Apakah daya geseran bergolek dan apakah formula yang boleh digunakan untuk mengiranya?

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 17:53

Keadaan teknologi semasa akan kelihatan berbeza sama sekali jika manusia pada masa lampau tidak belajar menggunakan kuasa geseran bergolek untuk faedahnya sendiri. Apakah itu, mengapa ia muncul dan bagaimana ia boleh dikira, isu ini dibincangkan dalam artikel.

Apakah itu geseran bergolek?

Di bawah ini difahami daya fizikal yang muncul dalam semua kes apabila satu objek tidak menggelongsor, tetapi berguling di permukaan yang lain. Contoh daya geseran bergolek ialah memandu roda kereta kayu di jalan tanah atau memandu roda kereta di atas asf alt, bebola logam dan galas jarum bergolek pada gandar keluli, menggerakkan penggelek cat pada dinding dan sebagainya.

Berbeza dengan daya geseran statik dan gelongsor, yang disebabkan oleh interaksi pada tahap atom permukaan kasar badan dan permukaan, punca geseran bergolek ialah histeresis ubah bentuk.

Mari kita terangkan fakta yang dinamakan pada contoh roda. Apabila ia bersentuhan denganbenar-benar mana-mana permukaan pepejal, maka dalam zon sentuhan terdapat mikrodeformasi di kawasan elastik. Sebaik sahaja roda berputar melalui sudut tertentu, ubah bentuk elastik ini akan hilang, dan badan akan memulihkan bentuknya. Namun begitu, akibat daripada penggelekkan roda, kitaran pemampatan dan pemulihan bentuk berulang, yang disertai dengan kehilangan tenaga dan gangguan mikroskopik dalam struktur lapisan permukaan roda. Kehilangan ini dipanggil histerisis. Apabila bergerak, mereka menampakkan diri mereka dalam kejadian daya geseran bergolek.

Bergolek badan tidak boleh ubah bentuk

Mari kita pertimbangkan sarung yang ideal apabila roda, yang bergerak pada permukaan yang benar-benar pepejal, tidak mengalami perubahan bentuk mikro. Dalam kes ini, zon sentuhannya dengan permukaan akan sepadan dengan segmen lurus, yang luasnya sama dengan sifar.

Apabila bergerak, empat daya bertindak pada roda. Ini ialah daya tarikan F, daya tindak balas sokongan N, berat roda P dan geseran f_r. Tiga daya pertama adalah bersifat pusat (bertindak pada pusat jisim roda), jadi mereka tidak mencipta tork. Daya f_{r bertindak secara tangensial pada rim roda. Momen geseran bergolek ialah:}

M=f_rr.

Di sini, jejari roda ditunjukkan dengan huruf r.

Daya N dan P bertindak menegak, oleh itu, dalam kes gerakan seragam, daya geseran f_{rakan sama dengan daya tujahan F:}

F=f_r.

Sebarang daya yang sangat kecil F akan dapat mengatasi f_{r dan roda akan mula bergerak. inikesimpulannya membawa kepada fakta bahawa dalam kes roda tidak boleh ubah bentuk, daya geseran bergolek adalah sifar.}

Gelung badan boleh ubah bentuk (sebenar)

Dalam kes badan sebenar, akibat ubah bentuk roda, kawasan sokongannya pada permukaan tidak sama dengan sifar. Sebagai anggaran pertama, ia ialah segi empat tepat, dengan sisi l dan 2d. Di mana l ialah lebar roda, yang tidak menarik minat kita. Kemunculan daya geseran bergolek adalah disebabkan tepat pada nilai 2d.

Seperti dalam kes roda tidak boleh ubah bentuk, empat daya yang dinyatakan di atas juga bertindak pada objek sebenar. Semua hubungan di antara mereka dipelihara kecuali satu: daya tindak balas sokongan akibat ubah bentuk tidak akan bertindak melalui gandar pada roda, tetapi akan disesarkan berbanding dengannya dengan jarak d, iaitu, ia akan mengambil bahagian. dalam penciptaan tork. Formula untuk momen M dalam kes roda sebenar berbentuk:

M=Nd - f_rr.

Kesamaan kepada sifar nilai M ialah syarat untuk menggelek seragam roda. Akibatnya, kita mencapai kesaksamaan:

f_r=d/rN.

Memandangkan N adalah sama dengan berat badan, kami mendapat formula akhir untuk daya geseran bergolek:

f_r=d/rP.

Ungkapan ini mengandungi hasil yang berguna: apabila jejari r roda bertambah, daya geseran f_r.

Pekali rintangan gelek dan pekali gelek

Tidak seperti daya geseran rehat dan gelongsor, gulingan dicirikan oleh dua yang saling bergantungpekali. Yang pertama ialah nilai d yang diterangkan di atas. Ia dipanggil pekali rintangan bergolek kerana lebih besar nilainya, lebih besar daya f_{r. Untuk roda kereta api, kereta, galas logam, nilai d terletak dalam sepersepuluh milimeter.}

Pekali kedua ialah pekali gelek itu sendiri. Ia ialah kuantiti tanpa dimensi dan bersamaan dengan:

C_r=d/r.

Dalam banyak jadual, nilai ini diberikan, kerana ia lebih mudah digunakan untuk menyelesaikan masalah praktikal daripada nilai d. Dalam kebanyakan kes praktikal, nilai C_{r tidak melebihi beberapa perseratus (0.01-0.06).}

Keadaan berguling untuk badan sebenar

Di atas kita mendapat formula untuk daya f_r. Mari kita tulis melalui pekali C_r:

f_r=C_rP.

Ia boleh dilihat bahawa bentuknya adalah serupa dengan daya geseran statik, di mana bukannya C_{r, nilai µ digunakan - pekali geseran statik.}

Draf daya F akan menyebabkan roda bergolek hanya jika ia lebih besar daripada f_r. Walau bagaimanapun, tujahan F juga boleh menyebabkan tergelincir jika ia melebihi daya rehat yang sepadan. Oleh itu, syarat untuk bergolek jasad sebenar ialah daya f_{r kurang daripada daya geseran statik.}

Dalam kebanyakan kes, nilai pekali µ adalah 1-2 susunan magnitud lebih tinggi daripada nilai C_r. Walau bagaimanapun, dalam beberapa situasi (kehadiran salji, ais,cecair berminyak, kotoran) µ mungkin menjadi lebih kecil daripada C_{r. Dalam kes kedua, gelinciran roda akan diperhatikan.}