- „Jak prowadzić samochód po śliskiej drodze”. Siła tarcia Koła samochodu ślizgają się, gdy skierowana jest siła tarcia

Wszyscy mechanicy z młodości pamiętają zdjęcie ze schematem ruchu samochodu po łuku, gdy jego zewnętrzne koła pokonują większą odległość niż wewnętrzne. Z jego pomocą w wielu podręcznikach dla kierowców wyjaśniono cel i zasadę działania mechanizmu różnicowego. Często sprowadza się to do tego, że mechanizm różnicowy pozwala na obracanie się kół napędowych z różnymi prędkościami, a tym samym umożliwia płynne poruszanie się samochodu na zakrętach.

Takie wyjaśnienia nie są do końca błędne, ale są zbyt uproszczone i nie ujawniają istoty różnicowania. Oczywiście w poważnych książkach wszystko jest przedstawione poprawnie. Mówi się, że celem mechanizmu różnicowego między osiami w samochodzie jest równomierne rozłożenie momentu obrotowego między koła napędowe jednej osi, a mechanizm różnicowy międzyosiowy w celu rozłożenia momentu obrotowego między osiami napędowymi - równomiernie lub w optymalnej proporcji (asymetryczny mechanizm różnicowy).

„Mechanizm różnicowy to mechanizm, w którym koła napędowe obracają się niezależnie od siebie”.

Ściśle mówiąc, rotują „zależnie”, ale no cóż, mówi się coś podobnego do prawdy, ale ani słowa o reszcie, żeby nie przeszkadzać ludziom bez specjalnego przeszkolenia.

Zelenin S.F., Molokov V.A. Podręcznik do samochodu, M., „Rusavtokniga”, 2000, 80 s. Nakład 15 000 egzemplarzy.

Cytując z tej książki:

« Różnica jest przeznaczona do rozdziału momentu obrotowego między półosiami kół napędowych podczas skręcania samochodu i podczas jazdy po nierównych drogach. Mechanizm różnicowy umożliwia kołom obracanie się z różnymi prędkościami kątowymi i pokonywanie różnych ścieżek bez poślizgu względem powierzchni drogi.

Innymi słowy, 100% momentu obrotowego, które dociera do mechanizmu różnicowego, można rozdzielić między koła napędowe jako 50 x 50 lub w innej proporcji (na przykład 60 x 40). Niestety proporcja może wynosić 100 x 0. Oznacza to, że jedno z kół stoi nieruchomo (w jamie), a drugie ślizga się (na mokrej ziemi, glinie, śniegu).

Co możesz zrobić! Nic nie jest absolutnie poprawne i idealne, ale taka konstrukcja pozwala samochodowi skręcać bez poślizgu, a kierowca nie zmienia codziennie całkowicie zużytych opon.

Postać: 38 Przekładnia główna z mechanizmem różnicowym

1 - półosie; 2 - napędzane koło zębate; 3 - mechanizm napędowy; 4 - przekładnie półosiowe; 5 - przekładnie satelitarne

Nie jest to już nadmierne uproszczenie, a po prostu wprowadzenie w błąd czytelników. Tutaj, z wyjątkiem drugiego zdania i ilustracji, wszystko jest nieprawdziwe (w pierwszym zdaniu trzeba wstawić słowo „jednakowo”, a po słowie „koła” wstawić kropkę).

Tylko raz, w podręczniku do kształcenia zawodowego, trafiłem na poprawne, a jednocześnie proste i jasne wyjaśnienie istoty zróżnicowania. To było dawno temu i pamiętam tylko, że był to podręcznik dla kierowców kombajnów zbożowych.

Tam poproszono czytelnika, aby wyobraził sobie, że dwie półosiowe koła zębate stożkowe są „rozmieszczone” w dwóch zębatkach, które leżą na wyimaginowanym stole, a między nimi umieszczony jest satelita w postaci zębatki czołowej. To wygląda tak:

