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牽引力、トラクション力、または牽引力は、乾式摩擦またはせん断力のいずれかを使用して、物体と接線面の間に動きを生み出すために使用される力です。[1] [2] [3] [4]これは、牽引力など、車両 において重要な用途があります。
トラクションは、利用可能な摩擦によって制限される、物体と表面の間の最大牽引力を指すこともあります。この場合、トラクションは最大牽引力と法線力の比として表現されることが多く、トラクション係数（摩擦係数に類似）と呼ばれます。これは、摩擦、法線荷重（負の「Z」軸で層に作用する荷重）、空気抵抗、転がり抵抗など のすべての抵抗力を克服して物体を表面上で移動させる力です。
定義
トラクションは次のように定義されます。
乾いた摩擦または介在する流体膜を通じて 2 つの物体間の界面を横切って接線方向の力が伝達され、運動、停止、または動力の伝達が生じる物理的プロセス。
— 機械的摩耗の基礎と試験、レイモンド・ジョージ・ベイヤー[5]
車両力学において、牽引力は牽引力および牽引バーの牽引力という用語と密接に関連していますが、これら 3 つの用語の定義は異なります。
牽引係数
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A) 乾燥したアスファルト
B) 湿った状態のアスファルトの排水
C) 湿った状態のアスファルト
D) 雪
E) 氷
) 熱間圧延アスファルト
B) 砂利
C) 珪岩
D) 礫質セメント
E) マスチックアスファルト
F) 砂利堆積物（未結合）
牽引係数は牽引に使用可能な力を走行装置（車輪、履帯など）の重量で割ったものとして定義されます[6] [7]。すなわち、
牽引
に使用可能な力＝牽引係数×法線力です。
牽引係数に影響を与える要因
2 つの表面間の牽引力は、いくつかの要因によって決まります。
- 各表面の材質構成。
- マクロ的およびミクロ的形状（テクスチャ；マクロテクスチャおよびミクロテクスチャ）
- 接触面を互いに押し付ける法線方向の力。
- 潤滑剤や接着剤などの材料境界における汚染物質。
- 牽引面の相対運動 - 滑る物体（動摩擦の物体）は滑らない物体（静摩擦の物体）よりも牽引力が小さくなります。
- ある座標系に対する牽引力の方向。例えば、タイヤの牽引力は、コーナリング時、加速時、ブレーキ時で異なることが多い。[8]
- オフロードや氷などの低摩擦路面では、路面に部分的に食い込むトラクション装置を使用することでトラクションを高めることができます。これらの装置は、乾燥摩擦のみに頼るのではなく、下地の路面のせん断強度を利用します (例: 強力なオフロードトレッドやスノーチェーン)。
工学設計における牽引係数
車輪付きまたは無限軌道の車両の設計では、車輪と地面の間のトラクションが低いよりも高いほうが望ましいです。これは、車輪が滑ることなく、より高い加速（コーナリングやブレーキングを含む）が可能になるためです。注目すべき例外の 1 つは、高速コーナリング中に後輪のトラクションを意図的に失う モータースポーツのドリフト技術です。
他の設計では、車輪よりも大きな牽引力を得るために表面積を大幅に増やしています。たとえば、連続履帯車両や半履帯車両がそうです。[要出典]戦車や類似の履帯車両は、接触面の圧力を減らすために履帯を使用します。70 トンの M1A2 は、丸いタイヤを使用した場合、重心がかなり沈んでしまいます。履帯は 70 トンの重量をタイヤよりもはるかに広い接触面積に分散し、戦車がはるかに柔らかい地面を移動できるようにします。
アプリケーションによっては、材料の選択に複雑なトレードオフが伴います。たとえば、柔らかいゴムはトラクションが優れていることが多いですが、摩耗が早く、曲げたときに損失が大きいため、効率が低下します。材料の選択によって大きな影響が出る場合があります。たとえば、トラック レーシング カーに使用されるタイヤの寿命は 200 km ですが、大型トラックに使用されるタイヤの寿命は 100,000 km に近づく場合があります。トラック タイヤはトラクションが低く、ゴムも厚くなっています。
トラクションは汚染物質によっても変化します。接地面に水の層があると、トラクションが大幅に低下する可能性があります。これが、自動車のタイヤに溝やサイピングが施されている理由の 1 つです。
トラック、農業用トラクター、軍用車両などの柔らかい地面や滑りやすい地面を走行する際の牽引力は、タイヤ空気圧制御システム（TPCS）の使用によって大幅に改善されることがわかっています。TPCSを使用すると、連続運転中にタイヤ空気圧を下げて後で回復することができます。TPCSの使用による牽引力の向上は、タイヤの摩耗や乗り心地の振動も軽減します。[9]
参照
参考文献
- ^ Laughery, Sean; Gerhart, Grant; Muench., Paul (2000)、ベッカー方程式を用いた車両移動性の評価(PDF)、米国陸軍 TARDEC、2019年7月5日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF)
- ^ Burch, Deryl (1997)。「使用可能な電力」。掘削の見積もり。Craftsman Book Co. p. 215。ISBN 0-934041-96-2。
- ^ 「摩擦」。hyperphysics.phy -astr.gsu.edu . 2018年4月20日閲覧。
- ^ Abhishek. 「Metro Train Simulation」. metrotrainsimulation.com . 2018年4月20日閲覧。
- ^ Bayer, Raymond George (2004 年 4 月 22 日)。「用語と分類」。機械的摩耗の基礎とテスト。CRC Press。p. 3。ISBN 0-8247-4620-1。
- ^ Schexnayder, Clifford J.; Mayo, Richard (2003). 建設マネジメントの基礎. McGraw-Hill Professional. p. 346. ISBN 0-07-292200-1。
- ^ Wong, Jo Yung (2001 年 3 月 20 日)。「4.1.3 牽引係数」地上車両の理論。John Wiley & Sons。317 ページ。ISBN 0-471-35461-9。
- ^ J670 車両ダイナミクス用語、SAE。
- ^ Munro, Ron; MacCulloch, Frank (2008年2月)。「木材運搬車両のタイヤ圧制御：スコットランド・ハイランド地方での試験に関するいくつかの観察」(PDF)。ROADEX III Northern Periphery 。 2018年4月20日閲覧。