náhled|396x396pixelů|Rozložení reakcí na zatížený válec v klidu a při valení Valivý odpor (nepřesně valivé tření, neboť se stýkající se povrchy navzájem netřou) je odpor, který působí na těleso kruhového průřezu při jeho valivém pohybu po podložce.
Značení
Značka: Jednotka SI: newton, značka
Fyzikální princip V místě kontaktu pružného (plného) válcového tělesa s pružnou rovinnou podložkou dochází vlivem jejich deformace kolmou (normálovou) silou k vytvoření stykové plošky, na které je průběh kontaktního Hertzova tlaku eliptický. V klidu je tento průběh symetrický a výsledná reakce působí proti zatěžující síle. Pokud na těleso působí vodorovná síla (nebo síla vyvolaná točivým momentem ), začne se navalovat na přední část kontaktní plošky a zadní část začne odlehčovat. Následkem hystereze je odlehčování pomalejší než stlačování. To se projeví deformací průběhu kontaktního tlaku, jehož výslednice se posune směrem dopředu o takzvané rameno valivého odporu, které se označuje (někdy také e, d nebo ).
Velikost tohoto ramene je dána vlastnostmi materiálu jako jsou:
vnitřní tření – způsobuje hysterezi, která v podstatě valivý odpor zapříčiňuje tuhost – větší modul pružnosti → menší rameno odporu struktura povrchu, tj. drsnost a její charakter – menší drsnost ve směru valení → menší rameno odporu
Aby se těleso valilo, musí být na něj působící vodorovná síla větší než valivý odpor (). Jelikož platí, že , lze odvodit velikost valivého odporu:
. Normálová síla na nakloněné rovině je rovna , po dosazení je pak:
, kde
m – hmotnost tělesa, g – gravitační zrychlení (=9,81 m/s2) α – úhel sklonu ξ – rameno valivého odporu r – poloměr tělesa
Ekvivalentní veličinou činitele smykového tření je činitel valivého odporu, což je poměr .
Činitel valivého odporu představuje poměr dvou délkových rozměrů, a tedy představuje veličinou bezrozměrovou, na rozdíl od ramene valivého odporu , který je délkovou mírou a v tabulkách bývá uváděn jeho rozměr v milimetrech nebo v metrech. V Česku je zvykem uvádět v tabulkách rozměr ramene valivého odporu, na rozdíl od jiných zemí, kde je zvykem uvádět spíš činitel valivého odporu . Proto musíme dávat velký pozor, když zjišťujeme hodnotu koeficientu pro výpočet valivého odporu, kterou veličinu ta která tabulka uvádí.
Hodnota koeficientů valivého odporu Hodnoty obou koeficientů v tabulkách mají velmi veliký rozsah. Hlavním důvodem je fakt, že jejich velikost je závislá, kromě druhu materiálů a vlastnostech povrchů, také na poloměru valeného tělesa a na rychlosti. Hodnoty také ovlivňuje přítomnost maziva nebo vody na styčné ploše a také teplota. Pro některá konkrétní řešení je třeba zjistit přesnější hodnotu koeficientu. Tak například pro výpočet ramene odporu ocelových kol na kolejnici stanovil prof. Gustav Niemann empirický vzorec , kde průměr kola i rameno jsou v milimetrech.
Zjišťování hodnot odporu konkrétních druhů pneumatik se musí provádět laboratorně dle standardních metod vzhledem k tomu, že jejich valivý odpor závisí na jejich konstrukci, zatížení, použité směsi, druhu a stavu dezénu, nahuštění, teplotě, atd. Proto je jednou z metod stanovení odporu pneumatiky vyhodnocení podle spotřebované energie za jízdy za stanovených podmínek. +Orientační hodnoty koeficientů valivého odporu uváděné v různých zdrojíchMateriályrameno valivého odporu [mm]činitel valivého odporu Strojnické tabulkyTabulky pro stř. školyDynamika vozidel(Schmidt,Schlender:) Schmidt, Dr. Schlender: Reifenwechsel unter technischen und klimatischen Aspekten.2003další zdroje (výběr)nekalená ocel – nekalená ocel0,05 ÷ 0,060,05 ÷ 0,06———kalená ocel – kalená ocel (valivá ložiska)0,001 ÷ 0,0050,001 ÷ 0,005—0,0005 ÷ 0,00100,0010 ÷ 0,0015ocelové kolo – ocelová kolejnice0,4 ÷ 0,50,4 ÷ 0,5—0,0010 ÷ 0,00200,0010 ÷ 0,0024tramvajové kolo – kolejnice (za provozu)————0,005litinové kolo – ocelová kolejnice————0,0019 ÷ 0,0065litina – litina0,005 ÷ 0,006————pneu – beton1,5 ÷ 2,5—0,015 ÷ 0,0250,010 ÷ 0,0200,010 ÷ 0,015pneu – dlažba——0,020 ÷ 0,0300,015 ÷ 0,030—pneu – polní cesta (suchá)——0,040 ÷ 0,0500,050—pneu – štěrk——0,030 ÷ 0,0400,020—pneu – hluboký písek——0,15 ÷ 0,300,20 ÷ 0,400,30pneu – asfalt2,5 ÷ 4,52,5 ÷ 4,50,010 ÷ 0,020——pneu – asfalt (nákladní)———0,006 ÷ 0,010—pneu – asfalt (pro návěsy)————0,0045 ÷ 0,008pneu – asfalt (osobní)———0,011 ÷ 0,015—pneu – asfalt (motocyklové)———0,015 ÷ 0,020—galusky (8,3 bar) na válcích————0,0022 ÷ 0,0050tvrdá pryž – ocel—7,7———tvrdá pryž – beton—10 ÷ 20———
Reference
Související články
Tření Vnitřní tření Jízdní odpor
Externí odkazy
Kategorie:Dynamika Kategorie:Fyzikální jevy