30.10.2000

Ćwiczenia IV

Praca własna.

Marian Kubiak - Transport leśny

Z ważnych właściwości trakcyjnych pojazdów należy wymienić przyczepność i nacisk jednostkowy na grunt. Między innymi stanowią one o wyborze właściwej metody zrywki i odpowiedniego pojazdu do transportu drewna w bardzo odmiennych warunkach terenowych gospodarstwa leśnego.

Siła uciągu ciągnika zależy nie tylko od jego mocy, ale i od siły przyczepności. Pod pojęciem siły przyczepności rozumie się iloczyn obciążenia koła łącznie z jego masą (Gs lub Gn), prostopadłego do podłoża, i współczynnika przyczepności ϕ. Jest to największa siła styczna, jaką koło może przenieść na podłoże. Wzory określające siłę przyczepności w przypadku koła swobodnie poruszającego się i napędzanego mają więc następującą postać:

P_ϕ = Gs*ϕ, P_ϕ= Gn*ϕ.

Toczenie się koła swobodnie poruszającego się będzie możliwe jedynie wówczas, gdy siła powodująca jego toczenie P_t≤ P_ϕ = Gs * ϕ. W przeciwnym wypadku nastąpi ślizganie się tego koła.

Podobne zjawiska występują w przypadku koła napędzanego. Obliczeniowa siła napędowa, jaka może zostać przeniesiona na podłoże, powinna spełniać warunek: P_p ≤P_ϕ = Gn * ϕ

Gdy warunek ten nie jest spełniony, następuje nadmierny poślizg koła. Jak wynika z przedstawionych równań, przyczepność jest drugim - poza moce silnika - czynni­ka ograniczającym siłę pociągową, jaką może rozwinąć ciągnik. Współczynnik Przyczepności w najogólniejszej formie określić można za pomocą wzoru:

w którym

ϕ- współczynnik przyczepności

P_p - siła pociągowa, mierzona na obwodzie koła napędowego ciągnika (styczna do obwodu koła) (kN),

Q - masa własna ciągnika (kg), przypadająca na jego koła napędowe (dla ciągnika gąsienicowych oraz kołowych z napędem na wszystkie koła Q równa się całkowitej masie ciągnika, dla ciągników kołowych z napędem na oś tylną Q = 2/3 całkowitej) Wielkość współczynnika przyczepności koła ogumionego zależy od wielu czynników: od rodzaju położenia i jego stanu, rodzaju ogumienia oraz wzoru i stanu bież­nika, ciśnienia powietrza w ogumieniu, prędkości toczenia się koła, poślizgu koła przy toczeniu i równomierności przekazywania siły pociągowej na podłoże.

W przypadku koła ogumionego odróżnia się dwie odmiany przyczepności: podłużną i poprzeczną . Przyczepność podłużna działająca wzdłuż osi głównej pojazdu ma decydujące znaczenie dla skuteczności działania hamulców. Przyczepność poprzeczna działająca w kierunku prostopadłym do osi głównej pojazdu wywiera dominujący wpływ na stateczność i kierowalność pojazdu.

W miarę wzrostu poślizgu koła przy jego ruchu współczynnik przyczepności początkowo rośnie, osiągając swoje maksimum, a następnie maleje. Zwiększenie momentu hamowania ponad wartość ϕ max wywołuje wzrost poślizgu i zmniejszenie współczynnika przyczepności. Z taktu występowania maksimum wartości współ­czynnika przyczepności wywodzi się praktykowana przez doświadczonych kierowców techniki hamowania przez tzw. pompowanie, stosowane zwłaszcza na jezdniach o małym współczynniku przyczepności (nawierzchnie mokre). Technika takiego hamowania polega na szybkim wielokrotnym doprowadzeniu kół do granicy maksymalnej przyczepności i kolejnym zwalnianiu pedału hamulca. Jak wykazały badania, wartość uzyskanego wówczas średniego opóźnienia jest większa aniżeli podczas jednorazowego hamowania ciągłego, wykonywanego ze zrozumiałych względów z większą ostrożnością, przy niepełnym wykorzystaniu przyczepności. Ten sposób przerywanego hamowania posłużył za podstawę do nowoczesnych rozwiązań przeciw poślizgowych hamulcach samochodowych i lotniczych.

Rysunek rzeźby bieżnika wywiera nieznaczny wpływ na przyczepność na drodze suchej. Stwierdzono doświadczalnie, że w warunkach drogi suchej zupełnie gładki bieżnik może mieć lepszą przyczepność aniżeli bieżnik z rzeźbą, którego rola wzra­sta dopiero na mokrej nawierzchni. Cienka warstwa wody na powierzchni jezdni daje efekt smarowania, w wyniku tego współczynnik przyczepności ulega znacz­nemu zmniejszeniu.

W przypadku mokrej jezdni również prędkość pojazdu wywiera znaczny wpływ na przyczepność, ponieważ wraz ze wzrostem prędkości rosną siły niezbędne do po­konania sił bezwładności i wiskozy wody oraz usunięcia jej z powierzchni przylegania opony do jezdni. Na skutek tych zjawisk przyczepność maleje w miarę wzrostu prędkości jazdy. W przypadku, gdy bieżnik nie nadąża wyciskać „filmu wodnego" z powierzchni drogi, a prędkość pojazdu osiągnęła znaczną wartość, wówczas może dojść do poślizgu wodnego kół. Między kołem a jezdnią tworzy się klin wodny, ana­logiczny do olejowego, który występuje w łożyskach ślizgowych, i wówczas przy­czepność praktycznie zanika.

właściwie zaprojektowany rysunek rzeźby bieżnika może zapewnić osiągnięcie zbliżonej wartości przyczepności na drodze mokrej i suchej w przeciętnych warun­kach eksploatacyjnych. Właściwościom ogumienia poświęca się wiele wysiłków badawczo-konstrukcyjnych z zasadniczym celem uzyskania jak najlepszej przyczep­ności na mokrej nawierzchni. W czasie zimowej eksploatacji pojazdów na ośnieżo­nych drogach pokrytych lodem zachodzi nieraz konieczność doraźnej poprawy przyczepności opony do jezdni. Można to uzyskać przez nakładanie łańcuchów na koła lub przez stosowanie specjalnego rodzaju ogumienia z kolcami metalowymi. Opony z kolcami pozwalają na zmniejszenie drogi hamowania w ciężkich warunkach 0 50% w stosunku do ogumienia standardowego oraz zwiększenie do 40% bocznych sił prowadzących koło.

Zmniejszenie ciśnienia powietrza w ogumieniu powoduje zmniejszenie nacisków jednostkowych między kołem a podłożem i przyczynia się do zwiększenia współczynnika przyczepności. Na zmianę współczynnika oporu toczenia pewien wpływ ma nierównomierność przekazywania siły napędowej na podłoże; im jest ona więk­sza, tym bardziej zmniejsza się współczynnik przyczepności.

Omawiane wyżej czynniki powodują, że uzyskanie dokładnych współczynników przyczepności nastręcza poważne trudności. Dlatego też w obliczeniach trakcyjnych korzysta się najczęściej z wartości przybliżonych.

---