อ่าน 2 นาที
แรงดึง (กลศาสตร์)
แรง ดึงแรงฉุดหรือแรงยึดเกาะคือแรงที่ใช้ในการสร้างการเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุกับพื้นผิวสัมผัส โดยใช้ แรงเสียด ทานแห้งหรือแรงเฉือน มีการใช้งานที่สำคัญในยานพาหนะเช่นแรง ฉุด
แรงดึง (กลศาสตร์)
แรง ดึงแรงฉุดหรือแรงยึดเกาะคือแรงที่ใช้ในการสร้างการเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุกับพื้นผิวสัมผัส โดยใช้ แรงเสียด ทานแห้งหรือแรงเฉือน[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] มีการใช้งานที่สำคัญในยานพาหนะเช่นแรง ฉุด
แรงฉุดยังอาจหมายถึง แรงฉุด สูงสุดระหว่างวัตถุกับพื้นผิว ซึ่งถูกจำกัดด้วยแรงเสียดทานที่มีอยู่ ในกรณีเช่นนี้ แรงฉุดมักจะแสดงในรูปของอัตราส่วนของแรงฉุดสูงสุดต่อแรงปฏิกิริยาตั้งฉากและเรียกว่าสัมประสิทธิ์แรงฉุด (คล้ายกับสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ) มันคือแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปบนพื้นผิวโดยเอาชนะแรงต้านทั้งหมด เช่น แรงเสียดทาน แรงปฏิกิริยา ตั้งฉาก (แรงที่กระทำบนระนาบ แกน Z ลบ ) แรงต้านอากาศแรงต้านการกลิ้งเป็นต้น
คำจำกัดความ
แรงดึงสามารถนิยามได้ดังนี้:
กระบวนการทางกายภาพที่แรงสัมผัสถูกส่งผ่านไปยังพื้นผิวสัมผัสระหว่างวัตถุสองชิ้นโดยอาศัยแรงเสียดทานแห้งหรือฟิล์มของเหลวที่อยู่ระหว่างกลาง ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่ การหยุด หรือการส่งผ่านพลังงาน
— หลักการพื้นฐานและการทดสอบการสึกหรอเชิงกล, Raymond George Bayer [ 5 ]
ในพลศาสตร์ของยานยนต์แรงฉุดมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคำว่าแรงพยายามฉุดและแรงดึงที่คานลากแม้ว่าทั้งสามคำจะมีนิยามที่แตกต่างกันก็ตาม
สัมประสิทธิ์แรงดึง


สัมประสิทธิ์แรงดึงถูกกำหนดให้เป็นแรงที่ใช้ได้สำหรับแรงดึงหารด้วยน้ำหนักบนอุปกรณ์วิ่ง (ล้อ ราง ฯลฯ) [ 6 ] [ 7 ]กล่าวคือ แรงดึงที่ใช้ได้ = สัมประสิทธิ์แรงดึง × แรงปกติ
ปัจจัยที่มีผลต่อค่าสัมประสิทธิ์แรงดึง
แรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวสองชนิดขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:
- องค์ประกอบวัสดุของแต่ละพื้นผิว
- รูปร่างระดับมหภาคและจุลภาค ( พื้นผิว ; พื้นผิว ระดับมหภาคและพื้นผิวระดับจุลภาค )
- แรงปกติที่กดพื้นผิวสัมผัสเข้าหากัน
- สิ่งปนเปื้อนบริเวณรอยต่อของวัสดุ ได้แก่ สารหล่อลื่นและกาว
- การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของพื้นผิวที่มีแรงเสียดทาน - วัตถุที่กำลังเลื่อน (ซึ่งมีแรงเสียดทานจลน์) จะมีแรงเสียดทานน้อยกว่าวัตถุที่ไม่เลื่อน (ซึ่งมีแรงเสียดทานสถิต)
- ทิศทางของแรงดึงสัมพันธ์กับระบบพิกัดบางระบบ เช่น แรงดึงที่มีอยู่ของยางมักจะแตกต่างกันระหว่างการเข้าโค้ง การเร่งความเร็ว และการเบรก[ 8 ]
- สำหรับพื้นผิวที่มีแรงเสียดทานต่ำ เช่น ถนนลูกรังหรือพื้นน้ำแข็ง สามารถเพิ่มแรงยึดเกาะได้โดยใช้อุปกรณ์เพิ่มแรงยึดเกาะที่แทรกเข้าไปในพื้นผิวบางส่วน อุปกรณ์เหล่านี้ใช้แรงเฉือนของพื้นผิวด้านล่างแทนที่จะอาศัยแรงเสียดทานแห้งเพียงอย่างเดียว (เช่นดอกยาง สำหรับถนนลูกรัง หรือโซ่กันลื่น )...
