Är glidfriktion eller rullfriktion minst

Rullmotstånd, såsom ibland kallas rullfriktion, existerar detta motstånd likt uppstår då en runt objekt såsom ett boll alternativt en däck rullar vid enstaka strategi yta. detta orsakas främst från deformation från föremålet (hjulet) och/eller underlaget. Ytterligare bidragande faktorer existerar hjulets radie samt dess hastighet framåt^[1] samt vidhäftning samt slip mellan ytorna.

Rullmotståndet beror många vid relaterat till däck ämne samt vid typen från underlag. Exempelvis ger gummi större rullmotstånd än stål. Sandig mark ger högre rullmotstånd än betong. en frirullande fordon saktar successivt ned vid bas från rullmotståndet, dock enstaka rälsbuss tillsammans stålhjul såsom rullar vid stålräls kommer för att rulla längre än enstaka lika massiv landsvägsbuss tillsammans gummidäck liksom rullar vid grusväg.

Rullmotståndskoefficienten (även specifikt rullmotstånd) existerar inom allmänhet många lägre till däck alternativt bollar än koefficienten på grund av glidande friktion^[2].

Vid 60 km/h existerar rullmotståndet lika stort likt luftmotståndet till ett medelstor fordon tillsammans med en C_D-värde vid 0,35^[3]. nära 80 km/tim konstant hastighet använder enstaka lastbil cirka 40 % från sitt drivmedel mot rullmotstånd.

till en genomsnittligt körmönster använder ett personbil cirka 25 % från drivmedlet mot för att övervinna rullmotståndet (75 % går mot luftmotstånd samt acceleration). Energieffektiva däck (20 % lägre rullmotstånd än standarddäck) kunna minska bilens drivmedelsförbrukning tillsammans cirka 5 %. eftersom bilens CO2-utsläpp existerar direkt proportionella mot drivmedelsförbrukningen, kunna även utsläppen från växthusgasen koldioxid reduceras tillsammans med 5 % tillsammans med hjälp från enklare rullande däck^[4].

Grundläggande mekanism

[redigera | redigera wikitext]

Den huvudsakliga orsaken mot rullmotstånd existerar hysteres:

Hysteres existerar enstaka egenskap hos deformerbara ämne var deformationsenergin existerar större än återhämtningsenergin. Gummiblandningen inom vanliga däck uppvisar hysteres.

då däcket roterar beneath fordonets vikt, utsätts detta på grund av upprepade cykler från deformation samt återhämtning, samt hysteresen ger energiförluster inom form eller gestalt från värme. Hysteres existerar den främsta orsaken mot energiförluster inom samband tillsammans rullmotstånd samt tillskrivs dem viskoelastiska egenskaperna hos relaterat till däck gummi.^[5]

Därmed ger gummi samt andra ämne vilket fjädrar många samt fjädrar tillbaka långsamt en större rullmotstånd än stål samt andra stärka ämne liksom ämne såsom fjädrar tillbaka snabbt, mot modell kiseldioxid.

Däck tillsammans lågt rullmotstånd innehåller typiskt silika inom stället till kimrök inom slitbanan till för att minska den lågfrekventa hysteresen utan för att kompromissa tillsammans med väggreppet^[6].

Vägegenskaper likt påverkar rullmotståndet

[redigera | redigera wikitext]

Rullmotståndet ökar vid slitna samt trasiga vägytor tillsammans grövre textur samt mer vägojämnheter.

Mätningar äger demonstrerat för att rullmotståndet till en självklart däck såsom rullar vid stärka vägbeläggningar kunna skilja +/- 15 %, beroende vid vägytans textur.

Vägytans innebörd till personbilars rullmotstånd äger undersökts inom EU-projektet "Integration of the Measurement of Energy Conservation in Road Pavement Design, Maintenance and Utilisation"^[7].

friktion (franska friction ’gnidning’, från likabetydande latin friʹctio, från friʹco ’gnida’), motstånd mot glidning mellan numeriskt värde kroppar inom kontakt.

en grundlig mätprogram äger gett nästa resultat:

• När medelprofildjupet (MPD) hos vägytans makrotextur (skrovlighet) ökar tillsammans 1 mm, ökar rullmotståndet på grund av personbil tillsammans 30 % nära 90 km/tim samt 17 % nära 50 km/tim. (Se not 1).
• När vägens ojämnhet mätt liksom International roughness index (IRI) 1 mm/m, ökar rullmotståndet på grund av personbil tillsammans med 6,0 % nära 90 km/tim samt 1,8 % nära 50 km/tim.

  (Se not 2).

Not 1: Normalvärde på grund av MPD existerar ca 1 mm. MPD beneath 0.5 à 0.6 mm kunna innebära halkrisk nära vått vägförhållanden. modell vid beläggning vilket ofta äger upphöjd makrotextur (cirka 2 mm) existerar den vanliga ytbehandlingen inom en lager, Y1, samt indränkt makadam, IM.

Not 2: IRI existerar en mått vid hur ojämnheter tillsammans med cirka 0,5 – 30 m våglängd påverkar enstaka personbils fjädringsrörelser inom 80 km/tim.

Glidfriktion uppstår då numeriskt värde ytor glider mot varandra samt skapar värme samt slitage, medan rullfriktion uppstår då en cirkulärt objekt rullar ovan ett yta, vilket skapar mindre friktion samt slitage.

Nya vägar besitter IRI vid cirka 1 mm/m. IRI blir högt nära gupp, tjälskador, vissa sättningar samt deformationer inom svaga vägkonstruktioner. Lokala skador kunna äga IRI vilket överstiger 100 mm/m. Ofta studeras medelvärde ovan 20 m. ifall 20-m medelvärdet överstiger 5 mm/m brukar färder inom 80 km/tim upplevas obehagliga inom personbil. inom lastbil brukar redan IRI vid 2 - 2,5 mm/m artikel obehagligt.

10 cm höga fartdämpande vägbulor ger 20-m medelvärde till IRI angående ca 8 mm/m.

Guppiga - olika vägytor ger energiförluster samt därmed rullmotstånd vid tre sätt:

1. Hysteres likvärdig likt vid jämna ytor.

2. Energiförluster inom relaterat till däck fjädrande sidväggar samt slitbana vid bas från vägojämnheterna.

3. Förluster inom fjädringssystemet.

Beräkningar besitter demonstrerat för att energiförluster från typ 2 samt 3 vid ojämn väg är kapabel existera lika stora liksom typ 1, detta önskar yttra rullmotståndet är kapabel dubbleras jämfört tillsammans vid jämn väg^[8].

Fleråriga mätningar inom instrumenterade svenska timmerlastbilar^[9] besitter även demonstrerat för att drivmedelsförbrukningen existerar 25 - 40 % högre vid vägar tillsammans asfalt inom uselt skick än vid utmärkt asfalt.

vid grusväg fanns timmerbilarnas drivmedelsförbrukning 65 - 70 % högre än vid asfalt inom utmärkt skick.

Läs vid angående statisk- samt kinetisk friktionskoefficient.

enstaka massiv sektion från dessa skillnader torde ej bero vid rullmotstånd inom egentlig fras, utan snarare hastighetsändringar. Inbromsning till exempelvis tvära kurvor (vilka förekommer oftare vid sämre vägar) alternativt extrema gupp efterföljs från energiförbrukande acceleration upp mot normal hastighet. Detta indikeras omväg från SkogForsks rapport från hastighetsmönster nära dem testade vägförhållandena.

dem inom denna lärande uppmätta resultaten existerar därmed sannolikt ett inverkan från både ryckigare körning samt högre rullmotstånd vid sämre vägar.

Vägytans temperatur samt styvhet (se bärighet) påverkar även rullmotståndet, då vägytans svikt beneath fordonet kunna ge ett konsekvens liknande för att ständigt köra inom ett uppförsbacke.

Rullmotstånd, såsom ibland kallas rullfriktion, existerar detta motstånd vilket uppstår då en runt objekt såsom ett boll alternativt en däck rullar vid ett program yta.

inom synnerhet asfaltvägars svikt påverkas från vägytans temperatur, vilken därmed alltså även påverkar rullmotståndet.

Föroreningar sålunda liksom vit nederbörd, dricksvatten samt lera vid vägbanan förmå öka rullmotståndet avsevärt.

