașina - cu șofer, pasageri (în funcție de numărul de locuri din corp) și marfă, și complet umplută cu combustibil, grăsime și alte lichide, este echipată cu o roată de rezervă și un instrument. Greutatea pasagerului se presupune a fi de 76 kg, bagajul - 10 kg de persoană. În starea de rulare, șoferul este la bord, dar nu există pasageri sau mărfuri: adică mașina se poate deplasa, dar nu este încărcată. Nu vom vorbi despre masă „proprie” (fără șofer și încărcare) și chiar mai multă masă „uscată” (în plus, fără combustibil, lubrifiere etc.), deoarece în aceste stări mașina nu se poate mișca.
Distribuția masei sale pe roți sau așa-numita sarcină axială și sarcina pe fiecare roată și anvelopă au o mare influență asupra comportamentului mașinii. La autoturismele moderne în stare de funcționare, roțile din față reprezintă 45-60% din masă, iar roțile din spate reprezintă 55-40%. Primele numere se referă la vehiculele cu montat în spate motorul, al doilea - la motorul din față. Cu încărcare completă, raportul se schimbă la aproximativ opusul (la „Zaporozhets”, totuși, nesemnificativ). În camioane, masa în stare de rulare este distribuită între roți aproape în mod egal, în timp ce masa totală este într-un raport de aproximativ 1: 2, adică roțile din spate sunt încărcate de două ori mai mult decât cele din față. Prin urmare, pe ele sunt instalate pante duble.
Fără o sursă de energie, precum și fără un șofer, „Moskvich” sau ZIL-ul nostru nu s-ar putea mișca. Doar la coborâri sau după accelerație mașina poate parcurge o anumită distanță fără ajutorul motorului, consumând energia acumulată. Majoritatea mașinilor sunt alimentate de motor. combustie interna(GHEAŢĂ). În ceea ce privește teoria mașinii, șoferul trebuie să știe relativ puțin despre ea, și anume, ce oferă pentru mișcare. Vom afla luând în considerare caracteristicile de viteză. În plus, trebuie să vă imaginați cât consumă motorul, adică să cunoașteți caracteristicile sale economice sau de combustibil.

Caracteristica vitezei externe(ВСХ) al motorului arată schimbarea puterii (Ne - în CP și kW) și momentul de rotație (cuplu) (Me - în kgm) dezvoltate la diferite turații ale arborelui și la deschiderea completă regulator... În partea de jos a graficului este o caracteristică economică: dependența consumului specific de combustibil (g - în G / l. S.-oră) de numărul de rotații pe minut.

Caracteristicile de turație sunt grafice ale modificărilor de putere și cuplu (cuplu) dezvoltate de motor, în funcție de numărul de rotații ale arborelui său (turația de rotație) cu deschiderea completă sau parțială a supapei de accelerație (aici vorbim despre motor carburator). Amintiți-vă că momentul caracterizează efortul pe care motorul îl poate „asigura” mașinii și șoferului pentru a depăși anumite rezistențe, iar puterea este raportul dintre efort (muncă) și timp. Cea mai importantă este caracteristica de viteză luată, după cum se spune, „la maxim”. Se numește extern. Punctele superioare ale curbelor sunt esențiale în aceasta, corespunzând celei mai mari puteri și cupluri, care sunt de obicei înregistrate în caracteristicile tehnice ale mașinilor și motoarelor. De exemplu, pentru motorul VAZ-2101 Zhiguli - 62 litri. cu. (47 kW) la 5600 rpm și 8,9 kgm la 3400 rpm.

Caracteristica turației parțiale a motorului arată schimbarea de putere dezvoltată la diferite deschideri ale supapei de accelerație a carburatorului.
După cum puteți vedea, numărul de rotații cu cel mai mare număr de "kgm" este semnificativ mai mic decât numărul de rotații corespunzător maximului "l. cu". Aceasta înseamnă că, dacă supapa de accelerație a carburatorului este complet deschisă, atunci cuplul la o putere relativ mică a motorului și turația vehiculului vor fi cele mai mari și, cu o scădere sau creștere a numărului de rotații, valoarea cuplului va scădea. Ce este important în această poziție pentru un automobilist? Este important ca efortul de tractare pe roțile mașinii să se schimbe, de asemenea, proporțional cu momentul. Când conduceți cu o clapetă de accelerație care nu este complet deschisă (a se vedea graficul), puteți întotdeauna crește puterea și cuplul apăsând mai puternic pedala de accelerație.
Aici, privind înainte, este potrivit să subliniem că puterea transmisă roților motoare nu poate fi mai mare decât cea primită de la motor, indiferent de dispozitivele utilizate în sistemul de transmisie. Un alt lucru este cuplul, care poate fi modificat prin introducerea în transmisie a unei perechi de trepte cu rapoarte de transmisie adecvate.

Caracteristicile economice ale motorului cu deschidere diferită a clapetei de accelerație.

Caracteristica economică a motorului reflectă consumul specific de combustibil, adică consumul său în grame pe cai putere (sau un kilowat) pe oră. Această caracteristică, ca și caracteristica de turație, poate fi construită pentru ca motorul să funcționeze la sarcină totală sau parțială. Particularitatea motorului este de așa natură încât, odată cu scăderea deschiderii clapetei de accelerație, trebuie consumat mai mult combustibil pentru a obține fiecare unitate de putere.
Descrierea caracteristicilor motorului este prezentată aici oarecum simplificată, dar este suficientă pentru o evaluare practică a performanțelor dinamice și economice ale mașinii.

Pierderi în funcționarea mecanismelor de transmisie. Aici Ne și Me sunt puterea și cuplul motorului, NK și Mk sunt puterea și cuplul furnizat roților motoare.

Nu toată energia din motor este utilizată direct pentru propulsarea vehiculului. Există, de asemenea, „overhead” - pentru funcționarea mecanismelor de transmisie. Cu cât acest debit este mai mic, cu atât este mai mare eficiența transmisiei, notată cu litera greacă η (eta). Eficiența este raportul dintre puterea transmisă roților motoare și puterea motorului măsurată la volanta sa și înregistrată în specificațiile modelului.
Mecanismele nu numai că transmit energie de la motor, ci o consumă parțial și ele însele - pentru frecare (alunecare) a discurilor de ambreiaj, frecare a dinților angrenajului, precum și în rulmenți și articulații cardanice și pentru agitarea uleiului (în cazul a cutiei de viteze, axa motrice). Din fricțiunea și agitarea uleiului, energia mecanică este transformată în căldură și disipată. Acest „debit aerian” nu este constant - crește atunci când este inclusă o pereche suplimentară de trepte de viteză în lucru, când articulațiile universale funcționează la un unghi mare, când uleiul este foarte vâscos (pe vreme rece), când treptele diferențiale sunt lucrează activ la un colț (atunci când conduceți în linie dreaptă, munca lor este mică).
Eficiența transmisiei este de aproximativ:
- pentru autoturisme 0,91-0,97,
pentru marfă - 0,85 0,89.
La viraje, aceste valori se deteriorează, adică scad cu 1-2%. atunci când conduceți pe foarte nu drum plat(lucru cardanic) - cu încă 1-2%. pe vreme rece - cu încă 1-2%, când conduceți cu trepte inferioare - cu aproximativ 2% mai mult. Deci, dacă toate aceste condiții de conducere apar în același timp, „cheltuielile generale” sunt aproape dublate, iar valoarea randamentului poate scădea la autoturism până la 0,83-0,88, pentru marfă - până la 0,77-0,84.

Diagrama principalelor dimensiuni ale roții și anvelopei.

