Сцепление колеса с опорной поверхностью

В общем случае ограничение сцепления возможно следующим образом:

либо буксованием, либо несущей способностью грунта. Рассмотрим в отдельности определение коэффициента сцепления при каждом из этих двух случаев.

Коэффициент сцепления ограничен буксованием

Расчетная схема для определения коэффициента сцепления при буксовании приведена на рис.10.8.

На колесо действуют крутящий момент М, нормальная сила F_z и продольная сила F_x. Со стороны опорной поверхности приложена тангенциальная реакция R _zmax и нормальная R_{z. .}При буксовании выступы элементов протектора шины скользят по опорной поверхности, а грунт, находящийся между шипами, сдвигается. При этом тангенциальная реакция грунта достигает максимального значения, ограниченного силами трения-скольжения грунтозацепов по опорной поверхности F_Pт и силами сопротивления сдвигу грунта, находящегося между грунтозацепами Fj_c. С учетом этого максимальная тангенциальная реакция, ограниченная силами трения элементов протектора с дорогой и сопротивления сдвигу грунта при буксовании, запишется

Рис.10.8 Буксование , (10.7)

где ; ,

где - коэффициент трения выступов протектора шины об опорную поверхность; А – площадь контакта колеса с поверхностью; к_н- коэффициент насыщенности рисунка протектора; t - сопротивление сдвигу грунта; Р_г –давление на грунт.

Из ранее изложенного следует, что сопротивление сдвигу грунта равно

,

где С_о, -соответственно коэффициент внутреннего сцепления и угол внутреннего трения.

Если учесть, что тангенциальная реакция зависит от коэффициента сцепления колеса с дорогой, то вправе записать

,

где - коэффициент сцепления шины с деформируемой опорной поверхностью.

После подстановки уравнение (10.7) примет вид

.

Окончательно, коэффициент сцепления запишется

. (10.8)

Заметим, что на недеформируемой опорной поверхности, когда отсутствует сдвиг грунта между шипами протектора, коэффициент сцепления равен коэффициенту трения выступов протектора шины с опорной поверхностью.

Коэффициент сцепления ограничен несущей способностью грунта

На рис.10.9 приведена схема для определения коэффициента сцепления, ограниченого несущей способностью грунта.

В этом случае при максимальном по сцеплению значению реакции R_xmax суммарная сила Q_s cил F_x и F_z будет ограничена несущей способностью грунта. С учетом изложеного вправе записать

,

где Р_S - несущая способность грунта;

А-площадь контакта колеса с опорной поверхностью.

Рис.10.9 Несущая способность грунта

Из анализа рис. 10.9 следует .

С учетом выше изложенного имеем

.

Окончательно коэффициент сцепления шины с деформируемой поверхностью

. (10.9)

Из двух значений , рассчитанных по формулам (10.8), (10.9), берется меньшее значение.

В качестве примера ниже приведены значения коэффициента сцепления для некоторых опорных поверхностей.

Асфальтобетон

· сухой 0,6…0,8

· мокрый 0,35…0,6

Грунтовая дорога

· сухая 0,4…0,6

· после дождя 0,2…0,4

· распутица 0,25…0,3

Песок

· сухой 0,2…0,4

· влажный 0,35…0,5