Mi határozza meg a gumiabroncsok tapadásának 1. rész

A két év óta eltelt az írás ezt a cikket, részt vettem számos vita ebben a témában, már megismerkedett az új irodalom, beszéltem fizikus (magam - szintén fizikus a szakma), versenyzők és valami újraértelmezett. A lényeg a gondolkodásom nem változott, ők lettek rendszerezte és megváltoztatta a megfogalmazás. Itt fogom magyarázni őket az alábbiakban. Menjünk.

Az erőssége a statikus súrlódás: Coulomb-törvény-Amonton

Ismét, megyek vissza az iskolába fizika. Hadd emlékeztessem önöket, iskolai fizika és a klasszikus mechanika pontosan meghatározza elég hétköznapi jelenségek. Bár ez nem megy nagyon kicsi mérleg vagy relativisztikus sebességgel, a klasszikus mechanika jól működik. Sőt, bármilyen tudományos munkák a gumiabroncs tapadást, nem néztem, láttam őket a sok szörnyű zubodrobyaschih képletek, integrálok, sorozat, de a végén minden jön le, hogy egy egyszerű képlet, az iskola, amely az úgynevezett törvénye Amonton-Coulomb:

F = μN = μmg (1)

ahol μ - súrlódási együttható, N - erő lenyomása egyik testből a másikba (ebben az esetben, a gumiabroncs súlya, valamint a gépkocsi tömegét tulajdonítható a busz), m - tömeg (gumiabroncsok és a jármű tulajdonítható a busz), g - a gravitációs gyorsulás.

Azaz, a súrlódási erő arányos az erő nyomja egyik testből a másikba, és a súrlódási együttható. A legegyszerűbb esetben ez az erő - a tömeg és a nehézségi erő, hogy a termék a testsúly a nehézségi gyorsulás. Ezután a statikus súrlódási erő arányos a súrlódási együttható, a testsúly és a nehézségi gyorsulás.

Az erőssége a statikus súrlódás - ez ugyanaz a tapadási erő

Jármű mozgó ereje által statikus súrlódás az abroncs érintkezik az úttal, és nem gördülő súrlódási erő, mint néha gondolta. Gördülő súrlódási erő - deformációja következtében a gumiabroncs. Gátolja a ellenmozgásban az autó. A gumiabroncs érintkezési felületen nyugszik viszonylag drágák esetében abroncs gördülési. Természetesen a gurulás során az érintkezési felületen mindig futófelület elem van jelen, a csúszás képest az út, de abban az esetben, egységes egyenes vonalú mozgás az autó első közelítésben lehet elhanyagolni, és tekinthető a súrlódási erő és statikus súrlódás, vagy pedig ez az úgynevezett teljesítmény gumiabroncs tapadását, és az együttható nyugalmi súrlódási - kuplung tényező. Fékezés közben a nagy részét a futófelület elemei csúszhat az úttest. Ebben az esetben, a forgatás a kerék (és így a jármű) gátolta csúszó súrlódási erő. Meg kell jegyezni, hogy általában a súrlódási erő kisebb, mint a statikus súrlódási erőt.

súlyátvitel között gumik és a markolat

Felismertük, hogy ott van a képlet Amonton-Coulomb. Nehézségi gyorsulás állandó, fejtegetése a szabály. Mass egészére is állandó. Természetesen a jármű súlyeloszlás a sínek között 4 és ha változik a sebesség és / vagy mozgási útvonalát a súlyeloszlás jelentősen eltérhetnek: néhány abroncs terheletlen, és néhány további betölteni.

Ezen túlmenően, a súlyátvitel befolyásolja vezetési szokások. Az óvatos vezetés, a vezető elkerüli az éles kanyarokat, fejleményekre, gyorsulás és a fékezés (azaz minél kisebb a fékpedál lenyomásakor vagy bármi kisebb szögben fordul a kormánykerék), az állomány gumik vontatási maximum, azaz a gumik „amennyire lehetséges” a átmenet egy állam teljes csúszás, és ennek eredményeként, a biztonságos vezetés lehetséges. Másodszor, az ugyanarra a mozgásra, a pedálok, vagy a kormánykerék lehet, hogy a különböző módon: gyors, éles vagy fokozatosan emelkedő. Sharp lenyom egy pedált, vagy pedig a kerék fog eredményezni a megfelelő hirtelen súlyátvitel egyik busz a másik, és tele van a hibák toló és hasonló a mozgás útját. Fokozatos ugyanaz a hatása a kontroll vezet egyformán sima újraelosztása súlyt, ami lehetővé teszi, hogy a gumik, hogy ragaszkodnak az úton anélkül, csúszás- és ellenőrzés elvesztése vagy a jármű stabilitását. Lásd ezt a gyakorlatban akkor kontravariynoy tanfolyamok vezető képzés, mint a testmozgás „sürgősségi kitérőt akadályokat.”

