Сила тяги или тяговая сила - это сила, используемая для создания движения между телом и тангенциальной поверхностью за счет использования сухого трения , хотя также обычно используется сила сдвига поверхности. [1] [2] [3] [4]
Сцепление также может относиться к максимальной силе тяги между телом и поверхностью, которая ограничивается имеющимся трением; в этом случае тяговое усилие часто выражается как отношение максимальной силы тяги к нормальной силе и называется коэффициентом тяги (аналогично коэффициенту трения ). Это та сила , которая делает объект двигаться по поверхности, преодолевая все противостоящие силы , как трение , нормальные нагрузки (нагрузка , действующая на ярусах в отрицательном «Z» оси), сопротивление воздуха , сопротивление качению , и т.д.
Определения [ править ]
Тягу можно определить как:
физический процесс, в котором тангенциальная сила передается через поверхность раздела между двумя телами через сухое трение или промежуточную пленку жидкости, что приводит к движению, остановке или передаче мощности.
- Основы и испытания механического износа, Раймонд Джордж Байер [5]
В динамике автомобиля, тяговое усилие тесно связанно с терминами тягового усилия и тяговым усилием , хотя все три термина имеют разные определения.
Коэффициент тяги [ править ]
Коэффициент сцепления определяется как полезная сила для тяги , деленное на вес на ходовой части (колеса, дорожки и т.д.) [6] [7] , а именно:
- полезная тяга = коэффициент тяги x нормальная сила
Факторы, влияющие на коэффициент тяги [ править ]
Сцепление между двумя поверхностями зависит от нескольких факторов:
- Материальный состав каждой поверхности.
- Макроскопическая и микроскопическая форма ( текстура ; макротекстура и микротекстура )
- Нормальное усилие прижимает контактные поверхности друг к другу.
- Загрязнения на границе материала, включая смазочные материалы и клеи.
- Относительное движение тяговых поверхностей - скользящий объект (объект кинетического трения) имеет меньшее сцепление, чем нескользящий объект (объект статического трения).
- Направление тяги относительно некоторой системы координат - например, доступное тяговое усилие шины часто отличается в зависимости от поворота, ускорения и торможения. [8]
- Для поверхностей с низким коэффициентом трения, таких как бездорожье или лед, тяговое усилие может быть увеличено за счет использования тяговых устройств, которые частично проникают через поверхность; в этих устройствах используется прочность на сдвиг подстилающей поверхности, а не только сухое трение (например, агрессивный внедорожный протектор или цепи противоскольжения ) ....
Коэффициент тяги в инженерном проектировании [ править ]
Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . ( Апрель 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
В конструкции колесных или гусеничных транспортных средств более желательно высокое сцепление колеса с землей, чем низкое сцепление, поскольку оно обеспечивает более высокое ускорение (включая прохождение поворота и торможение) без пробуксовки колес. Заметным исключением является техника дрифта в автоспорте , при которой сцепление с задними колесами намеренно теряется во время прохождения поворотов на высокой скорости.
Другие конструкции значительно увеличивают площадь поверхности, чтобы обеспечить большее сцепление с дорогой, чем колеса, например, в транспортных средствах с непрерывной гусеницей и полугусеницами . [ необходима цитата ] В танке или аналогичном гусеничном транспортном средстве используются гусеницы для уменьшения давления на зоны контакта. 70-тонный M1A2 утонул бы до точки высокого центрирования, если бы он использовал круглые шины. Гусеницы распределяют 70 тонн по гораздо большей площади контакта, чем шины, и позволяют танку перемещаться по гораздо более мягкой земле.
В некоторых приложениях существует сложный набор компромиссов при выборе материалов. Например, мягкая резина часто обеспечивает лучшее сцепление с дорогой, но также быстрее изнашивается и имеет более высокие потери при изгибе, что снижает эффективность. Выбор материала может иметь драматический эффект. Например: шины, используемые для гоночных автомобилей, могут иметь срок службы 200 км, а шины, используемые на тяжелых грузовиках, могут иметь ресурс около 100 000 км. У грузовых шин меньше тяги, а также более толстая резина.
Тяга также зависит от загрязняющих веществ. Слой воды в пятне контакта может вызвать существенную потерю сцепления. Это одна из причин появления канавок и ламелей на автомобильных шинах.
Было обнаружено, что тяга грузовиков, сельскохозяйственных тракторов, колесных военных транспортных средств и т. Д. При движении по мягкому и / или скользкому грунту значительно улучшается за счет использования систем контроля давления в шинах (TPCS). Система TPCS позволяет снизить, а затем восстановить давление в шинах при непрерывной эксплуатации автомобиля. Повышение тягового усилия за счет использования TPCS также снижает износ шин и вибрацию при движении. [9]
См. Также [ править ]
- Антиблокировочная система
- Трение
- Сила (физика)
- Карл А. Грош
- Адгезия к рельсам
- Скользкость дороги
- Песочница (локомотив)
- Трибология
- Перенос веса
Ссылки [ править ]
- ^ Смех, Шон; Герхарт, Грант; Muench., Пол (2000), Оценка мобильности транспортных средств с помощью уравнений Беккера (PDF) , TARDEC армии США
- ^ Берч, Дерил (1997). «Полезная мощность» . Оценка раскопок . Craftsman Book Co. стр. 215. ISBN 0-934041-96-2.
- ^ «Трение» . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Проверено 20 апреля 2018 года .
- ↑ Abhishek. «Моделирование поезда метро» . metrotrainsimulation.com . Проверено 20 апреля 2018 года .
- ^ Байер, Раймонд Джордж. «Терминология и классификации» . Основы и испытания механического износа . CRC Press. п. 3. ISBN 0-8247-4620-1.
- ^ Schexnayder, Клиффорд Дж .; Мэйо, Ричард (2003). Основы управления строительством . McGraw-Hill Professional. п. 346. ISBN. 0-07-292200-1.
- ^ Вонг, Чо Юнг. «4.1.3 Коэффициент тяги» . Теория наземной техники . п. 317. ISBN 0-471-35461-9.
- ^ J670 Терминология динамики автомобиля , SAE.
- ^ Манро, Рон; Маккалок, Фрэнк (февраль 2008 г.). «Контроль давления в шинах лесовозов: некоторые наблюдения на испытаниях в Хайленде, Шотландия» (PDF) . ROADEX III Северная Периферия . Проверено 20 апреля 2018 года .