สัมประสิทธิ์แรงดึงในการออกแบบทางวิศวกรรม
ในการออกแบบยานพาหนะแบบล้อหรือแบบตีนตะขาบ แรงยึดเกาะระหว่างล้อกับพื้นสูงเป็นสิ่งที่พึงปรารถนามากกว่าแรงยึดเกาะต่ำ เนื่องจากช่วยให้เร่งความเร็วได้สูงขึ้น (รวมถึงการเข้าโค้งและการเบรก) โดยไม่เกิดการลื่นไถลของล้อ ข้อยกเว้นที่สำคัญอย่างหนึ่งคือเทคนิคการดริฟท์ ในกีฬามอเตอร์สปอร์ต ซึ่งผู้ขับขี่จงใจทำให้ล้อหลังลื่นไถลขณะเข้าโค้งด้วยความเร็วสูง
การออกแบบอื่นๆ เพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสอย่างมากเพื่อให้มีแรงยึดเกาะมากกว่าล้อ เช่น ในยานพาหนะแบบตีนตะขาบต่อเนื่องและแบบครึ่งตีนตะขาบรถถังหรือยานพาหนะแบบตีนตะขาบที่คล้ายกันใช้ตีนตะขาบเพื่อลดแรงกดบนพื้นที่สัมผัส รถถัง M1A2 ที่มีน้ำหนัก 70 ตันจะจมลงจนถึงจุดที่ติดขัดหากใช้ยางล้อกลม ตีนตะขาบกระจายน้ำหนัก 70 ตันไปบนพื้นที่สัมผัสที่ใหญ่กว่ายางล้อมาก และช่วยให้รถถังเคลื่อนที่บนพื้นดินที่อ่อนนุ่มกว่าได้
ในบางการใช้งาน การเลือกใช้วัสดุมีความสมดุลที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่น ยางเนื้ออ่อนมักให้แรงยึดเกาะที่ดีกว่า แต่ก็สึกหรอเร็วกว่าและสูญเสียประสิทธิภาพเมื่อถูกดัดงอมากกว่า ทำให้ประสิทธิภาพลดลง การเลือกใช้วัสดุอาจส่งผลกระทบอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ยางที่ใช้สำหรับรถแข่งในสนามอาจมีอายุการใช้งานเพียง 200 กิโลเมตร ในขณะที่ยางที่ใช้กับรถบรรทุกขนาดใหญ่อาจมีอายุการใช้งานเกือบ 100,000 กิโลเมตร ยางรถบรรทุกมีแรงยึดเกาะน้อยกว่าและมีเนื้อยางหนากว่า
แรงยึดเกาะยังแตกต่างกันไปตามสิ่งปนเปื้อนด้วย ชั้นน้ำในบริเวณสัมผัสระหว่างยางกับล้อสามารถทำให้แรงยึดเกาะลดลงอย่างมาก นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ยางรถยนต์ ต้องมีร่องและ ลาย ดอกยาง
พบว่าการยึดเกาะของรถบรรทุก รถแทรกเตอร์ทางการเกษตร ยานพาหนะทางทหารแบบมีล้อ ฯลฯ เมื่อขับขี่บนพื้นดินที่อ่อนนุ่มและ/หรือลื่นนั้นดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้ระบบควบคุมแรงดันลมยาง (TPCS) TPCS ช่วยให้สามารถลดและคืนแรงดันลมยางได้ในภายหลังระหว่างการใช้งานยานพาหนะอย่างต่อเนื่อง การเพิ่มการยึดเกาะโดยใช้ TPCS ยังช่วยลดการสึกหรอของยางและการสั่นสะเทือนขณะขับขี่ อีกด้วย [ 9 ]
ดูเพิ่มเติม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แรงดึง (กลศาสตร์)
แรง ดึงแรงฉุดหรือแรงยึดเกาะคือแรงที่ใช้ในการสร้างการเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุกับพื้นผิวสัมผัส โดยใช้ แรงเสียด ทานแห้งหรือแรงเฉือน มีการใช้งานที่สำคัญในยานพาหนะเช่นแรง ฉุด
สัมประสิทธิ์แรงดึง
สัมประสิทธิ์ แรงดึง ถูกกำหนดให้เป็นแรงที่ใช้ได้สำหรับแรงดึงหารด้วยน้ำหนักบนอุปกรณ์วิ่ง (ล้อ ราง ฯลฯ) [ 6 ] [ 7 ] กล่าวคือ แรงดึงที่ใช้ได้ = สัมประสิทธิ์แรงดึง × แรง ปกติ
ปัจจัยที่มีผลต่อค่าสัมประสิทธิ์แรงดึง
แรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวสองชนิดขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:
สัมประสิทธิ์แรงดึงในการออกแบบทางวิศวกรรม
ในการออกแบบยานพาหนะแบบล้อหรือแบบตีนตะขาบ แรงยึดเกาะระหว่างล้อกับพื้นสูงเป็นสิ่งที่พึงปรารถนามากกว่าแรงยึดเกาะต่ำ เนื่องจากช่วยให้เร่งความเร็วได้สูงขึ้น (รวมถึงการเข้าโค้งและการเบรก) โดยไม่เกิดการลื่นไถลของล้อ ข้อยกเว้นที่สำคัญอย่างหนึ่งคือเทคนิคการ ดริฟท์...