Тяга (инженерная) - Traction (engineering)

Сила тяги или тяговая сила - это сила, используемая для создания движения между телом и тангенциальной поверхностью за счет использования сухого трения , хотя также обычно используется сила сдвига поверхности.

Сцепление также может относиться к максимальной силе тяги между телом и поверхностью, которая ограничивается имеющимся трением; в этом случае тяговое усилие часто выражается как отношение максимальной тяговой силы к нормальной силе и называется коэффициентом тяги (аналогично коэффициенту трения ). Это та сила , которая делает объект двигаться по поверхности, преодолевая все противостоящие силы , как трение , нормальные нагрузки (нагрузка , действующая на ярусах в отрицательном «Z» оси), сопротивление воздуха , сопротивление качению , и т.д.

Определения

Тягу можно определить как:

физический процесс, в котором тангенциальная сила передается через поверхность раздела между двумя телами через сухое трение или промежуточную пленку жидкости, что приводит к движению, остановке или передаче мощности.

-  Основы и испытания механического износа, Раймонд Джордж Байер

В динамике транспортного средства тяговое усилие тесно связано с терминами тяговое усилие и тяговое усилие дышла , хотя все три термина имеют разные определения.

Коэффициент тяги

Диаграмма продольного коэффициента сцепления (fx) в зависимости от скорости и погодных условий для асфальта:
A) сухой асфальт
B) дренаж асфальта во влажных условиях
C) асфальт во влажных условиях
D) снег
E) лед

Изменение поперечной галки (Fy) в среднем по сезонам (представлено числовыми значениями от 1 до 12) и с различным покрытием дороги.
A) Горячекатаный асфальт
B) Гравий
C) Кварцит
D) Конгломератный цемент
E) Мастичный асфальт
F) Осадочный гравий (несвязанный)

Коэффициент сцепления определяется как полезная сила для тяги , деленное на вес на ходовой части (колеса, дорожки и т.д.) , а именно:

полезная тяга = коэффициент тяги x нормальная сила

Факторы, влияющие на коэффициент тяги

Сцепление между двумя поверхностями зависит от нескольких факторов:

• Материальный состав каждой поверхности.
• Макроскопическая и микроскопическая форма ( текстура ; макротекстура и микротекстура )
• Нормальное усилие прижимает контактные поверхности друг к другу.
• Загрязнения на границе материала, включая смазочные материалы и клеи.
• Относительное движение тяговых поверхностей - скользящий объект (один при кинетическом трении) имеет меньшее сцепление, чем нескользящий объект (один при статическом трении).
• Направление тяги относительно некоторой системы координат - например, доступное тяговое усилие шины часто различается при прохождении поворотов, ускорении и торможении.
• Для поверхностей с низким коэффициентом трения, таких как бездорожье или лед, сцепление может быть увеличено за счет использования тяговых устройств, которые частично проникают через поверхность; в этих устройствах используется прочность на сдвиг подстилающей поверхности, а не только сухое трение (например, агрессивный внедорожный протектор или цепи противоскольжения ) ....

Коэффициент тяги в инженерном проектировании

В конструкции колесных или гусеничных транспортных средств более желательно высокое сцепление колеса с землей, чем низкое сцепление, поскольку оно обеспечивает более высокое ускорение (включая прохождение поворота и торможение) без пробуксовки колес. Заметным исключением является техника дрифта в автоспорте , при которой сцепление с задними колесами намеренно теряется во время прохождения поворотов на высокой скорости.

Другие конструкции значительно увеличивают площадь поверхности, чтобы обеспечить большее сцепление с дорогой, чем колеса, например, в транспортных средствах с непрерывной гусеницей и полугусеницами . В танке или аналогичном гусеничном транспортном средстве используются гусеницы для уменьшения давления на зоны соприкосновения. 70-тонный M1A2 утонул бы до точки высокого центрирования, если бы он использовал круглые шины. Гусеницы распределяют 70 тонн по гораздо большей площади контакта, чем шины, и позволяют танку перемещаться по гораздо более мягкой земле.

В некоторых приложениях при выборе материалов приходится сталкиваться со сложным набором компромиссов. Например, мягкая резина часто обеспечивает лучшее сцепление с дорогой, но также быстрее изнашивается и имеет более высокие потери при изгибе, что снижает эффективность. Выбор материала может иметь драматический эффект. Например: шины, используемые для гоночных автомобилей, могут иметь срок службы 200 км, а шины, используемые на тяжелых грузовиках, могут иметь ресурс около 100 000 км. У грузовых шин меньше тяги, а также более толстая резина.

Тяга также зависит от загрязняющих веществ. Слой воды в пятне контакта может вызвать существенную потерю сцепления. Это одна из причин появления канавок и ламелей на автомобильных шинах.

Было обнаружено, что тяга грузовиков, сельскохозяйственных тракторов, колесных военных транспортных средств и т. Д. При движении по мягкому и / или скользкому грунту значительно улучшается за счет использования систем контроля давления в шинах (TPCS). Система TPCS позволяет снизить, а затем восстановить давление в шинах при непрерывной эксплуатации автомобиля. Повышение тяги за счет использования системы TPCS также снижает износ шин и снижает вибрацию при движении.

Смотрите также

Рекомендации