Взаимодействие шагающего колеса с поверхностью дороги

Колеса транспортных средств и опорная поверхность дороги всегда должны быть в контакте и взаимодействовать в зависимости от веса экипажной части. В точке контакта возникает реакция «действие и противодействие взаимодействующих тел». Поэтому возникает и сила трения, и сила сцепления. Величина этих сил будет зависеть от величины внешней силы, осуществляющей замыкание двух тел.

Кроме того, при взаимодействии двух тел всегда возникает деформация самих взаимодействующих тел. Это существенно меняет картину взаимодействия.

Учет всех этих факторов необходим для определения силы сопротивления к качению колеса относительно своей оси вращения. В свою очередь для определения величины движущей силы привода необходимо знать величину силы сцепления, т. е. силы сопротивления, так как в момент трогания с места величина движущей силы равна величине силы сопротивления качению (сила сцепления).

Рассмотрим идеальный случай (рисунок 4, а), т.е. считается, что соприкасающиеся тела (колеса и дорога) не деформируются.

Вес экипажной части G действует вдоль вертикальной оси колеса, поэтому точка касания находится на этой оси, и реакция N противодействия дороги на действие колеса также будет действовать вдоль этой оси, т.е. G = N. Сила трения FТP, являющаяся, в данном случае, единственным сопротивлением, определяет величину силы сопротивления качению, т.е.:

FТР = fк N и MТР = FТР R, (8)

где fк – коэффициент трения качению, который зависит от материалов соприкасающихся тел;

R – радиус колеса;

MТР – момент сопротивления трения.

Поскольку коэффициент fк, который определяется экспериментально и по величине колеблется в пределах от 0,02 до 0,1 в зависимости от материалов соприкасающихся тел, имеет крайне малую величину, поэтому сила сопротивления:

FТР = fк G = Рс, (9)

имеет также незначительную величину. В результате транспортные средства при трогании с места склонны к буксованию. Мощность двигателя будет затрачиваться на разгон буксующегося колеса.

В действительности (рисунок 4, б), при нагружении деформируются и колеса, и поверхность дороги. В результате они соприкасаются не в точке о (было бы идеальным случаем), а соприкасаются поверхностью, т.е. на месте соприкосновения образуется площадь (показано штрихом). При вращении колеса возникшее направление нормальной реакции N проходит не вдоль вертикальной оси колеса, а образует с ней угол . При этом между точками входа колеса в почву «а» и выходом «в» образуется определенный объем грунта. При буксовании колесо выбрасывает этот грунт, а на это затрачивается сила. Сопротивлением качения колеса при этом является не только сила трения FТР, а еще сила объемного сопротивления грунта дороги. Это очень наглядно видно из взаимодействия шагающего колеса. Для буксования шагающее колесо должно будет срезать заштрихованный на рисунке объем грунта. Тогда общее сопротивление качения равно:

Pc=F+Po=, (10)

Другое по теме:

Типы блоков и порядок составления функциональной схемы их размещения
Проектирование БМРЦ сводится к набору и составлению типов схемных блоков, размещенных по путевому развитию станции. Эта схема называется функциональной схемы размещения блоков. Для построения функциональной схемы размещения блоков на ста ...

Расчет динамического фактора автомобиля
Динамически фактор – это удельная избыточная тяговая сила, которая затрачивается на преодоление дорожных сопротивлений и разгон автомобиля. (3.10) - формула для определения динамического фактора. Пример расчета: = 0,54 Таким же образ ...

Требования авиакомпании к услугам на борту воздушного судна
Услуги, на борту ВТ - это совокупность бытовых благ, удобств и микроклимата, предназначенных для создания определённых физико-гигиенических условий пассажиров и их обслуживание бортпроводниками и обусловленная компоновкой пассажирский каб ...