Тяга , сила тяги или тяговая сила — это сила, используемая для создания движения между телом и касательной поверхностью посредством использования либо сухого трения , либо силы сдвига . [1] [2] [3] [4] Она имеет важное применение в транспортных средствах , например, в тяговом усилии .
Тяга также может относиться к максимальной силе тяги между телом и поверхностью, ограниченной имеющимся трением; в этом случае тяга часто выражается как отношение максимальной силы тяги к нормальной силе и называется коэффициентом тяги (аналогично коэффициенту трения ). Это сила, которая заставляет объект двигаться по поверхности, преодолевая все силы сопротивления, такие как трение , нормальные нагрузки (нагрузка, действующая на ярусы в отрицательной оси «Z»), сопротивление воздуха , сопротивление качению и т. д.
Тягу можно определить как:
физический процесс, при котором тангенциальная сила передается через поверхность раздела между двумя телами посредством сухого трения или промежуточной пленки жидкости, что приводит к движению, остановке или передаче мощности.
— Основы механического износа и испытания, Рэймонд Джордж Байер [5]
В динамике транспортного средства тяговая сила тесно связана с терминами тяговое усилие и тяговое усилие , хотя все три термина имеют разные определения.
.svg/1280px-Aderenza_asfalto_(traction_coefficient).svg.png)
Коэффициент тяги определяется как полезная сила тяги, деленная на вес ходовой части (колеса, гусеницы и т. д.) [6] [7], то есть:
полезная сила тяги = коэффициент тяги × нормальная сила .
Сцепление между двумя поверхностями зависит от нескольких факторов:
В конструкции колесных или гусеничных транспортных средств высокое сцепление между колесом и землей более желательно, чем низкое сцепление, поскольку оно обеспечивает более высокое ускорение (включая повороты и торможение) без проскальзывания колес. Одним из заметных исключений является техника автоспорта дрифтинг , в которой сцепление задних колес намеренно теряется во время поворотов на высокой скорости.
Другие конструкции значительно увеличивают площадь поверхности, чтобы обеспечить большее сцепление, чем могут колеса, например, в гусеничных и полугусеничных машинах. [ необходима цитата ] Танк или подобная гусеничная машина используют гусеницы, чтобы уменьшить давление на области контакта. 70-тонный M1A2 опустился бы до точки высокого центрирования, если бы использовал круглые шины. Гусеницы распределяют 70 тонн по гораздо большей площади контакта, чем шины, и позволяют танку двигаться по гораздо более мягкой земле.
В некоторых приложениях существует сложный набор компромиссов при выборе материалов. Например, мягкая резина часто обеспечивает лучшее сцепление, но также изнашивается быстрее 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, в то время как шины, используемые на тяжелых грузовиках, могут иметь срок службы, приближающийся к 100 000 км. Грузовые шины имеют меньшее сцепление и более толстую резину.
Сцепление также зависит от загрязняющих веществ. Слой воды в пятне контакта может привести к существенной потере 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 при использовании систем контроля давления в шинах (TPCS). TPCS позволяет снизить и впоследствии восстановить давление в шинах во время непрерывной работы транспортного средства. Увеличение тяги за счет использования TPCS также снижает износ шин и вибрацию при езде. [9]