O listă cu ceea ce este la dispoziția șoferului pentru a efectua o anumită munca de transport rotunjiți roțile. Toate calitățile mașinii depind de caracteristicile roții: dinamism, economie, netezime, stabilitate, siguranță în trafic. Vorbind despre o roată, ne referim în primul rând la elementul său principal - anvelopa.
Sarcina principală din masa mașinii este preluată de aerul din camera anvelopei. Un anumit, întotdeauna același număr de kilograme de sarcină trebuie să cadă pe o unitate de aer. Cu alte cuvinte, raportul dintre sarcina roții și cantitatea de aer comprimat din camera anvelopei trebuie să fie constant. Pe baza acestei poziții și ținând seama de rigiditatea anvelopei, de acțiunea forței centrifuge în timpul rotației roții etc., s-a găsit o relație aproximativă între dimensiunile anvelopei, presiunea internă p din aceasta și valoarea admisibilă sarcina pe anvelopa G k -

unde W este coeficientul capacității de încărcare specifice a anvelopei.
Pentru anvelopele radiale, coeficientul W este egal cu - 4,25; pentru camioane de dimensiuni mai mari - 4. Pentru anvelopele cu denumiri metrice, valoarea W este, respectiv, 0,00775; 0,007; 0,0065 și 0,006. Dimensiunile anvelopelor sunt introduse în ecuație, deoarece sunt fixate în GOST-uri pentru anvelope - în inci sau milimetri.
Trebuie remarcat faptul că dimensiunea diametrului jantei este inclusă în ecuația noastră în primul grad, iar dimensiunea (diametrul) secțiunii profilului este în al treilea, adică într-un cub. De aici concluzia: secțiunea profilului, nu diametrul jantei, are o importanță decisivă pentru capacitatea de încărcare a anvelopei. Această observație poate servi și ca confirmare: valorile sarcinii admise pe anvelopă înregistrate în GOST sunt aproape proporționale cu pătratul dimensiunii secțiunii.
De la dimensiunile anvelopei, ne va interesa mai ales raza r până la rularea roții și așa-numita dinamică, adică măsurată atunci când mașina se mișcă, când această rază crește în comparație cu raza statică a roată cu anvelopa, de la încălzirea acesteia și de la acțiunea forței centrifuge. Pentru alte calcule, r poate fi considerat egal cu jumătate din diametrul anvelopei dat în GOST.
Rezuma. Șoferului i se oferă: o mașină cu o anumită masă, care este distribuită roților din față și spate; un motor cu o caracteristică cunoscută de putere, cuplu și rotații; transmisie cu eficiență și raporturi de transmisie cunoscute; în cele din urmă, roți cu anvelope de o anumită dimensiune, capacitate de încărcare și presiune internă.
Sarcina șoferului este de a folosi toată această bogăție în cel mai benefic mod: pentru a atinge obiectivul călătoriei mai repede, mai sigur, cu cele mai mici costuri, cu cea mai mare comoditate pentru pasageri și siguranța mărfurilor.

Mișcare uniformă

Este puțin probabil ca șoferul să efectueze calcule din mers, extrase din aceste formule simple. Nu va fi suficient timp pentru calcule, dar acestea vor distrage atenția doar de la utilizarea mașinii. Nu, el va acționa pe baza experienței și cunoștințelor sale. Cu toate acestea, este mai bine dacă le este adăugată cel puțin o înțelegere generală a legilor fizice care guvernează procesele de funcționare a mașinii.

Forțe care acționează pe roată:
G k - sarcină verticală;
M k este cuplul aplicat roții;
P k - efort tractiv;
R in - reacție verticală;
R g - reacție orizontală.

Să luăm cel mai simplu proces aparent - mișcare uniformă de-a lungul unui drum drept și plan. Aici, roata motrice este afectată de: cuplul M k, transmis de la motor și creând o forță de tracțiune P k; egală cu ultima reacție orizontală R k, acționând în direcția opusă, adică de-a lungul cursului mașinii; forța de greutate (masă) corespunzătoare sarcinii G k pe roată și reacția verticală egală R c.
Forța de tracțiune P k poate fi calculată prin împărțirea cuplului furnizat roților motoare la raza lor de rulare. Amintiți-vă că cuplul care vine de la motor la roți, cutie și angrenajul principal crește de mai multe ori în funcție de raportul lor de transmisie. Și întrucât pierderile sunt inevitabile în transmisie, valoarea acestui cuplu crescut trebuie înmulțită cu eficiența transmisiei.

Valorile coeficientului de aderență (φ) pentru pavajul asfaltic în diferite condiții.

La fiecare moment luat separat, punctele cele mai apropiate de drum în zona de contact a roții cu drumul sunt nemișcate în raport cu acesta. Dacă s-ar deplasa în raport cu suprafața drumului, roata ar aluneca și mașina nu s-ar mișca. Pentru ca punctele de contact ale roții cu șoseaua să fie staționare (reamintim - la fiecare moment luat separat!), Este necesară o bună aderență a anvelopei la suprafața drumului, evaluată prin coeficientul de frecare φ ("phi"). Pe un drum umed, pe măsură ce viteza crește, aderența scade brusc, deoarece anvelopa nu are timp să strângă apa din zona de contact cu drumul, iar pelicula de umiditate rămasă facilitează alunecarea anvelopei.
Revenind însă la forța de tracțiune P k. Reprezintă impactul roților motrice asupra drumului, la care drumul răspunde cu o forță de reacție egală și opusă R r. Puterea de contact (adică aderența) roții cu șoseaua și, prin urmare, amploarea reacției R r, este proporțională (curs de fizică școlară) cu forța G k (și aceasta este partea din masa mașina care cade pe roată) apăsând roata pe drum. Și apoi valoarea maximă posibilă a lui R r va fi egală cu produsul lui φ și partea de masă a mașinii care cade pe roata motrice (adică G k). φ - coeficient de aderență, familiaritate cu care a avut loc chiar acum.
Și acum putem face o concluzie simplă: dacă forța de tractiune P k este mai mică decât reacția R r sau, în cazuri extreme, este egală cu aceasta, atunci roata nu va aluneca. Dacă această forță se dovedește a fi mai mare decât reacția, atunci va exista alunecare.
La prima vedere, se pare că coeficientul de aderență și coeficientul de frecare sunt concepte echivalente. Pentru drumurile asfaltate, această concluzie este destul de apropiată de realitate. Pe teren moale (argilă, nisip, zăpadă), imaginea este diferită, iar alunecarea are loc nu din lipsa de frecare, ci din distrugerea stratului de sol de către roata în contact cu aceasta.
Să ne întoarcem, totuși, pe un teren solid. Când o roată se rostogolește pe drum, are o rezistență la mișcare. Dar ce inseamna?
Ideea este că anvelopa este deformată. Când roata se rostogolește până la punctul de contact, elementele comprimate ale anvelopei apar tot timpul, iar cele întinse se îndepărtează. Mișcarea reciprocă a particulelor de cauciuc provoacă frecare între ele. Deformarea solului de către anvelopă necesită, de asemenea, energie.
Practica arată că rezistența la rulare ar trebui să crească odată cu scăderea presiunii în anvelope (deformările sale cresc), cu o creștere a vitezei circumferențiale a anvelopelor (forțele centrifuge o întind), precum și pe o suprafață rutieră neuniformă sau accidentată și în prezența unor proeminențe și caneluri mari a benzii de rulare.
Este pe un drum solid. Și anvelopa se sfărâmă moale sau nu foarte tare, chiar și asfaltul înmuiat de căldură, iar o parte din forța de tractare este, de asemenea, cheltuită pentru asta.

Coeficientul de rezistență la rulare pe asfalt crește odată cu creșterea vitezei și scăderea presiunii pneurilor.

Rezistența la rulare a roții este estimată de factorul f. Valoarea sa crește odată cu creșterea vitezei de conducere, scăderea presiunii în anvelope și creșterea denivelărilor drumului. Deci, pe o autostradă pietruită sau pietrișă, pentru a depăși rezistența la rulare, este nevoie de o dată și jumătate mai multă forță decât pe asfalt, iar pe un drum de țară - de două ori, pe nisip - de zece ori mai mult!
Forța P f a rezistenței la rulare a mașinii (la o anumită viteză) este calculată oarecum simplist, ca produs masa totală vehiculul și coeficientul de rezistență la rulare f.
Se poate părea că forțele de aderență P φ și rezistența la rulare P f sunt identice. Mai mult, cititorul se va asigura că există diferențe între ele.
Pentru ca mașina să se miște, forța de tractare trebuie, pe de o parte, să fie mai mică decât forța de aderență a roților la sol sau, în cazuri extreme, egală cu aceasta și, pe de altă parte, trebuie să fie mai mare decât forța de rezistență la mișcare (care, atunci când conduceți la o viteză mică, atunci când rezistența la aer este nesemnificativă, poate fi luată în considerare putere egală rezistența la rulare) sau egală cu aceasta.
În funcție de turația motorului și de deschiderea clapetei de accelerație, cuplul motorului se schimbă. Este aproape întotdeauna posibil să se găsească o astfel de combinație de valori ale cuplului motorului (cu o presiune de accelerație adecvată) și de selecție a treptelor de viteză în cutie, astfel încât să fie în mod constant în cadrul condițiilor de conducere a vehiculului menționate mai sus.
Pentru conducerea moderată rapidă pe asfalt (după cum urmează din tabel), este necesară o putere de tractiune semnificativ mai mică decât ceea ce sunt capabile să dezvolte mașinile chiar și în treapta superioară. Prin urmare, trebuie să mergeți cu o clapetă pe jumătate închisă. În aceste condiții, se spune că mașinile au o cantitate mare de tracțiune. Această marjă este necesară pentru accelerare, depășire, urcare.
Pe asfaltul uscat, tracțiunea este, cu rare excepții, mai mare decât tracțiunea în orice angrenaj din transmisie. Dacă este umed sau înghețat, atunci deplasarea în trepte reduse (și pornirea) fără alunecare este posibilă numai cu deschiderea incompletă a clapetei de accelerație, adică cu un cuplu motor relativ mic.

