Springen naar inhoud

[Natuurkunde] Rollerbank wrijving


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Glerum

    Glerum


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 19:48

Hallo,

Ik ben momenteel bezig met een profielwerkstuk voor m'n havo, ik heb een tijdje geleden een oude politie rollerbank gekocht. Toen was ik er al van op de hoogte dat deze rollerbanken niet je echte vermogen kunnen meten. De wijzer die 'kW' aangeeft is in werkelijkheid een snelheidsmeter, deze is verbonden met de rollen via een tellerkabel en geeft dus de snelheid van de rol weer. Het is dus mogelijk om met weinig vermogen de wijzer goed uit te laten slaan door met je vertanding te rommelen.

Maar nu wil ik een idee uitwerken (en daarna eventueel de rollerbank aanpassen) waarmee je je werkelijke topsneleheid kunt meten, door de wrijvingskrachten (lucht en rol) na te bootsen. Dit na bootsen kan volgens mij niet door een dynamo en een regelbare weerstand te gebruiken omdat je dan nog steeds de mogelijkheid hebt om de rollen met weinig vermogen hard rond te laten draaien.
Daarom zat ik te denken aan een mechanische weerstand, dit kan (volgens mij) door een soort trommel te maken die stilstaat, in deze trommel zal dan een door de rollen aangedreven 'systeempje' gaan werken. Het plan is om gebruik te gaan maken van een soort centrifugaal koppeling, er worden veertjes met kleine remblokjes tegen de buitenkant van de (stilstaande) aangedrukt om zo de weerstand na te bootsen. De veertjes verschillen dan in sterkte zodat er bij een hoger toerental steeds meer veertjes bijkomen.

Nu heb ik twee vragen; 1. Klopt m'n gedachtengang?
2. Hoe kun je erachter komen hoe groot de remkracht van de remblokjes is?


Het hoeft alleen maar theoretisch te kunnen en te kloppen, ik hoef het niet echt te gaan maken dus of het moeilijk in elkaar te zetten is of een hoop gekl**t is doet er niet toe.


(Ik heb al een beetje gezocht op dit forum en heb toen gelezen dat de remkracht van de eventuele blokjes niet afhankelijk is van het oppervlak.)


Ik kan eventueel wel een tekening maken, maar ik denk dat het zo ook wel duidelijk is wat de bedoeling is. :D

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Ruben01

    Ruben01


  • >1k berichten
  • 2902 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 20:05

Nu heb ik twee vragen; 1. Klopt m'n gedachtengang?
2. Hoe kun je erachter komen hoe groot de remkracht van de remblokjes is?

Je wil blijkbaar een soort trommelrem gaan bouwen, daarmee kun je inderdaad proberen om de rol waar je een draaiende beweging op gaat uitvoeren af te remmen.
Het is niet efficiŽnt en gaat ook zeer veel slijtage maken.

Het hoeft alleen maar theoretisch te kunnen en te kloppen, ik hoef het niet echt te gaan maken dus of het moeilijk in elkaar te zetten is of een hoop gekl**t is doet er niet toe.

Theoretisch kan je wel enkele berekeningen maken, praktisch heeft het niet veel nut omdat die remblokken snel zullen verbranden.

(Ik heb al een beetje gezocht op dit forum en heb toen gelezen dat de remkracht van de eventuele blokjes niet afhankelijk is van het oppervlak.)

Wrijving is inderdaad onafhankelijk van de oppervlakte, een grotere oppervlakte heeft wel een aantal voordelen want hoe groter je remblokken des te beter ze hun warmte kunnen afgeven. Als ze minder warm worden gaan ze niet zo snel smelten of opbranden en heb je dus langer je maximale remkracht.

Voor de praktische berekening heb je kennis nodig van veren (wet van Hooke), wrijving, en middelpuntsvliedende kracht. Kan je even aangeven wat je juist allemaal al weet e.d. Zo kunnen we beter inschatten waar je juist vastloopt bij het berekenen van een bovenstaand systeem !
BOINC mee met het WSF-team: <a href="http://www.wetenscha...howtopic=60653" target="_blank">http://www.wetenscha...topic=60653</a>

#3

Glerum

    Glerum


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 20:18

Bedankt voor je snelle reactie.

Het zou inderdaad een soort van trommelrem worden.

Ik zit nu in de vijfde van de Havo, we hebben de middelpuntvliedende krachten behandeld en daar moet ik ook wel uit komen denk ik.
De volgende formule stond in m'n tabellenboek; Fmpz = (m ◊ v^2) / r
Hiermee zou ik wel kunnen werken. De wet van Hooke is; Fv = C ◊ u ??