Wyjaśnienie istoty działania różniczki opiera się na jej konstrukcji i na trzecim prawie Newtona, które mówi: siła działania jest równa wielkości i przeciwna do siły reakcji. Kolejny rysunek pokazuje oddziaływanie sił satelity z szynami, gdy siła napędowa D jest przyłożona do osi satelity i ten satelita popycha oba stojaki wzdłuż stołu, a siły oporu ruchu lewej i prawej szyny C lewej i C prawej są takie same (siły tarcia szyn o powierzchnię wyimaginowanego stołu) a każdy z nich jest równy połowie całkowitej siły oporu C. Siły z satelity są przenoszone na zębatki w punktach styku zębów satelity z zębami zębatki. Ze względu na równość sił oporu ruchu C w lewo i C w prawo, siły napędowe na zębach satelity są równe, z których każda jest równa połowie siły napędowej D. Ponieważ jednakowe siły są przykładane do dwóch zębów satelity znajdujących się w równych odległościach od jego osi, satelita znajduje się w balansuje i nie obraca się. Dlatego wszystkie trzy części poruszają się po linii prostej w jednym kierunku i z równymi prędkościami, a mianowicie z prędkością, z jaką porusza się oś satelity i którą ustawia silnik.

Taka sytuacja odpowiada stabilnemu ruchowi drogowemu z dobrą przyczepnością.

Teraz wyobraźmy sobie, że przesuwając się po stole, lewa szyna „przejechała” po plamie oleju. Jednocześnie zmniejszyła się siła oporu jego ruchu (siła tarcia o stół), a siła oporu ruchu prawej szyny pozostała taka sama. W pewnym momencie równowaga sił na zębach satelity zostaje zakłócona: obciążenie lewego zęba jest mniejsze niż obciążenie działające na prawy ząb. Innymi słowy, satelicie łatwiej było popchnąć lewą szynę niż prawą. Dlatego zaczyna się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jak pokazano na poniższym rysunku.

Ze względu na obrót satelity ruch prawej szyny zwalnia, a lewa szyna, wręcz przeciwnie, przyspiesza. Następnie prawa szyna całkowicie się zatrzymuje, a satelita dalej się obraca. Jego oś nadal porusza się z taką samą prędkością jak poprzednio, ponieważ prędkość ta jest ustawiana przez silnik. Ale ponieważ prawa szyna stoi, obracający się satelita przetacza się po niej. W momencie pokazanym na rysunku prawy ząb satelity stoi w miejscu, „spoczywa” na zębie stałej zębatki. Z drugiej strony lewy ząb satelity porusza się dwa razy szybciej niż oś samego satelity. Wszystko to odpowiada sytuacji, w której jedno z kół napędowych wolno jadącego samochodu wpada np. W dużą płatę lodu, a drugie pozostaje na suchej nawierzchni z dobrą przyczepnością. Oznacza to, że samochód zatrzymuje się, a koło na płozach kręci się dwa razy szybciej niż wcześniej, gdy oba koła toczyły się z tą samą prędkością.

Ściśle mówiąc, powyższe mówiło niepoprawnie o braku równowagi sił na zębach satelity i tylko dlatego, że jak mi się wydaje, łatwiej jest zrozumieć, co się dzieje. W rzeczywistości równowaga sił jest zawsze zachowana, tylko do jej rozważenia konieczne jest uwzględnienie sił, które powodują przyspieszenie lewej łaty i spowolnienie prawej. Te nieuwzględnione przez nas siły znikają z chwilą całkowitego zatrzymania się właściwego reiki. W tym samym momencie podwojona prędkość ruchu lewej łaty staje się stała. A potem sytuacja w pełni odpowiada poniższej figurze.

Tu przywrócono równowagę sił, a raczej zniknęły dynamiczne składowe siły (te, które spowodowały przyspieszenie jednego reiki i spowolnienie drugiego). Prawa szyna stoi, satelita się obraca, a lewa porusza się równomiernie z dwukrotnie większą prędkością. Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że równowaga sił przeniosła się na nowy poziom. Teraz jednakowe siły na lewym i prawym zębie satelity są znacznie mniejsze niż poprzednie. Zgodnie z trzecim prawem Newtona siły te nie mogą przekraczać siły napędowej, która może zostać przyłożona do szyny w miejscu oleju lub do koła w miejscu lodu. Innymi słowy, jeśli jedno koło jest na suchej drodze, a przeciwne ślizga się na lodzie lub w błocie, nie oznacza to, że 100% momentu obrotowego jest przenoszone z silnika na koło poślizgowe, jak podano we wspomnianej książce. Moment ten jest zawsze i we wszystkich warunkach równo podzielony przez różnicę między kołami, ale nie może być więcej, niż pozwala przyczepność jednego z kół do jezdni, co więcej, tego samego koła o mniejszej przyczepności.

Tylko wtedy, gdy w tych warunkach mechanizm różnicowy jest zablokowany, to znaczy wyłączony z pracy, w taki czy inny sposób sztywno łączący półosie, można przenieść na koło stojące na suchej drodze przytłaczającą część momentu obrotowego, który może rozwinąć silnik. W takim przypadku poślizg się zatrzyma, oba koła będą się obracać z tą samą prędkością, ale tylko jedno z tych kół zapewni przytłaczającą część całkowitej siły trakcyjnej.

Wydaje mi się, że za pomocą modelu z listwami zębatymi można jasno wytłumaczyć wszystkie inne tryby pracy mechanizmu różnicowego międzyosiowego. Na przykład sytuacja, która czasami występuje podczas hamowania silnikiem. Wyobraź sobie, że samochód jedzie w dół po suchej drodze pokrytej płatami lodu. Kierowca hamuje silnikiem. W tym przypadku siłą napędową jest siła bezwładności masy maszyny. Siła oporu ruchu to siła przyłożona do osi satelitów różnicowych od strony silnika. Jedno z kół przejeżdża po lodzie. Siła uciągu tego koła na jezdnię gwałtownie spada i zaczyna się obracać w przeciwnym kierunku. Tutaj dzieje się to samo, co dzieje się z szynami, jeśli oś satelity jest nieruchoma, ale pozostaw ją swobodną w obrocie wokół tej osi, to znaczy w celu zasymulowania sytuacji, gdy oś satelity jest hamowana lub trzymana przez silnik. Jeśli teraz przesuniesz jedną z zębatek do przodu, satelita zacznie się obracać i spowoduje, że druga zębatka przesunie się do tyłu. W tym przypadku szyna poruszająca się do przodu odpowiada kołu na suchej drodze, a szyna poruszająca się do tyłu odpowiada kołu na lodzie i obracającym się w przeciwnym kierunku. Moim zdaniem obrót koła poślizgowego w przeciwnym kierunku bardzo wyraźnie wskazuje na „chęć” mechanizmu różnicowego do wypełnienia swojego zadania i wyrównania sił na dwóch kołach osi napędowej. W tym przypadku są to siły hamowania. Dzięki ich ustawieniu wyklucza się lub znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo poślizgu samochodu w tym trybie hamowania.

Możesz rozważyć wiele innych sytuacji, które pojawiają się, gdy mechanizm różnicowy działa. Ale uważam, że to, co zostało powiedziane, wystarczy, aby mieć pewność: - mechanizm różnicowy międzyosiowy jest zawsze dzieli moment obrotowy silnika na równi między dwoma kołami jednej osi napędowej.

Wróćmy teraz do wspomnianego na samym początku obrazu z samochodem jadącym po łuku. Jeśli samochód ma napęd na tylne koła, to dwa tylne koła otrzymujące ten sam moment obrotowy zamieniają te momenty na dwie równe siły pociągowe (jeśli opony kół mają tę samą średnicę, to samo ciśnienie i przenoszą te same części ciężaru samochodu). Dwie równe siły pociągowe pchają samochód w linii prostej. Dlatego kierowca musi mocno trzymać kierownicę podczas pokonywania zakrętów. Ściśle mówiąc, mechanizm różnicowy w takim samochodzie nie tyle pomaga, co przeszkadza w pokonywaniu zakrętów. Ale bezpośrednio przyczynia się do stabilności ruchu w linii prostej (razem z kątami przednich kół).

W przypadku samochodu z napędem na przednie koła sytuacja jest nieco inna. Tutaj siły uciągu są również takie same na dwóch kołach, ale „obracają się” wraz z kołami kierowanymi. Dlatego na przykład samochód z napędem na przednie koła łatwiej wydostać się z głębokiej, śliskiej koleiny: toczone przednie koła napędowe aktywnie ciągną w razie potrzeby. W przypadku napędu na tylne koła tylne koła napędowe aktywnie pchają samochód po torze.

