Мал. 13. Ковзання (заштрихована зона) в контакті гальмуючого колеса з дорогою: а - ведене колесо; б - гальмівна сала 20 кгс; в - гальмівна сила 80 кгс; г - гальмівна сила 160 кгс
Підсумувавши елементарні дотичні реакції, ми отримаємо поздовжню реакцію Rx, яка гальмує автомобіль, і бічну реакцію Rv, яка перешкоджає зсуву колеса із заданої траєкторії руху. Можна констатувати, що такі найважливіші властивості автомобіля, як гальмівна ефективність і стійкість руху практично цілком залежать від тертя в контакті коліс з дорогою.
Підсумувавши елементарні дотичні реакції, ми отримаємо поздовжню реакцію Rx, яка гальмує автомобіль, і бічну реакцію Rv, яка перешкоджає зсуву колеса із заданої траєкторії руху. Можна констатувати, що такі найважливіші властивості автомобіля, як гальмівна ефективність і стійкість руху практично цілком залежать від тертя в контакті коліс з дорогою.
У більшості випадків тертя в контакті колеса з дорогою є зовнішнім, т. Е. Що становить саму суть тертя постійне виникнення і руйнування фрикційних зв'язків контртіло відбувається в тонких поверхневих шарах. Але іноді, особливо при екстрених гальмуваннях на сухих гладких покриттях, коли за рахунок тертя в контакті поглинається величезна енергія, а отже, підвищується температура контакту, протекторна гума починає прихоплюватися до покриття дороги і зовнішнє тертя змінюється внутрішнім тертям між шарами гуми. Сили молекулярного зчеплення між частинками гуми виявляються менше сил в контакті, і на дорозі залишаються чорні Юзово сліди.
Вище було показано, що у що рухається еластичного колеса в контакті завжди є елементи, що ковзають по дорозі, яких тим більше, чим вище питома навантаженість контакту. При значних тангенціальних силах по дорозі ковзають всі елементи контакту.
Таким чином, взаємодія між колесом і дорогою складається з тертя спокою одних і тертя ковзання інших елементів, причому співвідношення цих складових може змінюватися в широких межах. Все це дало фахівцям право, як і раніше оперуючи поняттям тертя стосовно до елементів контакту, при розгляді всього контакту ввести поняття зчеплення колеса з дорогою. Це поняття можна визначити як властивість навантаженого нормальною силою колеса передавати на дорогу дотичне навантаження. Кількісно це властивість оцінюється коефіцієнтом зчеплення, однією з найважливіших характеристик в теорії автомобіля.
У міру зростання гальмівного моменту зростає поздовжня реакція, викликаючи збільшення деформації шини і числа ковзають її елементів, що, як було показано вище, веде до збільшення упрогого прослизання. Коефіцієнти ФЖ і s ростуть пропорційно один одному. Так триває до тих пір, поки взаємодія між шиною і дорогою визначається в основному тертям спокою. Подальше збільшення гальмівного моменту призводить до прогресивного наростання числа ковзають елементів. Десь на початку цього етапу поздовжня реакція досягає межі (точка с), відповідного максимального значення коефіцієнта зчеплення фхтах. Гальмування з таким гальмівним моментом найбільш ефективно. Зона кривої між точками про і з, де зростання гальмівного моменту відповідає зростання поздовжньої реакції, вважається стійкою.
Білі момент збільшити ще більше, починають ковзати всі крапки контакту, що має наслідком зменшення поздовжньої реакції і коефіцієнта зчеплення, оскільки визначальним стає тертя ковзання, менше, ніж тертя спокою. Зменшення поздовжнього реакції Rx при зростанні гальмівного моменту, в свою чергу, призводить до зниження ефективності гальмування і до швидкої зупинки колеса у відносному русі, т. Е. До блокування колеса.
Мал. 14. Типова залежність коефіцієнта поздовжнього зчеплення ср * від коефіцієнта ковзання s
Найбільш сильно на коефіцієнт зчеплення впливає тип і. головне, стан дорожнього покриття.
При гальмуванні на сухих твердих дорогах коефіцієнт-зчеплення, як правило, зменшується зі збільшенням початкової швидкості гальмування. Це пояснюється тим, що зі збільшенням швидкості зменшується час перебування елемента шини в контакті з дорогою. Оскільки величина деформації гуми сильно залежить від часу прикладання навантаження, протектор не встигає обволікати нерівності дороги і коефіцієнт тертя покояться елементів шини падає.
Причини деякого збільшення коефіцієнта зчеплення заблокованого колеса в порівнянні з ще котиться укладена в інтенсивному.
Мал. 15. Залежність коефіцієнта поздовжнього зчеплення
На мокрих дорогах коефіцієнт зчеплення, як правило, нижче, ніж на сухих, і залежить від забрудненості покриття, товщини водяної плівки, малюнка протектора і швидкості автомобіля. Специфіка руху по мокрій дорозі полягає в тому, що між шиною і дорогою може мати місце прошарок води, яка відіграє роль своєрідного мастила, різко зменшує сили тертя. При Раченьем колеса входять в контакт елементи шини руйнують водяну плівку, відводять воду по канавках протектора за периметр контакту. Зчеплення при цьому лише незначно відрізняється від зчеплення на сухій дорозі. Однак чим більше бруду на дорозі, тим вище в'язкість грязе-водяний суспензії і тим важче видалити її з контакту.
Величезну роль в руйнуванні плівки і видаленні вологи з контакту грають малюнок протектора і ступінь його зношеності. Відсутність або недостатній перетин поперечних канавок малюнка, а також зменшує це перетин знос протектора, перешкоджають швидкому відводу води з контакту. У Радянському Союзі знос протектора регламентований: експлуатація автотранспортних засобів з зносом до глибини малюнка протектора, меншою 1 мм (у вантажних автомобілів - меншою 0,5), заборонена. Вплив величини зносу шин легкових автомобілів на коефіцієнт їх зчеплення з мокрою асфальтобетонної дорогою при товщині водяної плівки 1 мм показано на рис. 16. Зростання товщини водяного шару зменшує коефіцієнт зчеплення (рис. 17).
Мал. 16. Вплив зношеності протектора шини легкового автомобіля при гальмуванні на мокрій дорозі:
1 - новий протектор; 2 - протектор, зношений наполовину
Мал. 17. Вплив товщини водяної плівки при гальмуванні шини легкового азтомобіля на мокрому асфальтобетоні
Результати експериментів, показані на рис. 16 і 17, свідчать про те, що на мокрій дорозі швидкість автомобіля впливає на коефіцієнт зчеплення набагато більше, ніж на сухій, так як за короткий час перебування в контакті елементи протектора не встигають зруйнувати плівку і видалити воду за межі контакту. При достатній товщині плівки і певній (критичній) швидкості руху набігають на дорогу елементи протектора ударно впливають на шар води, і в зоні контакту створюється водяний клин. Шина як би спливає над дорогою. Це явище, що отримало назву аквапланування, надзвичайно небезпечно, так як сухе або полужідкостное тертя в контакті шини з дорогою при акваплануванні замінюється рідинним - тертям шарів вологої плiвки. Таке тертя практично не здатне утримати колесо на заданій траєкторії. Критична швидкість акваплануванню-вання підвищується зі збільшенням довжини контакту, нормальних навантажень, тиску в шині. Збільшення ширини контакту сприяє виникненню аквапланування.
При гальмуванні на сухому льоду коефіцієнт зчеплення значно нижче, ніж на інших сухих покриттях. Це пояснюється більш гладкою поверхнею льоду і плавленням микронеровностей при виділенні тепла в контакті шини з дорогою. Результати відповідних випробувань показані на рис. 18.
Це говорить про те, що на НЕ-тане льоду гальмування із заблокованими колесами може бути настільки ж ефективним, як і при ще котяться колесах. Схожі залежності були отримані на гравійних покриттях і на пухкому снігу, хоча тут механізм зростання коефіцієнта зчеплення при високих значеннях ковзання інший: ковзне колесо утворює перед собою вал гравію або снігу, інтенсивно гальмує рух.
Все, що було сказано про коефіцієнт поздовжнього зчеплення ФЖ, можна з достатнім ступенем точності сказати і про коефіцієнт поперечного зчеплення фу. Зміна бічній реакції Ry має наслідком зміну деформації шини і її ковзання, але в поперечному напрямку.
Мал. 18. Залежність при гальмуванні на гладкому льоду, що має температуру -4 ° С, при початковій швидкості гальмування: 1 - 48 км / год; 2 - 32 км / год; 3-16 км / год
Величезний вплив ковзання колеса на стійкість його руху наочно ілюструється рис. 21.
Мал. 19. Залежність бічній реакції Rv від кута бічного відведення б при різних нормальних навантаженнях
Мал. 20. Співвідношення максимальних величин коефіцієнтів поздовжнього і поперечного зчеплення шини з дорогою
Мал. 21. Залежність коефіцієнтів поздовжнього і поперечного зчеплення
До атегорія: - Гальмівний управління автомобіля