Hjulegenskaper liksom påverkar rullmotståndet

[redigera | redigera wikitext]

Enligt ovan påverkas rullmotståndet från hjulets hastighet vidare samt typen från underlag.

detta påverkas även från hjulets egenskaper:

• Material - olika fyllnadsmedel samt polymerer inom däckens sammansättning kunna minska hysteresen. för att ersätta kimrök tillsammans med dyrare kvarts-silika existerar en vanligt sätt för att minska relaterat till däck rullmotstånd.^[5]
• Dimensioner - rullmotståndet påverkas från sidoväggarnas flexande samt från relaterat till däck "fotavtryck".

  Exempelvis flexar bredare lågprofildäck mindre inom sidoväggarna då dem rullar samt ger därmed lägre rullmotstånd (dock även högre luftmotstånd).^[10] en enkelt sätt för att minska rullmotståndet existerar för att minska tjockleken hos relaterat till däck undergummi. Detta sker då mot priset från ökad fara på grund av skärskador såsom förstör däcket.

• Lufttryck - Lägre tryck inom däcken leder mot mer flexrörelser inom stommens sidoväggar samt därmed mot högre rullmotstånd.^[10] Mätningar inom Tyskland visade för att då trycket i däck tilläts sjunka ifrån 2,0 dryckesställe mot 1,4 dryckesställe, ökade rullmotståndet tillsammans med 20 %.

  angående sidoväggarna tvingas jobba många intensivt, är kapabel detta leda mot överhettning samt däckexplosion. Detta fenomen ansågs ligga ner på baksidan enstaka rad vältolyckor tillsammans med Ford Explorer, vilket medförde ett tvist mellan däcktillverkaren Firestone samt biltillverkaren Ford. Högt lufttryck existerar gynnsamt.

  Överdrivet lufttryck (till modell vid cyklar) reducerar dock ej rullmotståndet ytterligare, eftersom däcket tenderar för att börja hoppa vid vägbanan. Övertryck medför även sämre väggrepp samt sämre komfort.

• Mönsterdjup - Ju grövre slitbana, desto högre rullmotstånd.^[10] Således besitter detta "snabbaste" cykeldäcket många litet mönsterdjup.

  Tunga lastbilar får även förbättrad drivmedelsekonomi inom takt tillsammans med för att relaterat till däck slitbana nöts.

• Större hjul, allt annat lika, äger lägre rullmotstånd än mindre hjul. Detta beror bland annat vid för att större hjul medför för att till identisk gods kommer enstaka mindre sektion från sidoväggarna för att flexa.^[11]

Trots fördelen tillsammans med lägre rullmotstånd hos stora hjul, äger praktiskt taget varenda världens hastighetsrekord besitter fastställts vid relativt smala hjul.

Detta anses dock bero vid aerodynamiska fördelar nära upphöjd hastighet, snarare än vid skillnad inom rullmotstånd. relaterat till däck aerodynamik existerar ej särskilt avgörande nära normala hastigheter. Å andra sidan kunna smala däck pumpas starkare än breda däck, vilket ger något lägre motstånd ("Om ni jämför numeriskt värde däck från liknande konstruktion, tillsammans identisk tryck, samt identisk tryck dock olika bredd, existerar antingen detta bredare däcket överdrivet stort, alternativt detta smalare däcket på grund av lite pumpat", SheldonBrown.com).

ett ytterligare begränsning inom sammanhanget existerar för att smala cykeldäck medför ökad fara på grund av genomslagspunktering på grund av tunga cyklister.

Lastbilsdäck tillsammans "bränslebesparande" stomme gynnar bränsleekonomin beneath samtliga regummerade slitbanornas liv, medan en lastbilsdäck tillsammans "bränslebesparande" mönster bara ger besparing tills den aktuella slitbanan nötts ned.

Mätning från relaterat till däck rullmotståndskoefficient

[redigera | redigera wikitext]

Vanligtvis mäts rullmotstånd tillsammans någon från nästa tre metoder:

1. inom Europa används oftast ISO-standard 8767 "Passenger bil tyres -- Methods of measuring rolling resistance" på grund av för att mäta rullmotståndskoefficienten . en modell vid mätrapport existerar Research report 299 54 114 ifrån detta tyska institutet TuV.

2. Den koefficient vid rullmotståndet b, vilket besitter dimension längd, existerar approximativt lika tillsammans med värdet från rullmotståndskraften gånger hjulets radie, delat tillsammans hjulets belastning.^[1]

3.

inom USA besitter gemenskap of Automotive Engineers (SAE) tagit fram testmetoderna SAE J1269 samt J2452 SAE till för att mäta rullmotståndskoefficienten hos gummidäck. till dem flesta nya personbilsdäck rapporteras värden vid mellan 0,007 samt 0,014^[5]. på grund av cykeldäck fås typiskt värden ifrån 0,0025 mot 0,005.^[12] Dessa koefficienter existerar uppmätta vid rullar, tillsammans med kraftmätare beneath cykling vid riktiga vägytor, alternativt genom utrullningstest.

inom dem numeriskt värde senare fallen måste effekten från luftmotståndet beaktas, endera genom subtraktion alternativt genom för att utföra testet nära många nedsänkt hastighet.

Testresultat till rullmotstånd är kapabel existera svåra till allmänheten för att ett fåtal sektion från, då däcktillverkare föredrar för att marknadsföra attribut såsom komfort samt prestanda.

Fysikaliska formler

[redigera | redigera wikitext]

Rullmotståndskraften förmå beräknas genom:^[5]

där

existerar rullmotståndskraften,

existerar den dimensionslösa rullmotståndskoefficienten, och

existerar normalkraften.

Koefficienten till rullfriktion hos en styvt hjul är kapabel beräknas genom

där

existerar den dimensionslösa rullmotståndskoefficienten,

existerar underlagets nedsjunkning (deflektion), och

existerar diametern vid detta stärka hjulet.

Rullmotståndskraften kunna även beräknas som:^[1]

där

existerar rullmotståndskraften,

existerar hjulets radie,

existerar rullmotståndskoefficienten (eller koefficienten till rullfriktion tillsammans med dimension längd), och

existerar normalkraften.

Genom för att likställa ekvationerna samt åtgärda ut B fås för att b = C_r·r.

ifall ett källa bara anger den dimensionslösa rullmotståndskoefficienten (C_r), förmå den därmed omvandlas mot b (med enheten längd) genom för att multiplicera C_r tillsammans hjulets radie r.

I normalfallet kommer dem krafter en "enkelt hjul" utsätts på grund av, endast för att existera den totala massa hos föremålet (karossen) likt hjulen stöder dividerat tillsammans med antalet hjul, plus massan från hjul självt multiplicerat tillsammans tyngdaccelerationen g (~9.81 m·s⁻² vid jorden).

I ovanstående ekvationer ingår ej variationen från rullmotstånd tillsammans med hastighet. Detta existerar inom dem flesta fall enstaka rimlig förenkling, då mätningar nära olika hastigheter bara visar ett mindre spridning.^[13]

Rullmotståndskoefficienter

[redigera | redigera wikitext]

Tabell tillsammans med modell vid rullmotståndskoefficienter angivna från olika källor:^[14]

Cr	b	Beskrivning
0.0002 till 0.0010[15][16]	0.5 mm[1]	Järnvägshjul mot stålräls
0.1 mm[1]	Härdade stålkulor mot stål
0.0022 till 0.005 [17]	Cykeldäck (normala) nära 50 km/tim, uppmätt vid rullprovare
0.0025[18]	Speciella Michelin eco-marathon däck
0.005	Spårvagnshjul mot smutsig räls
0.0055 [18]	BMX cykeldäck nyttja vid soldrivna fordon
0.0062 till 0.015 [19]	Bildäck
0.010 till 0.015[20]	Bildäck vid betongväg
0.055 till 0.065	Bildäck vid växttäcke alternativt mjukt lerigt underlag
0.3[20]	Bildäck vid småsten

där

existerar den dimensionslösa rullmotståndskoefficienten, och

existerar rullfriktion angiven tillsammans längdenheten mm.

Exempel: inom jordens gravitationsfält behöver ett fordon vid landsväg drivas från ett kraft vid cirka 1000 kg × 9,81 m/s² × 0,01 = 98,1 Newton på grund av för att övervinna rullmotståndet.

Se även

[redigera | redigera wikitext]

Referenser

[redigera | redigera wikitext]