Вопрос 15. Предельные случаи качения колеса. К-т сцепления.

Вспомним формулы (7) и (11):

f = а /r + M/ R (r -r )/r r , (1.17)

R = M/r - R a /r - I /r j / r , (1.21)

Из них видно, что величина продольной реакцииR однозначно связана с радиусом качения. Однако вместо зависимости R = f(r )удобнее рассматривать зависимость некоторой безразмерной величины R /R от некоторой безразмерной величины, связанной с радиусом качения и условно называемой к-том буксования ,% и к-том скольжения s,%. Причем:

,% = (V - V )/ V ,%, аs,% = (V - V )/ V ,%, (1.26)

где: V -теоретическая скорость колеса, равная произведению радиуса качения колеса r в свободном режиме (R = 0) на угловую скорость ;

V -действительная скорость колеса, равная произведению радиуса качения r , соответствующего реально передаваемому через колесо моменту, на угловую скорость . Т.е.V = r , а V = r , тогда:

,% =(1- r /r ),% и s,% =(1- r /r ),%, (1.27)

В свободном режиме: (R = 0) ,% = 0 и s,% = 0, т.к. r = r .

При полном буксовании: ,% = 100%, а s,% = , т.к. r = 0.

При полном скольжении: s,% = 100%, а ,% = , т.к. r = .

Эксперименты показали, что зависимость R /R от ,% или от s,% во всех случаях и для всех шин и опорных поверхностей имеет одинаковую форму. На твердых дорогах максимум R /R соответствует 15…25% ,% и s,% , а превышение максимума составляет 5…15%. На мокрых дорогах с твердым покрытием максимум R /R соответствует 30…50% ,% и s,% , а превышение максимума составляет 30…50%.

Если условия качения таковы, что ,% и s,% меньше соответствующего максимума R /R , то возрастание продольной реакции R будет ограничиваться только величиной момента, подводимого к колесу. Увеличение М приводит к увеличению R и увеличению к-тов ,% и s,%. В этом случае отношение R /R называют к-том продольной силы колеса и обозначают К .

Начиная с некоторого момента М и соответствующих ему значений ,% и s,% величина продольной реакции R ограничивается условиями сцепления колеса с опорной поверхностью. Дальнейшее увеличение М при равномерном качении колеса невозможно. Если же все же М увеличивать, то это приведет к увеличению угловой скорости колеса, R при этом либо неизменна (если ,% и s,% не меняются), либо уменьшается (если ,% и s,% растут).

В этих условиях R называют максимально возможной по сцеплению и обозначают R .R для одного и того же колеса и одной и той же поверхности различна для различных ,% и s,%. Отношение R / R максимально возможной по условиям сцепления продольной реакции к нормальной называют продольным к-том сцепления колеса с опорной поверхностью.

Природа при движении по твердой дороге аналогична природе к-та сопротивления качению. При движении передняя часть контакта колеса с дорогой находится в состоянии трения покоя, а задняя – трения скольжения, причем скорость скольжения в разных точках контакта различна. При изменении величины передаваемого момента меняется соотношение между площадью той части контакта, на которой имеет место трение покоя и той, где происходит скольжение, а также меняются скорости скольжения. Это является основной причиной зависимости от ,% и s,%.

На деформируемых дорогах зависимость более сложная. Во-первых, R равна разности проекций на плоскость дороги максимальных касательных и нормальных реакций, а во-вторых, R в этом случае обусловлена не только силами сцепления шины с поверхностью дороги, но и силами, необходимыми для среза грунта.