1. Ha azt szeretné vezetni közúton biztonságos, valamint a versenypálya gyorsan mozog a kezelőszervek (kormánykerék, gáz és fékpedál) egyenletesen és fokozatosan.

Most beszéljünk, hogy maga a gumiabroncs befolyásolja a tapadást.

A tapadási tényező a közúti abroncsok

Továbbra is az utolsó lehetőség a képlet súrlódási erő Amontons-Coulomb - súrlódási együttható μ, ami elsősorban függ a természet az érintkező felületek. A legjelentősebb példa - tapadás gumi az aszfalt sokkal jobb, mint az azonos gumi a hó és a jég különösen ellenére különböző mechanizmusok közötti súrlódás a gumiabroncs és a három bevonatot. És amikor az azonos útfelületen súrlódási együttható függ a készítmény már gumi és mintázat. Például egy autó téli gumik sokkal jobb kezében csúszós úton, mint a nyár folyamán. És a fő különbség a nyári és téli gumik - ez egy másik gumikeverék és mintázat.

És ha valaha is nézte a tévében Formula 1, akkor ne hallott volna a különböző típusú gumiabroncsok és a különböző készítmények: „soft készítmény supersoft készítmény, a kemény rész.” Ez az, ami alapvető hatást gyakorol a súrlódási együttható, még a Forma-1.

Tehát mi, emberek? Semmi mást nem érint? És, hogy a súrlódási együttható konstans? Befolyásolja, és csak azért, mert a súrlódási együttható nem állandó, és számos tényezőtől függ. De először beszélni a közmondásos tér érintkezési felületen.

Vajon Spot területen hatással van a partnert a gumiabroncsok tapadásának?

Csak abban az esetben, hadd emlékeztessem, hogy ez a kapcsolat a területen. Való érintkezés hatására sima útfelület deformálja a gumiabroncs ALL, Cmin és ellaposodik az érintkezési zónában. Ez a zóna az úgynevezett spot és kapcsolatot. Kapcsolat folt területe nagyjából megegyezik a mérete a tenyér. Városiak gyakran úgy gondolja, hogy a nagyobb az érintkezési felület, annál jobb gumiabroncsok tapadásának. És sokan azt hiszik, hogy a szélesebb abroncs, annál nagyobb az érintkezési felület foltok. És ezért úgy gondolja, hogy a szélesebb abroncs, annál jobb a tapadás. Itt fogom magyarázni mindezt annak érdekében.

Amint a Formula Amontons-Coulomb, az érintkezési terület a helyszínen nem tartalmazza a súrlódási erő. Miért? Végtére is, úgy tűnik, minél nagyobb a terület, annál több a gumiabroncs részt vesz a megbízás, és minél nagyobb a súrlódási erő. Egyrészt - és másrészt - nagyobb, mint az érintkezési felület, annál kisebb a nyomás a gumiabroncs az úton. Bash bash megy, és a terület nincs szerepe. Most elmagyarázni ugyanazt a nyelvet a fizika.

Annak érdekében, hogy tisztább, ahol ugyanazon a területen kapott is Amontons-Coulomb (1) képlet újraírva, hogy az érintkezők és hatását tükrözik a helyszínen nyomás. Egyszerű: a nyomás testet a támogatás, vagy a mi esetünkben, egyenlő az aszfalt gumi testtömeg (gumiabroncsok), osztva az érintkezési terület:

ahol P - nyomása a gumiabroncs az úton, N = mg - az összes azonos súlyú a gumiabroncs.

Akkor itt lehet kifejezni a tömeg nyomása

Ha most helyettesíteni ezt a képletet a törvény Amonton-Coulomb, megkapjuk:

Vagy, hogy azt emberi szempontból, az erőt a gumiabroncs vontatási arányos a kuplung nyomás a gumiabroncs és az út érintkezési felület. Ez pontosan az, amit a legtöbb ember úgy tapadást. De itt a döntő az, hogy - a nyomás függ az érintkezési felület és fordítottan arányos hozzá. Ez azt mondja a (2) képlet. Behelyettesítve a kifejezés a nyomás, ezt kapjuk:

Ezután a területet, már sikeresen csökkentették, és jön a törvény Amonton-Coulomb (1) és az adhézió, amely független az érintkező felület.

