چرخ های اصطکاک در کاربردهای صنعتی مقاومت را کاهش می دهند

تصور کنید که یک جعبه سنگین را روی یک سطح خشن فشار می دهید. مقاومتی که احساس می کنید اصطکاک در کار است. این نیروی اساسی حرکت را دشوار می کند، اما بشریت یک راه حل زیبا را توسعه داده است:چرخاین مقاله بررسی می کند که چگونه چرخ ها دینامیک اصطکاک را تغییر می دهند و حمل و نقل اشیاء سنگین را در هر دو زندگی روزمره و کاربردهای صنعتی به طور قابل توجهی آسان می کنند.

در سطح میکروسکوپی، حتی سطوح ظاهرا صاف، دارای ناهنجاری­ها و شکاف هایی هستند که در هنگام تماس با یکدیگر بسته می­شوند.ایجاد مقاومتسه عامل اصلی بر اصطکاک تاثیر می گذارند:

• ویژگی های سطح:سطوح خشن تر اصطکاک را افزایش می دهند. سختی مواد، انعطاف پذیری و وجود روان کننده همه بر تعامل تأثیر می گذارند.
• قدرت نرمال:نیروی عمودی بین سطوح، نیروی بیشتر، پیچیدگی میکروسکوپی را تشدید می کند، اصطکاک را افزایش می دهد.
• نوع حرکت:اصطکاک ثابت مانع از حرکت اولیه می شود، اصطکاک لغزنده در هنگام حرکت رخ می دهد و اصطکاک رولینگ با چرخ ها اتفاق می افتد. اصطکاک رولینگ به طور قابل توجهی کمتر از اصطکاک لغزنده است.

چرخ ها با تغییر اساسی در پویایی تعامل، اصطکاک را کاهش می دهند. لغزش مستقیم نیاز به غلبه بر اتصال سطح گسترده دارد، در حالی که چرخ های رولینگ به طور مداوم نقاط تماس را تغییر می دهند،به حداقل رساندن تعامل مداوم سطح. اين حرکت چرخنده:

• منطقه تماس بین سطوح را کاهش می دهد
• انرژی مورد نیاز برای غلبه بر اتصال میکروسکوپی را کاهش می دهد
• توزیع انرژی تغییر شکل (از چرخ و خم کردن سطح) به طور کارآمدتر

ضریب اصطکاک رولینگ ٫ نسبت بی ابعاد مقاومت رولینگ به نیروی عادی ٫ این کارایی را مشخص می کند. مقادیر پایین تر نشان دهنده رولینگ آسان تر است. عوامل اصلی شامل:

• ترکیب مواد چرخ (مواد سخت تر به طور معمول عملکرد بهتری دارند)
• طراحی هندسی و ابعاد
• صافی سطح و خواص مواد

مکانیسم های رولینگ زندگی مدرن را در بر می گیرد:

• حمل و نقل:کشتی ها، اتومبیل ها و قطارها همگی از چرخ ها برای حرکت کارآمد استفاده می کنند.
• ماشین آلات:لوله های چرخدار شامل عناصر رولینگ (کوله یا رولر) برای به حداقل رساندن اصطکاک چرخش هستند.
• تدارکات:کامیون های دستی و سیستم های حمل و نقل از چرخ ها برای حمل و نقل مواد استفاده می کنند.
• مبلمان:صندلی های اداری شامل چرخ ها برای تحرک هستند.
• دستگاه ها:ماشین های لباسشویی و یخچال ها اغلب دارای چرخ هایی برای موقعیت قرار دادن هستند.

در حالی که بسیار موثر است، چرخ ها محدودیت هایی دارند:

• عملکرد در سطوح نرم یا ناهموار کاهش می یابد
• محدودیت ظرفیت بارگذاری برای اشیاء بسیار سنگین

گزینه های تخصصی وجود دارد:

• روغن:وارد کردن روغن ها یا چربی ها تماس مستقیم با سطح را کاهش می دهد.
• لوله های هوا:لایه های گاز با فشار بالا باعث ایجاد تعلیق تقریبا بدون اصطکاک می شوند.
• ارتفاع مغناطیسی:نيروهاي الکترومغناطيسي تماس با سطح رو کاملاً از بين ميبرن

اصول کاهش اصطکاک چرخ همچنان فعالیت های بی شماری از انسان ها را امکان پذیر می کند.اما مکانیسم های رولینگ در اکثر سناریوهای عملی برای حرکت کارآمد اساسی هستند..