Tartalom
A tárcsa tengelyen történő forgatása gyakran lineáris mozgássá vált. A legnyilvánvalóbb példa az autókerék, de az előre haladás fontos lehet a sebességváltó és az övrendszer tervezésekor is. A fordulás a lineáris sebességre egyértelmű; csak annyit kell tudnia, hogy a forgó tárcsa sugara (vagy átmérője) legyen. Ha azt szeretné, hogy a lineáris sebességet lábban per percben adja meg, fontos, hogy ne felejtse el megmérni a sugarat lábakban.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
Az n fordulatszámnál forgó tárcsa esetén a csatlakoztatott tengely előrehaladási sebessége n • 2πr, ha a tárcsa sugara r.
Az alapvető számítás
Jelöljön meg egy P pontot a forgó korong kerületén. P minden egyes centrifugálással egyszer érintkezik a felülettel, és minden centrifugálással a kör kerületével megegyező távolságot halad meg. Ha a súrlódási erő elegendő, akkor a tárcsához rögzített tengely minden forgással azonos távolságra halad előre. Az r sugárral rendelkező tárcsa kerülete 2πr, tehát minden forgatás előre mozgatja a tengelyt abban a távolságban. Ha a tárcsa percenként n-szer forog, akkor a tengely percenként n • 2πr távolságot mozgat, ami a haladási sebessége (i).
s = n • 2πr
Gyakoribb egy tárcsa, például egy autókerék átmérőjének (d), mint a sugár mérésére. Mivel r = d ÷ 2, az autó haladási sebessége nπd lesz, ahol n a gumiabroncs forgási sebessége.
s = n • πd
Példa
Egy 27 hüvelykes gumiabroncsokkal rendelkező autó 60 mérföld / óra sebességgel halad. Mennyire forog a kerekei?
Konvertálja az autók sebességét mérföldekenként óránként lábig / percben: 60 mph = 1 mérföld per perc, ami viszont 5280 láb / perc. Az autók gumiabroncsának átmérője 1,125 láb. Ha s = n • πd, ossza meg az egyenlet mindkét oldalát πd-vel:
n = s ÷ πd = (5280 láb / perc) ÷ 3,14 • 1,125 láb = 1 495 ford / perc.
A súrlódás tényező
Amikor egy felülettel érintkező tárcsa forog, a tengely, amely körül a tárcsa forog, csak akkor halad előre, ha a tárcsa és a felület közötti súrlódási erő elég nagy ahhoz, hogy megakadályozza a csúszást. A súrlódási erő függ a két érintkezésbe kerülő felület közötti súrlódási együtthatótól, valamint a korong súlya és a tengelyre kifejtett súly által kifejtett lefelé irányuló erőtől.Ezek egy merőleges lefelé irányuló erőt hoznak létre az érintkezési ponton, amelyet normál erőnek hívnak, és ez az erő kisebb lesz, ha a felület ferde. Az autók gumiabroncsai megcsúszhatnak, amikor az autó felmászik egy dombra, és megcsúszhatnak jégen, mivel a jég súrlódási együtthatója kisebb, mint az aszfalté.
A csúszás befolyásolja az előrehaladást. Ha a forgási sebességet lineáris sebessé alakítják, akkor a megcsúszást kompenzálhatja a súrlódási együtthatóból és a dőlésszögből származó megfelelő tényező szorzásával.