Hatás a tapadási kapcsolási együttható

Ami vezetés a speedway a sport és verseny abroncsok, ott van a hatása abroncs tapadását a pálya felülete jobban észrevehetők. Ez részben annak köszönhető, hogy a konkrét összetétele a futófelület gumi és részben - minél magasabb a hőmérséklet, amelyre a gumiabroncsok is felmelegszik, miközben a versenyzés kört. Ez a hatás magyarázza, hogy a tapadási együttható verseny gumiabroncs sokkal nagyobb lehet, mint 1 (a gumik a Forma 1 - 1,8).

És így ez a kapcsoló tényező a gyakorlatban:

Befolyásolja a aerodinamikai leszorító erő a vontatási

Ne keverd össze a hatása a kerekek tapadása a felületre a pálya a hatása aerodinamikai leszorítóerőt, aminek köszönhetően a pilóták a Formula 1 fékezéskor, gyorsítás és kanyarodás megtapasztalhatja a zsúfoltság, többszörösen meghaladja a gravitációs gyorsulás. És az autók, illetve több alkalommal több fékezés dinamika és kanyarsebességhez, mint a normál utcai autók. Ez viszont az oldalirányú gyorsulást 4g (ahol g - a nehézségi gyorsulás) tűzgolyók fejlesztése nem ragaszkodunk a gumiabroncs és a súrlódási együttható állítólag 4-szer nagyobb, mint a közúti abroncsok, valamint amiatt, hogy a nagy leszorító erő, ami által létrehozott szárny nagy sebességű, és többször is a gravitációs erő az autó.

A megnövekedett érintkezési felület - defektet

A gyakorlatban érintkező felület csökkentésével növelhető a gumiabroncsok nyomása. Ha a behúzás busz 1 atmoszféra, amelynek mértéke 2 fél atmoszféra minimális nyomás és a kettős az érintkezési terület. Tehát, a menettulajdonságok, a gép javítása 2-szer? Természetesen nem, sőt, akkor romlik. Bár ... megállási távolság csökken, hanem azért, mert a megnövekedett érintkezési felület, és mert a megnövekedett súrlódási erő miatt a lágyabb gördülő gumiabroncsok és nagyobb deformáció. És a gyorsulás nem fog jobb és csak rosszabb lesz - minden miatt ugyanazt erők gördülő súrlódás. Jól és a sarkokban ... az autó úgy viselkedik, mintha a sofőr részeg általában nem ezt - folyamatosan gumiabroncs nélkül, és az úton, a szükségességét, hogy ...

A növekedés érintkezési felület miatt kimerülõben gumiabroncs tud igazán segíteni, ha kell áthajtani néhány laza, változó helyeken. Mivel a nagyobb érintkezési felület a felszínen a gumiabroncsok csökken a nyomás a felszínen, és így a leesés veszélyét vagy elkapnak.

Növekszik a szélessége a gumiabroncs 10-szer, és mentse meg a világot a baleset?

Szemben például keskeny motor gumi nem teszik lassabb, mint az autó, sőt, sokkal gyorsabban, mint ő. Gyorsabb, hanem más okokból, de sokkal kisebb szélessége a negatív hatása a gumiabroncs nem pontosan.

És egy másik ötlet - nézzük növeli a busz szélessége 10 és ezáltal a kötődés 10-szeresére, és egyszer és mindenkorra megoldja az összes problémát a téli útviszonyok, de az autó általában marad a járdán, földbe gyökerezett a lába! És mindenki mindig hiányzik a fékút! Mi nem tetszik ez az ötlet? Ez így van, ha ilyen egyszerű lenne, akkor már megtette ...

növeli a terület az érintkezési felület => számának növelésével busz elemek vesznek részt elkötelezettség, és ezzel egyidejűleg csökkenti a gumi nyomást az út => két hatás kiegyenlíti egymást egyenlően => gumi markolat nem változott

A szélessége a gumiabroncs befolyásolja a talajjal érintkező területen?

Emellett egyre nagyobb a szélessége a gumiabroncs, legalább 10-szer, nem növeli az érintkezési területet, de csak megváltoztatni a formáját. Amíg nem zuhanyoztam rám rohadt paradicsommal után ez a mondat, megpróbálom, hogy időben bizonyítani :)))

Emlékezzünk vissza, hogy ilyen nyomás - az erő (a mi esetünkben - a gravitációs erő, szorítóerő), egységnyi területen. Ez azt mondja az (2), ismétlődő meg:

ahol m - testtömeg (és a gumiabroncsok a jármű tulajdonítható a busz), és az S - az érintkezési felület szervek, azaz ebben az esetben, az érintkezési terület a folt.

