2021-12-31
Hamowanie koła poruszającego się po linii prostej - cz. II
2017-10-03
Wartości sił hamowania FH i napędowej FN zależą od wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW, a ona z kolei zależy od wielu czynników.
Podczas hamowania koła zablokowanego (PK = 100%), na żwirze, piasku lub
sypkim śniegu, podobnie jak na każdej nawierzchni, na styku opony z nawierzchnią
drogi powstaje siła hamowania FH1. Jej wartość zależy od wartości współczynnika tarcia
wzdłużnego opony μW i wartości siły docisku koła FNK do drogi. Dodatkowo koło jest
hamowane siłą hamowania FH2, generowaną przez pchany przed oponą wał oporowy
z sypkiego piasku lub śniegu. Całkowita siła hamowania koła jest równa sumie obu sił
hamowania.
Wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony
Podstawową dla opony, jest zależność współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW od poślizgu koła PK. Kształt wykresu i jego charakterystyczne punkty, prezentuje rys.9. Jest on typowy dla rożnych rodzajów nawierzchni, z wyjątkiem nawierzchni sypkich (niezwiązanych): żwir, piasek i sypki śnieg (powrócę do tego zagadnienia). Wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW, zależą od:
- rodzaju nawierzchni, z którą współpracuje opona;
- prędkości ruchu samochodu;
- konstrukcji opony i jej rozmiaru.
Wykresy zależność współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW od poślizgu koła PK, dla rożnych nawierzchni przedstawia rys.10. Linie A, B i E dla cechuje występowanie maksymalnej wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW przy wartości poślizgu koła PK wynoszącej od ok. 15 do 25% - punkty: OA, OB. OE.
Gdy koło jest zablokowane, czyli wartość poślizgu koła jest równa 100%, wówczas współczynnik tarcia wzdłużnego opony μW osiąga wartości niższe niż maksymalne - punkty: ZA, ZB. ZE. Ponadto, przy zablokowanych przednich kołach, nie ma możliwości kierowania samochodem, co wyjaśnimy w kolejnych artykułach. Największe wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW cechują suchy beton lub asfalt - linia A wykresu. Mniejsze wartości tego współczynnika cechują nawierzchnie mokre, czyli pokryte tylko cienką warstwą wody – linia B wykresu. Gdy warstwa wody na jezdni jest grubsza (silniejszy deszcz, koleiny), wówczas wartości są jeszcze mniejsze. Najniższe wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW cechują lod (linia E wykresu) a najniższe, lod pokryty warstwą wody.
Proszę zauważyć, że spadek wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW, po zablokowaniu koła (PK = 100%), w stosunku do jego wartości maksymalnej (rys.10), jest:
- mniejszy dla nawierzchni suchej - linia A wykresu, różnica wartości współczynnika μW między punktami wykresu ZA i OA;
- większy dla nawierzchni mokrej - linia B wykresu, różnica wartości współczynnika μW między punktami wykresu ZB i OB.
Dla nawierzchni pokrytej lodem (linia E wykresu, rys.10), wartość maksymalna współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW jest mała (punkt OE wykresu), a po zablokowaniu koła jego wartość ulega dalszemu obniżeniu (punkt ZE wykresu), a ponadto tracimy możliwość kierowania samochodem, o czym w kolejnych artykułach. Istotna jest również zależność współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW od prędkości jazdy samochodu.
Dla dwóch rożnych nawierzchni, przedstawia ją rys.11. Im prędkość samochodu jest większa:
Dla dwóch rożnych nawierzchni, przedstawia ją rys.11. Im prędkość samochodu jest większa:
- tym mniejsze są maksymalne wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW, dla każdego z obu rodzajów nawierzchni;
- tym większa jest różnica pomiędzy wartością maksymalną współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW a wartością, która występuje przy hamowaniu koła zablokowanego (PK = 100%); różnice te rosną szybciej dla nawierzchni mokrej w porównaniu do nawierzchni suchej.
wzdłużnego opony μW nie jest osiągana w zakresie warości poślizgu koła PK od 15 do 25%, ale przy hamowaniu koła zablokowanego (PK = 100%) - punkty ZC i ZD na rys.10. Jest to spowodowane mechanizmem hamowania koła zablokowanego na nawierzchniach tego typu. Wyjaśnia go rys.12 i jego podpis.
Na zakończenie tego artykułu zapraszam do analizy przykładowych maksymalnych wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW, zebranych w tabeli 1. Wartości te odnoszą się do opony nowej lub zużytej, oraz nawierzchni suchej, pokrytej warstwą wody o rożnej grubości lub pokrytej lodem, przy rożnych prędkościach jazdy.
Poniżej kilka uwag do tabeli:
Poniżej kilka uwag do tabeli:
- Na nawierzchni suchej, wyższe wartości współczynnika tarcia wzdłużnego μW, cechują opony zużyte niż opony nowe. Jest to spowodowane wyższą sztywnością bieżnika opony zużytej, w porównaniu do bieżnika opony nowej.
- Na każdym rodzaju nawierzchni, wraz ze wzrostem prędkości jazdy, maleją wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW (patrz też rys.11).
- Im grubsza warstwa wody leży na drodze, tym wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony μW są niższe. Dla prędkości 90 i 130 km/h osiągają one wartości zbliżone do wartości występujących na lodzie lub niższe, zarówno dla opon nowych jak i zużytych. Ta zależność jest spowodowana koniecznością odpompowywania wody z powierzchni styku opony z nawierzchnią drogi. Im grubsza jest warstwa wody, wyższa prędkość jazdy a opona szersza (brak tej zależności w tabeli) tym ilość wody, którą należy odpompować, jest większa. Jednocześnie im mniejsza jest wysokość bieżnika, tym wyższe jest ciśnienie, wody pod oponą, konieczne, aby tę wodę odpompować. To ciśnienie zmniejsza siłę, z którą koło naciska na nawierzchnię drogi (siła FNK na rys.5 i 6). Proszę zwrócić uwagę, że przy przejeździe przez kałużę o głębokości 2 mm, z prędkością 90 i 130 km współczynnik tarcia wzdłużnego opony μW osiągnął wartość zerową, czyli opona nie ma żadnego styku z nawierzchnią. To zjawisko nazywamy popularnie aquaplaningiem.
Tekst pochodzi z Dodatku technicznego do WIADOMOŚCI Inter Cars SA nr 46/październik 2012 „Układ ABS część 1 Kompendium praktycznej wiedzy”
