От чего зависит сцепление шин с дорогой? Часть 4. Коэффициент сцепления шин с дорогой

Коэффициент сцепления шин с дорогой

Коэффициент сцепления шин с дорогой

Данные таблицы относительные. На коэффициент сцепления шин с дорогой дополнительно влияют, нетолько чисто физические свойства покрытия, но и сцепные свойства самих шин. Ну а тормозной путь будет индивидуален в каждом конкретном случае, т.к. на его величину будет влиять и развесовка автомобиля  по осям, и правильность давления в шинах, и настройка тормозной системы, а так же ABS, состояние ходовой части автомобиля и непосредственно самих амортизаторов.

В таблице  приведены коэффициенты сцепления непосредственно самой поверхности дороги в зависимоти от ее типа и состояния.Из таблицы видно, что сцепление шин на сухой дороге и льду может отличаться в десять раз, а то и более, если лед мокрый.

Немного информации об ABS

ABS - антиблокировочная система тормозов призвана не уменьшить тормозной путь (но по факту он зачатсую короче, почему - ниже), а позволить водителю управлять автомобилем при экстренном торможении. АБС препятсвует полной блокировке колес и обеспечивает прерывистое торможение, что и позволяет колесам проворачиваться и следовать по заданной водителем траектории. При торможении "в пол" с ABS автомобиль не подвержен заносу, а значит возможному опрокидыванию или уходу с заданной полосы с последующем созданием аварийной ситуации с участием других автомобилей.Первые системы ABS были низкочастотными, т.е. осуществляли прерывистое торможение с частотой менее 15 циклов  секунду, сейчас этот показатель может быть более 25. Это как раз и позволяет, особенно на обледенелой поверхности, сократить тормозной путь, сохранив управляемость. Дело в том, что при полной блокировке колес автомобиль срывает в юз, а тормозить на льду в критической ситуации на грани блокировки не сможет ни один водитель, даже супер опытный. На снегу АБС может несколько увеличить тормозной путь, т.к. без АБС между шиной и дорогой образуется снежный клин, который помогает автомобилю быстрей гасить скорость, т.е. замедляться. С АБС же этого клина нет.На влажном покрытии тоже тормозить без ABS на грани блокировки шин в критической ситуации практически невозможно, а уж осуществить 20 прерывистых торможений в секунду и объехать неожиданное препятсвие не подсилу ни одному живому человеку. При этом не избежать и заноса автомобиля.А если под колесами разные типы покрытий? Например, слева снег, а справа асфальт? Летом: гравий с одной стороны, а с другой сухой асфальт? Без АБС это верный не только занос, но и разворот вокруг своей оси. 

Вот так выглядит след шипованных шин на льду при работе АБС.Понятно, чем выше скорость у автомобиля, тем больше будет успевать машина проехать с разблокированными колесами при работе ABS, именно поэтому современные системы АБС высокочастотные и разблокируют каждое отдельное колесо в отличие от первых несовершенных систем, которые сначала одновременно разблокировали оба колеса на одной оси автомобиля ( 2-х канальные).Позже появились 3-х канальные, которые предотвращали блокировку шин на передней оси отдельно, а колеса задней оси разблокировались одновременно, при срывании в юз одного из них. И совремнные -  4x канальные, обслуживающие каждое колесо отдельно.Есть еще система стабилизации автомобиля ESP, использующая принцип работы АБС, но это совсем другая тема.

rezina.biz.ua

Сцепление шины с дорогой

Сцепление шины с дорогой оказывает большое влияние на процессы движения и управляемости автомобиля. Автомобиль движется благодаря силе трения покоя в области контакта шины с дорожным полотном. Чем сильнее сцепление, тем лучше машина ведет себя на поворотах.

Коэффициент сцепления шин с дорогой

Коэффициент сцепления, называемый также коэффициентом трения покоя в зоне контакта шины с дорогой, определяется скоростью движения автомобиля, состоянием шин и состоянием поверхности дороги (см. табл.7 «Коэффициенты трения покоя для пневматических шин на различных поверхностях дороги» ). Приведенные в таблице данные применимы для асфальтобетонных и гудронированных щебеночных покрытий в хорошем состоянии. Коэффициент трения скольжения (при заблокированных колесах) обычно ниже, чем коэффициент сцепления.

1. Износ до глубины протектора ⩾ 1,6 мм

Специальные резиновые составы, исполь­зуемые в шинах для гоночных автомобилей, позволяют обеспечить коэффициент сцепле­ния вплоть до 1,8.

Аквапланирование

Аквапланирование сильно влияет на контакт шины с дорогой. Это такое состояние, при котором пленка воды разделяет шину и поверхность дороги (рис.5). Оно происходит, когда давление клина воды, не вытесненной из зоны контакта шины с дорогой, поднимает шину над дорогой. Склонность к аквапланированию зависит от толщины водяной пленки на дорожной поверхности, скорости движения автомобиля, формы рисунка протектора, его износа и давления, оказываемого шиной на дорогу. Широкопрофильные шины более подвержены аквапланированию. Аквапланирующий автомобиль не может передавать на поверхность дороги силы, требуемые для управления и торможения, что может стать причиной заноса.

Ускорение и торможение

Автомобиль может ускоряться (разгоняться) или замедляться (затормаживаться) с постоян­ной интенсивностью, когда величина а остается неизменной. Для условий, когда начальная или конечная скорость равны нулю, используются уравнения, приведенные в табл.8.

Максимально допустимые ускорения и замедления

Когда тяговые или тормозные силы на колесах автомобиля не превышают силы сцепления шины с дорогой (сцепление еще существует), зависи­мости между углом продольного уклона дороги а, коэффициентом сцепления и максималь­ным ускорением или замедлением имеют вид, приведенный в табл.9 «Ускорение и замедление» и 10 «Достижимое ускорение». Реальные значения рассматриваемых параметров всегда оказыва­ются меньше, так как не все шины автомобиля одновременно обеспечивают максимальное сцепление с дорогой при каждом ускорении (за­медлении). Электронные системы ABS, TCS, ESP обеспечивают поддержание величины тягового усилия вблизи максимального коэффициента сцепления.

При расчетах ускорения и замедления применя­ется коэффициент к-отношение нагрузки, при­ходящейся на ведущие или затормаживаемые колеса, к общей массе автомобиля. Когда на все колеса действует сила тяги или тормозная сила, к = 1. При распределении нагрузки 50% к = 0,5.

Например, к = 0,5; g = 10 м/с2;

                       μr=0,6; р = 15%;

аmах= 10 • (0,5 • 0,6 ± 0,15) м/с

При торможении автомобиля на подъеме (+):   аmах = 4,5 м/с2,

При торможении на уклоне (-):                              аmах = 1,5 м/с2.

Работа и мощность

Мощность, требуемая для получения заданного ускорения (замедления), изменяется в соответствии с изменением скорости движения авто­мобиля (см. табл. 11). Мощность, необходимая для движения с ускорением, равна:

Pa = P η — Pw, где

P -выходная мощность двигателя

η — КП.Д.

Pw — мощность, расходуемая на движение.

В следующей статье я расскажу о циклах подачи заряда смеси в цилиндр.

Рекомендую еще почитать:

press.ocenin.ru

3.10. Сила и коэффициент сцепления колес автомобиля с дорогой

Значение тяговой силы, необходимой для движения, ограни­чено вследствие действия силы сцепления колес с дорогой.

Под силой сцепления понимают силу, противодействующую скольжению колеса относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой.

Сила сцепления

Рсц = Rzφ,

где Rz — нормальная реакция дороги; φ — коэффициент сцепле­ния.

Равномерное качение колеса без скольжения и буксования воз­можно только при выполнении условия Рт ≤ Рсц . Если тяговая сила

больше силы сцепления (Рт > Рсц), то автомобиль движется с про­буксовкой ведущих колес. Это происходит, например, тогда, ког­да при движении по сухой дороге он попадает на участок со скольз­ким покрытием. Если же автомобиль стоял на месте, то не только движение, но и его трогание с места невозможны.

Коэффициент сцепления. Этот коэффициент во многом опре­деляет значение силы сцепления. В зависимости от направления скольжения колеса относительно поверхности дороги различают коэффициенты продольного φх и поперечного φу сцепления. Эти коэффициенты зависят от одних и тех же факторов, и можно счи­тать, что они практически равны (φх= φу).

На коэффициент продольного сцепления φх оказывают влия­ние многие конструктивные и эксплуатационные факторы. Он определяется экспериментально. Ниже приведены средние зна­чения φх для различных дорог и состояний их поверхности:

Сухое Мокрое

Асфальтобетонное шоссе 0,7...0,8 0,35...0,45

Дорога с щебенчатым покрытием .... 0,6...0,7 0,3...0,4

Грунтовая дорога 0,5...0,6 0,2...0,4

Снег 0,2 0,3

Лед 0,1 0,2

Рассмотрим, как влияют различные конструктивные и эксплу­атационные факторы на коэффициент продольного сцепления.

Рис. 3.10. Рисунки протектора шин:

а, б — дорожный; в, г — универсальный; д—з — повышенной проходимости

Тип и состояние покрытия дороги. На сухих дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления имеет наибольшее значение, так как в этом случае он обусловливается не только трением сколь­жения, но и межмолекулярным взаимодействием материалов ко­леса и дороги (механическим зацеплением). На мокрых дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления существенно умень-

Рис. 3.11. Зависимости коэффициента сцепления от давления воздуха в шине (а), скорости движения (б) и вертикальной нагрузки на колесо (в)

шается (в 1,5 — 2 раза) по сравнению с сухими дорогами, так как между колесом и дорогой образуется пленка из частиц грунта и воды. На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зави­сит от внутреннего трения в грунте и сопротивления грунта срезу.

Рисунок протектора шины (рис. 3.10). Дорожный рисунок про­тектора обеспечивает наибольший коэффициент сцепления на дорогах с твердым покрытием, универсальный — на дорогах смешанного типа, а рисунок протектора повышенной проходимо­сти — в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. По мере изнашивания рисунка протектора значение коэффициента сцеп­ления уменьшается.

Внутреннее давление воздуха в шине. При увеличении давле­ния воздуха в шине (рис. 3.11, а) коэффициент сцепления сначала возрастает, а затем уменьшается.

Скорость движения. При увеличении скорости движения (рис. 3.11, б) коэффициент сцепления сначала возрастает, а по­том падает.

Нагрузка на колесо. Увеличение вертикальной нагрузки на ко­лесо (рис. 3.11, в) приводит к незначительному уменьшению ко­эффициента сцепления.

Коэффициент сцепления существенно влияет на безопасность движения. Его недостаточно высокое значение вызывает много­численные аварии и несчастные случаи на дорогах. Как показали исследования, по этой причине происходит 15 % общего числа дорожно-транспортных происшествий, а в неблагоприятные пе­риоды года — около 70 %. Исследованиями установлено, что для обеспечения безопасного движения значение коэффициента сцеп­ления должно составлять не менее 0,4.

studfiles.net

Сцепление колеса с дорогой

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Тормозное управление автомобиля

Рис. 13. Скольжение (заштрихованная зона) в контакте тормозящегося колеса с дорогой: а — ведомое колесо; б — тормозная сала 20 кгс; в — тормозная сила 80 кгс; г — тормозная сила 160 кгс

Просуммировав элементарные касательные реакции, мы получим продольную реакцию Rx, которая тормозит автомобиль, и боковую реакцию Rv, которая препятствует смещению колеса с заданной траектории движения. Можно констатировать, что такие важнейшие свойства автомобиля, как тормозная эффективность и устойчивость движения практически целиком зависят от трения в контакте колес с дорогой.

В большинстве случаев трение в контакте колеса с дорогой является внешним, т. е. составляющее самую суть трения постоянное возникновение и разрушение фрикционных связей контртел происходит в тонких поверхностных слоях. Но иногда, особенно при экстренных торможениях на сухих гладких покрытиях, когда за счет трения в контакте поглощается огромная энергия, а следовательно, повышается температура контакта, протекторная резина начинает прихватываться к покрытию дороги и внешнее трение сменяется внутренним трением между слоями резины. Силы молекулярного сцепления между частицами резины оказываются меньше сил в контакте, и на дороге остаются черные юзовые следы.

Выше было показано, что у движущегося эластичного колеса в контакте всегда есть элементы, скользящие по дороге, которых тем больше, чем выше удельная нагруженность контакта. При значительных тангенциальных силах по дороге скользят все элементы контакта.

Таким образом, взаимодействие между колесом и дорогой состоит из трения покоя одних и трения скольжения других элементов, причем соотношение этих составляющих может изменяться в широких пределах. Все это дало специалистам право, по-прежнему оперируя понятием трение применительно к элементам контакта, при рассмотрении всего контакта ввести понятие сцепление колеса с дорогой. Это понятие можно определить как свойство нагруженного нормальной силой колеса передавать на дорогу касательную нагрузку. Количественно это свойство оценивается коэффициентом сцепления, одной из важнейших характеристик в теории автомобиля.

По мере роста тормозного момента возрастает продольная реакция,вызывая увеличение деформации шины и числа скользящих ее элементов, что, как было показано выше, ведет к увеличению упрогого проскальзывания. Коэффициенты фж и s растут пропорционально друг другу. Так продолжается до тех пор, пока взаимодействие между шиной и дорогой определяется в основном трением покоя. Дальнейшее увеличение тормозного момента приводит к прогрессивному нарастанию числа скользящих элементов. Где-то в начале этого этапа продольная реакция достигает предела (точка с), соответствующего максимальному значению коэффициента сцепления фхтах. Торможение с таким тормозным моментом наиболее эффективно. Зона кривой между точками о и с, где росту тормозного момента соответствует рост продольной реакции, считается устойчивой.

Бели момент увеличить еще больше, начинают скользить все точки контакта, что имеет следствием уменьшение продольной реакции и коэффициента сцепления, поскольку определяющим становится трение скольжения, меньшее, чем трение покоя. Уменьшение продольной реакции Rx при росте тормозного момента, в свою очередь, приводит к падению эффективности торможения и к быстрой остановке колеса в относительном движении, т. е. к блокированию колеса.

Рис. 14. Типичная зависимость коэффициента продольного сцепления ср* от коэффициента скольжения s

Наиболее сильно на коэффициент сцепления влияет тип и,, главное, состояние дорожного покрытия.

При торможении на сухих твердых дорогах коэффициент-сцепления, как правило, уменьшается с увеличением начальной скорости торможения. Это объясняется тем, что с увеличением скорости уменьшается время пребывания элемента шины в контакте с дорогой. Поскольку величина деформации резины сильно зависит от времени приложения нагрузки, протектор не успевает обволакивать неровности дороги и коэффициент трения покоящихся элементов шины падает.

Причины некоторого увеличения коэффициента сцепления заблокированного колеса по сравнению с еще катящимся заключена в интенсивном.

Рис. 15. Зависимость коэффициента продольного сцепления

На мокрых дорогах коэффициент сцепления, как правило, ниже, чем на сухих, и зависит от загрязненности покрытия, толщины водяной пленки, рисунка протектора и скорости автомобиля. Специфика движения по мокрой дороге заключается в том, что между шиной и дорогой может иметь место прослойка воды, играющая роль своеобразной смазки, резко уменьшающей силы трения. При рачении колеса входящие в контакт элементы шины разрушают водяную пленку, отводят воду по канавкам протектора за периметр контакта. Сцепление при этом лишь незначительно отличается от сцепления на сухой дороге. Однако чем больше грязи на дороге, тем выше вязкость грязе-водяной суспензии и тем труднее удалить ее из контакта.

Огромную роль в разрушении пленки и удалении влаги из контакта играют рисунок протектора и степень его изношенности. Отсутствие или недостаточное сечение поперечных канавок рисунка, а также уменьшающий это сечение износ протектора, препятствуют быстрому отводу воды из контакта. В Советском Союзе износ протектора регламентирован: эксплуатация автотранспортных средств с износом до глубины рисунка протектора, меньшей 1 мм (у грузовых автомобилей — меньшей 0,5), запрещена. Влияние величины износа шин легковых автомобилей на коэффициент их сцепления с мокрой асфальтобетонной дорогой при толщине водяной пленки 1 мм показано на рис. 16. Рост толщины водяного слоя уменьшает коэффициент сцепления (рис. 17).

Рис. 16. Влияние изношенности протектора шины легкового автомобиля при торможении на мокрой дороге: 1 — новый протектор; 2 — протектор, изношенный наполовину

Рис. 17. Влияние толщины водяной пленки при торможении шины легкового азтомобиля на мокром асфальтобетоне

Результаты экспериментов, показанные на рис. 16 и 17, свидетельствуют о том, что на мокрой дороге скорость автомобиля влияет на коэффициент сцепления гораздо больше, чем на сухой, так как за короткое время пребывания в контакте элементы протектора не успевают разрушить пленку и удалить воду за пределы контакта. При достаточной толщине пленки и определенной (критической) скорости движения набегающие на дорогу элементы протектора ударно воздействуют на слой воды, и в зоне контакта создается водяной клин. Шина как бы всплывает над дорогой. Это явление, получившее название аквапланирование, чрезвычайно опасно, так как сухое или полужидкостное трение в контакте шины с дорогой при аквапланировании заменяется жидкостным — трением слоев водяной пленки. Такое трение практически не способно удержать колесо на заданной траектории. Критическая скорость акваплани-рования повышается с увеличением длины контакта, нормальных нагрузок, давления в шине. Увеличение ширины контакта способствует возникновению аквапланирования.

При торможении на сухом льду коэффициент сцепления значительно ниже, чем на других сухих покрытиях. Это объясняется более гладкой поверхностью льда и плавлением микронеровностей при выделении тепла в контакте шины с дорогой. Результаты соответствующих испытаний показаны на рис. 18.

Это говорит о том, что на не-тающем льду торможение с заблокированными колесами может быть столь же эффективным, как и при еще катящихся колесах. Похожие зависимости были получены на гравийных покрытиях и на рыхлом снеге, хотя здесь механизм роста коэффициента сцепления при высоких значениях скольжения иной: скользящее колесо образует перед собой вал гравия или снега, интенсивно тормозящий движение.

Все, что было сказано о коэффициенте продольного сцепления Фж, можно с достаточной степенью точности сказать и о коэффициенте поперечного сцепления фу. Изменение боковой реакции Ry имеет следствием изменение деформации шины и ее скольжение, но в поперечном направлении.

Рис.. 18. Зависимость при торможении на гладком льду, имеющем температуру —4 °С, при начальной скорости торможения: 1 — 48 км/ч; 2 — 32 км/ч; 3—16 км/ч

Огромное влияние скольжения колеса на устойчивость его движения наглядно иллюстрируется рис. 21.

Рис. 19. Зависимость боковой реакции Rv от угла бокового увода б при различных нормальных нагрузках

Рис. 20. Соотношение максимальных величин коэффициентов продольного и поперечного сцепления шины с дорогой

Рис. 21. Зависимость коэффициентов продольного и поперечного сцепления

Читать далее: Устойчивость автомобиля при торможении

Категория: - Тормозное управление автомобиля

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Коэффициент сцепления шин с дорогой

На поведение вашего автомобиля во время движения влияет много факторов. К ним принадлежат скорость ветра, его направление, давление воздуха в шинах, другие причины. Но, по большому счету, они важны только для водителей-профессионалов. Простым водителям нужно иметь понятие только о коэффициенте сцепления или, говоря простым языком, скользкости дороги.

Этот показатель находится в прямой зависимости от времени года и погодных условий. На дороге может лежать снег, присутствовать грязь, асфальт от жары может размягчиться и т.д. Даже материал покрытия не так важен, хотя он также влияет на манеру вождения: дорога из плит напоминает поездку в поезде; на брусчатке автомобиль сильно трясет и т.п.

Чистое и сухое дорожное покрытие при нормальной температуре воздуха дает отличное сцепление шин с дорожным покрытием, но стоит вмешаться погоде и природе, как немедленно появляются проблемы, и приходится менять режим движения.

Таблица коэффицентов

Машина скользит на дороге по разным причинам. Их можно разбить на две группы: во-первых, скольжение на некоторых участках и, во-вторых, скольжение по всей дороге.

- Скольжение автомобиля на некоторых участках -

Изменение качества покрытия на некоторых участках коварно тем, что водитель, привыкая к режиму езды, ослабляет контроль и не готов сразу адекватно отреагировать на изменение качества покрытия.

Лужи на дороге

При проезде машины через большие лужи возникает так называемое «аквапланирование», которое опаснее, чем гололед. При гололеде машина имеет хоть какое-то сцепление с дорогой, а вода под колесами лишает автомобиль этого контакта. Колесо просто не успевает выталкивать воду из-под себя, и под ним образуется водяная подушка.

Потеки нефтепродуктов на покрытии

На участке дороги, где был пролит горюче-смазочный материал, скорость должна быть минимальной, поскольку на колесе образуется тонкий и часто неравномерный слой смазки. Поверхность колеса уже не может сохранять постоянный и качественный контакт с дорожным покрытием, что приводит к заносу.

Песчаные и снежные заносы

Снег или песок, нанесенные ветром на дорогу, никоим образом нельзя рассматривать как дорожное покрытие. Если вы едете по лесной песчаной дороге или по заснеженному проселку, вы понимаете, что твердого покрытия на них нет, и двигаетесь осторожно, чтобы вас не снесло в сторону. Точно так же приходится вести машину, если на проезжую часть нанесло песок или снег.

Пересечение с грунтовой дорогой

В местах заезда с грунтовой дороги на асфальтное покрытие может накапливаться грязь. Это случается в период полевых работ, в непогоду, после проливных дождей. Дорога оказывается укрытой скользким слоем земли, песка, глины. Это чрезвычайно опасно для водителя, незнакомого с местностью и не подготовленного к подобным казусам.

Частичный гололед

Гололедица может возникать на дороге выборочно, и это следует учитывать при движении. Например, лед плохо тает в тени деревьев, высоких сооружений и здесь же быстрее замерзает. На мостах, открытых путепроводах дорожное покрытие охлаждается одновременно со всех сторон, что приводит к более раннему замерзанию влаги и образованию льда.

Проблемные участки следут объезжать или проезжать на небольшой скорости. Грозит бедой езда одной стороной по твердому покрытию и другой – по участку с проблемами. Машину может развернуть и закрутить. Если приходится двигаться по длинному участку с такими условиями, не делайте резких движений и торможений. Двигаться следует по наиболее прямой линии, а на поворотах стараться внешними колесами ехать по сухому покрытию, а внутренней парой колес – по гололеду или грязному асфальту.

- Низкое сцепление по всей дороге -

Гололед

Тонкий слой льда часто незаметен, но он может присутствовать на покрытии, поэтому при нулевой температуре постоянно проверяйте качество покрытия. Если лед тает, выбирайте ту полосу, где в данный момент более интенсивное движение. Здесь дорога быстрее освобождается ото льда, поэтому езда будет более безопасной. Соответственно, на полосе со слабым движением будьте внимательны: гололед покажет, насколько он коварен, когда вы на большой скорости выедете на такую полосу Выборгского района, есть опасность попасть в ДТП, после чего понадобится эвакуатор для пермещения машины.

Дождь

Сцепление с дорогой снижается в первые минуты дождя, когда на покрытии еще сохраняется слой из остатков несгоревшего топлива, капель масла и мельчайших кусочков резины. В этот период на асфальте появляются полосы от колес впереди идущих машин; эти полосы видны только в начале дождя. Заметив их, снижайте скорость, действуйте, как во время гололеда: выбирайте прямолинейные траектории, увеличивайте дистанцию.

Снег

На зимней дороге опаснее всего мокрый снег. Когда покрытие накатывают, машина становится похожей на сани с отполированными полозьями.

Булыжная мостовая

В дождь булыжники особенно наглядно показывают, насколько хорошо они отшлифовованы колесами. Мокрое покрытие мостовой становится очень скользким, колеса не цепляются за дорогу, тормозной путь увеличивается, машину на большой скорости может занести.

Асфальт в сильную жару

При сильном нагреве асфальт выделяет из себя связывающее вещество, машина словно плывет по дороге.

Листва на проезжей части

Опавшие листья, сухие или влажные, недавно упавшие на дорогу или уже гниющие, не могут служить крепкой опорой для автомобиля. Они легко вылетают из-под колес, поэтому сцепление с покрытием низкое. Кроме того, под слоем листвы может скрываться выбоина или яма.

Как проверить, насколько скользкое сейчас покрытие? Примените легкое торможение или, двигаясь на небольшой скорости, резко нажмите на педаль газа. Если колеса пробуксовывают, это значит, что дорога скользкая. Нажмите на педаль несколько раз, постепенно увеличивая усилие, и вы поймете, насколько покрытие скользкое. Чем раньше машина начнет буксовать, тем хуже покрытие и опаснее дорога.

Как вести машину по скользкой дороге?

Опытные водители советуют: при любых условиях водитель должен вести себя одинаково и:

• всегда ехать с включенной передачей;
• при повороте крутить руль;
• тормозить без выжимания сцепления;
• менять передачу исключительно на прямых отрезках пути.

Если соблюдать эти правила, то на необычных участках водителю остается лишь снижать скорость.

Следует помнить: при движении по скользкой дороге помогает плавность движений. Это обеспечивает автомобилю большую устойчивость и заметно уменьшает возможность заноса.

Смотрите далее:

evakuator-sz.ru

От чего зависит сцепление шин с дорогой? Часть 4

Влияние бокового увода шины на коэффициент сцепления

В первой части статьи я описал, от чего зависит сцепление шины с дорогой с точки зрения физики: от коэффициента сцепления шины с дорогой и силы прижатия шины к дороге. При этом коэффициент сцепления — величина не постоянная и зависит от различных параметров. Во второй статье я рассказал о влиянии качества дорожного покрытия, типа протектора и его температуры на коэффициент сцепления шины с дорогой. В третьей, прошлой статье – о влиянии на коэффициент сцепления скорости движения автомобиля и проскальзывания шин. В этой — заключительной части статьи я расскажу об уводе шины и о влиянии увода на коэффициент сцепления с дорогой.

Что такое увод шины?

Еще одно интересное явление, неизбежно возникающее в процессе управления автомобилем – увод шины. Поскольку шина, как и любое другое тело, способна деформироваться, при повороте руля в движении возникает ее деформация. Допустим, колесо (диск) поворачивается на заданный водителем угол, например, 30 градусов. А шина более мягкая, она деформируется – скручивается и как бы запаздывает за колесом. И в итоге шина повернута не на 30, а, скажем, на 25 градусов. Это и есть увод. А разница между углом поворота колеса и шины называется углом увода.

Замечу, что именно увод определяет характер управляемости автомобиля, который называют поворачиваемостью. Если угол увода передних шин больше, чем задних, автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью. Это значит, что машина уверенно держит прямую, но неохотно входит в поворот и в случае превышения предельной скорости скользит наружу передними шинами, попадает в снос. Если угол увода задних шин больше, чем передних, машина имеет избыточную поворачиваемость. Такая машина с трудом сохраняет курсовую устойчивость на скользкой прямой, зато заныривает в поворот очень резво и в предельном случае скользит задними шинами, уходит в занос. В случае равенства углов увода передних и задних шин авто проявляет нейтральную поворачиваемость, то есть ведет себя в повороте наиболее ожидаемо и адекватно и в случае превышения предельной скорости скользит всеми четырьмя колесами.

Вообще говоря, чем больше увод, тем хуже машина слушается руля, больше запаздывает при маневре, тем хуже управляемость и скорость прохождения поворота. Другими словами, чрезмерный увод уменьшает коэффициент сцепления шин с дорогой.

От чего зависит увод?

От чего же зависит увод? От конструктивных особенностей автомобиля, его подвески, а также от самой шины и от манеры вождения. Про машину здесь много писать не буду и повторюсь, что эта обширная и интересная тема выходит за рамки статьи.

C шиной, в общем, дело обстоит просто: чем мягче шина, тем больше ее увод. А мягкость шины, в свою очередь, зависит от:

• конструкции шины
• давления воздуха в шине;
• соотношения высоты профиля шины к его ширине;
• типа и износа протектора шины.

Кроме того, увод зависит от воздействий различных сил на шину. Чем больше вес, давящий на шину, тем больше увод. Чем больше центробежная сила, действующая на автомобиль в повороте, тем больше увод шины.

Рассмотрим все эти моменты подробнее.

Конструкция шины

Шина – сложная конструкция и состоит из множества составляющих и разных материалов: каркаса, слоёв брекера, протектора, борта и боковой части и т.д. В зависимости от предназначения шины и ее конструкции она может быть более или менее жесткой и, следовательно, более или менее подверженной боковому уводу. В этой статье я не буду углубляться в детали конструкции шины и интересующимся читателям рекомендую обратиться к специализированной литературе.

Давление воздуха в шине

Поведение машины на спущенных шинах, я думаю, себе представляет большинство водителей. Машина становится «расхлябанной», «разболтанной», плохо держит дорогу и плохо реагирует на повороты руля. То есть «едет, как по рельсам» – точно не про этот случай. Это и есть следствие увода – шина в поворотах деформируется сверх меры, и машина поворачивает не сразу за поворотом руля и не совсем по той траектории, по которой она бы поехала в случае нормально накачанных шин.

Опять же, для многих водителей не секрет, что на спущенных шинах машина улетит с дороги в повороте при заметно меньшей скорости, чем на нормальных шинах. То есть из-за увеличившегося увода снижается предельная скорость прохождения поворота, в случае превышения которой шины переходят в скольжение. Иначе говоря, недостаточное давление воздуха в шинах приводит к увеличению увода и к снижению коэффициента сцепления шин с дорогой в поворотах.

В итоге:

пониженное давление в шине => большая мягкость шины => большая деформация шины => увеличенный увод => снижения коэффициента сцепления в поворотах и риск преждевременного износа шины

Практическая рекомендация на этот счет стара, как автомобильный мир: регулярно проверяйте давление в шинах и поддерживайте его, согласно рекомендациям завода-изготовителя автомобиля.

Соотношения высоты профиля шины к его ширине

Если вы взгляните на маркировку любой шины на ее боковине, всегда сможете увидеть примерно следующее: 225/45 R17. Первое число означает, что ширина профиля шины составляет 225 мм. Второе число – после дроби – соотношение высоты профиля к ширине, которое в данном случае составляет 45%. Оно-то нам и нужно. Ну и для порядка скажу, что R означает радиальный тип корда в шине, а 17 – посадочный диаметр шины (т.е. диаметр диска) составляет 17 дюймов.

Иногда можно услышать, что чем меньше это число, стоящее после дроби в маркировке шины, тем более низкопрофильной является шина. На самом деле, это только половина правды, и не всегда так. Подчеркну, что число после дроби не является высотой профиля в миллиметрах или каких-то других виртуальных единицах. Это именно процентное соотношение. Берем шину с высотой профиля 102,5 мм и шириной 205 мм и получаем их отношение в 50% и число «50» после дроби. То есть изменить это число мы можем тремя способами.

Первый: уменьшить высоту профиля шины при той же ширине. Тогда, действительно, шина с небольшим соотношением высоты к ширине, будет низкопрофильной, как и принято считать. Например, шина 225/35 R17 будет с достаточно низким профилем.

Второй: увеличить ширину профиля шины при той же высоте. Тогда шина может не обязательно быть с низким профилем, но будет иметь достаточно широкий профиль. Например, 325/35 R20 имеет вполне обычную высоту профиля для современных машин – 113,75 мм, не сказать, что очень низкий профиль. Но вот ширина запредельная – 325 мм.

Третий способ: одновременно увеличить ширину и уменьшить высоту профиля.

Таким образом, в плане увода нас интересует не ширина или высота профиля шины в отдельности, а именно их соотношение. Для наглядности приведу такой пример. Отрежьте кусок колбасы для бутерброда, скажем, полсантиметра толщиной и попробуйте согнуть пополам или скрутить в противоположные стороны, как фантик конфеты. Легко гнется, деформируется, без проблем. А теперь отрежьте кусок сантиметров 5 толщиной и попробуйте скрутить его – уже нереально. При этом мы можем увеличить или уменьшить диаметр колбасы (теоретически) в 10 раз и соответственно увеличить или уменьшить ее толщину. Эффект не изменится: при том же соотношении диаметра и толщины понадобится ровно столько же усилий, чтобы согнуть колбасу, как и в первоначальном случае.

То же самое будет с карандашом: длинный карандаш сломать руками просто, полкарандаша уже сложнее, а четверть невозможно. Можно проделать то же самое с зубочисткой или скалкой. Если они сделаны из такого же дерева, что и карандаш, то при тех же соотношениях длины и толщины понадобится ровно столько же усилий, чтобы сломать их. И это объясняется как раз отношением толщины к длине: чем толще кусок колбасы при том же диаметре среза, тем сложнее его деформировать. Сами размеры в этом случае не важны, важно именно соотношение размеров.

Аналогичная картина и с шиной: чем шире и одновременно ниже профиль шины, тем жестче шина и тем меньше деформируется в поворотах, то есть тем меньше ее угол увода и тем с большей скоростью она позволяет проходить повороты, то есть тем лучше она сохраняет первоначальные сцепные свойства.

Это еще одна из причин, почему спортивные шины делают широкими и низкопрофильными – для уменьшения увода и улучшения (а точнее – сохранения) сцепных свойств шины и устойчивости и управляемости автомобиля в повороте.

В итоге:

широкая и/или низкопрофильная шина => большая жесткость шины => меньшая деформация шины => уменьшенный увод=> сохранение изначального коэффициента сцепления в поворотах => повышенная скорость прохождения поворота, управляемость и устойчивость

Практическая рекомендация: любите динамичную езду? Любите вождение по гоночному треку? Вам показано использование широких шин с низким профилем.

Влияние типа и износа протектора на боковой увод шины

Жесткость шины зависит также и от протектора, а значит, протектор влияет на увод. Если бы мы рассматривали гоночные слики – шины без протектора, там бы это практически не сказывалось на уводе. А дорожные шины имеют рисунок – канавки, в итоге шина опирается на дорогу не одной гладкой плоскостью, а множеством резиновых «ножек». И эти «ножки» деформируются в процессе движения, что дает дополнительный повод для бокового увода.

Состав резины протектора

Что касается состава резины, очевидно, летний протектор жестче, к примеру, зимнего. И чем мягче состав резины, тем больше деформация и боковой увод шины в повороте. Это еще один плюс в пользу летних шин на асфальте. Помимо того, что они сами по себе имеют больший коэффициент сцепления с асфальтом, чем зимняя резина, так они еще и лучше сохраняют его в повороте за счет меньшего увода.

Тип протектора

Что касается типа протектора, то тот же зимний протектор конструктивно отличается от летнего. Зимний имеет более глубокие канавки, чем летний, а главное – множество прорезей, так называемых ламелей. Они нужны для зацепления за рыхлое снежное покрытие. И большая глубина канавок, и наличие ламелей уменьшают жесткость конструкции протектора, а значит, увеличивают увод шины. Для зимы и снега меньшая жесткость – хорошо, но для асфальта плохо. Поэтому не стоит думать, что по вычищенным от снега московских дорогам можно гонять так же лихо, как летом – держак вовсе не тот. И тем более не стоит ездить на зимних шинах летом: мало того, что коэффициент сцепления сам по себе ниже, еще добавляется больший увод за счет мягкого состава и «расчлененного» протектора, так еще и жара буквально расплавляет зимнюю резину, и машина уже не едет, а плывет по асфальту. Я понимаю, о вкусах не спорят, тут кому что ближе, но к безопасности дорожного движения такие извращения отношения не имеют…

Аналогично разный рисунок протектора может влиять на увод и на разных летних шинах. Чем чаще «нарезан» протектор, тем больше деформируются элементы протектора и тем больше увод. Чем реже расположены канавки, тем увод меньше.

Почему канавки на полусликах снизили скорость болидов в Формуле 1?

Известен, кстати, ход руководства Формулы 1, когда на целых 8 лет были запрещены слики, и пилоты ездили на полусликах – сликах без рисунка протектора, но с четырьмя продольными канавками. Цель такого нововведения – снизить скорость болидов и повысить безопасность гонок. Вопрос: почему канавки на сликах снизили скорость?

