Kysymys:
Kuinka voin parantaa pyörän ajoneuvon pitoa ja vähentää kitkaa?
HDE 226868
2015-01-27 20:31:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tämän on saanut inspiraationsa projekti, jonka toteutin fysiikkatunnilleni viime vuonna; Haluaisin soveltaa sitä tulevaisuudessa.

Tausta: Hanketta varten minun ja muutamien luokkatovereiden piti rakentaa pieni auto, jota käytettäisi mikä tahansa useista lähteet; valitsimme hiirenloukun, joka käänsi nelipyörisen auton kaksi takapyörää vapauttamisen yhteydessä. Ryhmämme tavoitteena oli saada auto menemään niin pitkälle kuin mahdollista.

Yksi ongelma oli, että virtalähde ei ollut vakio. Ansan vipuvarsi nousi kaaressa noin viiden sekunnin ajan ja palasi sitten lepoasentoonsa. Tänä aikana se ajaa autoa. Sitten auto laskeutui loppuosan.

Moottorivaiheessa halusimme lisätä pitoa. Pyörät olivat CD-levyjä (koska meillä oli 5,00 dollarin budjetti), joilla on taipumus pyöriä. Joten kiinnitimme niihin kangaspalat paremman pidon saamiseksi. Toisessa vaiheessa havaitsimme kuitenkin, että tämä kangas hidasti autoa melko vähän, koska se lisäsi dramaattisesti kitkaa (kuten huomasimme usean tunnin kokeilun jälkeen eri yhdistelmiä).

Muut ryhmät käyttivät teippiä pyörien peittämiseksi, ja jotkut käyttivät levyjä, jotka näyttivät toimivan hieman paremmin kuin CD-levyt (vaikka se rikkoo kokorajoituksia). Kankaalla oli kuitenkin paras vetovoima - meillä ei ollut paljon spinouteja. Testit tehtiin tyypillisessä luokkahuoneessa (en ole varma, mistä se on tehty - linoleumi? - mutta se on sama kuin melkein jokaisessa koulussa, ainakin Amerikassa).

Pyöräajoneuvossa yleensä - ei tietenkään pelkästään hiirenloukulla toimivan pienen auton - kuinka voin parantaa merkittävästi pyörien pitoa virtalähteen ollessa päällä, mutta vähentää kitkaa samalla kun se liikkuu? Onko se yhtä yksinkertaista kuin tiettyjen renkaiden valinta, vai onko olemassa isompi ja parempi tekninen ratkaisu?


Viimeisenä kääreenä: Ajattelin, että ajoneuvon massakeskipiste muuttuu, missä moottoroiduilla pyörillä on vähemmän taipumus luistaa ja etupyörät ovat lähes kitkattomat. Moottorivaiheen aikana massan keskusta olisi lähellä takaosaa, kun taas rannikkovaiheessa se olisi lähellä etuosaa. Tämä voi auttaa vähentämään tiettyjen pyörien normaalia voimaa ja siten tuottamaan tai välttämään ylimääräistä kitkaa.

Tämä on täysin anekdootti, mutta vastaavassa HS-fysiikkaprojektissani käytimme rullalaudan tartuntateippiä, joka oli levitetty tasaisesti CD-pyörien ulkoreunaan pidon parantamiseksi. Laukaus kannattaa, mutta projektimme tavoite ei ollut valta, ei etäisyys. Kuitenkin: tämä on yleensä vaikeaa tienpinnalla (!!). Ehdotan testaamista huomaamattomalla alueella kaikilla ajopinnoilla, ennen kuin lähetät tämän asian esimerkiksi uuden kovapuisen koripallokentän yli. :-)
Voi, minun pitäisi todennäköisesti huomata, mitä jotkut muut ryhmät käyttivät, ja missä me testasimme sitä. Etsin vastauksia tämäntyyppisen projektin ulkopuolelle, mutta se on todennäköisesti osuva. Kiitos, @PaulGessler.
Auto hidastuu enemmän kankaalla johtuen lisääntyneestä vierintävastuksesta joustamattoman muodonmuutoksen vuoksi. Suuri kitka, erittäin joustava aine toimisi paremmin: kuten kuminauhat. Siksi renkaat on valmistettu kumista.
Viisi vastused:
#1
+6
JedF
2015-01-27 21:24:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sinun on hallittava, kuinka nopeasti käytät virtaa. Jonkinlainen vaimenninmekanismi, joka antaisi sähkön vähitellen käyttöön eikä aiheuttaisi sen pyörimistä.

Voit yrittää kääriä 'virtapiirin' erikokoisille hihnapyörille niin, että vaihdit välityssuhdetta. Jos käytät kartiota, se olisi samanlainen kuin CVT, jossa aloitettaessa sinulla olisi alhainen välityssuhde liikkuaksesi sitten, kun naru purkautuu kartion alapuolelta, se ajaa autoa nopeammin kuin vain pyöri.

Something like this for your rear axle.

Muokkaa: Voit joko arvata välityssuhteen tai käyttää joitain perustaatikoita selvittääksesi kitkakerroin ja kuinka välttää liukastumista momenttia käytettäessä.

Pienempi välityssuhde lisäisi * spinoutin todennäköisyyttä, koska se lisäisi pyöriin kohdistettua momenttia.
#2
+4
user16
2015-01-27 20:57:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kitkavoimat liittyvät pintatyyppiin ja materiaalityyppiin. Pito riippuu pyörän tuottaman kitkan määrästä sekä pyörään kohdistetusta painosta. Tämä how-stuff-works -artikkeli tekee melko hyvää työtä kattamaan kahden ominaisuuden välisen suhteen.

Yksi suosittu väärinkäsitys on, että pinta-ala vaikuttaa pyörän pitoon. Ja joskus dragsterityylisiä kilpa-autoja mainitaan esimerkkinä tämän asian osoittamisesta. Näillä ajoneuvoilla on erityiset takarenkaat, jotka ovat levossa levossa, mutta kapenevat pyörimisnopeuden kasvaessa. Uskomus on, että tämä lisää vetovoimaa, mutta vähentää vierintävastusta, kun pyörän pinta-ala, joka on kosketuksessa maan kanssa, pienenee pyörimisnopeudella. Tämä kirjoitus auttaa kuitenkin selittämään, kuinka syntyvät kitkavoimat pysyvät samoina pinta-alasta riippumatta.

Ottaen huomioon, että vetoyksikkö $ F_t = \ mu_tmg $ vastaa kitkaa $ F_f = \ mu_fmg $ 1 , se on tasapainotus käytettävissä olevan momentin välillä; pintamateriaali; ja käytettävissä olevat pyörämateriaalit.

1 Tämä ei tarkoita, että $ \ mu_t $ on täsmälleen sama kuin $ \ mu_f $, mutta ne ovat riittävän lähellä tätä tapausta.

Joten miksi pyörät muuttavat kokoa? Onko siitä muuta hyötyä?
Marginaalisesti pienempi vierintävastus: http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/eng99/eng99599.htm
#3
+1
Adam Miller
2015-01-28 05:05:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

miten voin parantaa merkittävästi pyörien pitoa virtalähteen ollessa päällä mutta vähentää kitkaa samalla kun se liikkuu?

Ottaen huomioon, että pito on useimmissa tarkoituksissa todella kitkan funktiona, mielestäni näiden kahden tapauksen käsittely on parempi kuin yhden tapauksen käsittely kaikissa tapauksissa.

Onko renkaita mahdollista täyttää / tyhjentää dynaamisesti? Jos näin on, tyhjennä renkaat hieman virran ollessa kytkettynä, niin se voi tapahtua täyttämällä renkaat takaisin ylöspäin.

Vaihtoehtoisesti, entä jos pidät ylimääräiset pyörät vedettynä ja pudotat sitten alas kuin pyörän harjoitus pyörät, kun tarvitset enemmän kääntyvää ohjattavuutta?

Täyttö / tyhjentäminen ei ole niin mahdollista, mutta lisäpyörien idea on mielenkiintoinen. Se olisi ollut tapa monimutkaista ja olisi ylittänyt suunnittelurajoitukset minun tapauksessani, mutta se on varmasti hyvä ratkaisu.
#4
  0
SF.
2015-01-28 01:47:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pito, kitka, maaston monipuolisuus, valitse kaksi.

Jos se toimii liukkaalla maastolla, pitoa on parannettava suurella kitkalla. Mutta jos pystyt rajoittamaan maastoa (ja pitämään kohtuullisen kiihtyvyyden; voit aina vaihtaa sen lopuille kolmelle), voit tarjota erittäin hyvän pidon ja pienen kitkan.

Sano, että pyörät leikataan ulospäin kuin sahanterä, taivutettu taaksepäin. Tarjoat "aloitusnauhan" vastaavasta sahalaitteisesta radasta, jossa hampaat on suunnattu eteenpäin. Näin estät kaiken liukastumisen uhraamatta suurta kitkaa. Pyörät voivat sitten joko ajaa tasaisen maaston yli lisäämällä hieman kitkaa sahanterän pinnalta, tai voit käyttää kaksoisjärjestelmää, pyöreitä "vanteita", jotka ulottuvat "tela-alustojen" sahahampaiden ohitse, joten kun ajoneuvo lähtee radalta, se liikkuu eteenpäin täysin pyöreät pyörät lopputien.

#5
  0
Will.W
2015-02-12 17:04:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kitkaa, josta puhut kangasta viitatessasi, kutsutaan oikeammin vierintävastukseksi. Todellisessa mielessä sinun on lisättävä kitkaa (osallistujaa) pidon lisäämiseksi tai maaperään normaalisti vaikuttavan voiman lisäämiseksi.

Voit lisätä kitkakertointa vaihtamalla pyörän materiaalia samalla kun teki kankaalla, mutta havaitsit tämän lisääntyneen vierintävastuksen ajoneuvon liikkuessa, mikä heikensi tehokkuutta. Vaihtoehtoisesti olisi lisätä massaa, mikä lisää vetovoiman tuottamiseen käytettävissä olevaa voimaa vetoprosessin kaavan avulla. GlenH7 antoi $ F_t = \ mu_tmg $, jossa $ m $ on massa ja $ g $ on painovoima. Lisääntyvä massa vaikuttaa kielteisesti kiihtyvyyteesi, joten voit säätää suunnittelua siirtämään mahdollisimman suuren osan olemassa olevasta massasta vetäviin pyöriin (katso dragster-analogia, autot ovat hyvin pitkiä, kaikki paino on takana), juuri niin, että etupyörät pitävät kosketusta maahan vain kiihdytyksessä (katso uudestaan ​​dragster).



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...