W tym artykule, dla uproszczenia analizy, 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 µ_W od współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N, dla czterech różnych rodzajów nawierzchni drogi. Nawierzchnią odniesienia dla tego rysunku jest suchy, szorstki beton. Maksymalna wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W przy napędzaniu, oznaczona jako NMT_A, przyjętej na rysunku w skali względnej, jest równa 1.

Na podstawie wykresu na ilustracji 1 można sformułować poniższe wnioski.

• Dla nawierzchni twardych (linie wykresu: A i D), współczynniki tarcia wzdłużnego opony µ_W osiągają maksymalne wartości (punkty oznaczone: NMT_A i NMT_D) dla współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N w zakresie od ok. 0,1 do 0,3.
• Dla nawierzchni twardych (linie wykresu: A i D), dla koła, które obraca się przy stojącym pojeździe (PK_N= 1), wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W (punkty oznaczone: OBR_A i OBR_D) mają wartości niższe od maksymalnych (punkty oznaczone: NMT_A i NMT_D).

Co to oznacza praktycznie dla kierowcy? Największą wartość siły napędowej można uzyskać wówczas, gdy wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W osiąga wartość maksymalną (punkty oznaczone: NMT_A i NMT_D). Im wartość współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N zbliża się coraz bardziej do wartości 1 (pojazd porusza się i prędkość obwodowa koła jest znacznie większa od prędkości ruchu pojazdu) to wartość siły napędowej maleje. Najniższa jest wówczas, gdy pojazd stoi i koło obraca się (PK_N = 1), ponieważ współczynnik tarcia wzdłużnego opony µ_W osiąga najniższą wartość w punktach oznaczonych: OBR_A i OBR_D.

Proszę zauważyć, że na lodzie (linia D wykresu), maksymalna wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W jest niska (punkt NMT_D), a wprowadzenie koła w nadmiernie duże obroty (wartość współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N dąży do wartości 1) jego wartość jeszcze się obniża (punkt OBR_D). Wniosek – na nawierzchni pokrytej lodem, wprawienie koła w prędkość obrotową, przy której prędkość obwodowa koła jest znacznie wyższa od prędkości ruchu pojazdu, powoduje obniżanie i tak relatywnie niewielkiej siły napędowej.

Przy napędzaniu pojazdu na nawierzchniach luźnych i sypkich – linie B i C, wraz ze wzrostem wartości współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W stale rosną. Największe wartości współczynniki tarcia wzdłużnego opony µ_W osiągają, gdy pojazd stoi a koła się obracają.

Podczas napędzania i jazdy po łuku wartości obu współczynników są zależne od wartości współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N i kąta znoszenie koła α. Zależności przedstawia ilustracja 1.

Jeśli koło nie jest napędzane – toczy się, to niezależnie czy porusza się na wprost czy po łuku, zawsze współczynnik tarcia wzdłużnego opony µ_W ma wartość 0 (punkt oznaczony µ_WT).

Jeśli koło porusza się na wprost (linia 1) to siła boczna nie występuje. Wartość współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W zależy tylko od wartości współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N.

Jeśli koło jest napędzane i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła α = 4^o (linia 2) to:

• w całym zakresie wartości współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N;
• wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W będą niższe w porównaniu do wartości tych współczynników dla koła napędzanego, ale poruszającego się po linii prostej (linia 1).

Jeśli koło nie jest napędzane (PK_N = 0) i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła α = 4^o (linia A), to współczynnik tarcia bocznego opony ma wartość µ_B1. Dla określonego rodzaju nawierzchni i kąta znoszenia koła α wartość współczynnika tarcia bocznego opony µ_B1 można odczytać z wykresu przedstawiającego zależność współczynnika tarcia bocznego opony µ_B od kąta znoszenia koła α – patrz rys. 4 w artykule pt. „Siła hamowania a siła boczna”. Wzrost poślizgu koła przy napędzaniu PK_N od wartości PK_N = 0 do wartości PK_N = 1 powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia bocznego opony od wartości µ_B1 do wartości µ_B2.

Jeśli koło jest napędzane i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła zwiększonym do α = 8^o (linia 3) to w całym zakresie wartości współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N nastąpi dalsze obniżenie wartości współczynnika tarcia wzdłużnego opony µ_W. Zakładamy tu, że jesteśmy w zakresie wartości współczynnika kąta znoszenia koła α, w którym jego wzrost powoduje wzrost wartości współczynnika tarcia bocznego opony µ_B – patrz np. ilustracja 4 w artykule pt. „Siła hamowania a siła boczna”.

Jeśli koło nie jest napędzane (PK_N = 0) i porusza się po łuku przy kącie znoszenia koła zwiększonym do α = 8^o (linia B) to współczynnik tarcia bocznego opony ma wartość µ_B3, większą od µ_B1. Wzrost poślizgu koła PK_N przy napędzaniu od wartości PK_N = 0 do wartości PK_N = 1 powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia bocznego opony od wartości µ_B3 do wartości µ_B4, przy czym wartość µ_B4 jest większa od µ_B2.

Z wykresu na ilustracji 2 wypływa ważny wniosek. Jeśli koło porusza się po łuku, jest jednocześnie napędzane a wartość współczynnika poślizgu koła przy napędzaniu PK_N zbliża się do wartości 1 (pojazd porusza się i prędkość obwodowa koła jest znacznie większa od prędkości ruchu pojazdu) lub jest równa 1 (koło obraca się przy stojącym pojeździe) to wartości współczynnika tarcia bocznego opony µ_B zbliżają się do najniższych wartości lub je osiągają (punkty oznaczone: µ_B2 i µ_B4). Wówczas siła boczna działająca na koło może mieć za małą wartość, aby:

• w przypadku przedniego koła napędzanego – wymusić zmianę kierunku ruchu samochodu lub utrzymać samochód na zamierzonym torze ruchu;
• w przypadku tylnego koła napędzanego – utrzymać samochód na zamierzonym torze ruchu.

Siła hamowania a siła boczna

Chcesz być na bieżąco z informacjami? Obserwuj nas w wiadomościach Google: