Transcript Fordonsteknik och simulering

Friktionen mellan väg och
däck
Mattias Hjort, VTI
Vad är friktion?
Den motståndskraft som uppkommer genom ojämnheter och
adhesion mellan två material i kontakt med varandra, när en kraft
anbringas på ett föremål.
Skiljer mellan statisk och dynamisk friktion
Friktionskoefficienten är förhållandet mellan friktionskraften och
normalkraften
µ=F/N
Friktionskoefficient för några ämnen
Ämnen
Ytornas beskaffenhet
Friktionskoefficient
Rörelse
Vila
Trä mot trä
torra
0,3–0,6
0,25–0,5
Trä mot trä
bestrukna med torr tvål
0,15
0,36
Trä mot trä
bestrukna med torr talg
0,07
0,19
Trä mot trä
fuktade med vatten
0,25
0,68
Trä mot metall
torra
0,42
0,60
Trä mot metall
fuktade med vatten
0,24
0,65
Metall mot metall
torra
0,18
0,18
Metall mot metall
bestrukna med svinfett
0,09
0,10
Läder mot trä
lädret något fettigt
0,30
0,47
Läder mot gjutjärn
lädret något fettigt
0,23
0,28
Hamplina mot trä
träytan skrovlig
0,50
Hamplina mot trä
träytan polerad
0,33
Sandsten mot stål
stenen finkornig, våt
0,94
Sandsten mot smidesjärn
stenen finkornig, våt
1,0
Stål mot is
0,014
0,027
Från Wikipedia
Källa: Nordisk familjebok,
Uggleupplagan (1908) samt Physics
Handbook (1996)
Hur mäter man friktion?
Med en dynamometer => statisk + dyn.
Engelsk pendel =>dynamisk friktion
Friktionen hos ett rullade hjul
Kontaktytans storlek gör att både statisk och dynamisk
friktion förekommer.
Friktionen hos ett rullande däck
Bromsning
Graden av hjullåsning
definineras som
optimal slip
friction coefficients
 max
0
 locked
20
40
60
longitudinal slip (%)
80
100
Slip = (vfordon – vhjul)/ vfordon
0% slip = fri rull
100% slip = låst hjul
Däckfriktion är komplicerat!
0.5-0.6
0.4-0.5
0.3-0.4
0.2-0.3
0.1-0.2
0-0.1
0.6-0.7
Locked wheel
Braking
ABS braking
0.7
Utöver beroende av
underlaget, är
friktionen också
0.5
0.4
0.2
slip rate k %
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
120
speed km/h
0.1
100
80
60
40
0.3
rapport Fx/Fz
0.6
• Hastighetsberoende
• Lastberoende
• Tidsberoende
Från VTI notat
58-2005
Stor skillnad mellan olika däck!
Rak bromsning:
Ren styrning:
0.2
0.18
0.2
0.16
y
Styrfriktion( )
x
Bromsfriktion ( )
0.14
0.12
0.1
0.15
0.1
0.08
0.06
0.05
0.04
0.02
Dubbdäck
Friktionsdäck
Terräng/allseason-däck
Dubbdäck
Friktionsdäck
Terräng/allseason-däck
0
20
40
60
Slip [%]
80
100
0
0
5
10
Avdriftvinkel [grader]
15
20
VTI, SVI Vägfriktionsmätningar
- en lång historia!
1950-1960 : Friktionutrustningen BV1 för
kombinerade broms- och styrtester.
Idag används Saab Friction Tester
Vägverkets metodbeskrivning från 1990
•
Vägfriktion ska mätas med SFT eller VTI BV11
•
Mätning sker i 70 km/h med 0,5 mm vattenfilm
framför hjulet
•
Friktionen redovisas som medelvärden över 20meters sträckor
•
Mäthjul Trelleborg T49, dim: 4.00-8/4
•
Ska årligen kontrolleras och kalibreras av VTI