ЭСБЕ/Подвижность и поворотливость повозки

Подвижность и поворотливость повозки
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона

Словник: Повелительное наклонение — Полярные координаты. Источник: т. XXIV (1898): Повелительное наклонение — Полярные координаты, с. 50—53 ( скан ) • Даты российских событий указаны по юлианскому календарю.

Подвижность и поворотливость повозки — главное свойство, которому должна удовлетворять повозка; выражается величиною полезной работы, затрачиваемой движителем для передвижения повозки по различной местности. Подвижность зависит от конструктивных данных повозки, числа лошадей, способа запряжки и слагается из: 1) легкости на ходу, 2) устойчивости, 3) поворотливости, 4) гибкости и независимости ходов и 5) устойчивости дышла. Легкость повозки на ходу измеряется отношением $\left({\frac {F}{P}}\right)$ тяги к весу нагруженной повозки. Тягою наз. усилие, развиваемое движителем при влечении повозки; выражается в весовых единицах и может быть измерено динамометром. Усилие тяги при движении повозки преодолевает постоянно: трение оси о втулку колеса и сопротивление местности качению по ней обода колеса. Между осью и втулкой всегда имеется зазор; при движении повозки ось из нижнего положения приподнимается и прикасается ко втулке по производящей а. Пренебрегая некоторыми вращающими парами, силы, приложенные в точке соприкосновения (а) оси со втулкой, будут Ρ — груз, приходящийся на колесо, и F — тяга, $R={\sqrt {P^{2}+F^{2}}}$ — их равнодействующая. При разложении последней по нормали и касательной получится сила an — надавливающая ось на втулку, и ak — стремящаяся опустить ось во втулке; последнего явления не происходит вследствие силы трения (S) оси о втулку, направленной по касательной в сторону противоположную силе ak, $S=ak=R\sin \,\alpha$, где α… угол R с нормалью an; с другой стороны, $S=fR\cos \,\alpha$ (нормальному давлению х на коэффициент трения f), отсюда: ${\mbox{tg}}\,\alpha =f$, a $\cos \alpha ={\frac {1}{\sqrt {1+f^{2}}}}$, следовательно, $S={\frac {f}{\sqrt {1+f^{2}}}}R$; величина ${\frac {f}{\sqrt {1+f^{2}}}}$ есть коэффициент трения на шипах; обозначая его через f₁, имеем $S=f_{1}R=f_{1}{\sqrt {P^{2}+F^{2}}}$. Пренебрегая на время сопротивлением местности и считая движение колеса равномерным, имеем при одном обороте колеса уравнение работ: $F\cdot 2\pi R=f_{1}{\sqrt {P^{2}+F^{2}}}\cdot 2\pi r$, где R — радиус колеса, а r — втулки, отсюда:

$F^{2}=\left({\frac {r}{R}}\right)^{2}f_{1}^{2}[P^{2}+F^{2}]$ и $F={\frac {Pf_{1}r}{\sqrt {R^{2}-f_{1}^{2}r^{2}}}}=P{\frac {f_{1}{\frac {r}{R}}}{\sqrt {1-f_{1}^{2}\left({\frac {r}{R}}\right)^{2}}}};$ величина $f_{1}<{\frac {1}{5}}$, а ${\frac {r}{R}}<{\frac {1}{10}}$ в принятых повозках, почему ${\frac {f_{1}^{2}r^{2}}{R^{2}}}<{\frac {1}{1000}}$ и перед 1 этою дробью пренебрегают, отсюда $F=f_{1}{\frac {r}{R}}P$. Это выражение горизонтальной тяги, необходимой для влечения повозки (в случае, когда можно пренебречь сопротивлением местности), показывает, что 1) выгодно ось и втулку делать из различных металлов, употреблять смазку, отчего f₁ уменьшается; 2) большие колеса выгоднее малых. Главное сопротивление, преодолеваемое движителем при влечении повозки, есть сопротивление местности. В зависимости от разнообразия местности сопротивление (Т) качению по ней обода колеса чрезвычайно изменчиво и может быть определено только опытом. Выяснено, что сопротивление местности: 1) пропорционально грузу давящему (Р+р, где P нагрузка повозки, р — вес колеса) и некоторому коэффициенту А, зависящему от местности (сжимаема, вязка, тверда, неровна, липка), ширины шины, скорости движения и способа подвешивания кузова повозки; 2) обратно пропорционально радиусу колеса, $T=A{\frac {P+p}{R}}$. При вязкой местности колесо большого радиуса (при том же весе P+ p) меньше углубляется в почву, потому что давление распространяется на большую поверхность, соприкасающуюся с ободом, колею в этом случае легче проложить. При местности твердой колесо большего диаметра легче перекатывается через встречающиеся препятствия; усилие F, необходимое для перекатывания колеса через препятствия вышиною = h,опреляется из условия равновесия ломаного рычага abc:

$\left.{\begin{aligned}&Fab=(P+p)ac\\&ab=R-h;ac={\sqrt {R^{2}-(R-h)^{2}}}\end{aligned}}\right\}F=(P+p){\frac {\sqrt {h(2R-h)}}{R-h}}.$ Пренебрегая h сравнительно с R, имеем $F=(P+p){\sqrt {\frac {2h}{R}}}$. Преимущества большого колеса состоят в том, что давление, производимое им на препятствие, ближе подходит к вертикальному — препятствие вдавливается в дорогу, малое же колесо будет двигать его вперед и бороздить дорогу. Предел R колес обусловливается тяжестью их и устойчивостью повозки. Сопротивление чувствительно не зависит от ширины шины при твердой местности, при вязком же — уменьшается пропорционально уширению шины до 11 дюймов, а при песчаном до 8½ дюймов. Принимая во внимание сопротивление местности качению колеса и трение оси о втулку, можно получить из уравнения работ общее выражение горизонтальной тяги F, считая движение во время одного оборота колеса равномерным:

$2\pi RF-2\pi rf_{1}{\sqrt {P^{2}+F^{2}}}-2\pi R{\frac {A(P+p)}{R}}=0$,

отсюда $F-f_{1}{\sqrt {P^{2}+F^{2}}}{\frac {r}{R}}-A{\frac {P+p}{R}}=0$, вынеся Р из-под корня и пренебрегая $\left({\frac {F}{P}}\right)^{2}$ перед 1, которое обыкновенно $<{\frac {1}{100}}$, имеем

$F-f_{1}P{\frac {r}{R}}-A{\frac {P+p}{R}}=0$;

$F=f_{1}P{\frac {r}{R}}+A{\frac {P+p}{R}}$. Чтобы лошадь при влечении повозки могла развивать наибольшее полезное действие, надо увеличивать угол, составляемый обыкновенно направлением постромок с горизонтом (угол тяги), с увеличением неровностей местности; чаще угол тяги бывает 5—6°. Никогда постромки не должны быть горизонтальны, потому что лошадь, развивая усилие, подается корпусом вперед и понижает перед, следов., горизонтальные постромки получат обратный наклон и часть усилия лошади будет расходоваться на вдавливание повозки в местность. Груз следует распределять на повозке так, чтобы центр тяжести его находился в вертикальной плоскости симметрии повозки, иначе сильнее обремененные колеса будут отставать от соседних — появятся пары сил, перекашивающие ось. Задняя ось нагружается больше передней в отношении диаметра колес и даже больше (чаще отношение берут ½ или ⅔), потому что передние колеса прорезывают колеи.

Устойчивостью назыв. свойство повозки не опрокидываться при движении по косогорам, когда случается, что левые колеса бывают значительно выше правых, и наоборот. Повозка до тех пор не опрокинется, пока отвес, опущенный из центра тяжести (с) повозки, будет падать между точками опоры обоих колес; когда же он пройдет через точку а — опору нижестояшего колеса, равновесие станет неустойчивым и повозка может опрокинуться. Это опрокидывание произойдет тем ранее, чем менее $\angle acd$ или $\angle \beta$; ${\mbox{tga}}\,\beta ={\frac {ad}{cd}}={\frac {D}{2(r+h)}}$, где D — ширина хода, r — радиус колеса, h — превышение центра тяжести над осью. Для увеличения устойчивости следует уширять ход и понижать центр тяжести повозки.

Поворотливость — свойство повозки, обусловливающее удобство маневрирования и возможность следовать по извилистым дорогам; оно оценивается радиусом наименьшего круга, на котором повозка может сделать полный оборот. Двухколесная повозка может повернуться около любой точки на ее оси; при повороте около одного из своих колес (k) наиболее удаленная точка — конец оглобли (О) или дышла — опишет наибольшую из окружностей, описываемых другими точками повозки; радиус ее $R={\sqrt {l^{2}+a^{2}}}$, где l — длина оглобли, а — ширина хода; следовательно, поворотливость двухколесной повозки увеличивается с укорачиванием оглобли и сужением хода. Наименьшее место для поворота потребуется, когда он будет происходить около точки, лежащей на середине оси. Четырехколесная повозка займет меньше всего места при повороте, когда передковое колесо приведено в соприкосновение с задним ходом, причем направление осей составляет некоторый угол γ, а все точки повозки описывают дуги кругов около точки пересечения направлений осей (О); наибольшую дугу опишет конец дышла;

ее радиус — $R={\sqrt {l^{2}+OC^{2}}}$, где l — длина дышла;

$OC=AM+OB$

$AM={\frac {b-c}{\sin \,\gamma }}$, где b = EMC — расстоянию между осями.

