tarcie toczne

TARCIE TOCZNE
Tarcie toczne (nazywane również oporem toczenia) - opór ruchu występujący przy
toczeniu jednego ciała po drugim. Występuje np. pomiędzy elementami łożyska tocznego,
między oponą a nawierzchnią drogi.
Niektóre czynniki wpływające na tarcie toczne koŁa z oponą pneumatyczną.
O oporze toczenia koła z oponą decyduje podłoże jak i rozpraszanie energii
występujące podczas uginania ścian opony.
Niektóre czynniki wpływające na tarcie toczne koła z oponą pneumatyczną to:
 Materiał - guma z większą zawartością siarki powoduje mniejszy opór toczenia opony.
 Rozmiar opony - opór toczenia odpowiada ugięciu ścian opony oraz powierzchni
kontaktu z podłożem. Przy tym samym ciśnieniu szersze opony rowerowe mają
mniejsze ugięcie i z tego powodu mniejszy opór toczenia (aczkolwiek większy opór
powietrza).
 Stopień napompowania - mniejsze ciśnienie w oponach skutkuje większym ugięciem
ścian opony a co za tym idzie większym tarciem tocznym. Tarcie wewnętrzne w
odkształcanych ścianach opony powoduje straty energii i może doprowadzić do
przegrzania i "wystrzału" opony. Za mocno napompowane opony niekoniecznie
zmniejszają ogólny opór toczenia, kiedy opona przeskakuje nad nierównościami drogi,
energia jest rozpraszana w wyniku poślizgu. Ugięcie ścian opony nie jest
bezpośrednim wskaźnikiem miary tarcia tocznego. Wysokiej jakości opony z
elastyczną osnową umożliwiają znacznie większe odkształcenie przypadające na
jednostkę traconej energii niż opony o sztywnych ścianach. Opony firmy Goodyear do
samochodów ciężarowych z osnową "oszczędzającą paliwo" zapewniają oszczędność
paliwa w okresie wielokrotnego cyklu życia opony przy wielokrotnej regeneracji
bieżnika (po tzw. bieżnikowaniu opony), podczas gdy opona mająca tylko sam bieżnik
"oszczędzający paliwo" przynosi korzyść tylko do czasu zużycia się tego bieżnika.
 Rzeźba bieżnika opony ma duży wpływ na opór toczenia. Czym "grubszy" wzór
bieżnika, tym większy opór toczenia. Dlatego też "szybkie" opony rowerowe mają
drobny bieżnik, a ciężarówki zużywają mniej paliwa, kiedy bieżnik jest zużyty.
 Mniejsze koła mają większy opór toczenia niż duże.
Opór toczenia nie jest spowodowany tak jak w tarciu ślizgowym zaczepianiem się
nierówności, jego przyczyny wynikają z wielu zjawisk zachodzących w trakcie styku,
ściskania oraz rozdzielania podłoża i koła. Toczące się ciało styka się z podłożem nie w
jednym punkcie lecz na pewnym obszarze. Jeśli ciało ciągnięte jest "w prawo", reakcja
podłoża (Rp) nie przypada w miejscu działania nacisku lecz jest przesunięta w kierunku
toczenia, nie jest też skierowana prostopadle w górę, ale jest odchylona od pionu "trochę w
lewo". Składowa pozioma Ft reakcji podłoża (Rp) ma kierunek przeciwny do siły ciągnącej i
hamuje ruch. Takie działanie siły wynika z niesymetrii zjawisk zachodzących podczas
naciskania i zwalniania nacisku, głównie histerezą sprężystą będącej objawem tarcia
wewnętrznego materiałów.
Najważniejsze zjawiska wywołujące tarcie toczne to:
 brak symetrii (histereza sprężysta) oddziaływań przy ściskaniu i rozprężaniu w
obszarze styku podłoża i toczonego ciała,
 tworzenie się "wałka" przed toczącym się ciałem i praca tracona na jego tworzenie i
pokonywanie,



tworzenie i rozrywanie połączeń mostkowych (adhezyjnych) między ciałami,
tarcie suwne - przy dużej powierzchni styku (miękkie materiały) toczące się ciało
rozsuwa podłoże z miejsca największego nacisku.
deformacja plastyczna i przemieszczanie płynów, gdy na styku występuje płyn lub
materiały są plastyczne.
SLICKI – opony z całkowicie gładkim bieżnikiem – są one stosowane głównie w rajdach
samochodowych- zabronione gładkie opony bez jakichkolwiek nacięć, wyścigach
samochodowych, motocyklowych, kolarstwie torowym i w szosowym przy wyjątkowo
sprzyjających warunkach atmosferycznych – są to opony o największym stopniu oporów przy
toczeniu (duży opór jest wynikiem większej powierzchni kontaktującej z podłożem co
zapewnia lepszą przyczepność na gładkich i suchych nawierzchniach) – ale całkowicie
zawodzą na wilgotnych i śliskich powierzchniach (nie dotyczy to opon rowerowych, które ze
względu na małą szerokość, duże ciśnienie i okrągły kształt przekroju nie ulegają poślizgowi duża siła nacisku).
Zastanawiają mnie wzory na tarcie... w tarciu ślizgowym nie jest istotna powierzchnia ale
przecież wydawać by się mogło ze to ma znaczenie... Jednak nie to zastanawia mnie
najbardziej. Ze wzoru na tarcie toczne
T = f*N / R
gdzie
T - tarcie toczne
f - współczynnik tarcia danych powierzchni
N - siła nacisku
R - promień koła
wynika że im promień jest większy tym tarcie mniejsze a zarazem przyczepność takiego kola
jest mniejsza.... i tez nie jest ważna szerokość koła
Więc dlaczego w samochodach sportowych są takie szerokie opony??? Dlaczego te koła są
stosunkowo duże???
Jeśli chodzi o szerokość- czyli powierzchnie styku koła z podłożem to dlaczego w rowerach
do skakania po przeszkodach utrzymuje się niskie ciśnienie??? Przecież wtedy opona podlega
większą powierzchnią do czegoś tam zapewniając tym lepszą przyczepność.
Dlaczego w rowerach szosowych opony są takie wąskie a terenowych takie szerokie??
Przecież każdy che na drodze małe tarcie w terenie duże bo tarcie związane jest z
przyczepnością?
Tomasz Rusin