به گزارش تارک خودرو: کشش، به اصطکاک مابین عضو محرک و سطحی که بر رویش حرکت می کند – در جایی که برای فراهم شدن حرکت، وجود اصطکاک لازم است – نسبت داده می شود.
برای اهدافی که از حرکت وسیله نقلیه ی دارای چرخ حاصل می شود، وجود اصطکاک زیاد عموما مطلوب است؛ چرا که آن ارتباط موثر زیادی را بین عضوهای محرک و متحرک فراهم می کند.
یک تقریب عمومی برای اصطکاک، فرمول F=μFn می باشد؛ که در آن μ در بردارنده ی خواص مواد و زبری سطح بوده، و به نام ضریب اصطکاک ( The Coefficient Of Friction ) شناخته می شود. Fn نیز نیروی نرمال ( Normal Force ) است که در جهت عمود بر محل تماس وارد می شود. در یک سیستم ساده ی در حال تعادل، مانند جرمی که بر روی سطحی قرار گرفته است، نیروی نرمال با حاصلضرب جرم در شتاب گرانش برابر می باشد ( Fn=mg ).
- کشش مابین دو سطح معمولا به چند عامل از جمله عوامل زیر بستگی دارد:
- خواص مواد هر یک از دو سطح
- شکل ماکروسکوپی ( درشتی ) و میکروسکوپی ( ذره بینی ) یا زبری
- نیروی تماس
- سطح تماس
- آلاینده های موجود از قبیل مواد روغنی و چسبنده
در بسیاری از کاربردها، انتخاب مواد از جنبه های اقتصادی، انتخابی بسیار پیچیده می باشد. برای مثال، لاستیک های نرم عموما کشش مناسبی را فراهم می کنند؛ اما سریعتر ساییده می شوند و تلفات زیادی را در هنگامی که انعطاف زیادی دارند، بوجود می آورند. از همین رو، انتخاب زیرکانه ی مواد ممکن است اثرات چشمگیری داشته باشد. برای مثال، تایرهای مورد استفاده در مسابقات اتومبیلرانی در پیست ( Track Racing Cars ) ممکن است عمری برابر ۲۰۰ کیلومتر داشته باشند؛ در صورتیکه همان تایرها بر روی کامیون های سنگین نزدیک به ۱۰۰۰۰۰ کیلومتر عمر می کنند.
میزان کشش، با وجود مواد اضافی در محل تماس تغییر می کند. برای مثال، یک لایه ی آب در سطح تماس تایر با جاده ( Contact Patch ) می تواند مسبب از دست رفتن کشش باشد؛ که این یکی از دلایل طراحی شیار برای تایرهای خودرو می باشد. وجود این شیارها اگر چه میزان کشش در سطوح خشک را کاهش می دهند، ولی وجود آنها برای کاهش مسیر فرار آب از زیر تایر ضروری است.
نیروی کشش در یک سیستم را می توان از فرمول زیر محاسبه کرد:
شعاع چرخ / گشتاور محرک = نیروی کششی
Traction Force = Driving Torque / Radius of Wheel
مقدار کششی که تایر تولید می کند، به فاکتورهای زیادی بستگی دارد، که در زیر به چند نمونه از این پارامترها اشاره می نماییم:
۱- نوع ساختمان تایر بر روی کشش موثر آن تاثیر گذار است. بطور مثال تایرهای با دیواره ی مقاوم، نظیر تایرهای پنچررو، رفتار متفاوتی نسبت به بیشتر تایرهای با دیواره ی جانبی قابل انعطاف نشان می دهند.
۲- لاستیک های نرم اگر چه بهتر به سطح جاده می چسبند، اما سریعتر از لاستیک های سخت ساییده می شوند؛ که همین امر تولید لاستیک مناسب برای کاربردهای خاص را مشکل می سازد.
۳- یکی از فاکتورهای مهم در میزان کشش، سطحی است که تایر بر روی آن حرکت می کند ( جاده مرطوب یا خشک، بتن، آسفالت، جاده خاکی، سنگ فرش و غیره ). بطور مثال، ضریب کشش برای تایرهای جاده ای نرمال به ترتیب بین ۰٫۷ تا ۰٫۴ بر روی جاده های پوشش دار خشک و مرطوب تغییر می کند.
۴- افزایش دمای تایر باعث افزایش چسبندگی آن به سطح جاده می گردد. این نکته ای است که تیم های شرکت کننده در مسابقات فرمول یک از آن بهره برده، و تایرهای زاپاس خود را در روکش های مخصوص گرم کننده ای نگهداری می کنند. همچنین رانندگان خودروهای مسابقه ای عمدا بعضی وقت ها خودروهای خود را قبل از شروع مسابقه از یک طرف پیست به طرف دیگر حرکت می دهند، تا تایرهایشان قبل از شروع مسابقه گرم شوند.
۵- الگوی آج تایرها می تواند قابلیت های متفاوتی را ایجاد کند. برای نمونه، تایرهای صاف چسبندگی مناسبی بر روی جاده های روکش دار خشک دارند؛ در صورتیکه همان تایر بر روی جاده روکش دار مرطوب چسبندگی ضعیفی دارد. در شرایط بارانی، تایر آج دار به آب سطح جاده اجازه می دهد که از میان شیارهای آج در تماس با سطح جاده باقی مانده و چسبندگی ایجاد کنند؛ اما در شرایط خشک، این تایرها به اندازه ی تایرهای صاف کشش ایجاد نمی کنند؛ زیرا شیارها سطح تماس تایرها را کاهش می دهند. الگوهای آج متفاوت، شرایط متفاوتی را برای فرمان پذیری جاده های خشک و مرطوب ایجاد می کنند.
۶- وزن خودرو در میزان تولید اصطکاک مابین تایر و جاده تاثیر گذار است. در هنگام ترمز کردن، شتاب گیری یا دور زدن، وزن خودرو از چرخ های یک سمت به سمت دیگر تغییر می کند. بنابراین برخی تایرها ممکن است کشش موثر خود را از دست بدهند، در صورتیکه تایرهای دیگر به اندازه ی کافی به سطح جاده چسبیده اند.
۷- تنظیم زوایای تعلیق بر کشش تایرها تاثیرگذار است. زمانی که سطح آج بطور مسطح و صاف بر روی جاده قرار می گیرد، تایر کشش زیادی پیدا می کند. بارگذاری تایرها از طریق تنظیم زوایای کمبر، کستر، تواین و تواوت ( زوایای چرخ ) برای افزایش پایداری و تنظیم کاراکترهای فرمان پذیری خودرو استفاده می گردد.
۸- تایر کم باد سطح تماس بزرگتری را نسبت به تایر پرباد ایجاد می کند. هر چند که، انعطاف دیواره ی جانبی تایر کم باد بیشتر می باشد؛ که این امر می تواند خطرناک باشد و مصرف سوخت را افزایش دهد.
منبع: تکنولوژی شاسی خودرو، انتشارات پارتیان، مهندس حسین رمضانی