Ebből helyszínen érintkezési felület

Azaz, a gumiabroncs érintkezési felület az úttal minél több, annál nagyobb a súlya a gép, ami esik a busz, és annál rosszabb felfújják. És persze, a terület hatás és merevsége gumiabroncs oldalfalán. A merevebb oldalfal, a kevésbé deformált gumiabroncs és a kevésbé deformált gumiabroncs légnyomás csökken abban. Egy jó példa - modern gumiabroncsok megerősített oldalfala Run Flat, ami még akkor is, ha teljesen leeresztett eshet ki az autó a cél, nem igazán szürke. A szélessége a gumiabroncs érintkezési terület ugyanazon a nyomáson és azonos terhelés független (első közelítésben).

A szélessége a gumiabroncs befolyásolja a felfekvési felület alakja

Nagy! És ha a gumiabroncs szélességet is elment. Nagyon egyszerű, és itt működik az elv „Bash a Bash”. Spot érintkezés - deformációja következtében a gumiabroncs, ami abból ered, az az erő, felülről, azaz cily gravitációs abroncs és a jármű. Minél szélesebb a gumi, annál nagyobb az érintkezési felület, úgy tűnik, hogy növelje a terület a foltot. Másrészt, minél szélesebb a busz, a kisebb nyomást fejt ki az úton, és a kevésbé deformált. Ennek eredményeként növeli a szélessége a gumiabroncs is ugyanaz a kapcsolati területen, de több hosszúkás széles és keskeny a formája.

205/55 R16 a nyomtatási terület 173 * 143 mm = 247,39 cm2

225/45 R17 a nyomtatási terület 185 * 134 mm = 247,90 cm2

Amint látjuk, a szélesebb slick gumik több hosszúkás és keskenyebb, mint a keskenyebb gumiabroncsok. Ebben az esetben a négyzetcentiméter érintkezési felület közel azonos.

Azaz, még ugyanazon a nyomáson a széles abroncs érintkezési felületen nagyobb a területe, mint a keskeny. De hogyan? Ebben a példában néhány tized százalék, de általában - legfeljebb néhány százalék. Elméletileg tudunk az autó helyett a gumiabroncs profilszélessége 195 mm hátul egy profilt, mondjuk, 245 mm. A gyakorlatban azonban ez elfogadhatatlan a követelmények az autógyár. Mindenesetre, ahogy korábban írtam, a az érintkező felület nem befolyásolja közvetlenül a tapadás, így az sem ezek frakciói százalékos vagy még nagyobb növekedést a területen (például azáltal, hogy csökkenti a nyomást a gumiabroncs) időjárás, nem fogunk.

szélességének növelésével a gumiabroncs => szélességének növelésével az érintkező felület, és ezzel egyidejűleg csökkenti a nyomást a gumiabroncs az úton, és a gumiabroncs deformációja az érintkezési felület => hosszának csökkentése érdekében az érintkezési felület => változások képezik az érintkezési helyet, de nem változik a teljes terület (kissé változik)

És ami növeli az érintkezési terület vagy csökkentik a levegő nyomása a gumiabroncs, vagy növeljük a terhelést a busz tetején.

Az ereje gumiabroncs tapadását. találatok

Így a szélessége a gumiabroncs nem befolyásolja közvetlenül a tapadást, két okból:

a) az érintkező felület nem befolyásolja a tapadást

b) A szélessége a gumiabroncs nem befolyásolja az érintkezési felület

Azt mondanám, a súrlódási erő van egy „kettős védelem” az abroncs szélessége :)))

Azonban a szélessége a gumiabroncs még közvetve befolyásolja a tapadást, és a függetlenségét érintkezési területének szélessége nem akadályozza ezt a hatást. Mindez - az alábbiakban.

Ennek eredményeként a gumiabroncs tapadási függ:

1) tömeg alá a buszon, a súlyelosztás az autó és a dinamikus súlyátvitel, és így a design jellemzői - a tömegközéppont magasságának, tengelytáv, vágány, szuszpenzió, test merevség. A vita ezekben a pillanatokban - a téma túlmutat ezt a sorozatot.

2) a súrlódási tényező (statikus súrlódás). És ő viszont egy csomó, hogy attól függ, de nem a felfekvési felület nagysága! Itt vannak a paraméterek, amelyek befolyásolják a gumiabroncs súrlódási tényező az úton, hogy tudom, hogy egy egyetemi fizika persze, az irodalom és a vezető és oktató tapasztalat: