isot pyörät jotenki kuristettuja?

[Tylyttäjä]

Hieman jo turhaa jappasua olemattomista asioista. Tuli nimittäin kirjoitusvirhe. Tarkoitin, että kitkavoima ei riipu pinta-alasta. Vain kitkakertoimesta ja kappaleeseen vaikuttavasta kohtisuorasta voimasta. Jos motskarissa on kaksi vetävää (tai jarruttavaa) pyörää, niin kummankin pyörän kitkavoima vaikuttaa erikseen. Ja sama pätee nelipyörävetoon. Kitkavoimat voidaan siis yksinkertaisesti summata. Ja tuo kohtisuora voima tietenkin riippuu, miten kokonaismassa jakautuu renkaille, ei siinäkään ole pinta-alalla tekemistä. Painojakaumakin vaihtelee tietysti sen mukaan kiihdyttääkö vai jarruttaako. Ja kitkavoimallakin on se maksiminsa, ennenkuin siitä tulee liukukitkaa. Sutimisenestojärjestelmä ja lievä keuliminen voisi siis auttaa huippunopeuksiin pääsyssä.

Joo, toki ne vaikuttaa erikseen kummassakin renkaassa.

Kuitenkin käytännössä, prätkällä päästään ihan samanlaisiin mutkanopeuksiin kuin kovimmilla tuotantoautoilla. Vaikka sitä kumia on tarttumassa asfaltin koloihin huomattavasti vähemmän, kuin urheiluauton leveissä renkaissa.

Siipiautot on sitten erikseen, niille ei prätkällä pärjätä enää mutkanopeuksissa eikä jarrutuksissa.

 

[ZR-7herwood]

Autoihin verrattuna prätkillä on se haitta, että vetäviä pyöriä on yksi, jonka rengasprofiili on pyöreä. ... Tehollinen pinta-ala on pieni ja kaikki apu on tarpeen, muuten sutii.

Eipäs vaihdella mielipiteitä.

 

[elefant]

nopeus jolla takapyörä alkaa sutia huippunopeuskokeiluissa on laskettavissa yhtälöstä:

Kitkavoima takapyörällä = ilmanvastus (nopeudella x)

elikkä  
Paino takapyörällä kertaa kitkakerroin (noin 1) kertaa 9,81 on yhtäsuuri kuin 1/2 kertaa ilman tiheys (n.1,225kg/kuutiometri ) kertaa nopeuden neliö (m/s) kertaa vastuskerroin kertaa pyörän poikkipinta-ala (neliömetriä).

Tämä teoriassa, käytännössä painonsiirtymät, kitkakertoimet yms muuttujat pitää ottaa huomioon.

Ilmanvastuksen kaavasta saadaan muuten luonnollisesti laskettua takapyörällä tarvittava voima F(= pyörivässä liikkeessä vääntömomentti) ko nopeuden saavuttamiseksi.

 

[ZR-7herwood]

Tuossa on se homma taustalla, että pehmeä kumi pureutuu asfaltinpinnan koloihin. Eli toimii ikäänkuin "rattaana". Leveämmässä kumissa näitä pureutumisia, eli "rattaita" tulee useampia, mutta varsinaiseen kitkaan se ei perustu.

Ja tämä "ratas-ilmiö" myös heikkenee sen pintapaineen pienentyessä, jolloin päästään jälleen siihen, että renkaan leveydellä ei sittenkään ole niin suurta merkitystä.

Edelleen sitä mieltä, että renkaan muut ominaisuudet, kuten runko, mahdollinen kuvio ja materiaali ovat homman juju. Yhteys leveyteen on toki edelleen olemassa.

 

[Bluesman]

nopeus jolla takapyörä alkaa sutia huippunopeuskokeiluissa on laskettavissa yhtälöstä:

Kitkavoima takapyörällä = ilmanvastus (nopeudella x)

elikkä  
Paino takapyörällä kertaa kitkakerroin (noin 1) kertaa 9,81 on yhtäsuuri kuin 1/2 kertaa ilman tiheys (n.1,225kg/kuutiometri ) kertaa nopeuden neliö (m/s) kertaa vastuskerroin kertaa pyörän poikkipinta-ala (neliömetriä).

Tämä teoriassa, käytännössä painonsiirtymät, kitkakertoimet yms muuttujat pitää ottaa huomioon.

Ilmanvastuksen kaavasta saadaan muuten luonnollisesti laskettua takapyörällä tarvittava voima F(= pyörivässä liikkeessä vääntömomentti) ko nopeuden saavuttamiseksi.

Vielä kun ottaa huomioon et Tien pintaan oleva pinta-ala pienenee nopeuden kasvaessa. Renkaan hyrrävoimat muuttaa näet renkaan profiilia kapeammaksi...

 

[Tylyttäjä]

Tuossa on se homma taustalla, että pehmeä kumi pureutuu asfaltinpinnan koloihin. Eli toimii ikäänkuin "rattaana". Leveämmässä kumissa näitä pureutumisia, eli "rattaita" tulee useampia, mutta varsinaiseen kitkaan se ei perustu.

Ja tämä "ratas-ilmiö" myös heikkenee sen pintapaineen pienentyessä, jolloin päästään jälleen siihen, että renkaan leveydellä ei sittenkään ole niin suurta merkitystä.

Edelleen sitä mieltä, että renkaan muut ominaisuudet, kuten runko, mahdollinen kuvio ja materiaali ovat homman juju. Yhteys leveyteen on toki edelleen olemassa.

Toki, mutta ei pienene ihan samassa suhteessa kuin "normaali" kitkavoima. Muutenhan leveistä renkaista ei olisi tosiaan millään alustalla mitään hyötyä.

Kuivalla asfaltilla kuitenkin kiistämättä on. Se ei voi johtua muusta kuin tuosta, että "kiinnikepisteitä" asfalttiin on useampia, ja niihin tuo pintapaine ei vaikuta niin paljon.

 

[MadMan]

Tuossa on se homma taustalla, että pehmeä kumi pureutuu asfaltinpinnan koloihin. Eli toimii ikäänkuin "rattaana". Leveämmässä kumissa näitä pureutumisia, eli "rattaita" tulee useampia, mutta varsinaiseen kitkaan se ei perustu.

Ja tämä "ratas-ilmiö" myös heikkenee sen pintapaineen pienentyessä, jolloin päästään jälleen siihen, että renkaan leveydellä ei sittenkään ole niin suurta merkitystä.

Edelleen sitä mieltä, että renkaan muut ominaisuudet, kuten runko, mahdollinen kuvio ja materiaali ovat homman juju. Yhteys leveyteen on toki edelleen olemassa.

Toki, mutta ei pienene ihan samassa suhteessa kuin "normaali" kitkavoima. Muutenhan leveistä renkaista ei olisi tosiaan millään alustalla mitään hyötyä.

Kuivalla asfaltilla kuitenkin kiistämättä on. Se ei voi johtua muusta kuin tuosta, että "kiinnikepisteitä" asfalttiin on useampia, ja niihin tuo pintapaine ei vaikuta niin paljon.

Mäki lusikoin tätä soppaa vähän... toi leveämmän renkaan auttaminen perustuu käsittääkseni siihen, että tämän Tylyttäjän "ratasilmiön" ansiosta kumista repeytyy irti palasia, jolloin vaikuttavaksi suureeksi tuleekin kumin murtolujuus, joka taas on suoraan verrannollinen irti repeytyvän materiaalin poikkipinta-alaan. Eli mitä enemmän niitä palasia irti repeää, sitä enemmän on pitoa.

 

[Hannula]

Joo, kyllä tuo murtolujuus on myös mun mielestä tuossa se pitoa rajaava syy. Kitkarengashan ei pidä tavallista kesärengasta paremmin kuivalla asfaltilla juuri tuon vuoksi, vaikka sen kitkakerroin onkin samanlaista pintaa vasten korkeampi. Ilmiötä voi demota painamalla pyyhekumia pöytää vasten ja työntämällä sitä samalla eteenpäin. Ensin se laittaa hyvin hanttiin, mutta kun murtolujuus ylitetään, kumi liukuukin suht helposti.

 

[Tylyttäjä]

Tuossa on se homma taustalla, että pehmeä kumi pureutuu asfaltinpinnan koloihin. Eli toimii ikäänkuin "rattaana". Leveämmässä kumissa näitä pureutumisia, eli "rattaita" tulee useampia, mutta varsinaiseen kitkaan se ei perustu.

Ja tämä "ratas-ilmiö" myös heikkenee sen pintapaineen pienentyessä, jolloin päästään jälleen siihen, että renkaan leveydellä ei sittenkään ole niin suurta merkitystä.

Edelleen sitä mieltä, että renkaan muut ominaisuudet, kuten runko, mahdollinen kuvio ja materiaali ovat homman juju. Yhteys leveyteen on toki edelleen olemassa.

Toki, mutta ei pienene ihan samassa suhteessa kuin "normaali" kitkavoima. Muutenhan leveistä renkaista ei olisi tosiaan millään alustalla mitään hyötyä.

Kuivalla asfaltilla kuitenkin kiistämättä on. Se ei voi johtua muusta kuin tuosta, että "kiinnikepisteitä" asfalttiin on useampia, ja niihin tuo pintapaine ei vaikuta niin paljon.

Mäki lusikoin tätä soppaa vähän... toi leveämmän renkaan auttaminen perustuu käsittääkseni siihen, että tämän Tylyttäjän "ratasilmiön" ansiosta kumista repeytyy irti palasia, jolloin vaikuttavaksi suureeksi tuleekin kumin murtolujuus, joka taas on suoraan verrannollinen irti repeytyvän materiaalin poikkipinta-alaan. Eli mitä enemmän niitä palasia irti repeää, sitä enemmän on pitoa.

Eikös unelmatilanne olis, jos ne palaset ei repeydy irti, ja silti uppoaa asfaltin epätasaisuuksiin? Silloin pitäis ja kestäis.

Eli siis toi repeytyminen ei mielestäni suoraan selitä sitä, miksi leveä pitää paremmin kuivalla asfaltilla. "Ratasilmiö" esiintyy vaikka kumi ei repeydykään. Eli kumi voi uppotua (ja uppoutuukin) niihin koloihin, vaikka ei repeydykään irti. Pehmeä kumi uppoutuu paremmin ja pitää enemmän. Mutta toki kuluukin nopeammin.

 

[Hannula]

Eikös unelmatilanne olis, jos ne palaset ei repeydy irti, ja silti uppoaa asfaltin epätasaisuuksiin? Silloin pitäis ja kestäis.

kuulostaa erehdyttävästi tuotekehitysongelmalta. Pitäisi osata tehdä riittävän luja ja riittävän hyvin pitävä materiaali. Siihen valmistajat epäilemättä pyrkivät.

Edit: tai materiaalifysiikkaan liittyvä ongelma, whatever...

 

[Hannula]

Asiaan palatakseni, laskeskelin joutessani liikevastuksia käyttäen esimerkkinä kuristamatonta Hayabusaa. Jollakin tasanopeudellahan liikevastukset ja eteenpäin vievä voima ovat yhtäsuuret, ja oletin tässä esimerkissä arvoiksi 305 km/h ja 120 kW takanakilta.

Lähdetään primitiivikaavoista:

Työ W = F x s,
Teho P = W / t = (F x s) / t = F x (s / t) = F x V
eli vastusvoimat F = P / V = 120 000 / 85 = noin 1400 N.

Menikö oikein?

 

[ZR-7herwood]

Tää murtumisteoria alkaa kuulostaa jopa järkevältä. Siinähän ei ole niin suurta merkitystä kuinka syvälle se pinnankarheus työntyy kumiin, kun leikkauspinta on "taaksepäin".

Toisaalta kumin kovuus suhteessa pinnankarheuden "jakaumaan" vaikuttaa ratkaisevasti siihen leikkausvoimaa aiheuttavaan työntymään ja sen määrään. Eli ehkä muuttujat olisikin edelleen kumin kovuus ja tien pinnankarheus.

 

[Anttoo]

Asiaan palatakseni, laskeskelin joutessani liikevastuksia käyttäen esimerkkinä kuristamatonta Hayabusaa. Jollakin tasanopeudellahan liikevastukset ja eteenpäin vievä voima ovat yhtäsuuret, ja oletin tässä esimerkissä arvoiksi 305 km/h ja 120 kW takanakilta.

Lähdetään primitiivikaavoista:

Työ W = F x s,
Teho P = W / t = (F x s) / t = F x (s / t) = F x V
eli vastusvoimat F = P / V = 120 000 / 85 = noin 1400 N.

Menikö oikein?

Oikein on. Lähes samaan päädytään tuon ilmanvastuskaavan avulla. Busallehan oli tuo CvA=0.27. Sieltä saadaan siis vastustavaksi voimaksi 0.5*85**2*0,27= 975 N. Samaa suuruusluokkaa.

 

[gixeri]

Mielenkiintoista mielenkiintoista, jatkakaa. Kohta pitää kaivaa itsekkin fysiikan musta raamattu eteen.

 

[Anttoo]

Mielenkiintoista mielenkiintoista, jatkakaa. Kohta pitää kaivaa itsekkin fysiikan musta raamattu eteen.

No jatketaan... Sijoittamalla ilmanvastuskaavasta laskettu voima noihin Hannulan kaavoihin, voidaan laskea mitä sieltä kautta tulee vaadittavaa tehoa takanakilta. Eli 975 * 85 = 82.9 kW. Tämä siis kuluu pelkän ilmanvastuksen voittamiseen ja loppu sitten ties mihin.

 

[Tylyttäjä]

Tää murtumisteoria alkaa kuulostaa jopa järkevältä. Siinähän ei ole niin suurta merkitystä kuinka syvälle se pinnankarheus työntyy kumiin, kun leikkauspinta on "taaksepäin".

Toisaalta kumin kovuus suhteessa pinnankarheuden "jakaumaan" vaikuttaa ratkaisevasti siihen leikkausvoimaa aiheuttavaan työntymään ja sen määrään. Eli ehkä muuttujat olisikin edelleen kumin kovuus ja tien pinnankarheus.

Se ei lisää pitoa, jos se kumi murtuu. Eli murtuminen laajalla alalla ei ole sen leveämmän renkaan paremman pidon takana.

Sitähän siinä tavoitellaan, että kumi painuu sinne asfaltin koloihin, jolloin saadaan enemmän "ratasmaisia" kiinnikepisteitä. Murtumisen luulisi itseasiassa heikentävän pitoa; silloin ja se ratas irtoaa kumista ja rengas alkaa luistamaan, joten se ei ole toivottu ominaisuus.

Elikäs tavoitteena on nimenomaan saada mahdollisimman paljon niitä "kumirattaita" uppoamaan sinne asfaltin pinnan sisään. Leveämmällä renkaalla niitä on enemmän.

Murtumislujuus tulee vastaan siinä kohdassa, että pehmeä kumi, joka uppoutuu hyvin tuollaisiin koloihin, niin luultavasti murtuukin helpommin. Mutta se itse murtuminen laajalla alalla ei selitä pitoa. Tietysti siinä kohtaa niissä on yhteys, että yleensä tuollainen hyvin asfalttiin uppoutuva rengas myös murtuu helpommin, mutta toivottava ominaisuus se ei ole.

 

[Hannula]

"Murtumisteorian" pointti onkin siinä, että leveässä renkaassa on kontaktipintaa enemmän kuin kapeassa renkaassa, jolloin käytössä oleva kitkavoima jakautuu kitkapinnalla suuremmalle alueelle, eli silloin kukin kontaktipinta-alan differentiaali ottaa vastaan pienemmän osakuorman. Siten murtumisraja ja pidon heikkeneminen tapahtuu ylempänä, eli suuremman rasituksen alla kuin kapeassa renkaassa.

Tämä on juurikin se kohta, missä koulukirjamainen kitkateoria ei riitä ymmärtämään pidon muodostumista ja menetystä.

 

[Tylyttäjä]

Mielenkiintoista mielenkiintoista, jatkakaa. Kohta pitää kaivaa itsekkin fysiikan musta raamattu eteen.

No jatketaan... Sijoittamalla ilmanvastuskaavasta laskettu voima noihin Hannulan kaavoihin, voidaan laskea mitä sieltä kautta tulee vaadittavaa tehoa takanakilta. Eli 975 * 85 = 82.9 kW. Tämä siis kuluu pelkän ilmanvastuksen voittamiseen ja loppu sitten ties mihin.

Noin 10% tehosta oli arvioitu menevän muiden vastuksien (renkaiden- ja voimansiirron yms vastus) voittamiseen n. 300km/h vauhdissa. Tietysti aerodynamiikka, renkaiden- ja voimansiirron vastus yms ovat pyöräkohtaisia. Tuo on sellainen karkea arvio.

 

[Anttoo]

Se ei lisää pitoa, jos se kumi murtuu. Eli murtuminen laajalla alalla ei ole sen leveämmän renkaan paremman pidon takana.

Samaa mieltä. Lähellä murtumispistettä on se raja, jolla saadaan suurin mahdollinen lepokitka. Jos nuo rattaat olisi valurautaiset hammasrattaat, niin suurin mahdollinen voima voidaan välittää kun rattaat on murtorajalla, mutteivat murru.

 

[Tylyttäjä]

"Murtumisteorian" pointti onkin siinä, että leveässä renkaassa on kontaktipintaa enemmän kuin kapeassa renkaassa, jolloin käytössä oleva kitkavoima jakautuu kitkapinnalla suuremmalle alueelle, eli silloin kukin kontaktipinta-alan differentiaali ottaa vastaan pienemmän osakuorman. Siten murtumisraja ja pidon heikkeneminen tapahtuu ylempänä, eli suuremman rasitusen alla kuin kapeassa renkaassa.

Jep, eli toisin sanoen tuo tarkoittaa sitä, että leveämmällä renkaalla voidaan käyttää pehmeämpää seosta, joka pureutuu paremmin/useammasta kohdasta sinne asfaltin koloihin.

Kuitenkin, kaiken takanahan tuossa on se, että halutaan että se rengas pureutuu sinne asfaltin koloihin mahdollisimman monesta kohdasta ja hyvin -> parempi pito.

Murtuminen on vain ikävä "sivutuote" pehmeässä ja hyvin pureutuvassa renkaassa. Se ei selitä sitä "perusongelmaa", että miksi leveä rengas pitää kuivalla asfaltilla paremmin. Sen selittää juuri tuo parempi pureutuminen asfaltin pintaan ja useammasta kohdasta.