Es wird das Rollen auf der ebenen Fläche eines Rads mit einem Gleitlager berücksichtigt und für dieses Rollsystem die Formel für die Zugkraft präzisiert.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Berechnungssystem
- Ermittlung der Zugkraft
- Analyse der Formeln für die Zugkraft
- Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Ziel dieser Arbeit ist die Präzisierung der Formel zur Berechnung der Zugkraft bei Rollreibung, um den Anwendungsbereich zu erweitern und auftretende Berechnungsfehler zu minimieren. Die bestehende Formel (2) wird als physikalisch ungenau identifiziert, insbesondere bei größeren Gleitreibungskoeffizienten.
- Präzisierung der Formel für die Zugkraft bei Rollreibung
- Analyse der Fehlerquellen bestehender Formeln
- Einfluss der Lagerreibung auf die Zugkraft
- Entwicklung einer verbesserten Berechnungsmethode
- Vergleich der neuen Formel mit bestehenden Ansätzen
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung präsentiert zwei gängige Methoden zur Berechnung der Zugkraft bei Rollreibung und deren jeweilige Formel (1) und (2). Die erste Methode fasst Roll- und Lagerreibung zum Fahrwiderstand zusammen, während die zweite beide Reibungsarten getrennt betrachtet. Es wird jedoch argumentiert, dass Formel (2) physikalisch nicht korrekt ist, da sie einen orthogonalen Zusammenhang zwischen Reibungskraft und Radlast annimmt, der in der Realität nicht existiert. Die Arbeit zielt darauf ab, Formel (2) zu präzisieren und den Anwendungsbereich zu erweitern.
Berechnungssystem: Dieses Kapitel beschreibt das betrachtete System: ein Rad mit Gleitlager, das sich mit konstanter Geschwindigkeit auf einer horizontalen Fläche bewegt. Es werden die wirkenden Kräfte (Zugkraft, Reaktionsmoment, Radlast, Normalkraft, Rollwiderstandskraft) und deren Angriffspunkte detailliert erläutert und in Bild 1 veranschaulicht. Das System wird als starrer Körper betrachtet, und es wird auf die Notwendigkeit einer Ausschnittsbetrachtung der Achse (Bild 2) hingewiesen, um die unbekannten Reaktionen zu bestimmen.
Ermittlung der Zugkraft: Dieses Kapitel leitet die neue Formel für die Zugkraft her. Ausgehend von den Gleichgewichtsbedingungen (Bilder 1 und 2) und dem Coulombschen Reibungsgesetz werden mehrere Gleichungen aufgestellt und miteinander kombiniert. Durch die Verwendung eines Kräftepolygons (Bild 3) und anschließender Vektoroperationen wird eine Gleichung für die Lagerreibungskraft abgeleitet, die in die Gleichgewichtsgleichungen eingesetzt wird. Letztendlich resultiert die neue, präzisere Formel (16) für die Zugkraft.
Analyse der Formeln für die Zugkraft: Dieses Kapitel analysiert die hergeleitete Formel (16) und vergleicht sie mit den bekannten Formeln (2), (17) und (18). Es wird gezeigt, dass Formel (16) nur bei µ = 0 (Lagerreibung = 0) mit Formel (2) übereinstimmt. Die Formel (17) wird als Spezialfall für vernachlässigbare Lagerreibung und Formel (18) als Spezialfall für vernachlässigbaren Rollwiderstand präsentiert. Eine Fehleranalyse (Formel (19) und Bild 4) zeigt den erheblichen Einfluss des Gleitreibungskoeffizienten µ auf die Genauigkeit von Formel (2) im Vergleich zur neuen Formel (16).
Schlüsselwörter
Rollreibung, Lagerreibung, Zugkraft, Gleitreibungskoeffizient, Berechnungsfehler, Formelpräzisierung, mechanische Systeme, Radlast, Reibungskraft.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Arbeit: Präzisierung der Formel zur Berechnung der Zugkraft bei Rollreibung
Was ist das Hauptziel dieser Arbeit?
Das Hauptziel ist die Verbesserung der Formel zur Berechnung der Zugkraft bei Rollreibung, um die Genauigkeit zu erhöhen und den Anwendungsbereich zu erweitern. Die bestehende Formel (2) wird als ungenau identifiziert, besonders bei größeren Gleitreibungskoeffizienten.
Welche Formeln werden in der Arbeit betrachtet?
Die Arbeit untersucht verschiedene Formeln zur Berechnung der Zugkraft. Eine gängige Formel (2) wird als Ausgangspunkt kritisch analysiert. Die Arbeit entwickelt eine neue, präzisere Formel (16) und vergleicht diese mit Formel (2) sowie weiteren Formeln (17 und 18), die als Spezialfälle betrachtet werden.
Welche Methode wird zur Herleitung der neuen Formel verwendet?
Die neue Formel (16) wird durch die Anwendung von Gleichgewichtsbedingungen, dem Coulombschen Reibungsgesetz und Vektoroperationen hergeleitet. Das betrachtete System (Rad mit Gleitlager) wird detailliert beschrieben und mit Hilfe von Kraftdiagrammen (Bilder 1, 2, 3) analysiert.
Wie wird die neue Formel mit bestehenden Formeln verglichen?
Die neue Formel (16) wird mit den bekannten Formeln (2), (17) und (18) verglichen. Es wird gezeigt, dass Formel (16) nur unter bestimmten Bedingungen (µ = 0) mit Formel (2) übereinstimmt. Formel (17) und (18) werden als Spezialfälle von Formel (16) präsentiert.
Welche Fehlerquellen werden analysiert?
Die Arbeit analysiert die Fehlerquellen der bestehenden Formel (2), insbesondere den Einfluss des Gleitreibungskoeffizienten µ. Eine Fehleranalyse (Formel (19) und Bild 4) veranschaulicht den erheblichen Einfluss von µ auf die Genauigkeit von Formel (2) im Vergleich zur neuen Formel (16).
Welche Themenschwerpunkte werden behandelt?
Die Arbeit behandelt die Präzisierung der Formel für die Zugkraft bei Rollreibung, die Analyse der Fehlerquellen bestehender Formeln, den Einfluss der Lagerreibung, die Entwicklung einer verbesserten Berechnungsmethode und den Vergleich der neuen Formel mit bestehenden Ansätzen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Rollreibung, Lagerreibung, Zugkraft, Gleitreibungskoeffizient, Berechnungsfehler, Formelpräzisierung, mechanische Systeme, Radlast, Reibungskraft.
Welche Kapitel beinhaltet die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in eine Einleitung, ein Kapitel zum Berechnungssystem, ein Kapitel zur Ermittlung der Zugkraft, ein Kapitel zur Analyse der Formeln für die Zugkraft und eine Zusammenfassung.
- Quote paper
- Dr.-Ing. Valery Volov (Author), 2004, Zugkraft bei Rollreibung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/160652
