Ćwiczenia IV

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:

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:

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.