Распространено мнение, что наличие канавок уменьшило площадь пятна контакта шины с дорогой, а значит – и сцепление с дорогой. Конечно, ведь эта мысль лежит на поверхности: сцепление пропорционально площади пятна контакта, думают обыватели, поэтому канавки и уменьшили скорость болидов. В начале статьи я объяснил, почему сцепление в явном виде от площади пятна контакта не зависит. Но, как я уже писал, ни эта, ни одна из предыдущих статей не претендует ни на научный труд, ни на учебное пособие для шинников или пилотов Формулы 1. Конечно, шинники мировых брендов и гоночные инженеры команд в Формуле знают о сцеплении шин куда больше меня. И я допускаю, что есть какое-то эфемерное влияние площади пятна контакта на сцепление гоночного слика с треком, особенно при таких высоких рабочих температурах шины (около 100 градусов по Цельсию), когда шина буквально прилипает к покрытию трека. Однако эти канавки уменьшают площадь пятна контакта на какие-то доли процента, поэтому даже если и влияние пятна контакта какое-то есть, то оно очень незначительно и помогает выиграть пилотам лишь тысячные доли секунды на круге. И точно никак не сказывается на безопасности дорожного движения обычных гражданских автомобилей.

Зато увеличение увода влияет на скорость болида в повороте явно и значительно, тут не надо ничего высасывать из пальца и спорить «влияет/не влияет». Канавки сделали шину более мягкой и склонной к деформации, что автоматически привело к увеличению их увода в повороте. А значит уменьшилось сцепление в поворотах, а следовательно, и скорость болидов.

А поскольку шина с канавками стала более мягкой, чтобы скомпенсировать это, производители стали использовать более жесткие составы резины, что дополнительно уменьшило скорость болида в повороте, а также ухудшило тормозные и разгонные характеристики болидов и удлинило зоны торможения.

Износ протектора

Износ протектора влияет на сцепление шины с дорогой, но не всегда плохо. Как я уже писал выше, при полном износе, когда дорожная шина становится лысой, на шине не остается состава резины, который предназначен для контакта с дорогой и обеспечивает надлежащее сцепление. Но при частичном, например, 50%-м износе ездовые характеристики шины несколько улучшаются. Цепкий состав резины остается и при движении по прямой, торможении, ускорении, сцепные возможности шины сохраняются, как и у новой. Но поскольку протектор частично изношен, уменьшается глубина канавок, а значит и склонность шины к деформации. Таким образом, частичный износ протектора приводит к уменьшению увода шины в повороте и улучшению ее сцепных свойств в повороте по сравнению с новой шиной.

Собственно говоря, если бы после полного износа протектора на шине оставался бы цепкий состав резины, лысые шины имели бы наилучшее сцепление с дорогой: по прямой, как новая, ведь состав резины тот же, а в поворотах лучше новой, ведь увод заметно меньше. Но… лысые шины пригодны лишь для сухого асфальта, а на мокрой дороге достаточно легко переходят в аквапланирование. Поэтому слики – удел гоночных машин, и то только посуху. А в дождь даже гонщики переходят на дождевые шины с соответствующим составом резины и рисунком протектора.

В итоге, неправильная логика:

наличие рисунка или канавок на протекторе шины => меньшее пятно контакта шины с дорогой => меньшее сцепление шины с дорогой => удлиненный тормозной путь и более низкая скорость прохождения поворотов

правильная логика:

наличие рисунка или канавок на протекторе шины => меньшая жесткость шины => большая деформация шины => увеличенный увод в повороте => уменьшение коэффициента сцепления в поворотах => более низкая скорость прохождения поворота

Практическая рекомендация:

помните, что зимние шины плохо держат асфальтированную дорогу, в частности, из-за большего увода. Зимние шины не предназначены для езды по асфальту, тем более, летом, и никогда не обеспечат вам такого же хорошего сцепления с асфальтом, как летние шины.

Если вы любите выезжать на гоночный трек, лучше использовать специализированные шины с редким рисунком протектора (полуслики) или вообще без рисунка (слики). Эти шины по разным причинам лучше дорожных шин на треке, в частности, из-за меньшего увода.

Влияние манеры вождения на увод

Как я уже писал выше, увод тем больше, чем больше воздействие различных сил на шину. Например, больше веса давит на шину сверху – больше увод. То есть чем тяжелее передок машины, тем больше увод передних шин. Это, кстати, одна из причин того, почему переднеприводные машины часто имеют недостаточную поворачиваемость: почти все агрегаты сконцентрированы под капотом, из-за этого передок достаточно тяжелый, и увод передних шин становится больше задних.

Что такое центробежная сила?

Теперь о манере вождения. Увод также зависит от центробежной силы, которая всегда действует на автомобиль в повороте. Чем она больше, тем больше увод. А центробежная сила в свою очередь зависит от нескольких параметров:

Fцб = mV2/R                                                                                                                              (10)

где m – масса автомобиля, V – скорость автомобиля, R – радиус кривизны траектории движения машины в повороте.

Понятно, масса машины в процессе движения меняется мало, но все же меняется – топливо расходуется, и масса уменьшается. Для гонщиков это важно, ведь они борются за тысячные доли секунды на круге.

Радиус поворота мы тоже можем менять, но если говорить о продвинутом вождении или гоночном вождении, радиус нужно выбирать как можно большим – как раз чтобы уменьшить центробежную силу, а следовательно, и увод, и иметь возможность проехать поворот с большей скоростью. Для городских водителей такая возможность повышает безопасность движения, а для гонщиков – сокращает время прохождения круга.

Самое интересное кроется в скорости. Как видно из формулы, скорость непосредственно влияет на центробежную силу. При увеличении скорости в повороте центробежная сила в какой-то момент становится равной по величине силе сцепления шин с дорогой, а скорость достигает предельного значения.

То есть при увеличении скорости растет и центробежная сила, а значит, и увод шины. И при достижении предельной скорости увод максимален. Если продолжать газовать и увеличивать скорость, шины начнут скользить и после какого-то момента перейдут в полное скольжение, и автомобиль потеряет устойчивость или управляемость.

