Регистрация Войти
Вопрос

О трении: шины, колёса и дорога

Любому должно быть ясно, что сила трения между резиновой шиной и асфальтом на дороге намного больше, чем сила трения между той же шиной и металлическим колесом, на которое она установлена.



Итак, почему при резком торможении шина не скользит по колесу?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/50603/about-friction-tyres-wheels-and-the-road
1
+ Читать

9 Комментариев

  1. Хотя я полностью согласен с ответом Тима Невинса, я хотел бы привести здесь несколько простых математических выкладок, чтобы мы могли понять, где правда...



    На этом сайте рассказывается о пятне контакта шины P225/60R16. Там указано, что общая площадь контакта шины с дорогой, где резина соприкасается с дорогой, составляет около 147 квадратных дюймов при давлении в шине 32 фунта на квадратный дюйм. Если бы нам нужно было рассчитать площадь соприкосновения резины бортика с ободом, я думаю, что следующее значение было бы вполне приемлемым (поскольку у меня нет точных цифр).



    Данный:




    • Диаметр обода = 16 дюймов

    • Площадь контакта шины с поверхностью составляет ~1/2 дюйма по окружности обода

    • Площадь контакта шины с ободом составляет ~1/2 дюйма со стороны бортика (выступа обода)

    • Две бусины



    Вычисленная площадь




    • Окружность обода = 16 * π или 16 * 3,14159 = 50,26544

    • Площадь контакта шины с ободом = 50,26544 * 1/2 дюйма = 25,13272 квадратных дюйма

    • Площадь контакта шины с ободом = 50,26544 * 1/2 дюйма = 25,13272 квадратных дюйма

    • Площадь в квадратных дюймах на одну бусину = 25,13272 + 25,13272 = 50,26544 квадратных дюйма

    • Два бусинки на шину = 50,26544 * 2 = 100,53088 квадратных дюймов

    • Четыре шины на автомобиль = 100,53088 * 4 = 402,12352 квадратных дюйма



    Сравните общую площадь контакта в 147 квадратных дюймов с общей площадью чуть более 400 квадратных дюймов, на которых шина крепится к ободу, и, я думаю, станет очевидно, что в вашем первоначальном выводе есть пробелы. Обратите внимание, что здесь не учитывается трение, возникающее из-за веса автомобиля, который опирается на площадь контакта, а также сила, с которой стальная лента удерживает борт шины на ободе. Тем не менее, если рассматривать только контакт резины с сопрягаемой поверхностью, то площадь контакта шины с ободом значительно превышает площадь контакта шины с поверхностью.

  1. Эмпирические данные свидетельствуют о том, что вы всё поняли неправильно. Трение между шиной и ободом больше, чем между шиной и дорожным покрытием. Единственные виды транспорта, в которых шины буквально привинчены к ободу, чтобы избежать проскальзывания, — это внедорожники и дрэгстеры. Могут быть и другие ситуации...



    Есть причина, по которой при замене шины может быть сложно установить бортик. Он плотно прилегает! Добавьте к этому тот факт, что поверхность трения бортика длинная, тонкая и непрерывная на 360 градусов, а поверхность трения шины представляет собой овал, воздействующий на одну небольшую часть шины в любой момент времени.



    Шина не держится на колесе благодаря волшебству, всё дело в трении.
  1. Я согласен насчёт размера контактных поверхностей. Меня немного смущают коэффициенты трения...
  1. Не могли бы вы предоставить ссылку с соответствующими коэффициентами трения? Мне всё ещё трудно поверить, что трение резины о металл сильнее, чем трение об асфальт, даже с учётом большей площади контакта.
  1. @JimmyFix-it, возможно, вам стоит попробовать. Лично мне приходилось заново наматывать леску, чтобы переместить шину, когда кто-то указывал положение клапана и т. д.
  1. Не могу сказать, что помню, как пытался провернуть спущенную шину на ободе с бортом... Думаю, это могло произойти, если я недавно установил шину и бортик был только что смазан (перед установкой мы всегда смазывали бортики мыльным раствором, думаю, в основном для того, чтобы шина лучше растягивалась на ободе, а может, чтобы она немного надувалась и бортик лучше устанавливался?)
  1. @JimmyFix-it, после того как бортики установлены, можно ли перемещать шину по ободу, даже если она спущена? Даже частично спущенные шины, например на песке, обычно не двигаются...
  1. +1, «поверхность трения для бортов длинная, тонкая и непрерывная на 360 градусов». Кроме того, на борт действует дополнительная сила ~32 фунта на квадратный дюйм, обусловленная давлением воздуха внутри шины, верно?
  1. Добро пожаловать в компанию по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей!
Вы уже ответили на этот вопрос