3、重要意义。对受一定垂直载荷作用的橡胶试样进行摩擦试验,随切向力的增大,橡胶与路面间的摩擦力增1 库仑摩擦大,当静摩擦力达到最大值后,橡胶开始滑动。如果两个相互接触的物体有相对滑动或相对橡胶试样的摩擦因数与滑动速度的关系曲线滑动趋势,在接触面之间就产生彼此阻碍滑动的见图1。摩擦力。传统的库仑摩擦理论用于描述刚性材料[1,2]之间的干摩擦特性,其内容为:(1)若物体静止,则静摩擦力(Fs)由静平衡条件确定,它与最大静摩擦力(Fsmax)的关系是:0≤Fs≤Fsmax;(2)在临界情况下,摩擦力达到最大值,Fsmax=fsN,其中fs为静摩擦因数,N为接触面法向反力;(3)物
4、体滑动时,动摩擦力(Fk)=fkN,其中图1 橡胶试样的摩擦因数与滑动速度fk为动摩擦因数。的关系曲线动摩擦因数和静摩擦因数与作用在物体上的从图1可以看出,随滑动速度的增大,摩擦因数迅速增至最大值,然后缓慢减小,在滑动速度很 作者简介:王吉忠(19612),男,山东龙口人,青岛建筑工程学大时又有所回升。橡胶滑动摩擦因数的最大值大院教授,博士,主要从事汽车轮胎力学、地面2车辆系统分析与控于粘着状态的静摩擦因数,一般出现在滑动速度-1制等方面的研究工作。为0101～0150m·s时。 轮 胎 工 业 6
5、82002年第22卷橡胶的摩擦因数不仅与滑动速度有关,而且受纵向反力与法向反力之比,它随轮胎的滑动率与参与摩擦的材料、接地压力和摩擦温度等因素而变化。附着因数具有接地区平均摩擦因数的含有关。橡胶与路面之间的摩擦因数分为粘着和滞义,可以从宏观上描述轮胎弹性滑转和完全滑移后两部分,粘着分量取决于橡胶和路面的微观特或滑转时的摩擦特性。性,而滞后分量取决于路面的宏观特性。橡胶的轮胎的牵引/制动特性可以用附着因数(牵引摩擦因数随垂直载荷的增大而减小,随损耗因子/制动因数)与滑动率的变化关系表示。通过理论的增大而增大,随温度的升高而减小。计算或试验测量可得轮胎制/驱动时的附着因数。
6、图3为典型的制动时轮胎附着因数与滑动率关系3 不同工况下轮胎与路面的摩擦曲线。311 制/驱动工况在制/驱动工况下,轮胎接地区受纵向力的作用,处于弹性滑转和完全滑移或滑转状态。在弹性滑转时,轮胎接地区中存在粘着和滑动两个区域,见图2。图3 制动时轮胎附着因数与滑动率的关系曲线在滑动率约为0115时,附着因数达到最大值,它是轮胎的峰值附着因数;而滑动率为1时,附着因数是轮胎开始完全滑移或滑转时的滑动附着因数。312 转向和制/驱动转向工况转向或制/驱动转向时,轮胎接地区受侧向力或同时受纵向力和侧向力作用,接地区仍可存在粘着和滑动两个区域。制动转向时胎面胶的切向图2 制动工
7、况下胎面橡胶的剪切变形变形见图4。ω—轮胎滚动角速度;Mb—制动力矩;V—轮胎的行驶速度;Vb—带束层相对于轮胎中心的移动速度;Vr—路面相对于轮胎中心的移动速度胎面粘着区所受的纵向反力可通过用胎面点与基部对应点纵向相对变形和胎面单位面积的纵向弹性常数计算纵向应力后对粘着区积分得到。胎面滑动区所受的纵向反力可通过用滑动区轮胎接地压力和滑动摩擦因数计算出摩擦应力后对滑动区积分得到。在弹性滑转时,地面的纵向反力为粘着区的静摩擦力和滑动区的滑动摩擦力之和;在完全滑图4 制动转向时胎面胶的切向变形移或滑转时,地面的纵向反力为滑动摩擦力。接Vr—路