Oto tylko mały ułamek tego, co kierowcy powinni wiedzieć o działaniu mechanizmu różnicowego, a zajęło to wiele słów i zdjęć. Więc może rację mają ci, którzy ograniczają się do osławionego obrazu z różnym przebiegiem dla różnych kół na zakręcie? Może. Ale myślę, że jeśli nie wdasz się w długie wyjaśnienia, to przynajmniej napisz, do czego ten mechanizm jest naprawdę przeznaczony. A kto zechce dotrzeć do jej sedna, znajdzie gdzie o tym poczytać. I absolutnie nie ma potrzeby propagowania własnego niezrozumienia tej istoty.

Na poruszający się samochód działa szereg sił, z których część jest skierowana wzdłuż osi ruchu samochodu, a część jest skierowana pod kątem do tej osi. Umówmy się nazywać pierwszą z tych sił podłużną, a drugą boczną.

Postać: Schemat sił działających na koło napędowe.
a - stan bezruchu; b - stan ruchu

Siły podłużne można skierować zarówno w kierunku, jak i przeciwnie do kierunku pojazdu. Siły skierowane w kierunku jazdy poruszają się i mają tendencję do kontynuowania ruchu. Siły przeciwne do kierunku jazdy są siłami oporu i mają tendencję do zatrzymywania pojazdu.

Na samochód poruszający się po poziomym i prostym odcinku drogi działają następujące siły wzdłużne:

• siła ciągnąca
• siła oporu powietrza
• siła oporu toczenia

Kiedy samochód porusza się pod górę, rośnie siła oporu, a gdy samochód przyspiesza, siła oporu przy przyspieszaniu (siła bezwładności).

Siła pociągowa

Moment obrotowy generowany przez silnik samochodu jest przenoszony na koła napędowe. Mechanizmy przekładni biorą udział w przenoszeniu momentu obrotowego z silnika na koła napędowe. Moment obrotowy na kołach napędowych zależy od momentu obrotowego silnika oraz przełożeń skrzyni biegów i mostu. W miejscu, w którym koła dotykają powierzchni drogi, moment obrotowy wytwarza siłę obwodową. Wytrzymałość drogi na tę siłę obwodową jest wyrażona siłą reakcji przenoszoną z drogi na koło napędowe. Siła ta jest skierowana na ruch pojazdu i nazywana jest siłą pchającą lub ciągnącą. Siła pociągowa z kół jest przenoszona na oś napędową i dalej na ramę, zmuszając pojazd do ruchu. Wielkość siły pociągowej jest tym większa, im większy jest moment obrotowy silnika i przełożenia skrzyni biegów i przekładni głównej. Siła uciągu na kołach napędowych osiąga największą wartość, gdy samochód porusza się na niższym biegu, dlatego też niższy bieg jest używany podczas ruszania autem z ładunkiem podczas jazdy w terenie. Wielkość siły uciągu na kołach napędowych pojazdu ograniczona jest przyczepnością opon do nawierzchni jezdni.

Siła pociągowa

Tarcie występujące między kołami napędowymi pojazdu a drogą nazywa się trakcją. Siła przyczepności jest równa iloczynowi współczynnika przyczepności i masy przyczepności, to znaczy masy na koła napędowe pojazdu. Wartość współczynnika przyczepności opon do jezdni zależy od jakości i stanu nawierzchni, kształtu i stanu rzeźby bieżnika opony oraz ciśnienia w oponie.

W samochodach osobowych masa całkowita jest w przybliżeniu równo rozłożona na osie. Dlatego jego ciężar zaczepu można przyjąć jako równy 50% ciężaru całkowitego. W przypadku samochodów ciężarowych przy pełnym obciążeniu masa przyczepności (ciężar na tylnej osi) wynosi około 60-70% masy brutto.

Wartość współczynnika przyczepności ma ogromne znaczenie dla eksploatacji samochodu i bezpieczeństwa ruchu, ponieważ wpływa na zdolność jazdy w terenie, właściwości hamowania, możliwość poślizgu i poślizgu kół napędowych. Przy znikomym współczynniku przyczepności, ruszeniu auta z postoju towarzyszy poślizg, a hamowaniu poślizg kół. W rezultacie samochód czasami nie daje się ruszyć z miejsca, a podczas hamowania następuje gwałtowny wzrost drogi hamowania i wystąpienie poślizgu.

Na nawierzchniach asfaltobetonowych w czasie upałów na nawierzchni pojawia się bitum, przez co droga staje się tłusta i bardziej śliska, co obniża współczynnik przyczepności. Szczególnie mocno obniża się współczynnik przyczepności, gdy droga jest zwilżana przez pierwszy deszcz, gdy warstwa płynnego błota nie jest jeszcze zmyta. Ośnieżona lub oblodzona droga jest szczególnie niebezpieczna w ciepłe dni, gdy powierzchnia topnieje.

Wraz ze wzrostem prędkości jazdy współczynnik przyczepności maleje, szczególnie na mokrej drodze, ponieważ występy wzoru bieżnika opony nie mają czasu na przedarcie się przez warstwę wilgoci.

Dobry stan rzeźby bieżnika opony ma duże znaczenie podczas jazdy po drogach nieutwardzonych, śniegu, piasku, a także po drogach utwardzonych, pokrytych warstwą błota lub wody. Ze względu na obecność wypukłości wzoru powierzchnia podparcia zmniejsza się, a zatem zwiększa się specyficzny nacisk na powierzchnię drogi. Jednocześnie błoto jest łatwiej dociskane i przywraca się kontakt z nawierzchnią drogi, a na glebach lekkich występy wzoru bezpośrednio stykają się z glebą.

Podwyższone ciśnienie powietrza w oponie zmniejsza jej powierzchnię nośną, w wyniku czego ciśnienie właściwe wzrasta do tego stopnia, że \u200b\u200bpodczas ruszania i hamowania może dojść do zniszczenia gumy i zmniejszenia przyczepności kół do jezdni.

Zatem wartość współczynnika przyczepności zależy od wielu warunków i może zmieniać się w dość znacznych granicach. Ponieważ wiele wypadków jest spowodowanych słabą przyczepnością, kierowcy muszą być w stanie z grubsza oszacować współczynnik przyczepności i odpowiednio dobrać prędkość jazdy i prowadzenie.

Siła oporu powietrza

Podczas jazdy samochód pokonuje opór powietrza, który jest sumą kilku oporów:

• opór (około 55-60% całkowitego oporu powietrza)
• utworzone przez wystające części stopnie autobusu lub samochodu, błotniki (12-18%)
• wynikające z przejścia powietrza przez chłodnicę i komorę silnika (10-15%) itp.

W przedniej części samochodu powietrze jest sprężane i rozprężane, natomiast w tylnej części samochodu powstaje podciśnienie, które powoduje zawirowania.

Siła oporu powietrza zależy od wielkości frontu, powierzchni auta, jego kształtu, a także od prędkości. Przednią powierzchnię ciężarówki definiuje się jako iloczyn toru (odległości między oponami) i wysokości pojazdu. Siła oporu powietrza rośnie proporcjonalnie do kwadratu prędkości pojazdu (jeśli prędkość wzrośnie 2-krotnie, to opór powietrza wzrośnie 4-krotnie).

W celu usprawnienia i zmniejszenia oporu powietrza przednia szyba samochodu jest ustawiona skośnie, a wystające elementy (reflektory, błotniki, klamki drzwi) są zamontowane równo z zewnętrznymi obrysami nadwozia. W pojazdach użytkowych opór powietrza można zmniejszyć, zakrywając przestrzeń ładunkową plandeką rozpiętą między dachem kabiny a tylną klapą.

Siła oporu toczenia

Każde koło samochodu jest stale poddawane pionowemu obciążeniu, co powoduje pionową reakcję drogi. Kiedy pojazd się porusza, działa na niego siła oporu toczenia, która wynika z odkształcenia opon i drogi oraz tarcia opon na drodze.

Siła oporu toczenia jest równa iloczynowi masy całkowitej pojazdu i współczynnika oporu toczenia opony, który zależy od ciśnienia powietrza w oponach i jakości nawierzchni drogi. Oto kilka wartości współczynnika oporu toczenia opon:

• do nawierzchni asfaltobetonowej - 0,014-0,020
• dla otuliny żwirowej -0,02-0,025
• dla piasku-0,1-0,3

Siła oporu podnoszenia

Droga składa się z naprzemiennych podjazdów i zjazdów i rzadko ma długie odcinki poziome.

Podczas jazdy pod górę samochód doświadcza dodatkowego oporu, który zależy od kąta nachylenia jezdni do horyzontu. Im większa masa pojazdu i kąt nachylenia jezdni, tym większa odporność na wspinanie się. Zbliżając się do wzrostu, należy poprawnie ocenić możliwości przezwyciężenia wzrostu. Jeśli wzrost jest krótki, pokonuje się go przyspieszeniem samochodu przed wzniesieniem. Jeśli podjazd jest długi, pokonuje się go na niskim biegu, przełączając na niego na początku wznoszenia.

Kiedy samochód jedzie w dół, siła oporu przeciw wzniesieniu jest skierowana na ruch i stanowi siłę napędową.

Siła oporu przy przyspieszaniu

Część siły pociągowej podczas przyspieszania jest przeznaczana na przyspieszanie wirujących mas, głównie koła zamachowego wału korbowego silnika i kół samochodu. Aby samochód zaczął się poruszać z określoną prędkością, musi pokonać siłę oporu przy przyspieszaniu, która jest równa iloczynowi masy i przyspieszenia samochodu. Kiedy samochód przyspiesza, siła oporu przy przyspieszaniu jest skierowana w kierunku przeciwnym do ruchu. Kiedy pojazd hamuje i zwalnia, siła ta jest skierowana na pojazd. Zdarzają się sytuacje, gdy podczas gwałtownego przyspieszania ładunek lub pasażerowie wypadają z otwartej przestrzeni, z siedzeń motocykla, a podczas nagłego hamowania pasażerowie uderzają w przednią szybę lub przednią stronę samochodu. Aby uniknąć takich przypadków, należy poprzez płynne zwiększanie prędkości obrotowej wału korbowego silnika pokonać siłę oporu przy przyspieszaniu i płynnie zahamować samochód.

Środek ciężkości

Samochód, jak każde inne nadwozie, podlega grawitacji skierowanej pionowo w dół. Środek ciężkości samochodu to punkt w samochodzie, od którego ciężar samochodu rozkłada się równomiernie we wszystkich kierunkach. Środek ciężkości samochodu znajduje się między przednią i tylną osią na wysokości około 0,6 m dla samochodów osobowych i 0,7-1,0 m dla ciężarówek. Im niższy środek ciężkości, tym stabilniejszy pojazd przy dachowaniu. Kiedy samochód jest załadowany ładunkiem, środek ciężkości podnosi się dla samochodów osobowych o około 0,3-0,4 m, a dla ciężarówek o 0,5 m lub więcej, w zależności od rodzaju ładunku. Jeśli ładunek jest umieszczony nierównomiernie, środek ciężkości może również przesunąć się do przodu, do tyłu lub na bok, co zagrozi stabilności pojazdu i łatwości sterowania.

Zmianę kierunku ruchu dowolnego ciała można osiągnąć tylko poprzez przyłożenie do niego sił zewnętrznych. Kiedy pojazd się porusza, działa na niego wiele sił, a opony pełnią ważne funkcje: każda zmiana kierunku lub prędkości pojazdu powoduje pojawienie się działających sił w oponie.

Autobus jest łącznikiem między pojazdem a jezdnią. To właśnie w miejscu kontaktu opony z drogą rozwiązuje się zasadniczą kwestię bezpieczeństwa ruchu pojazdów. Wszystkie siły i momenty powstające podczas przyspieszania i zwalniania samochodu, przy zmianie kierunku jego ruchu, są przenoszone przez oponę.

Opona absorbuje siły poprzeczne, utrzymując pojazd na wybranej przez kierowcę ścieżce. Dlatego też fizyczne warunki przyczepności opony do nawierzchni drogi wyznaczają granice obciążeń dynamicznych działających na pojazd.

Figa. 01: Montaż opony bezdętkowej na feldze;
1. Obręcz; 2. Roll-up (Hump) na powierzchni lądowania stopki opony; 3. Stopka do obręczy; 4. Osnowa opony; 5. hermetyczna warstwa wewnętrzna; 6. Pasek na pasek; 7. Protector; 8. Ściana boczna opony; 9. Stopka opony; 10. Rdzeń kulki; 11. Zawór

Decydujące kryteria oceny:
-Zapewnienie stabilnego ruchu prostoliniowego, gdy na samochód działają siły boczne
-Zapewnienie stabilnego pokonywania zakrętów Zapewnienie przyczepności na różnych nawierzchniach jezdni Zapewnienie przyczepności w różnych warunkach pogodowych
-Zapewnienie dobrej sterowności samochodu Zapewnienie komfortowych warunków jazdy (tłumienie drgań, zapewnienie płynnej pracy, minimalny hałas toczenia)
-Siła, odporność na zużycie, długa żywotność
-Niska cena
-Minimalne ryzyko uszkodzenia opony podczas poślizgu

Poślizg opon

Poślizg opon wynika z różnicy między teoretyczną prędkością jazdy spowodowaną obrotem koła a rzeczywistą prędkością jazdy spowodowaną siłami przyczepności koła.

Na podanym przykładzie można sprecyzować to stwierdzenie: niech obwód po zewnętrznej powierzchni tocznej opony samochodu osobowego będzie wynosił około 1,5 m. Jeżeli koło obraca się wokół osi obrotu 10 razy w trakcie ruchu samochodu, to droga przebyta przez samochód powinna wynosić 15 m. opony, wtedy droga pokonywana przez samochód staje się krótsza Prawo bezwładności Każde ciało fizyczne ma tendencję do utrzymywania stanu spoczynku lub ruchu prostoliniowego.

Aby wyprowadzić ciało fizyczne ze stanu spoczynku lub odchylić je od ruchu prostoliniowego, należy przyłożyć do ciała siłę zewnętrzną. Zmiana prędkości ruchu, zarówno podczas przyspieszania samochodu, jak i podczas hamowania, będzie wymagała odpowiedniego zastosowania sił zewnętrznych. Jeśli kierowca spróbuje zahamować podczas pokonywania zakrętów na pokrytej lodem nawierzchni, pojazd będzie miał tendencję do jazdy na wprost bez wyraźnej potrzeby zmiany prędkości, a reakcja układu kierowniczego będzie zbyt powolna.

Na oblodzonej nawierzchni tylko niewielkie siły hamowania i poprzeczne mogą być przenoszone przez koła samochodu, więc jazda po śliskich drogach nie jest łatwym zadaniem. Momenty sił Podczas ruchu obrotowego momenty sił działają lub oddziałują na ciało.

W trybie ruchu koła obracają się wokół swoich osi, pokonując momenty bezwładności w spoczynku. Moment bezwładności kół rośnie wraz ze wzrostem prędkości ich obrotu, a tym samym prędkości pojazdu. Jeżeli pojazd znajduje się z jednej strony na śliskiej nawierzchni (na przykład oblodzonej nawierzchni), a z drugiej strony na jezdni o normalnym współczynniku przyczepności (nierównomiernym współczynniku przyczepności μ), to podczas hamowania pojazd otrzymuje ruch obrotowy wokół osi pionowej. Ten ruch obrotowy nazywany jest momentem odchylającym.

Rozkład sił wraz z ciężarem nadwozia (grawitacja), na samochód działają różne siły zewnętrzne, których wielkość i kierunek zależy od trybu i kierunku jazdy. W tym przypadku mówimy o następujących parametrach:

 Siły działające w kierunku wzdłużnym (np. Siła uciągu, siła oporu powietrza lub siła tarcia tocznego)

 Siły działające w kierunku poprzecznym (na przykład siła działająca na kierownice samochodu, siła odśrodkowa podczas pokonywania zakrętów, siła bocznego wiatru lub siła powstająca podczas jazdy po pochyłości).

Siły te są powszechnie określane jako boczne siły poślizgu pojazdu. Siły działające w kierunku wzdłużnym lub poprzecznym przenoszone są na opony, a przez nie na jezdnię w kierunku pionowym lub poziomym, powodując odkształcenie opony w kierunku wzdłużnym lub poprzecznym.

Siły te są przenoszone na nadwozie samochodu poprzez:
 podwozie pojazdu (tzw. Siły wiatru)
 sterowanie (siła sterująca)
 silnik i przekładnie (siła napędowa)
 mechanizmy hamowania (siły hamowania)
W przeciwnym kierunku siły te oddziałują z nawierzchni drogi na opony, a następnie są przenoszone na pojazd. Wynika to z faktu, że: każda siła wywołuje sprzeciw

Aby zapewnić ruch, siła pociągowa przenoszona na koło za pomocą momentu obrotowego generowanego przez silnik musi przekraczać wszystkie zewnętrzne siły oporu (siły wzdłużne i poprzeczne), które powstają, na przykład, gdy pojazd porusza się po drodze o nachyleniu bocznym.