Graficul echilibrului de putere. Punctele de intersecție ale curbelor corespund celor mai mari viteze pe un drum plat (dreapta) și în sus (punctul stâng).

Fiecare șofer, fiecare designer dorește să cunoască posibilitățile mașina asta... Informațiile cele mai exacte sunt furnizate, desigur, prin teste amănunțite în condiții diferite... Cu cunoștințe despre legile de mișcare ale unei mașini, răspunsurile exacte în mod satisfăcător pot fi obținute prin calcul. Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți: caracteristica externă a motorului, date privind raporturile de transmisie în transmisie, masa mașinii și distribuția acesteia, zona frontală și, aproximativ, forma mașinii, dimensiunea anvelopele și presiunea internă din ele. Cunoscând acești parametri, vom putea determina elementele consumului de energie și vom construi un grafic al așa-numitului echilibru de putere.
În primul rând, trasăm scala vitezei combinând valorile corespunzătoare ale numărului de rotații n e ale arborelui motorului și viteza V a, pentru care folosim o formulă specială.
În al doilea rând, scăzând grafic (măsurând segmentele verticale corespunzătoare) din curbă caracteristici externe pierderi de putere (0, lN e), obținem o altă curbă care arată puterea N k furnizată roților (am luat eficiența transmisiei egală cu 0,9).
Curbele consumului de energie pot fi acum reprezentate grafic. Să punem deoparte de pe axa orizontală a graficului segmentele corespunzătoare consumului de energie N f pentru rezistența la rulare. Le numărăm conform ecuației:

Desenați curba N f prin punctele obținute. Lăsăm deoparte segmentele corespunzătoare consumului de energie Nw pentru rezistența la aer. La rândul lor, le calculăm valoarea, conform următoarei ecuații:

unde F este zona frontală a mașinii în m 2, K este coeficientul de rezistență la aer.
Rețineți că bagajul de pe acoperiș crește rezistența la aer de 2 - 2,5 ori, o cabană de vară remorcată de 4 ori.
Segmentele dintre curbele Nw și Nk caracterizează așa-numita putere în exces, a cărei rezervă poate fi utilizată pentru a depăși alte rezistențe. Punctul de intersecție al acestor curbe (extrema dreaptă) corespunde celei mai rapide viteze pe care mașina este capabilă să o dezvolte pe un drum orizontal.
Prin schimbarea rapoartelor sau scărilor scalei de viteză (în funcție de rapoartele de transmisie), puteți construi grafice ale balanței de putere pentru a conduce pe drumuri cu suprafețe diferite și cu trepte de viteză diferite.
Mai mult, dacă punem deoparte din curba Nw segmentele corespunzătoare, de exemplu, puterii care trebuie cheltuită pentru a depăși o anumită creștere, atunci obținem o nouă curbă și un nou punct de intersecție. Acest punct corespunde celei mai mari viteze cu care creșterea dată poate fi luată fără accelerare.

În creștere, sarcina pe roți crește. Linia punctată arată (la scară) valoarea sa pentru un drum orizontal, săgeți negre - când conduceți în sus:
α este unghiul de urcare;
Н - înălțimea de ridicare;
S este lungimea de ridicare.

Aici trebuie avut în vedere faptul că la ascensiuni, forța gravitațională se adaugă forțelor care se opun mișcării mașinii. Pentru ca mașina să se deplaseze în sus, al cărei unghi va fi notat cu litera α („alfa”), forța de tractiune nu trebuie să fie mai mică decât forțele de rezistență la rulare și la ridicare combinate.
O mașină Zhiguli, de exemplu, trebuie să depășească rezistența la rulare de aproximativ 25 kgf pe asfalt neted, GAZ-53A - aproximativ 85 kgf. Acest lucru înseamnă că pentru a depăși creșterea vitezei superioare la o viteză de 88 sau 56 km / h, respectiv (adică la cel mai mare cuplu al motorului), luând în considerare forțele de rezistență la aer de aproximativ 35 și 70 kgf, o forță de tracțiune de rămân aproximativ 70 și 235 kgf. Împărțim aceste valori la valorile masei totale a mașinilor și obținem pante de 5 - 5,5 și 3 - 3,5%. În a treia treaptă de viteză (aici viteza este mai mică, iar rezistența aerului poate fi neglijată), unghiul maxim de urcare va fi de aproximativ 12 și 7%, în a doua - 20 și 15%, în prima - 33 și 33%.
Calculați o dată și memorați valorile de ridicare pe care vehiculul dvs. le poate suporta! Apropo, dacă este echipat cu un tahometru, amintiți-vă, de asemenea, numărul de rotații corespunzătoare celui mai mare moment - este înregistrat în caracteristicile tehnice ale mașinii.
Forțele de aderență ale roților la drum pe un drum în sus și pe un drum plat sunt diferite. În creștere, roțile din față sunt descărcate, iar roțile din spate sunt încărcate suplimentar. Tracțiunea roților motrice spate este crescută și alunecarea este mai puțin probabilă. Vehiculele cu tracțiune față au o tracțiune mai mică atunci când urcă în sus și sunt mai predispuse la alunecare.
Înainte de ridicare, este avantajos să oferiți mașinii accelerație, să acumuleze energie, ceea ce va face posibilă preluarea liftului fără o reducere semnificativă a vitezei și, poate, și fără a trece la o treaptă inferioară.

Influența raportului final de acționare asupra vitezei și rezervei de putere

Trebuie subliniat faptul că atât raporturile de transmisie, cât și numărul de trepte din cutie au o mare influență asupra dinamicii mașinii. Din grafic, care prezintă curbele de putere ale motorului (respectiv, schimbate în funcție de diferitele rapoarte de transmisie ale transmisiei finale) și curba de rezistență, se poate observa că, cu o modificare a raportului de transmisie, viteza cea mai mare se schimbă doar ușor, dar rezerva de putere crește brusc odată cu creșterea sa. Acest lucru, desigur, nu înseamnă că raportul de transmisie poate fi crescut la nesfârșit. O creștere excesivă a acestuia duce la o scădere notabilă a vitezei vehiculului (linie punctată), a uzurii motorului și a transmisiei, a consumului excesiv de combustibil.
Există metode de calcul mai precise decât cele descrise de noi (caracteristica dinamică propusă de academicianul E.A. Chudakov și alții), dar utilizarea lor este o chestiune destul de complicată. În același timp, există metode de calcul aproximative complet simple.

Cu o mișcare uniformă, nu există accelerare, prin urmare, factorul dinamic pentru împingerea D este egal cu coeficientul rezistenței totale a drumului ψ, adică D = ψ = f la + i.

Adică folosind răspuns dinamic cu un coeficient de rezistență la rulare cunoscut al roților f to, puteți găsi valoarea creșterii depășite eu când vehiculul se deplasează uniform cu încărcătură completă.

Conform sarcinii ψ = 0,082, atunci când conducem pe un drum din categoria V, luăm f k = 0,03.

Apoi, pentru mișcare uniformă, valoarea unghiului limitat de ascensiune:

α max = arctan (D max - f k), deg.

Calculele conform acestei formule se efectuează fără a lua în considerare acțiunea forței de rezistență aerodinamică asupra mașinii, deoarece la depășirea urcărilor maxime posibile, viteza mașinii nu este mare.