Максимальное сцепление – оптимальный угол увода

Тут и есть самое интересное. Выше я уже писал о зависимости коэффициента сцепления от степени проскальзывания и о том, что сцепление максимально при некотором проскальзывании: 5-20%. В случае бокового скольжения в повороте скольжение тоже возникает не сразу, а постепенно. Вообще при уводе шины часть элементов пятна контакта находится в покое относительно дороги, цепляется за него, а часть проскальзывает. При увеличении угла увода увеличивается доля проскальзывающих элементов и уменьшается доля покоящихся. И здесь, аналогично, коэффициент сцепления достигает максимума при некотором проскальзывании, то есть при некотором оптимальном угле увода. Это проскальзывание можно выразить и в процентах, а можно в значениях угла увода: условно, от 6 до 12 градусов.

Причем, у гоночной шины диапазон оптимальных углов увода шире, чем у дорожной, как видно на графике ниже:

Рисунок взят из книги Михаила Горбачева «Экстремальное вождение. Гоночные секреты» (Рипол классик, 2007).

Поэтому если говорить о гоночном вождении, задача пилота проходить повороты не просто на грани скольжения, а с оптимальным проскальзыванием, то есть оптимальным углом увода. То есть задача пилота, находясь уже на предельной скорости в стадии скольжения, «сделать тонкую настройку» предельной скорости – плюс-минус 1-2 км/ч, найти то положение педали газа, которое при данном угле поворота руля приведет к нужным углам увода шин – от 6 до 12 градусов.

Сложно? А никто не говорит, что у гонщиков простая работа. Отчасти в этом и заключается их высочайшее мастерство. Хотя, на экране телевизора они могут показаться безмозглыми парнями, тупо нарезающими круги по трассе, не понятно зачем :)

Практическая рекомендация:

информация из последнего раздела актуальна, пожалуй, только любителям вождения по гоночной трассе. Если вы к ним относитесь, шлифуйте свою технику пилотирования, учитесь чувствовать автомобиль настолько тонко, чтобы уметь находить и предел сцепления, и оптимальный угол увода для реализации максимума возможностей ваших шин и автомобиля. Высшим мастерством можно считать умение не просто ехать с оптимальным уводом, но и одновременно сохранять шины от преждевременного износа.

Коэффициент сцепления шин с дорогой. Итоги

 1. При движении автомобиля в повороте возникает явление бокового увода шины вследствие ее деформации. Угол между плоскостью вращения колесного диска и плоскостью вращения шины называется углом увода.

2. Коэффициент сцепления уменьшается с увеличением увода, а увод тем больше, чем мягче шина: чем мягче состав резины, чем более мелко «нарезан» протектор, чем новее шина и глубже канавки протектора, чем меньше давление воздуха в шине, и чем больше соотношение высоты профиля шины к ее ширине.

3. Кроме того, на одном и том же автомобиле и одних и тех же шинах увод зависит от манеры вождения. Вообще, чем выше скорость движения в повороте, тем больше увод и проскальзывание элементов протектора шины. Но, как и в случае с проскальзыванием при торможении и ускорении, коэффициент сцепления достигает максимума при некотором проскальзывании, то есть в некотором диапазоне углов увода: 6-12 градусов. Но это по-настоящему актуально только для достижения спортивных результатов гонщиками.

kaminsky.su

Коэффициент - сцепление - шина

Коэффициент - сцепление - шина

Cтраница 1

Коэффициент сцепления шины с мокрой дорогой уменьшается по сравнению со сцеплением с сухой дорогой на величину, пропорциональную параметру т, который характеризует форму и размеры элемента в плане. В табл. 9.9 в качестве примера приведены формулы, позволяющие определить т для некоторых фигур.  [1]

Коэффициент сцепления шин с дорогой зависит от типа и состояния дорожного покрытия ( табл. 14), от конструкции и состояния шины ( давление воздуха, рисунок протектора), от нагрузки и скорости движения автомобиля.  [2]

Коэффициенты сцепления шин с дорогой ф и сопротивления движению f зависят от состояния дорог.  [3]

Коэффициент сцепления шин с покрытием, находящимся в разных состояниях ( главным образом сухом и мокром), определяют при движении автомобиля с различными скоростями.  [5]

Определим коэффициент сцепления шины с дорожным покрытием, исходя из основных параметров, характеризующих взаимодействие шины с дорогой.  [7]

Наибольшее снижение коэффициента сцепления шин с дорогой происходит на мокрых гладких поверхностях - усовершенствованных мелкозернистых покрытиях, льду, глине. Крупнозернистые покрытия более стойки к аквапланированию, так как в этом случае водяная пленка меньшей толщины покрывает неровности и, кроме того, вода лучше и быстрее удаляется под давлением шины с площади контакта по сети каналов между выступами покрытия.  [8]

GK, и коэффициента сцепления шины с дорогой, зависящего в значительной мере от типа и состояния дороги.  [10]

В табл. 57 приведены значения коэффициента сцепления шины с дорогой.  [12]

Вследствие большего сопротивления дорожного покрытия разрушению коэффициент сцепления шины с дорогой при буксовании обычно несколько выше, чем при скольжении шины.  [13]

При прочих равных условиях наибольшее значение коэффициента сцепления шины с дорожным покрытием бывает тогда, когда колесо вращается с одновременным проскальзыванием по поверхности дороги.  [14]

Сцепление шины с дорогой оценивают величиной коэффициента сцепления шины в зависимости от типа и состояния дорожной одежды применительно к трем случаям движения: нормальному продольному движению без скольжения и буксования, продольному движению со скольжением и буксованием и боковому заносу и скольжению. Сцепление шины с дорогой определяет величину силы тяги на ведущих колесах и оказывает влияние на продольную и боковую устойчивость автомобиля.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

• 
  Промывка инжектора форсунок
• 
  Можно ли водить автомобиль с одним глазом
• 
  Прокладка бензонасоса ваз 2107
• 
  Печка нива шевроле устройство
• 
  Стоимость обслуживания автомобилей
• 
  Европарковка схема
• 
  Порядок получения прав после лишения за пьянку в 2018 году
• 
  Устройство выжимного подшипника
• 
  Как правильно держать ноги на педалях автомобиля механика
• 
  Экзамен в гаи теория 2018
• 
  Щуп на коробке передач