Aby ocenić dynamikę jazdy, a także stabilność jazdy pojazdu, należy znać siły działające między oponą a nawierzchnią drogi w tzw. Miejscu kontaktu opony z drogą. Siły zewnętrzne działające na powierzchnię styku opony z drogą są przenoszone przez koło na pojazd. Wraz ze wzrostem praktyki jazdy kierowca coraz lepiej uczy się reagowania na te siły.

Wraz z postępem jazdy kierowca staje się coraz bardziej świadomy sił działających w miejscu kontaktu opony z drogą. Wielkość i kierunek sił zewnętrznych zależy od intensywności przyspieszania i hamowania pojazdu, gdy działają siły boczne od wiatru lub podczas jazdy po drodze o nachyleniu poprzecznym. Wrażenia z jazdy po śliskich drogach wyróżniają się, gdy nadmierne uderzenie w elementy sterujące może spowodować poślizg opon samochodu.

Ale najważniejsze jest to, że kierowca uczy się prawidłowych i odmierzonych działań za pomocą elementów sterujących, które zapobiegają wystąpieniu niekontrolowanego ruchu. Nieprawidłowe działania kierowcy przy dużej mocy silnika są szczególnie niebezpieczne, ponieważ siły działające w miejscu kontaktu mogą przekroczyć dopuszczalną granicę przyczepności, co może spowodować poślizg samochodu lub całkowitą utratę kontroli, a także zwiększa zużycie opon.

Siły w miejscu kontaktu opony z drogą Tylko ściśle dozowane siły w miejscu kontaktu koła z drogą są w stanie zapewnić prędkość i kierunek jazdy odpowiadające pragnieniom kierowcy. Na całkowitą siłę w miejscu styku opony z drogą składają się następujące siły, które ją tworzą:

Siła styczna na obwodzie opony Siła styczna Fμ jest generowana przez przenoszenie momentu obrotowego przez układ napędowy lub hamowanie pojazdu. Działa w kierunku wzdłużnym na nawierzchnię drogi (siła wzdłużna) i umożliwia kierowcy przyspieszenie podczas naciskania pedału gazu lub zwolnienie podczas naciskania pedału hamulca.

Siła pionowa (normalna reakcja podparcia) Siła pionowa między oponą a powierzchnią drogi jest określana jako siła promieniowa lub normalna reakcja podparcia FN. Siła pionowa między oponą a nawierzchnią drogi jest zawsze obecna, zarówno podczas ruchu pojazdu, jak i podczas postoju. Siła pionowa działająca na powierzchnię nośną jest określana przez ułamek ciężaru pojazdu na tym kole plus dodatkowa siła pionowa wynikająca z redystrybucji ciężaru podczas przyspieszania, hamowania lub pokonywania zakrętów.

Siła pionowa rośnie lub maleje, gdy pojazd porusza się w górę lub w dół, podczas gdy wzrost lub spadek siły pionowej zależy od kierunku jazdy pojazdu. Normalną reakcję podparcia określa się, gdy pojazd stoi na poziomej powierzchni.

Dodatkowe siły mogą zwiększyć lub zmniejszyć siłę pionową między kołem a powierzchnią drogi (normalna reakcja łożyska). Tak więc podczas jazdy bez skrętu dodatkowa siła zmniejsza składową pionową na kołach wewnętrznych do środka obrotu i zwiększa składową pionową na kołach po zewnętrznej stronie pojazdu.

Powierzchnia styku opony z nawierzchnią drogi jest odkształcana przez pionową siłę przyłożoną do koła. Ponieważ ściany boczne opony ulegają odpowiedniemu odkształceniu, siła pionowa nie może być rozłożona równomiernie na całej powierzchni styku, ale występuje trapezoidalny rozkład nacisku opony na powierzchnię łożyska. Boki opony absorbują siły zewnętrzne, a opona odkształca się w zależności od wielkości i kierunku obciążenia zewnętrznego.

Siła boczna

Siły boczne działają na koło, na przykład podczas bocznego wiatru lub podczas pokonywania zakrętów. Na kierowane koła poruszającego się pojazdu, gdy odchylają się one od położenia prostoliniowego, działają również siły poprzeczne. Siły boczne powstają w wyniku pomiaru kierunku jazdy pojazdu.