Conducerea fără alunecare este posibilă dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

D с = a ∙ φ х ∙ cos α max / (L-Hd ∙ (φ х + f к)) ≥ D max.

D c - factor dinamic pentru aderență

a- distanța de la centrul de masă la puntea spate a vehiculului

α max - unghiul limitativ al creșterii depășite

L- ampatamentul mașinii (deoarece formula roții KamAZ este 6 * 4, atunci pentru L iau distanța de la puntea față la axa echilibrului)

Hd - înălțimea centrului de greutate

f k - coeficient de rezistență la rulare

Hd = 1/3 * hd, unde hd este înălțimea totală

a = m 2 / m a * L, unde m 2 este greutatea mașinii care cade pe puntea spate (boghiul din spate), m a este greutatea totală a mașinii.

Conform sarcinii, coeficientul de aderență al roților la șosea este φ х = 0,2.Pentru un vehicul KAMAZ:

a = 125000/19350 * 3,85 = 2,48m

Hd = 1/3 * 2.960 = 0.99

D c = 2,48 * 0,2 * cos 25 ° / (3,85-0,99 * (0,2 + 0,03)) = 0,124< D max = 0,489.

Pentru Mașina Mercedes:

A = 115000/200000 * 4,2 = 2,42 m

Hd = 1/3 * 2.938 = 0.98m

D c = 2.42 * 0.2 * cos 22 ° / (4.2-0.98 (0.2 + 0.03)) = 0.113

Referindu-ne la pașaportul dinamic al vehiculului, vedem că, din moment ce D sc

Concluzie: Pentru o valoare dată de φ x = 0,2 pe șosea cu unghiuri limitate de urcare și încărcare maximă, mașinile se mișcă cu alunecarea roților motrice.

Calculul în acest curs al unghiurilor limitative ale urcărilor vehiculului de depășit ne permite să concluzionăm că amploarea acestor unghiuri depinde, în primul rând, de trei factori: masa vehiculului, magnitudinea forței de tractiune și valoarea coeficientului de rezistență la rulare a roților.

10. Determinarea forței maxime de tracțiune pe cârlig în toate treptele de viteză și verificarea posibilității de mișcare în condițiile alunecării pe șosea ψ = 0,11și φ x = 0,6, determinarea celei mai mici trepte de viteză la care se va deplasa mașina fără a aluneca pe drumul specificat.

Forța de tracțiune a cârligului caracterizează capacitatea vehiculului de a trage legături tractate. Valoarea forței finale de tracțiune pe cârligul mașinii este determinată de formula:

unde este forța de tragere supremă pe cârlig, N;

- forța maximă de tracțiune în angrenaj, N;

- forța rezistenței aerului corespunzătoare modului de mișcare cu forța maximă de tracțiune, N;

- forța rezistenței totale la drum, N.

Pentru a verifica capacitatea vehiculului de a se deplasa în funcție de starea de alunecare, este necesar să se determine forța de aderență a roților motrice la drum și să se compare valoarea obținută cu valoarea limită a forței de tracțiune pe cârlig pentru fiecare treaptă de viteză.

P tsc = m 2 ∙ L ∙ φ х / (a-Hд ∙ (φ х + f к)) - forța de tracțiune pentru aderență.

Un exemplu de calcul pentru o mașină KamAZ:

Treapta 1:

84,147kN; = 0,007kN; = 28,5kN.

84.147-0.007-28.5 = 55.64kN

Treapta a doua:

43,365kN; = 0,0254kN; = 28,5kN.

43,365-0,0254-28,5 = 14,84kN

Treapta a treia:

35,402kN; = 0,0382kN; = 28,5kN.

35.402-0.0382-28.5 = 6,86kN

P tsc = 125000 * 3,85 * 0,6 / (2,48-0,98 * (0,6 + 0,02)) = 151,1kN

Exemplu de calcul pentru o mașină MERCEDES:

Treapta 1:

97,823kN; = 0,005kN; = 29,43kN.

97,823-0,005-29,43 = 68,388kN

Treapta a doua:

55,59kN; = 0,0169kN; = 29,43kN.

55,59kN -0,0169 -29,43 = 26,14kN

Treapta a treia:

33,491kN; = 0,0464kN; = 29,43kN.

33,491-0,0464-29,43 = 4,01kN

P tsc = 115000 * 4,2 * 0,6 / (2,42-0,98 * (0,6 + 0,02)) = 159,9kN

Pe baza faptului că, în orice treaptă de viteză, putem spune că atunci când mașina se deplasează, nu există alunecări ale roților motrice.

Tabel comparativ al parametrilor estimați obținuți ai proprietăților de tracțiune și viteză, concluzii.

Concluzie: În această secțiune, s-a făcut un studiu al proprietăților de tracțiune și viteză a două mașini cu aproape aceeași putere.

În ciuda faptului că motorul MERCEDES are aceeași putere, iar mașina MERCEDES în sine este, în general, mai grea, cuplul ridicat la turații medii și raportul de transmisie crescut al transmisiei îi permit să depășească mașina KamAZ în ceea ce privește proprietățile de tracțiune și a dezvoltat efort de cârlig. Mașina KamAZ are o viteză maximă mai mare, accelerație.

La rândul său, mașina, MERCEDES este capabilă să depășească urcările mai abrupte, ceea ce o face indispensabilă pe teren dificil.

Pentru a pune în mișcare o mașină staționară, tracțiunea singură nu este suficientă. De asemenea, este nevoie de frecare între roți și drum. Cu alte cuvinte, mașina se poate deplasa numai dacă roțile motoare aderă la suprafața drumului. La rândul său, forța de aderență depinde de greutatea de prindere a vehiculului Gv, adică de sarcina verticală pe roțile motoare. Cu cât este mai mare sarcina verticală, cu atât este mai mare forța de aderență:

unde Psc este forța de aderență a roților la șosea, kgf; F - coeficient de aderență; GK - greutate de aderență, kgf. Condiție de conducere fără alunecare pe roată

Pk< Рсц,

adică, dacă forța de tractiune este mai mică decât forța de tracțiune, atunci roata motrică se rostogolește fără a aluneca. Dacă se aplică o forță de tracțiune pe roțile motoare, care este mai mare decât forța de tracțiune, atunci mașina se poate deplasa numai odată cu alunecarea roților motrice.

Coeficientul de aderență depinde de tipul și starea stratului de acoperire. Pe drumurile pavate, valoarea coeficientului de aderență se datorează în principal fricțiunii de alunecare dintre anvelopă și drum și interacțiunii particulelor benzii de rulare și a rugozității suprafeței. La umectarea unei suprafețe dure, coeficientul de aderență scade foarte vizibil, ceea ce se explică prin formarea unui film dintr-un strat de particule de sol și apă. Filmul separă suprafețele de frecare, slăbind interacțiunea dintre anvelopă și acoperire și reducând coeficientul de tracțiune. Când anvelopa alunecă de-a lungul drumului în zona de contact, este posibilă formarea de pene hidrodinamice elementare, ceea ce face ca elementele anvelopei să se ridice deasupra microprotecțiilor acoperirii. Contactul direct al anvelopei și al drumului în aceste locuri este înlocuit de frecare fluidă, în care coeficientul de aderență este minim.

Pe drumurile deformabile, coeficientul de frecare depinde de rezistența la forfecare a solului și de cantitatea de frecare internă din sol. Proeminențele benzii de rulare a roții motrice, care se aruncă în pământ, o deformează și o compactează, ceea ce determină o creștere a rezistenței la forfecare. Cu toate acestea, după o anumită limită, începe distrugerea solului, iar coeficientul de aderență scade.

Valoarea coeficientului de aderență este, de asemenea, influențată de modelul benzii de rulare a anvelopei. Anvelopele pentru autoturisme au o bandă de rulare cu model fin pentru o bună aderență pe suprafețele dure. Anvelopele pentru camioane au un model mare al benzii de rulare, cu praguri largi și înalte. În timpul mișcării, urechile tăiate în pământ, îmbunătățind pasabilitatea vehiculului. Abraziunea proeminențelor în timpul utilizării reduce aderența anvelopei.

Pe măsură ce crește presiunea de umflare, coeficientul de prindere crește mai întâi și apoi scade. Valoarea maximă a coeficientului de aderență corespunde aproximativ valorii presiunii recomandate pentru anvelopa dată.

Cu anvelopa care alunecă complet pe șosea (alunecarea roților motrice sau alunecarea roților de frânare), valoarea φ poate fi cu 10 - 25% mai mică decât cea maximă. Coeficientul de frecare lateral depinde de aceiași factori și, de obicei, este luat de 0,7F. Valorile medii ale coeficientului de aderență variază foarte mult de la 0,1 (pavaj înghețat) la 0,8 (pavaj de beton asfaltat și ciment).

Aderența anvelopelor este de o importanță capitală pentru siguranța rutieră, deoarece limitează capacitatea vehiculului de a frâna intens și de a conduce vehiculul în siguranță fără alunecare laterală.

Valoarea insuficientă a coeficientului de aderență este cauza în medie de 16% și în perioadele nefavorabile ale anului - până la 70% din numărul total de accidente rutiere. Comisia internațională pentru prevenirea suprafețelor rutiere alunecoase a stabilit că valoarea coeficientului de aderență pentru condițiile de siguranță a traficului nu trebuie să fie mai mică de 0,4.

Forțele care acționează asupra mașinii

Frânarea mașinii

Stabilitatea vehiculului

Manipularea vehiculului

Trecerea mașinii

Mașina se mișcă la o anumită viteză ca urmare a acțiunii asupra acesteia a forțelor motrice și a forțelor care rezistă mișcării (Fig. 1).

Forțele care împiedică mișcarea vehiculului includ: forțe de rezistență la rulare Pf, rezistența creată de ascensiunea drumului Pa, rezistenta aerului Pw, rezistența forțelor de inerție Pijamale... Pentru a depăși aceste forțe, mașina este echipată cu o sursă de energie - un motor. Cuplul rezultat din funcționarea motorului este transmis prin intermediul trenului de forță și a arborilor axiali la roțile motoare ale vehiculului. Rotația lor este împiedicată de forța de frecare care apare între roți și suprafața drumului.

În timpul rotației, roțile motoare creează forțe circumferențiale care acționează pe șosea, încercând să o împingă înapoi, parcă. La rândul său, drumul exercită o rezistență egală (reacție tangențială) pe roți, ceea ce determină mișcarea mașinii.

Forța care conduce vehiculul se numește forță de tracțiune și este notată cu Ph. Relația dintre aceste cantități sau condiția limitativă a mișcării mașinii, la care este asigurat echilibrul între forța de tracțiune și forțele de rezistență la mișcare, pot fi exprimate prin formula

Pk = Pf ± Pa + Pw + Pj.

Această ecuație se numește ecuația echilibrului de tracțiuneși vă permite să stabiliți modul în care forța de tragere este distribuită peste diferite tipuri de rezistență.

Rezistența la drum

Rezistența la rulare a unei anvelope pe șosea este o consecință a energiei cheltuite la pierderile de histerezis (interne) din anvelopă și la pierderile (exterioare). În plus, o parte din energie se pierde ca urmare a frecării suprafeței dintre anvelope și drum, a rezistenței la rulmenții butucilor roților antrenate și a rezistenței aerului la rotația roților. Datorită complexității luării în considerare a tuturor factorilor, rezistența la rulare a roților mașinii este estimată de costurile totale, având în vedere forța rezistenței la rulare exterioară mașinii. Când o roată elastică se rostogolește pe un drum greu, pierderile externe sunt neglijabile. Straturile din partea inferioară a anvelopei sunt comprimate și întinse. Fricțiunea are loc între particulele individuale ale anvelopei, se generează căldură, care este disipată, iar munca depusă la deformarea anvelopei nu revine complet în timpul restabilirii ulterioare a formei anvelopei. Când o roată elastică se rotește, deformările în fața anvelopei cresc, iar în spate, acestea scad.

Atunci când o roată tare se rostogolește pe un drum moale deformabil (sol, zăpadă), practic nu există pierderi pentru deformarea anvelopelor și energia este cheltuită doar pentru deformarea drumului. Roata se taie în pământ, o strânge în lateral, apăsând particule individuale, formând o rută.

Atunci când o roată deformabilă se rostogolește pe un drum moale, energia este cheltuită la depășirea pierderilor interne și externe.

Când o roată elastică rulează pe un drum moale, deformarea sa este mai mică decât atunci când rulează pe un drum greu, iar deformarea solului este mai mică decât atunci când se rulează pe una tare pe același sol.

Valoarea forței de rezistență la rulare poate fi determinată din formulă

Pf = Gf cos a,

Pf - forța de rezistență la rulare;

G este greutatea vehiculului;

a - unghiul care caracterizează abruptul ascensiunii sau coborârii;

f este coeficientul de rezistență la rulare, care ia în considerare forțele de deformare ale anvelopelor și pavajelor, precum și fricțiunea dintre acestea în diferite condiții de drum.

Valoarea coeficientului de rezistență la rulare variază de la 0,012 (pavaj din beton asfaltat) la 0,3 (nisip uscat).

Orez. 1. Forțe care acționează asupra unui vehicul în mișcare

Rezistență la urcare. Autostrăzile constau din urcușuri și coborâri alternante și rareori au secțiuni orizontale lungi. Abruptul ascensiunii este caracterizat de valoarea unghiului a (în grade) sau de valoarea pantei drumului t, care este raportul dintre cota H și poziția B (vezi Fig. 1):

i = H / B = tg a.

Greutatea unei mașini G care se deplasează în sus poate fi descompusă în două componente ale forței: G sina, direcționată paralel cu șoseaua și Gcosa, perpendicular pe drum. Forța G sin a se numește forța de rezistență la ascensiune și este notată de Ra.

Unghiurile de urcare pe drumurile pavate sunt mici și nu depășesc 4 - 5 °. Pentru astfel de unghiuri mici, putem presupune

i = tg a ~ sin a, apoi Pa - G sin a = Gi.

Când se deplasează în jos, forța lui Ra are direcția opusă și acționează ca o forță motrice. Unghiul a și panta i sunt considerate pozitive la creștere și negative la coborâre.

Autostrăzile moderne nu au secțiuni clar definite, cu o pantă constantă; profilul lor longitudinal este neted. Pe astfel de drumuri, panta și forța P se schimbă constant în timpul deplasării vehiculului.

Rezistență la denivelări. Nicio suprafață a drumului nu este complet plană. Chiar și trotuarele noi din beton ciment și beton asfaltat au nereguli de până la 1 cm înălțime. Sub influența sarcinilor dinamice, neregulile cresc rapid, reducând viteza vehiculului, scurtându-i durata de viață și crescând consumul de combustibil. Neregulile creează o rezistență suplimentară la mișcare.

Când roata lovește o cavitate lungă, aceasta lovește fundul roții și este aruncată în sus. După un impact puternic, roata se poate separa de suprafață și poate lovi din nou (deja de la o înălțime mai mică), făcând oscilații amortizate. Conducerea peste gropi scurte și creste este asociată cu o deformare suplimentară a anvelopei datorită forței care apare atunci când lovitura lovește lovitura. Astfel, mișcarea mașinii pe denivelările drumului este însoțită de impacturi continue ale roților și vibrații ale axelor și ale caroseriei. Ca urmare, are loc o disipare suplimentară a energiei în piesele anvelopei și a suspensiei, ajungând uneori la valori semnificative.

Rezistența suplimentară cauzată de neregulile rutiere este luată în considerare prin creșterea convențională a coeficientului de rezistență la rulare.

Valorile coeficientului de rezistență la rulare f și panta i caracterizează împreună calitatea drumului. Prin urmare, ei vorbesc adesea despre rezistența la drum P, egal cu suma forțelor Pf și Ra:

P = Pf -f Pa = G (f cos a -f sin a) ~ G (f + i).

Expresia dintre paranteze se numește coeficientul de tragere a drumuluiși se notează cu litera F. Apoi forța de rezistență a drumului

P = G (f cos a -f sin a) = G f.

Windage. Când mașina se deplasează, aceasta este rezistată și de mediul aerian. Consumul de energie pentru depășirea rezistenței la aer constă în următoarele valori:

Tracțiunea frontală rezultată din diferența de presiune dintre fața și spatele unui vehicul în mișcare (aproximativ 55 - 60% din rezistența totală a aerului);

Rezistența creată de piesele proeminente: plăcuțe, aripi, plăcuță de înmatriculare (12 - 18%);

Rezistența care rezultă din trecerea aerului prin radiator și compartimentul motorului (10-15%);

Fricțiunea suprafețelor exterioare împotriva straturilor de aer din apropiere (8 - 10%);

Rezistența cauzată de diferența de presiune între partea de sus și partea de jos a vehiculului (5 - 8%).

Pe măsură ce viteza crește, crește și rezistența aerului.

Remorcile determină o creștere a forței de rezistență la aer datorită turbulenței semnificative a fluxurilor de aer între tractor și remorcă, precum și datorită creșterii suprafeței exterioare de frecare. În medie, se poate presupune că utilizarea fiecărei remorci crește această rezistență cu 25% comparativ cu un singur vehicul.

Forța de inerție

Pe lângă forțele de rezistență ale drumului și aerului, forțele de inerție P) influențează mișcarea mașinii. Orice modificare a vitezei de mișcare este însoțită de depășirea forței de inerție, iar valoarea acesteia este cu atât mai mare, cu cât este mai mult m tapițat, aeea mașinii:

Durata de funcționare a vehiculului este de obicei scurtă în comparație cu durata totală de funcționare. De exemplu, atunci când lucrează în orașe, mașinile se mișcă uniform 15 - 25% din timp. De la 30% la 45% din timp este petrecut prin accelerarea mișcării mașinii și 30-40% - prin deplasare și frânare. La pornire și creșterea vitezei, mașina se deplasează cu accelerație - viteza sa este inegală. Cu cât mașina accelerează mai repede, cu atât mașina accelerează mai mult. Accelerarea arată cum crește viteza vehiculului în fiecare secundă. În practică, accelerația unei mașini ajunge la 1-2 m / s2. Aceasta înseamnă că pentru fiecare secundă viteza va crește cu 1-2 m / s.

Forța de inerție se schimbă pe măsură ce vehiculul se deplasează în conformitate cu schimbarea accelerației. Pentru a depăși forța inerțială, o parte din forța de tracțiune este consumată. Cu toate acestea, în cazurile în care autovehiculul coboară după accelerarea preliminară sau în timpul frânării, forța de inerție acționează în direcția mișcării mașinii, acționând ca o forță motrice. Luând în considerare acest lucru, unele secțiuni de drum dificile pot fi depășite cu o accelerare preliminară a vehiculului.

Mărimea forței de rezistență la accelerație depinde de accelerația mișcării. Cu cât mașina accelerează mai repede, cu atât devine mai mare această forță. Valoarea sa se schimbă chiar și la pornire. Dacă mașina pornește ușor, atunci această forță este aproape absentă și, cu un start puternic, poate chiar să depășească forța de tractiune. Acest lucru va duce fie la oprirea mașinii, fie la alunecarea roților (în cazul unei valori insuficiente a coeficientului de aderență).

În timpul funcționării mașinii, condițiile de conducere sunt în continuă schimbare: tipul și starea stratului de acoperire, amploarea și direcția pantelor, puterea și direcția vântului. Aceasta schimbă viteza vehiculului. Chiar și în cele mai favorabile condiții (conducerea pe autostrăzi îmbunătățite în afara orașelor și orașelor), viteza vehiculului și puterea de tractare rămân rareori constante pentru o lungă perioadă de timp. Viteza medie de mișcare (definită ca raportul dintre distanța parcursă și timpul petrecut pe parcursul acestei căi, ținând cont de timpul opririlor pe drum) este afectată, pe lângă forțele de rezistență, de influența unui număr foarte mare de factori. Acestea includ: lățimea carosabilului, intensitatea traficului, iluminarea drumului, condițiile meteorologice (ceață, ploaie), prezența zonelor periculoase (treceri de cale ferată, aglomerația pietonilor), starea vehiculului etc.

În condiții de drum dificile, se poate întâmpla ca suma tuturor forțelor de rezistență să depășească forța de tractare, atunci mișcarea mașinii va fi încetinită și se poate opri dacă șoferul nu ia măsurile necesare.

Adeziunea roții mașinii la drum

Pentru a pune în mișcare o mașină staționară, tracțiunea singură nu este suficientă. De asemenea, este nevoie de frecare între roți și drum. Cu alte cuvinte, mașina se poate deplasa numai dacă roțile motoare aderă la suprafața drumului. La rândul său, forța de aderență depinde de greutatea de prindere a vehiculului Gv, adică de sarcina verticală pe roțile motoare. Cu cât este mai mare sarcina verticală, cu atât este mai mare forța de aderență:

Psc = ФGk,

unde Psc este forța de aderență a roților la șosea, kgf; F - coeficient de aderență; GK - greutate de aderență, kgf. Condiție de conducere fără alunecare pe roată

Pk< Рсц,

adică, dacă forța de tractiune este mai mică decât forța de tracțiune, atunci roata motrică se rostogolește fără a aluneca. Dacă se aplică o forță de tracțiune pe roțile motoare, care este mai mare decât forța de tracțiune, atunci mașina se poate deplasa numai odată cu alunecarea roților motrice.

Coeficientul de aderență depinde de tipul și starea stratului de acoperire. Pe drumurile pavate, valoarea coeficientului de aderență se datorează în principal fricțiunii de alunecare dintre anvelopă și drum și interacțiunii particulelor benzii de rulare și denivelării suprafeței. La umectarea unei suprafețe dure, coeficientul de aderență scade foarte vizibil, ceea ce se explică prin formarea unui film dintr-un strat de particule de sol și apă. Filmul separă suprafețele de frecare, slăbind interacțiunea dintre anvelopă și acoperire și reducând coeficientul de aderență. Când anvelopa alunecă de-a lungul drumului în zona de contact, este posibilă formarea de pene hidrodinamice elementare, ceea ce face ca elementele anvelopei să se ridice deasupra microprotecțiilor acoperirii. Contactul direct al anvelopei și al drumului în aceste locuri este înlocuit de frecare fluidă, în care coeficientul de aderență este minim.

Pe drumurile deformabile, coeficientul de frecare depinde de rezistența la forfecare a solului și de cantitatea de frecare internă din sol. Proeminențele benzii de rulare a roții motrice, care se aruncă în pământ, o deformează și o compactează, ceea ce determină o creștere a rezistenței la forfecare. Cu toate acestea, după o anumită limită, începe distrugerea solului și coeficientul de frecare scade.

Valoarea coeficientului de aderență este, de asemenea, influențată de modelul benzii de rulare a anvelopei. Anvelopele pentru autoturisme au o bandă de rulare cu model fin pentru o bună aderență pe suprafețele dure. Anvelopele pentru camioane au un model mare al benzii de rulare, cu praguri largi și înalte. În timpul mișcării, urechile tăiate în pământ, îmbunătățind pasabilitatea vehiculului. Abraziunea proeminențelor în timpul utilizării reduce aderența anvelopei.

Pe măsură ce crește presiunea de umflare, coeficientul de prindere crește mai întâi și apoi scade. Valoarea maximă a coeficientului de aderență corespunde aproximativ valorii presiunii recomandate pentru anvelopa dată.

Cu anvelopa care alunecă complet pe șosea (alunecarea roților motrice sau alunecarea roților de frânare), valoarea φ poate fi cu 10 - 25% mai mică decât cea maximă. Coeficientul de frecare lateral depinde de aceiași factori și, de obicei, este luat de 0,7F. Valorile medii ale coeficientului de aderență variază foarte mult de la 0,1 (pavaj înghețat) la 0,8 (pavaj de beton asfaltat și ciment).

Aderența anvelopelor este de o importanță capitală pentru siguranța rutieră, deoarece limitează capacitatea vehiculului de a frâna intens și de a conduce vehiculul în siguranță fără alunecare laterală.

Valoarea insuficientă a coeficientului de aderență este cauza în medie de 16% și în perioadele nefavorabile ale anului - până la 70% din numărul total de accidente rutiere. Comisia internațională pentru prevenirea suprafețelor rutiere alunecoase a stabilit că valoarea coeficientului de aderență pentru condițiile de siguranță a traficului nu trebuie să fie mai mică de 0,4.

FRÂNAREA VEHICULULUI

Frânele fiabile și eficiente permit șoferului să conducă cu încredere la viteză mare și, în același timp, să ofere siguranța de conducere necesară.

În procesul de frânare, energia cinetică a vehiculului este transformată în frecare între plăcuțele de frecare ale plăcuțelor și tamburele de frână, precum și între anvelope și drum (Fig. 2).

Mărimea cuplului de frânare dezvoltat de mecanismul de frânare depinde de proiectarea acestuia și de presiunea din acționare. Pentru cele mai frecvente tipuri de servomotoare de frână, hidraulice și pneumatice, forța de apăsare pe tampon este direct proporțională cu presiunea dezvoltată în servomotor în timpul frânării.

Frânele mașinilor moderne pot dezvolta un cuplu mult mai mare decât cuplul de tracțiune al anvelopelor. Prin urmare, derapajul este foarte des observat în practică, când, cu frânarea intensivă, roțile mașinii sunt blocate și alunecă de-a lungul drumului fără a se roti. Înainte ca roata să fie blocată între garniturile de frână și tamburi, acționează forța de frecare glisantă, iar în zona de contact a anvelopei cu șoseaua - forța de frecare statică. După blocare, dimpotrivă, forța de frecare statică acționează între suprafețele de frecare ale frânei, iar forța de frecare de alunecare acționează în zona de contact a anvelopei cu șoseaua. Când roata este blocată, frecarea în frână și rulare nu mai sunt consumate și aproape toată căldura echivalentă cu energia cinetică absorbită a vehiculului este eliberată la punctul de contact al anvelopei cu șoseaua. O creștere a temperaturii anvelopelor va înmuia cauciucul și va reduce aderența. Prin urmare, cea mai mare eficiență de frânare se obține atunci când roata se rotește la limita de blocare.

Cu frânarea simultană de către motor și frâne, forța de aderență pe roțile motoare se realizează cu o presiune mai mică pe pedală decât la frânarea cu frânele singure. Frânarea prelungită (de exemplu, în timp ce conduceți pe coborâri lungi) ca urmare a încălzirii tamburilor de frână reduce brusc coeficientul de frecare a garniturilor de frecare și, în consecință, cuplul de frânare. Astfel, frânarea cu un motor decuplat, utilizată ca metodă suplimentară de reducere a vitezei, poate crește durata de viață a frânelor. În plus, la frânarea cu un motor decuplat, stabilitatea laterală a vehiculului este mărită.

Orez. 2. Forțele care acționează asupra roții mașinii la frânare

Distingeți între frânarea de urgență și frânarea de serviciu.

Serviciu se numește frânare pentru a opri mașina sau pentru a reduce viteza de mișcare într-un loc predeterminat de șofer. Reducerea vitezei în acest caz se efectuează fără probleme, mai des prin frânarea combinată.

De urgență se apelează frânarea, care se efectuează pentru a preveni o coliziune cu un obstacol apărut sau observat în mod neașteptat (obiect, mașină, pieton etc.). Această frânare poate fi caracterizată prin distanța de oprire și distanța de oprire a vehiculului.

Sub oprindu-seînțelegeți distanța pe care o va parcurge mașina din momentul în care șoferul detectează pericolul până în momentul în care mașina se oprește.

Mod de frânare se numește partea distanței de oprire pe care mașina o va trece din momentul în care roțile încep să frâneze până când mașina se oprește complet.

Timpul total t0 necesar pentru a opri mașina din momentul în care apare obstacolul („timpul de oprire”) poate fi reprezentat ca suma mai multor componente:

t0 = tр + tпр + tу + tT,

unde tр este timpul de reacție al șoferului, s;

tпр - timpul dintre începutul apăsării pedalei de frână și începutul acțiunii frânelor, s;

tu este momentul creșterii decelerării, s;

tT - timpul de decelerare complet, s.

Cantitate tnp + ty denumit adesea timpul de răspuns al actuatorului de frână.

În timpul fiecărui interval de timp constitutiv, mașina parcurge o anumită cale, iar suma lor este o cale de oprire (Fig. 3):

S0 = S1 + S2 + S3, m,

unde S1, S2, S3 - respectiv, căile parcurse de mașină în timpul tр, tПр + tу, tт.

În timpul tp, șoferul își dă seama de necesitatea frânării și își transferă piciorul de la pedala de alimentare cu combustibil la pedala de frână. Timpul tp depinde de calificările șoferului, de vârsta acestuia, de oboseală și de alți factori subiectivi. Acesta variază de la 0,2 la 1,5 s sau mai mult. Când se calculează, se ia de obicei tp = 0,8 s.

Timpul tnp este necesar pentru a selecta jocurile și pentru a deplasa toate piesele de acționare (pedale, pistoane ale cilindrului de frână sau diafragme ale camerei de frână, plăcuțe de frână). Acest timp depinde de proiectarea transmisiei de frână și de starea tehnică a acesteia.

Orez. 3. Distanța de frânare și distanța de siguranță a vehiculului

În medie, pentru o acționare hidraulică reparabilă, tпр = 0,2 s, iar pentru o acționare pneumatică - 0,6 s. Pentru trenurile rutiere cu frâne pneumatice, timpul tпр poate ajunge la 2 s. Segmentul caracterizează timpul unei creșteri treptate a decelerării de la zero (începutul acțiunii frânelor) la valoarea maximă. Acest timp este în medie de 0,5 s.

În timpul tp + tpp, mașina se deplasează uniform cu viteza inițială Vа. În timpul timpului, viteza scade ușor. În timpul tt, decelerarea rămâne aproximativ constantă. În momentul în care mașina se oprește, decelerarea scade la zero aproape instantaneu.

Distanța de oprire a mașinii fără a lua în considerare forța de rezistență a drumului poate fi determinată de formulă

S = (t * V0 / 3.6) + ke (Va2 / 254Фх)

unde S0 - distanța de oprire, m;

VA - viteza vehiculului la momentul inițial de frânare, km / h;

ke - coeficientul de eficiență de frânare, care arată de câte ori decelerarea efectivă a mașinii este mai mică decât maximul teoretic posibil pe un drum dat. Pentru autoturisme ke ~ 1.2, pentru camioane și autobuze ke ~ 1.3 - 1.4;

Фх - coeficientul de aderență a anvelopelor la drum,

t = tр + tпр + 0,5tу.

Expresia ke = V2 / (254 yx) - reprezintă distanța de frânare, a cărei valoare, după cum se poate vedea din formulă, este proporțională cu pătratul vitezei cu care se deplasa mașina înainte de începerea frânării. Prin urmare, dacă viteza de mișcare este dublată, de exemplu, de la 20 la 40 km / h, distanța de frânare va crește de 4 ori.

Standardele privind eficiența frânei de picior a mașinilor în condiții de funcționare sunt date în tabel. 1 (viteza inițială de frânare 30 km / h).

La frânarea pe drumuri înzăpezite sau alunecoase, forțele de frânare ale tuturor roților vehiculului ating valoarea de tracțiune aproape simultan. Prin urmare, la Фх<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех ав­томобилей.

Schimbarea direcției de mișcare a oricărui corp poate fi realizată numai prin aplicarea de forțe externe asupra acestuia. Când un vehicul se mișcă, multe forțe acționează asupra acestuia, în timp ce anvelopele îndeplinesc funcții importante: fiecare modificare a direcției sau vitezei vehiculului determină apariția forțelor de acțiune în anvelopă.

Autobuzul este legătura dintre vehicul și șosea. Problema principală a siguranței circulației vehiculelor este rezolvată în locul contactului anvelopei cu șoseaua. Anvelopa transmite toate forțele și momentele care apar în timpul accelerării și decelerării mașinii, când se schimbă direcția mișcării acesteia.

Anvelopa absoarbe forțele laterale, menținând vehiculul pe calea aleasă de șofer. Prin urmare, condițiile fizice de aderență a anvelopei la suprafața drumului determină limitele sarcinilor dinamice care acționează asupra vehiculului.

Orez. 01: Montarea anvelopei tubeless pe jantă;
1. Jantă; 2. Roll-up (Hump) pe suprafața de aterizare a cordonului anvelopei; 3. Margel de jantă; 4. Carcasa anvelopei; 5. strat interior etanș; 6. Centura centurii; 7. Protector; 8. Peretele lateral al anvelopei; 9. Margele de cauciuc; 10. Miezul mărgelei; 11. Supapă

Criterii de evaluare decisive:
-Furnizarea unei mișcări rectilinee stabile atunci când forțele laterale acționează asupra mașinii
-Asigurarea virajelor stabile Asigurarea tractiunii pe diferite suprafete ale carosabilului Asigurarea tractiunii in diferite conditii meteorologice
- Asigurarea unei bune controlabilități a vehiculului
-Rezistență, rezistență la uzură, durată lungă de viață
-Preț scăzut
-Risc minim de deteriorare a anvelopelor la alunecare

Alunecarea anvelopei

Alunecarea anvelopei sau alunecarea are loc din diferența dintre viteza teoretică de deplasare datorată rotației roții și viteza reală de deplasare datorită forțelor de aderență ale roții la drum.

Prin intermediul exemplului dat, această afirmație poate fi clarificată: lăsați circumferința de-a lungul suprafeței exterioare de rulare a unei anvelope pentru autoturisme să fie de aproximativ 1,5 m. Dacă roata se învârte în jurul axei de rotație de 10 ori când mașina se deplasează, atunci calea parcursă de mașină ar trebui să fie de 15 m. Dacă alunecarea are loc în anvelope, calea parcursă de mașină devine mai scurtă. Legea inerției Fiecare corp fizic tinde fie să mențină o stare de repaus, fie să mențină o stare de mișcare rectilinie.

O forță externă trebuie aplicată corpului pentru a scoate corpul fizic dintr-o stare de repaus sau pentru a-l devia de la mișcare rectilinie. Schimbarea vitezei de mișcare, atât în ​​timpul accelerării mașinii, cât și în timpul frânării, va necesita o aplicare corespunzătoare a forțelor externe. Dacă șoferul încearcă să frâneze atunci când virează pe o suprafață rutieră acoperită de gheață, vehiculul va avea tendința de a circula drept fără dorința clară de a schimba viteza, iar răspunsul la direcție va fi prea lent.

Pe o suprafață înghețată, numai frânele mici și forțele laterale pot fi transmise prin roțile mașinii, astfel încât conducerea pe drumuri alunecoase nu este o sarcină ușoară. Momente de forțe În timpul mișcării de rotație, momentele de forțe acționează sau influențează corpul.

În modul mișcare, roțile se rotesc în jurul axelor lor, depășind momentele de inerție în repaus. Momentul de inerție al roților crește odată cu creșterea vitezei de rotație și, în același timp, a vitezei vehiculului. Dacă vehiculul se află pe o parte pe un drum alunecos (de exemplu, o suprafață înghețată) și pe cealaltă parte pe drum cu un coeficient normal de aderență (coeficient de aderență neuniform μ), atunci vehiculul primește o rotație mișcare în jurul unei axe verticale la frânare. Această mișcare de rotație se numește momentul de girație.

Distribuția forțelor, împreună cu greutatea corpului (gravitația), acționează asupra mașinii diferite forțe externe, a căror amploare și direcție depind de modul și direcția de mișcare a vehiculului. În acest caz, vorbim despre următorii parametri:

 Forțe în direcție longitudinală (de ex. Tracțiune, rezistență la aer sau frecare la rulare)

 Forțe care acționează într-o direcție laterală (de exemplu, forța aplicată la volanele unei mașini, forța centrifugă la virare sau forța unui vânt lateral sau forța generată atunci când conduceți pe o pantă).

Aceste forțe sunt denumite în mod obișnuit forțe de alunecare laterale ale vehiculului. Forțele care acționează în direcție longitudinală sau transversală sunt transmise anvelopelor și prin ele către calea de rulare în direcție verticală sau orizontală, provocând deformarea anvelopei în direcția longitudinală sau transversală.

Aceste forțe sunt transmise corpului mașinii prin:
 șasiul vehiculului (așa-numitele forțe ale vântului)
 comenzi (forța de direcție)
 motor și unități de transmisie (forța motrice)
 mecanisme de frânare (forțe de frânare)
În direcția opusă, aceste forțe acționează de pe suprafața drumului asupra anvelopelor și sunt apoi transmise vehiculului. Acest lucru se datorează faptului că: orice forță provoacă opoziție

Pentru a asigura deplasarea, forța de tracțiune transmisă roții prin intermediul cuplului generat de motor trebuie să depășească toate forțele de tracțiune externe (forțe longitudinale și laterale) care apar, de exemplu, atunci când vehiculul se deplasează pe un drum cu o pantă laterală .

Pentru a evalua dinamica de conducere, precum și stabilitatea vehiculului, trebuie cunoscute forțele care acționează între anvelopă și suprafața drumului în așa-numitul plasture de contact pneu-drum. Forțele externe care acționează la zona de contact a anvelopei cu șoseaua sunt transmise prin roată către vehicul. Pe măsură ce practica de conducere crește, șoferul învață din ce în ce mai bine să răspundă acestor forțe.

Pe măsură ce experiența de conducere progresează, șoferul devine din ce în ce mai conștient de forțele care acționează în zona de contact anvelopă-drum. Mărimea și direcția forțelor externe depind de intensitatea accelerației și decelerării vehiculului, sub acțiunea forțelor laterale din vânt sau atunci când circulați pe un drum cu o pantă transversală. Experiența conducerii pe drumuri alunecoase se deosebește, când impactul excesiv asupra comenzilor poate deraia anvelopele mașinii în alunecare.

Dar cel mai important lucru este că șoferul învață acțiunile corecte și măsurate prin intermediul comenzilor care împiedică apariția mișcărilor necontrolate. Acțiunile necorespunzătoare ale conducătorului auto cu o putere mare a motorului sunt deosebit de periculoase, deoarece forțele care acționează în plasturele de contact pot depăși limita admisibilă de adeziune, ceea ce poate determina alunecarea mașinii sau pierde complet controlul și crește uzura pneurilor.

Forțe în zona de contact anvelopă-drum Doar forțele strict dozate în zona de contact roată-drum sunt capabile să asigure viteza și direcția de deplasare corespunzătoare dorinței șoferului. Forța totală din zona de contact a anvelopei cu șoseaua constă din următoarele forțe care o constituie:

Forța tangențială îndreptată în jurul circumferinței anvelopei Forța tangențială Fμ este generată de transmisia cuplului de către trenul de acționare sau de frânarea vehiculului. Acționează în direcția longitudinală pe suprafața drumului (forță longitudinală) și permite șoferului să accelereze atunci când acționează asupra pedalei de gaz sau să încetinească când acționează asupra pedalei de frână.

Forța verticală (reacție normală de susținere) Forța verticală dintre anvelopă și suprafața drumului este denumită forță radială sau reacția normală de susținere FN. Forța verticală dintre anvelopă și suprafața drumului este întotdeauna prezentă, atât atunci când vehiculul este în mișcare, cât și când este staționar. Forța verticală pe o suprafață portantă este determinată de fracțiunea din greutatea vehiculului pe acea roată, plus forța verticală suplimentară care rezultă din redistribuirea greutății în timpul accelerației, frânării sau virării.

Forța verticală crește sau scade pe măsură ce vehiculul se deplasează în sus sau în jos, în timp ce creșterea sau scăderea forței verticale depinde de direcția în care se deplasează vehiculul. Răspunsul normal de sprijin este determinat atunci când vehiculul staționează pe o suprafață orizontală.

Forțe suplimentare pot crește sau micșora forța verticală dintre roată și suprafața drumului (reacție normală de susținere). Deci, atunci când conduceți fără rotire, forța suplimentară reduce componenta verticală pe roțile interioare la centrul de rotație și crește componenta verticală pe roțile din partea exterioară a vehiculului.

Zona de contact a anvelopei cu suprafața drumului este deformată de forța verticală aplicată roții. Deoarece pereții laterali ai anvelopei suferă o deformare corespunzătoare, forța verticală nu poate fi distribuită uniform pe întreaga zonă a plasturii de contact, dar are loc o distribuție trapezoidală a presiunii anvelopei pe suprafața portantă. Pereții laterali ai anvelopei absorb forțe externe, iar anvelopa se deformează în funcție de amploarea și direcția sarcinii externe.

Forța laterală

Forțele laterale acționează asupra roții, de exemplu, atunci când este aplicat un vânt transversal sau când vehiculul circulă în jurul unei curbe. Roțile direcționate ale unui vehicul în mișcare, atunci când deviază de la poziția dreaptă, sunt, de asemenea, supuse acțiunii unei forțe laterale. Forțele laterale sunt declanșate prin măsurarea direcției de deplasare a vehiculului.