محاسبه نیروی لازم برای نگه داشته شدن و نلغزیدن لاستیک روی سطح جاده

از آنجا که هر لاستیک فشار معینی مثلا 30psi دارد، در این صورت ناحیه تخت زیر لاستیک به منظور تحمل وزن خودرو لزوما مساحت زیادی نخواهد داشت. چنانچه وزن وارد بر لاستیک را افزایش داده یا فشار باد لاستیک را کاهش دهید، در این صورت مساحت ناحیه تخت برای تحمل وزن خودرو ناگزیر باید افزایش یابد.



یک لاستیک با فشار باد مناسب و یک لاستیک کم‌باد

ملاحظه می‌کنید که لاستیک کم‌باد یا تحت بار زیاد، حالت دایره‌ای شکل کمتری نسبت به لاستیک با فشار باد مناسب دارد. با چرخش چرخ، ناحیه تخت برای اینکه همیشه با سطح جاده در تماس باشد، باید حول چرخ گردش کند. در این ناحیه، لاستیک به سمت بیرون انحنا پیدا می‌کند. منحنی شدن لاستیک در این ناحیه نیاز به نیرو دارد و هر چه این انحنا بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای ایجاد آن نیاز است. لاستیک کاملا انعطاف‌پذیر نیست، لذا با برگشتن آن به حالت اولیه، تمام نیروی صرف شده برای ایجاد انحنا در آن آزاد نمی‌شود. مقداری از این نیرو به صورت اصطکاک و کار مورد نیاز برای تغییر شکل لاستیک و فولادهای به کار رفته در آن به انرژی حرارتی در لاستیک تبدیل می‌شود. با توجه به اینکه در یک لاستیک کم‌باد یا تحت بار زیاد، تغییر شکل لاستیک بیشتر است، لذا نیروی بیشتری نیز برای این تغییر شکل صرف می‌شود و در نتیجه گرمای بیشتری نیز تولید می‌شود. تولید کنندگان لاستیک خودرو گاهی بروشورهایی را درباره ضریب اصطکاک غلتشی (CRF) لاستیک‌های خود منتشر می‌کنند. می‌توان از این ضریب برای محاسبه مقدار نیروی مورد نیاز برای نگه داشته شدن لاستیک و نلغزیدن آن روی سطح جاده استفاده کرد. برای این کار نیازی به شاخص کشش لاستیک نیست. نیروی مورد نیاز برای غلبه بر اصطکاک لاستیک با جاده برابر است با ضریب اصطکاک غلتشی ضرب در وزن وارد بر لاستیک. جدول زیر ضرایب اصطکاک غلتشی عمومی را برای انواع چرخ‌های مختلف نشان می‌دهد.
 

افزایش ضریب اصطکاک غلتشی لاستیک روی ماسه

نوع لاستیک

ضریب اصطکاک غلتشی

لاستیک خودرو با مقاومت غلتشی کم

0.006 تا 0.01

لاستیک معمولی خودرو

0.015

لاستیک کامیون

0.006 تا 0.01

چرخ قطار

0.001


بیایید ببینیم یک خودروی معمولی چه مقدار نیرو باید صرف کند تا بدون لغزش روی جاده حرکت کند. فرض کنید وزن خودروی مورد نظر 4000 پوند (معادل 1814.369 کیلوگرم) و لاستیک‌های آن دارای ضریب اصطکاک غلتشی 0.015 باشد. این نیرو برابر است با:

 
F=4,000×0.015=60lb=27.215kg


اکنون بیایید ببینیم این مقدار نیرو معادل چه توانی است. می‌دانید که توان برابر است با نیرو ضرب در سرعت. لذا توان مصرف شده توسط لاستیک‌ها به منظور نلغزیدن خودرو روی سطح جاده بستگی به سرعت خودرو دارد. در سرعت 75 مایل در ساعت (معادل 120.7 کیلومتر در ساعت) لاستیک‌ها توانی برابر 12 اسب بخار (معادل 8.952 کیلووات) و در سرعت 55 مایل در ساعت (معادل 88.513 کیلومتر در ساعت) توانی برابر 8.8 اسب بخار (معادل 6.565 کیلووات) مصرف می‌کنند. تمام این توان به حرارت تبدیل می‌شود. بیشتر این گرما به لاستیک منتقل می‌شود، اما مقداری از آن نیز به جاده منتقل می‌شود (جاده در محل تماس لاستیک با آن به مقدار خیلی کمی فرو می‌رود). با توجه به محاسبات انجام شده مشاهده می‌کنید که سه عامل موثر بر مقدار نیروی مورد نیاز برای نگه داشتن لاستیک و نلغزیدن آن روی جاده (و در نتیجه مقدار گرمای تولید شده در لاستیک) عبارتند از وزن یا بار وارد بر لاستیک‌ها، سرعت خودرو و ضریب اصطکاک غلتشی (که با کاهش فشار باد لاستیک، افزایش می‌یابد). در صورت رانندگی روی سطوح نرم‌تر، مانند شن، بیشتر گرما به زمین منتقل شده و مقدار کمتری از آن در لاستیک‌ها نفوذ می‌کند، اما ضریب اصطکاک غلتشی افزایش می‌یابد.

مطالب مرتبط :
دو مثال درباره اندازه لاستیک خودرو
محاسبه نیروی لازم برای نگه داشته شدن و نلغزیدن لاستیک روی سطح جاده
مثالی درباره محاسبه قطر بیرونی لاستیک خودرو
تفاوت کد اندازه لاستیک آمریکا و اروپا با ژاپن با ارائه یک مثال
محاسبه وزن خودرو با استفاده از فشار باد لاستیک‌ها
 
تمام حقوق این سایت مربوط به شرکت ایران لاستیک می باشد