Muss ein Reifen rutschen, um Kraft zu erzeugen?

In letzter Zeit habe ich einige Nachforschungen über Rennsport und Reifenmodellierung angestellt. Während ich dies tat, stieß ich auf viele Kurven wie die unten gezeigten. (Quelle: insideracingtechnology.com )Reifenkurven

Während ich die Notwendigkeit von Schlupfwinkeln verstehe, um Querkräfte (die senkrecht zur Bewegungsrichtung) zu erzeugen, hat mich die Notwendigkeit, einen Schlupf in Bewegungsrichtung zu haben, um eine Längskraft zu erzeugen, verwirrt.

Wäre ein Reifen ohne Schlupf (dh perfekte Traktion) nicht in der Lage, viel effizienter Vorwärtskräfte zu erzeugen als einer, der dieses Potenzial nicht nutzt?

Hat jemand eine Erklärung für dieses Phänomen?

Beachten Sie, dass das Fahrzeughandling am stärksten von den Reaktionsmomenten beeinflusst wird, die durch Seitenkräfte erzeugt werden. Diese sorgen dafür, dass das Reaktionszentrum des Reifenflickens hinter dem Schwerpunkt des Flickens liegt, so dass der Reifen beim Rollen nachläuft (zentriert).
Kann mir bitte jemand erklären, was genau ein Kraft- oder Schlupfprozentsatz bedeutet?
Fahrschlupf = "Distanz, die Sie aufgrund der Rotation und des Durchmessers des Reifens voraussichtlich zurückgelegt haben"/"tatsächlich zurückgelegte Distanz"-1 Bremsschlupf = 1- "Distanz, die Sie aufgrund der Rotation und des Durchmessers des Reifens voraussichtlich zurückgelegt haben" /"tatsächlich zurückgelegte Strecke" Die Antriebskraft in % wird einfach auf die maximale Reibungskraft normiert, die der Reifen erzeugen kann.
Seltsamerweise wurde die Frage, die Tom vorschlägt, als Duplikat genau dieser Frage gewählt (vgl. diese Rezensionsgeschichte ). Ich persönlich denke, dass diese Frage eine bessere Version (Antwort + Frage) ist als das, was Tom vorgeschlagen hat, und stimme dafür, diese offen zu lassen, und hoffe, dass andere dafür stimmen, die andere als Dupe von dieser zu schließen.

Antworten (1)

Der Grund dafür, dass Sie selbst bei kleinsten Kräften Schlupf bekommen, liegt nicht daran, dass der Reifen auf dem Boden rutscht, sondern daran, dass der Reifen elastisch ist. Es gibt keine Möglichkeit, den Schlupf mit einem Elastikreifen vollständig zu eliminieren. Mal sehen, warum das so ist.

Um den Schlupf zu messen, bringen wir zwanzig kleine grüne Würfelflecken in gleichmäßigen Abständen am Umfang des Reifens an, wie in der folgenden Abbildung gezeigt: Geben Sie hier die Bildbeschreibung einWenn dieser Reifen nun ohne Tangentialkraft zwischen Reifen und Boden über den Boden gerollt wird, wir Erwarten Sie, dass das auf dem Boden hinterlassene Muster so aussieht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

wobei der Abstand zwischen den Markierungen auf dem Boden dem Abstand der Markierungen entlang des Reifenumfangs entspricht. Jetzt wissen wir, dass, da es zwanzig Flecken entlang des Umfangs des Reifens gibt, der Abstand, der zwanzig (gut, einundzwanzig, technisch gesehen) Flecken auf dem Boden trennt, der Entfernung entspricht, die das Auto bei einer Umdrehung des Reifens zurückgelegt hat. Da der Abstand der Flecken auf dem Boden dem Abstand entlang des Reifenumfangs entspricht, sehen wir, dass die Entfernung, die das Auto bei einer Reifenumdrehung zurücklegt, tatsächlich einem Radumfang entspricht. Somit gibt es kein Rutschen, wenn keine Tangentialkraft zwischen den Reifen und dem Boden vorhanden ist.

Stellen Sie sich nun vor, es gibt eine Tangentialkraft zwischen dem Reifen und dem Boden (wie es aufgrund des Luftwiderstands zwangsläufig passieren wird). Was passiert mit den Reifen? Nun, die Straße übt eine Kraft auf den Reifen aus. Dadurch verformt sich der Reifen und die Unterseite des Reifens wird in Richtung der Kraft zusammengedrückt. Dies ist in der folgenden Abbildung (übertrieben) dargestellt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn das Rad nach vorne (nach rechts) rollt, hinterlassen die zerknitterten Teile ihre Spuren auf dem Boden. Das bedeutet, dass unsere kleinen grünen Flecken in diesem Fall doppelt so dicht beieinander liegen, wie unten gezeigt: Geben Sie hier die Bildbeschreibung einWenn der Reifen eine volle Umdrehung macht, muss er zwanzig Flecken auf dem Boden hinterlassen. Andererseits haben diese Flecken nur noch die Hälfte der Trennung wie zuvor. Das Auto bewegt sich also nur um einen halben Reifenumfang vorwärts, wenn sich die Räder einmal drehen. Daraus schließen wir, dass das Rad durchgerutscht ist.

Da bei einer Tangentenkraft ungleich Null immer ein gewisses Knirschen auftritt, erhalten Sie bei einer Tangentenkraft ungleich Null immer einen Schlupf.

Bei ausreichend hohen Schlupfverhältnissen gleitet das Rad tatsächlich über den Bürgersteig, aber bis zu diesem Punkt ist noch Haftreibung im Spiel, sodass das Auto durch Haftreibung beschleunigt.

Muss ein Reifen rutschen, um Kraft zu erzeugen?
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