Data publikacji: 2017-11-10

Hamowanie koła poruszającego się po łuku cz. II

W artykule omówimy kolejne siły działające w chwili poruszania się po łuku

Rys. 27
Rys. 25
rys. 26
Rys. 28
Rys. 29

Koło tarcia

Na styku opony i nawierzchni drogi mogą występować:

  1. tylko siła hamowania lub tylko siła boczna
  2. siła boczna i siła hamowania (rys.25a) lub alternatywnie siła boczna i napędowa (rys.25a).
Suma każdej z par tych sił (pkt.2), jest siłą wypadkową FON, która występuje pomiędzy oponą a nawierzchnią drogi. To, z których sił składa się siła wypadkowa FON (siła boczna i hamowania lub siła boczną i napędowa) i jakie są ich wzajemne proporcje, ilustruje graficznie tzw. koło tarcia - patrz rys.25. Przyjmuje się z pewnym uproszczeniem, że maksymalna wartość siły wypadkowej FON, oznaczona FONMAX, jest jednakowa we wszystkich kierunkach działania (na powierzchni styku opony i nawierzchni drogi).

W szczególnych przypadkach, gdy:

  • niehamowane koło porusza się po łuku i działa na niego maksymalna wartość siły bocznej FBMAX (kąt znoszenia bocznego ma wartość α1, dla którego współczynnik tarcia bocznego osiąga wartość maksymalną μBMAX - rys.26c), wówczas wartość siły FBMAX jest równa sile FONMAX (rys.26a);
  • koło hamowane z maksymalną siłą FHMAX lub napędzane z maksymalną siłą FNMAX porusza się po linii prostej (współczynnik poślizgu bocznego ma wartość PK1, dla którego współczynnik tarcia wzdłużnego osiąga wartość maksymalną μWMAX - rys.26d), wówczas wartość siły FHMAX lub FNMAX jest równa sile FONMAX (rys.26b).
W codziennej eksploatacji samochodu wartość siły FON jest mniejsza od siły FONMAX - patrz rys.27. Mówiąc inaczej, rzadko wykorzystujemy wartości maksymalne siły hamowania i siły bocznej.

Siła boczna a siła hamowania

Przyjrzymy się dwom przykładom zależności pomiędzy oboma siłami.
Przykład 1 (rys.28) - koło samochodu porusza się najpierw po linii prostej i jest hamowane z maksymalna siłą FHMAX, a następnie porusza się również po łuku.

1) Koło porusza się po linii prostej i jest hamowane z maksymalna siłą FHMAX (rys.28a). Współczynnik tarcia wzdłużnego opony ma wartość maksymalną μWMAX (rys.28d), przy poślizgu wzdłużnym koła PK1.
2) Z chwilą rozpoczęcia ruchu po łuku, wystąpił kąt znoszenia bocznego koła α2 (rys.28c). Gdyby koło poruszało się tylko po łuku i nie było hamowane, wówczas współczynnik tarcia bocznego opony miałby wartość μB5T (rys.28c), ale ponieważ jest hamowane, to wartość współczynnika tarcia bocznego opony maleje od wartości μB5T do wartości μB5 (rys.28d). Siła boczna osiąga wartość FB5 (rys.28b).
3) Ponieważ suma sił hamowania i bocznej nie może przekroczyć wartości siły wypadkowej FONMAX, dlatego wartość współczynnika tarcia wzdłużnego maleje od wartości μWMAX do wartości μW5 (rys.28d). W następstwie siła hamowania maleje od wartości FHMAX do wartości FH5 (rys.28b).

Przykład 2 (rys.29) - koło samochodu porusza się najpierw po łuku, przy maksymalnej wartości siły bocznej FBMAX, a następnie jest też hamowane.

1) Koło porusza się po łuku. Działa na nie maksymalna siła boczna FBMAX (rys.29a). Współczynnik tarcia bocznego opony ma wartość maksymalną μBMAX (rys.28c), przy kącie znoszenia bocznego α1.
2) Z chwilą rozpoczęcia hamowania wystąpił poślizg koła PK2 (rys.29d). Ponieważ koło jednocześnie poruszało się po łuku, przy kącie znoszenia bocznego α1, więc wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony osiągnęła wartość μW6.(rys.29d). Siła hamowania osiąga wartość FH6 (rys.29b).
3) Ponieważ suma sił hamowania i bocznej nie może przekroczyć wartości siły wypadkowej FONMAX, dlatego wartość współczynnika tarcia bocznego maleje od wartości μBMAX do wartości μB6 (rys.29d). W następstwie siła boczna maleje od wartości FBMAX do wartości FB6 (rys.29b).

Fizyka a marketing

Zasad fizyki, które na styku opony i nawierzchni drogi decydują o wartościach współczynników tarcia wzdłużnego i poprzecznego nie da się zwyciężyć. Czołowi producenci ogumienia, stale poprawiają „przyczepność” opon w rożnych warunkach ruchu, ale to są już względnie niewielkie kroki. Na nawierzchniach o niższych wartościach współczynników tarcia wzdłużnego mW i bocznego opony mB, drogi hamowania są dłuższe, a prędkości, z którymi można pokonywać zakręty, mniejsze - koniec, kropka. Mijają się z prawdą pracownicy marketingu producentów samochodów lub firm produkujących podzespoły, gdy piszą, że ich ESP całkowicie eliminuje ryzyko poślizgu. Podobnie, nie ma opon, które zapewnia bezpoślizgową jazdę. Trzeba jednak pamiętać, że taka „twórczość” może kogoś kosztować zdrowie lub nawet życie.

Tekst pochodzi z Dodatku  technicznego do WIADOMOŚCI Inter Cars SA nr 46/październik 2012  „Układ ABS część 1 Kompendium praktycznej wiedzy”