8. Повна колова сила коліс

Повна колова сила, можлива за двигуном – це умовна кількісна характеристика тягових властивостей колеса (чи машини у цілому), яка має розмірність сили і дорівнює частці від ділення ведучого моменту на радіус кочення колеса чи коліс.

У темі 5 ми отримали формулу для ведучого моменту, яку можна записати у вигляді;

, (1.1)

де – ведучий момент на т-й передачі;

– передаточне число трансмісії на т-й передачі;

– коефіцієнт корисної дії трансмісії.

На плечі ведучого колеса момент розкладається на пару однакових за розміром, але протилежно спрямованих сил, які ми будемо називати повною коловою силою колеса, можливою за двигуном ( ).

Кожна з цих сил дорівнює: , (1.2)

де – радіус кочення колеса.

Підставивши (1.1) у (1.2), отримуємо його у вигляді:

, (1.3)

Нижня колова сила діє на поверхню дороги, забезпечуючи відштовхування від неї колеса у правий бік.

Верхня сила діє на вісь колеса О, вона штовхає остов машини вправо, у напрямі руху.

Але для існування цих сил потрібна достатня сила зчеплення колеса з дорогою, яка дорівнює добутку зчіпної ваги на коефіцієнт зчеплення з дорогою :

. (1.4)

Силу зчеплення можна вважати повною коловою силою машини, можливою за зчепленням . У такому випадку можемо сформулювати таке визначення повної колової сили, можливої за зчепленням: це умовна кількісна характеристика тягових властивостей колеса (чи машини у цілому), яка має розмірність сили і дорівнює його силі зчеплення (для машини у цілому – сумарній силі зчеплення ведучих коліс) з дорогою.

Повна колова сила ведучих коліс, можлива за двигуном та за зчепленням одночасно . Необхідною і достатньою умовою наявності реальної повної колової сили ведучих коліс машини є можливість її існування одночасно як за двигуном (умова (1.3)), так і за зчепленням (умова (1.4)). Це двокритеріальна задача.

Ця сила не може бути більшою, ніж її мінімальне значення за тією чи іншою умовою:

. (1.5)

Тобто визначальною силою з сил і є та, яка є меншою.

4. Ситуації, які можуть спостерігатись під час руху машини залежно від співвідношення між значеннями сил і

Співвідношення між значеннями величин і визначає можливість чи неможливість виникнення буксування коліс, відсутність якого є умовою надійного руху автомобіля. А саме:

• випадок 1: < . Визначальною є сила , а зчеплення коліс з дорогою має запас , рівний різниці сил і . Завдяки цьому загрози буксування коліс не існує ні під час рушання, ні під час розгону чи рівномірного руху;

• випадок 2: . Хоча сили і однакові, визначальною слід вважати силу зчеплення , бо у даному випадку весь час буде спостерігатись буксування – під час рушання, розгону чи навіть під час рівномірного руху. Це може спостерігатись під час руху будь-якого автомобіля по слизькій дорозі, а під час руху дуже потужних автомобілів – і на звичайній дорозі;

• випадок 3: . Визначальною є сила зчеплення коліс з дорогою , запасу зчеплення немає, весь час буде спостерігатись буксування. Це може спостерігатись у тих же умовах, що і у попередньому випадку.

Розглянуті випадки зведено у таблицю:

Випадок	Визначальна сила	Наявність запасу зчеплення коліс з дорогою .	Буксування коліс
		Є	Відсутнє
		Немає	Наявне
	.	Немає	Наявне

Якщо буксування обумовлене малим значенням сили зчеплення (слизькою дорогою), то усунути його (буксування) можна наступними шляхами:

а) зменшенням повної колової сили за двигуном до значення, яке дещо менше, ніж сила зчеплення .

Оскільки дорівнює (див. формулу 1.3), то її зменшення можна отримати за рахунок:

• обмеження крутного моменту двигуна , що досягається зменшенням подачі палива;

• зниження передаточного числа трансмісії , що досягається переходом на вищу передачу. Цей метод рекомендують застосовувати під час руху у гололід, коли навіть невелике збільшення подачі палива викликає буксування коліс;

б) збільшенням сили зчеплення коліс з дорогою , яка дорівнює . Для цього потрібно збільшити хоча б одну з наступних величин:

• коефіцієнт зчеплення коліс . Найкращим методом збільшення коефіцієнта зчеплення при експлуатації автомобіля є застосування спеціальних шин, а під час руху у дуже складних умовах – підкладання щитів під колеса, одягання на них ланцюгів, підсипка щебеню тощо;

• коефіцієнт зчіпної ваги . Деяке його збільшення може досягатись переміщенням вантажу ближче до осі ведучих коліс. Істотного збільшення коефіцієнта (до одиниці) можна досягти шляхом підключення на важких ділянках доріг другого ведучого моста.

Якщо ж буксування обумовлене великою силою то усунути його можна лише збільшенням сили зчеплення коліс з дорогою, а саме:

• збільшенням ваги тягача чи трактора шляхом баластування – навішування додаткових тягарів;

• збільшенням коефіцієнта зчіпної ваги до одиниці шляхом застосування повного приводу коліс. Такий підхід широко застосовується на сучасних потужних легкових автомобілях. Завдяки збільшеному (майже удвічі) коефіцієнту використання зчіпної ваги вони, незважаючи на великі потужності двигунів, не мають схильності до буксування коліс при інтенсивних розгонах.