Взаимодействие колеса с препятствием

Ведомые колеса хуже преодолевают вертикальные препятствия, чем ведущие. Это происходит потому, что ведущее колесо стремится преодолеть вертикальное препятствие, а ведомое колесо только упирается в него. На ведомое (переднее) колесо автомобиля при преодолении им вертикального препятствия высотой h действуют толкающая сила Р_х (рис. 11.4, а) и реакция R препятствия.

а

б

а – на ведомое колесо; б – на ведущее колесо

Рисунок 11.4 – Силы, действующие на колесо при преодолении препятствия

Из условий равновесия колеса имеем: R_z = P_z, R_x = Р_х. Силы, действующие на колесо, связаны между собой равенствами:

R_z = R_xtgα₁ = R_xtgα₁, Р_х = P_z/tgα₁.

Значение tgα₁ определится из треугольника АОС:

(11.4)

Следовательно, толкающая сила определится как:

(11.5)

Из формулы (11.5) следует, что при h = r сила Р_х становится бесконечно большой и при наезде ведомых передних колес на препятствие такой высоты автомобиль не сможет его преодолеть даже при весьма большой силе тяги на ведущих колесах. При h > r преодоление препятствия также невозможно.

На ведущее переднее колесо, кроме сил Р_х и P_z, действует тяговый момент М_т, вследствие чего появляется сила Р_т (рис. 11.4, б), которая раскладывается на горизонтальную Р' и вертикальную Р" составляющие. В результате действия сил Р_х и Р_z возникают реакции R_x и R_z.

Спроектировав все силы на вертикальную и горизонтальную оси, получим: Р_х = R_x – Р_т', Р_z = R_z – Р_т".

Возникновение дополнительной силы Р_т" позволяет ведущему колесу преодолевать препятствие высотой, равной радиусу колеса, а сила Р_т' уменьшает составляющую силы сопротивления движению R_x.