汽车在松软地面上行驶时,其驱动轮对地面施加向后的水平力,使地面发生剪切变形,相应的剪切变形所构成的地面水平反作用力,被称为土壤推力。土壤推力常比在一般硬路面上的附着力要小得多。
车辆在松软路面上行驶时,在接地面积A范围内,轮胎花纹空间内充满着软土。在车辆驱动力的作用下,土壤的剪切沿着接地面积产生印迹。
对于粘性土壤而言,最大剪切力,即路面对驱动轮的最大切向反作用力,仅与土壤的粘聚性及轮胎的接地面积有关,而与轮胎给地面的垂直载荷无关,即土壤推力Fx为
Fx=Ac
式中 A——驱动轮胎的接地面积(m2);
c——土壤粘聚系数(kPa)。
干砂等摩擦性土壤是松散的,没有粘聚性。如果摩擦性土壤的砂粒之间相互挤压,在颗粒间就会产生摩擦而使其难以相互移动。因此,在法向力的作用下,当轮胎花纹间相对静止的砂粒发生剪切时,剪切面间的砂粒之间便有摩擦力产生。按照库仑摩擦定律,此时最大土壤剪切力(推力)与负荷成正比地增加,即(www.daowen.com)
Fx=Wtanφ
式中 φ——摩擦角(°);
W——车轮负荷(N)。
大多数土壤既不是纯粘性的,也不是纯摩擦性的,而是具有这两种性质的粒状混合物。因此,最大土壤推力,即地面对驱动轮的最大切向反作用力为
Fx=Ac+Wtanφ
在纯摩擦性土壤(如干砂)中,c=0,这时车辆的最大土壤推力取决于车重,车越重则土壤推力越大,而驱动轮胎的接地面积A对土壤推力Fx无影响;当摩擦角φ约为35°时,最大土壤推力约为车重的70%。在粘性土壤(如饱和粘土)中,φ=0,这时最大土壤推力决定于驱动轮胎的接地面积,而增大法向反力W并不能增大土壤的抗剪切强度,车重对土壤推力的影响甚微,而驱动轮胎的接地面积是决定性的。
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