wrijvingscoëfficiënt tov wrijvingsoppervlakte

Wim stelde deze vraag op 03 mei 2005 om 11:18.

Quote
Beste,

wrijvingscoëfficiënten worden altijd gegeven tussen 2 materialen waarbij de wrijvingskracht gelijk is aan de normaalkracht * wrijvingscoëfficiënt. Er moet echter toch ook een verband zijn met de wrijvingsoppervlakte? dus hoe groter het wrijvingsoppervlakte hoe hoger de wrijvingscoëfficiënt? of zie ik iets over het hoofd?

praktisch gaat dit over een wrijvingswiel die ik gebruik om een rol aan te drijven. de wrijvingscoëfficiënt tussen wrijvingswiel (polyurethaan) en rol (staal) bedraagt 0,3. Logischerwijze zou ik denken hoe breder mijn wrijvingswiel hoe groter het koppel (=wrijvingskracht) dat ik kan overzetten.

dank bij voorbaat

Reacties:

Bert
03 mei 2005 om 23:27
Quote
Beste Wim,

jouw idee dat de wrijvingskracht evenredig is met het contactoppervlak is zo gek nog niet. Maar als het contactoppervlak groter wordt, dan wordt bij gelijkblijvende normaalkracht de druk (=kracht/oppervlak) juist weer kleiner. Deze twee effekten heffen elkaar onder "normale" condities op, zodat alleen de normaalkracht van belang is. Dat geldt ook voor jouw probleem. Maar het is natuurlijk wel zo dat de druk ook een rol speelt, want die bepaalt wanneer het wrijvingswiel gaat vervormen. Dus hoe breder het wiel, des te groter is de normaalkracht die je erop mag uitoefenen, en daarmee ook de wrijvingskracht die je kunt bereiken.

Bert
Wim
04 mei 2005 om 13:13
Quote
De normaalkracht bekom ik door een luchtbalg die een konstante kracht uitoefent op mijn wrijvingswiel => dus normaalkracht = Cte = 20kN = max draagvermogen wrijvingswiel. Het lijkt me evident dat ik een de wrijvingskracht vergroot naarmate ik een groter wrijvingsoppervlakte (=breder wrijvingswiel) gebruik. Het bovenstaande in acht genomen lijkt het mij noodzakelijk dat de wrijvingscoëfficiënt recht evenredig is met het kontaktoppervlak. Maar dit vind ik niet terug in formules doordat de wrijvingscoëfficiënt enkel gedefinieerd is tussen 2 materialen en niet in funktie vh oppervlak. een praktisch voorbeeld is toch wel de autoband; zwaardere wagens krijgen bredere banden om meer remvermogen te krijgen; het materiaal vd banden is identiek maar het kontaktoppervlak wordt groter.

mvg
Bert
04 mei 2005 om 13:59
Quote
Beste Wim,

je schreef: "het lijkt me evident dat ik een de wrijvingskracht vergroot naarmate ik een groter wrijvingsoppervlakte (=breder wrijvingswiel) gebruik".

Helaas is dat niet het geval. Het LIJKT evident, maar het is toch niet het geval: zoals ik al schreef in mijn eerste reactie hangt de wrijvingskracht NIET af van de grootte van het contactoppervlak. De wrijvingscoëfficiënt wordt alleen bepaald door de soorten materialen, en hun toestand (nat, droog, koud, warm etc.). Juist het feit dat de wrijvingskracht alleen afhangt van de normaalkracht maakt het zinvol om naar de evenredigheidsconstante van deze twee krachten te vragen. En die evenredgheidsconstante noemen we: de wrijvingscoëfficiënt ... Dus als je met een vaste normaalkracht van 20 kN werkt, dan is daarmee - bij de gekozen materialen - de wrijvingskracht vastgelegd.

Zou een vrachtwagen met smallere banden slechter remmen? Het antwoord is dus: in theorie dat maakt niets uit (zolang de band heel blijft). Waarom heeft een vrachtwagen dan toch zulke brede banden?
  1.  Afgezien van het feit dat de banden de auto moeten kunnen dragen geldt ook hier, dat je graag wilt dat de banden hun eigenschappen behouden: ze moeten niet te warm worden, niet te snel slijten, niet knappen als je door een kuil rijdt enz. Dat geldt ook allemaal voor jouw wrijvingsrol. Bij belasting met 20 kN moet de rol zijn elastische eigenschappen behouden, want anders gaat hij te snel kapot. 
  2. Rubber is een beetje speciaal stofje: laten we zeggen dat het op veel oppervlakken een zekere "plakfactor" kent die niet zo sterk afhangt van de normaalkracht. Afhankelijk van de rubbersoort kun je dus inderdaad wat wrijvingskracht winnen door oppervlak te vergroten.Maar dan geldt nog lange niet "dubbel oppervlak => dubbele wrijvingskracht"

PU heeft bij mijn weten niet van zulke "plakeigenschappen". Dus of je de rol een beetje breder of smaller maakt, dat maakt bij een constante aandrukkracht dan niets uit voor de wrijvingskracht. Ik hoop dat het nu wat duidelijker geworden is.

Bert
A.J. Steenkist
16 oktober 2020 om 20:16
Quote
Ok, de wrijvingskracht wordt bepaald door de normaalkracht.
Het zou niet moeten uitmaken hoe breed het wiel is en precies daar
zit hem de kneep.
Zou je twee geharde stalen wielen tegen elkaar laten lopen dan
is de vervormings-energie minimaal dus weinig warmteontwikkeling
door vervorming.
Bij een band op een wegdek of de twee wielen in het verhqaal van Wim
is de vervormingsenergie veel groter dus ook de warmteontwikkeling.
En juist die warmteontwikkeling kan aanzienlijk zijn waardoor de overbrenging
minder presteert of zelf zeer snel defect raakt.
Theo de Klerk
16 oktober 2020 om 23:14
Quote
Er is verschil tussen wat "wrijving" wordt genoemd en eigenlijk schuifwrijving is (kast verschuiven, stilstaande banden die een rijdende auto remmen) en "rolwrijving" waarbij de oppervlakken stil staan en steeds andere oppervlakken elkaar raken (niet aangedreven, vrij rijdende wielen).

Ideaal niet vervormende wielen kennen alleen rolwrijving. Rolwrijving bij staal op staal is daarbij heel gering- treinen rijden niet voor niets op stalen wielen en stalen rails.

Bij vervorming (door druk waardoor luchtbanden door pletten vervormen) kan er ook sprake zijn van rolwrijving (uitrijdende auto - niet remmen) en verlies aan/uitwisseling van (kinetische) energie die in wamte van de lucht en banden en vervorming van banden wordt omgezet. 

Bij twee stalen wielen die botsen zal een vrijwel elastische botsing plaatsvinden: vervorming (als die er al merkbaar is) is tijdelijk en neemt vrijwel geen energie af. 
Twee rollende banden tegen elkaar drukken elkaar merkbaar in, er gaat meer energie in "verloren" en ze gaan minder dan elastisch weer uit elkaar.

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft zesentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)