$OB={\frac {c}{{\mbox{tg}}\,\gamma }}$, где с = СМ — расстояние от шворня M до передковой оси.

$OC={\frac {b-c}{\sin \,\gamma }}+{\frac {c}{{\mbox{tg}}\,\gamma }}={\frac {b-c+c\cos \,\gamma }{\sin \,\gamma }}={\frac {b-c(1-\cos \,\gamma )}{\sin \,\gamma }}$, следовательно

$R={\sqrt {l^{2}+{\frac {[b-c(1-\cos \gamma )]^{2}}{\sin ^{2}\gamma }}}}$.

Величина R уменьшается, а следовательно, поворотливость четырехколесной повозки увеличивается с укорачиванием дышла (l) и длины (b) повозки и с увеличением с и γ. Длина дышла определенна и постоянна, длину повозки не всегда удобно уменьшать; увеличения угла γ достигают, сужая переднюю часть заднего хода (в полевых лафетах, зарядных ящиках) или устройством последней таким образом, чтобы передковые колеса целиком или частью подходили под нее (городские экипажи — кареты, дрожки, где передняя часть заднего хода делается в форме дуг), уменьшением диаметра передковых колес и, наконец, увеличением с — отнесением шворня назад за передковую ось; к этому прибегают в наших полевых лафетах, зарядных ящиках, парных повозках. В военных повозках γ должен быть не менее 40°; в наших лафетах γ около 80°.

Гибкость повозки допускает повышения и понижения свободного конца дышла при движении по неровной местности; измеряется она наибольшим углом, образуемым дышлом при высшем и низшем положениях его конца с горизонтом. Гибкость зависит от способа соединения ходов, потому что дышло наглухо связано с передним ходом и может качаться не иначе, как приводя в такое же движение передок. При переходе через рвы и бугры бывают моменты, когда передний и задний ходы находятся на разных отлогостях (см. черт. 6), при этом дышло должно иметь возможность либо подняться, либо опуститься, иначе оно переломится. Гибкость достигается так назыв. игрою шворня в воронке — делают шворневую воронку (черт. 7, a) такой формы, что шворень (b), помещающийся в ней с значительным зазором, мог принимать различный, наклонные положения, допускающие подъем и опускание дышла (до 18° вверх и до 13° вниз). Независимость ходов состоит в способности повозки принимать положение, при котором правое передковое колесо выше левого, а в заднем ходе левое выше правого или наоборот; измеряется она величиною угла δ, образуемого проекциями осей на вертикальную плоскость при наибольшем перекашивании (черт. 8). Независимость ходов дает возможность повозке следовать по пересеченной местности (кочки, рытвины и т. п.) и достигается так же, как и гибкость — игрою шворня в воронке. При движении повозки вследствие местных препятствий скорости ходов, а иногда и отдельных колес становятся различными; различие скоростей, передаваясь в виде давлений в точке соединения ходов, производит качания дышла, утомляющие и даже портящие лошадей. Качания бывают вертикальные и горизонтальные. Если точка соединения ходов расположена выше оси, то задержки заднего хода выразятся давлением его на точку соединения ходов спереди назад, отчего дышло приподнимается; при набегании заднего хода — дышло опустится и будет давить на холку лошадей; вертикальные качания будут тем больше, чем выше над осью расположена точка соединения ходов, когда же она находится на самой оси, то вертикальные качания дышла отсутствуют. Горизонтальные качания произойдут, когда одно из передковых колес встретит препятствие и передок вместе с дышлом получит стремление повернуться в эту сторону; при расположении точки соединения ходов позади передковой оси повертыванию дышла будет мешать или его умерит по закону противодействия горизонтальное давление на точку заднего хода; чем дальше точка соединения ходов отнесена назад, тем большее противодействие окажет задний ход горизонтальным качаниям дышла от указанной причины. Препятствие, встреченное колесом заднего хода, произведет поворачивание дышла в сторону от этого препятствия; здесь для уменьшения колебания дышла удаление точки соединения ходов от передковой оси нежелательно. Ввиду того, что препятствия встречаются раньше передним ходом и задний ход сильнее нагружен, а потому труднее вывести его из колеи, точку соединения предпочтительнее расположить позади передковой оси, как это принято в наших военных повозках. А. Якимович.