W poprzednich artykułach do których linki znajdują się w tekście opisano siłę hamowania, napędową i boczną. Czas by przedstawić zależności pomiędzy nimi. Ten artykuł poświęcę siłom: hamowania i bocznej.
Dla uproszczenia naszych rozważań zakładam, że siła nacisku koła na nawierzchnię drogi ma stałą wartość. W warunkach rzeczywistych przy: przyspieszaniu, hamowaniu czy jeździe po łuku jej wartość się zmienia.
Ilustracja 1 przedstawia zależności wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW od współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH, dla pięciu różnych rodzajów nawierzchni drogi. Nawierzchnią odniesienia dla tego rysunku jest suchy asfalt. Maksymalna wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW przy hamowaniu, oznaczona jako HMTA, przyjętej na rysunku w skali względnej, jest równa 1.
Na podstawie wykresu na ilustracji 1 można sformułować poniższe wnioski.
Co to oznacza praktycznie dla kierowcy? Największą wartość siły hamowania można uzyskać wówczas, gdy wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW osiąga wartość maksymalną (punkty oznaczone: HMTA, HMTB i HMTE). Zablokowanie koła (PKH = 1) powoduje obniżenie wartości współczynnika tarcia wzdłużnego (punkty oznaczone: ZA, ZB i ZE) a więc obniżenie wartości siły hamowania.
Proszę zauważyć, że na lodzie (linia E wykresu), maksymalna wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW jest niska (punkt HMTE), a po zablokowaniu koła (PKH = 1), jego wartość jeszcze się obniża (punkt ZE). Wniosek – na nawierzchni pokrytej lodem, zablokowanie koła, znacznie obniża już i tak relatywnie niewielką siłę hamowania.
Inaczej jest na nawierzchniach luźnych lub sypkich (linie wykresu: C i D). Na nich współczynnik tarcia wzdłużnego opony µW osiąga wartości maksymalne (rys. 1; oznaczone jako: ZC i ZD) dla koła zablokowanego (PKH = 1). Jest to spowodowane innym mechanizmem hamowania koła – prezentuje go ilustracja 2.
Zależność tę prezentuje ilustracja 3. Dla suchej asfaltobetonowej nawierzchni wzrost prędkości jazdy od V1 do V3 powoduje obniżenie wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW w całym zakresie współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH.
Jeśli samochód jedzie z prędkością V1 po suchym asfaltobetonie i z tą samą prędkością wjedzie na mokry asfaltobeton to wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW zmniejszą się w całym zakresie współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH. Jeśli prędkość jazdy samochodu po mokrym asfaltobetonie będzie rosnąć (od V1 do V3) to wartości współczynników tarcia wzdłużnego opony µW będą maleć też w całym zakresie współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH.
Wzrost prędkości jazdy, szczególnie na nawierzchniach o niższych wartościach współczynnika tarcia wzdłużnego – w naszym przykładzie na ilustracja 3 jest to mokry asfaltobeton, powoduje wzrost różnicy pomiędzy maksymalną wartością współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW a wartością tego współczynnika dla koła zablokowanego.
Przedstawia je ilustracja 4. Linie na wykresie odpowiadają czterem różnym nawierzchnią drogi. Mają podobny kształt, tzn. dla określonej wartości kąta znoszenia koła α współczynnik tarcia bocznego opony µB osiąga wartość maksymalną.
Podczas hamowania i jazdy po łuku wartości obu współczynników są zależne od wartości współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH i kąta znoszenie koła α. Zależności przedstawia ilustracja 5.
Jeśli koło nie jest hamowane – toczy się, to niezależnie czy porusza się na wprost czy po łuku, zawsze współczynnik tarcia wzdłużnego opony µW ma wartość 0 (punkt µWT).
Jeśli koło porusza się na wprost (linia 1) to siła boczna nie występuje. Wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW zależy tylko od wartości współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH.
Jeśli koło jest hamowane i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła α = 2o (linia 2) to:
Jeśli koło nie jest hamowane (PKH = 0) i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła α = 2o (linia A) to współczynnik tarcia bocznego opony ma wartość µB1. Dla określonego rodzaju nawierzchni i kąta znoszenia koła α wartość współczynnika tarcia bocznego opony µB1 można odczytać z wykresu na rys. 4. Wzrost poślizgu koła przy hamowaniu PKH od wartości PKH = 0 do wartości PKH = 1 powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia bocznego opony od wartości µB1 do wartości µB2.
Jeśli koło jest hamowane i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła zwiększonym do α = 10o (linia 3) to w całym zakresie wartości współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH nastąpi dalsze obniżenie wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µW. Zakładamy tu, że jesteśmy w zakresie wartości kąta znoszenia koła α, w którym jego wzrost powoduje wzrost wartości współczynnika tarcia bocznego opony µB – patrz ilustracja 4.
Jeśli koło nie jest hamowane (PKH = 0) i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła zwiększonym do α = 10o (linia B) to współczynnik tarcia bocznego opony ma wartość µB3, większą od µB1. Wzrost poślizgu koła przy hamowaniu PKH od wartości PKH = 0 do wartości PKH = 1 powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia bocznego opony od wartości µB3 do wartości µB4, przy czym wartość µB4 jest większa od µB2.
Z wykresu na ilustracji 5 wypływa ważny wniosek. Jeśli koło porusza się po łuku, jest jednocześnie hamowane a wartość współczynnika poślizgu koła przy hamowaniu PKH zbliża się do wartości 1 (koło jest bliskie zablokowaniu) lub jest równa 1 (zostało zablokowane), to wartości współczynnika tarcia bocznego opony µB zbliżają się do najniższych wartości lub je osiągają (punkty oznaczone: µB2 i µB4). Wówczas siła boczna działająca na koło może mieć za małą wartość, aby:
Chcesz być na bieżąco z informacjami? Obserwuj nas w wiadomościach Google:
Zdjęcie otwierające: Jan Mallander / Pixabay