Dat de remblokjes snel zullen opbranden/slijten is jammer voor de praktijk maar voor m'n werkstuk (gelukkig) niet van belang.

Over de wrijving heb ik de volgende formule kunnen vinden; Fw = wrijvingscoeffiecient ◊ Fn

Nu heb ik moeite met het berekenen van m'n Fn. Dat is de kracht waarmee de remblokjes naar buiten worden gedrukt. Het leek mij handig om die zo te maken dat ze ůf wel remden ůf niet zodat je niet met een steeds groter wordende wrijvingskracht te maken hebt.
Dus dan zit er een soort 'stop' bij het naar buitengaan van de blokjes die voorkomt dat de blokjes steeds harder gaan remmen.
Maar ik heb dan moeite met het berekenen van de kracht waarmee de blokjes dan naar buiten duwen.


Groeten!

Veranderd door Glerum, 28 februari 2008 - 20:19


#4

Ruben01

    Ruben01


  • >1k berichten
  • 2902 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 20:36

De volgende formule stond in m'n tabellenboek; Fmpz = (m ◊ v^2) / r
Hiermee zou ik wel kunnen werken. De wet van Hooke is; Fv = C ◊ u ??

Over de wrijving heb ik de volgende formule kunnen vinden; Fw = wrijvingscoeffiecient ◊ Fn

De middelpuntsvliedende kracht is zoals je kan zien afhankelijk van de massa die je gaat ronddraaien, in dit geval is dit dus de massa van je remblok.
De snelheid van het voorwerp dat je gaat voorstellen is ook zeer belangrijk (staat in het kwadraat). Deze snelheid kan je berekenen uit de rotatiefrequentie van je rol.
Tenslotte heb je de straal van de trommelrem nodig (om correct te zijn de afstand van het middelpunt van de trommelrem tot het zwaartepunt van de remblok).

Een trommelrem zit in de praktijk wel iets moeilijker in elkaar maar ik denk dat je best voor de berekening niet onnodig moeilijk te maken ervan kan uitgaan dat de remblok vastgemaakt zit aan een veer en wanneer er hard genoeg aan de veer "getrokken" gaat worden de remblok een remmende werking gaat hebben op de trommel.

Wanneer je de veerconstante kent en de afstand dat je veer uitgerokken moet worden voordat de remblok in contact gaat komen met de trommel, dan weet je hoeveel Fv moet zijn voordat je wrijving gaat krijgen. Als je kracht kleiner is dan Fv dan raakt de remblok niet en is er dus geen wrijving.

Fv gaat je remblok naar het midden van de trommelrem "trekken" en Fmpz gaat de remblok naar buiten "drukken". Wanneer de snelheid van je remblok laag is dan is Fmpz < Fv en raakt de remblok niet aan de trommel. Op het moment dat Fmpz > Fv dan is Fmpz-Fv = Fn (Fn is de normaalkracht waarmee "de trommel tegen de remblok druk")
Met behulp van die normaalkracht en een wrijvingscoŽfficient Ferodo op staal (ken ik niet vanbuiten maar moet je wel kunnen opzoeken) kan je de wrijvingskracht dan gaan berekenen van je trommelrem.

Die stop waarover je spreekt weet ik niet direct een oplossing voor ...
BOINC mee met het WSF-team: <a href="http://www.wetenscha...howtopic=60653" target="_blank">http://www.wetenscha...topic=60653</a>

#5

Glerum

    Glerum


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 20:41

Dat is precies de bedoeling. :D

Ik ga zoeken naar Ferodo.

Lijkt je die 'stop' wel bruikbaar of maakt dat alles alleen maar lastiger?

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44840 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 28 februari 2008 - 20:57

Ik dacht dat die dingen werkten met eddy currents? lijkt me heel wat betrouwbaarder dan een van temperatuur en dus wrijvingscoŽfficient veranderende frictierem.

Mogelijk nůg betrouwbaarder lijkt het me om de machine een vliegwiel te laten versnellen. De toename van rotatie-energie in een bepaalde tijd is heel nauwkeurig vast te stellen.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

Glerum

    Glerum


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 21:16

Als je de 'stop' zo kiest dat je weet hoever het veertje is uitgerekt als het de remschoen raakt, dan weet je hoeveel de Fv is, de Fmpz is zo uit te rekenen door naar het toerental van de rollen te kijken en zo kan je dus de Fn uitrekenen.

Als het bovenstaande klopt, is het remmen van de rol grotendeels opgelost, dan is dit nu alleen nog maar een kwestie van formules toepassen.

Dan had ik nog een vraag.

Als ik de formules van lucht- en rolwrijving invul kom ik op het volgende;

Fluchtwrijving = (A ◊ Cw ◊ ρ ◊ v^2) / 2

Waarbij:
F = Kracht die de weerstand op het voorwerp uitoefent tijdens de beweging [N]
A = Geprojecteerde oppervlakte [m≤]
Cw = WeerstandscoŽfficiŽnt [-]
ρ = Dichtheid van de stof waarin het voorwerp zich voortbeweegt [kg/m≥]
v = Snelheid ten opzichte van de stof waarin het zich bevindt [m/s]

De A heb ik op internet gevonden deze zou in mijn geval 0,6m≤ zijn, de Cw is als het goed is 1,1.

Voor de rolwrijving heb ik de volgende formule gevonden.

Frol = Crol ◊ m ◊ g

Waarbij:
F = Kracht die de weerstand op het voorwerp uitoefent tijdens de beweging [N]
Crol = WeerstandscoŽfficient [-]
m = de massa in kg
g = de valversnelling

De Crol heb ik wederom van internet geplukt en zou in mijn geval 0,008 moeten zijn. Voor de massa neem ik 150 kg.

Ik ga ervan uit dat de rollerbank 'gebruikt' zal gaan worden voor brommers met een snelheid van maximaal 70 km/uur (19,44 m/s). Om deze snelheid te kunnen bereiken is er een kracht nodig die net zo groot is als de wrijvingskracht bij die snelheid (resulterende kracht is dan 0, toch?).


Ftotaal = [(A ◊ Cw ◊ ρ ◊ v^2) / 2] + [Crol ◊ m ◊ g]

= [(0,6 ◊ 1,1 ◊ 1,293 ◊ 19,44^2) / 2] + [0,008 ◊ 150 ◊ 9,81] = 173,1 N

Dat kan toch nooit!
Die kracht zou toch veel groter moeten zijn...

#8

Sjakko

    Sjakko


  • >1k berichten
  • 1007 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 21:37

Die kracht zou toch veel groter moeten zijn...

Nee hoor. Vermogen=kracht*snelheid.

173N*20m/s=3.5kW. Dat is geen gek vermogen voor een brommer.

#9

Ruben01

    Ruben01


  • >1k berichten
  • 2902 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2008 - 22:12

Ik dacht dat die dingen werkten met eddy currents? lijkt me heel wat betrouwbaarder dan een van temperatuur en dus wrijvingscoŽfficient veranderende frictierem.

Mogelijk nůg betrouwbaarder lijkt het me om de machine een vliegwiel te laten versnellen. De toename van rotatie-energie in een bepaalde tijd is heel nauwkeurig vast te stellen.


Inderdaad, ik heb ook vermeld in mijn eerste post dat het niet gebruikelijk is omdat zo vermogens.


Nee hoor. Vermogen=kracht*snelheid.

173N*20m/s=3.5kW. Dat is geen gek vermogen voor een brommer.

Dat redelijk laag maar een brommer motor heeft niet zoveel vermogen hoor.
Ik weet het niet vanbuiten maar waar ik wel mee kan vergelijken is de motor van een benzine-kart (vroeger een hobby geweest).
Wanneer ik met men honda viertakt motor van200cc aan 7000 rpm draaide dan had ik een vermogen van 15 PK. Een gewone brommer heeft normaal maar een cilinderinhoud van 50 cc dus dan kan dat wel kloppen.
Je mag wel niet met verhoudingen gaan rekenen tussen cilinderinhoud en vermogen want dan krijg je een verkeerd getal maar het is maar om je ongeveer een beeld te geven. In het kart circuit zijn er ook motoren van 250 cc die >50PK leveren dus met verhoudingen krijg je niet de juiste waarden.

Als je de 'stop' zo kiest dat je weet hoever het veertje is uitgerekt als het de remschoen raakt, dan weet je hoeveel de Fv is, de Fmpz is zo uit te rekenen door naar het toerental van de rollen te kijken en zo kan je dus de Fn uitrekenen.

Als het bovenstaande klopt, is het remmen van de rol grotendeels opgelost, dan is dit nu alleen nog maar een kwestie van formules toepassen.

Als je de remschoen gaat blokkeren tegen iets zodat hij niet meer kracht kan uitoefenen op de trommel kan je inderdaad je remkracht gaan beperken maar dit is een kwestie van duizendsten van een millimeter. Als je de remblok iets te vroeg stopt dan gaat de rem niet werken en als je iets te laat tegen gaat houden is hij waarschijnlijk al op een maximale remkracht.
BOINC mee met het WSF-team: <a href="http://www.wetenscha...howtopic=60653" target="_blank">http://www.wetenscha...topic=60653</a>





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures