7.4. Сцепление колеса с опорной поверхностью
Возможность движения автомобиля по деформируемым грунтам определяется по величине окружной силы на ведущих колесах, максимальное значение который будет характеризовать коэффициентом сцепления или несущей способностью грунта. Окружное усилие, которое может реализовать колесо на деформируемом грунте, определяется сопротивлением грунта смятию и срезу:
,
где
- сила, обусловленная внутренним трением
в грунте:
=
сила сопротивления грунта срезу:
- сила, определяемая сцеплением частиц
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.7.5. На колесо действуют крутящий момент Мк, нормальная сила Gк и продольная сила Px. Со стороны опорной поверхности приложена тангенциальная Rt и нормальная Rz. реакции. 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 PPт и силами сопротивления сдвигу грунта, находящегося между грунтозацепами Pc. С учетом этого максимальная тангенциальная реакция, ограниченная силами трения элементов протектора с дорогой и сопротивления сдвигу грунта при буксовании, можно оценить по следующей формуле:
;
,
(7.18)
где
-
коэффициент трения выступов протектора
шины об опорную поверхность; А
– площадь контакта колеса с поверхностью;
кн-
коэффициент насыщенности рисунка
протектора;
- сопротивление сдвигу грунта; Рг
– давление на грунт.
Рис. 7.5. Схема качения ведущего колеса для определения коэффициента сцепления при
Буксовании
Из ранее изложенного следует, что сопротивление сдвигу грунта равно
,
(7.19)
где
С0,
-
соответственно коэффициент внутреннего
сцепления и угол внутреннего трения.
Если учесть, что тангенциальная реакция зависит от коэффициента сцепления колеса с дорогой, то
,
(7.20)
где
-
коэффициент сцепления шины с деформируемой
опорной поверхностью.
Решая совместно выражения (7.18) - (7.20), имеем
.
(7.21)
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. При максимальном по сцеплению значению реакции Rxmax сила
(7.22)
будет ограничена несущей способностью грунта (РS - несущая способность грунта; А - площадь контакта колеса с опорной поверхностью).
Рис. 7.6. Схема для определения коэффициента сцепления, ограниченного