грязь на колесном диске

[druggist]

Будучи на майских праздинках у приятеля на даче под Тарусой и не вняв его советам, застрял, заехав на глинистую обочину. При этом хорошо погазовал и ведушим передним колесом поднял целый фонтан грязи. В результате, как потом выяснилось, на диск этого колеса налип приличный шмат тарусской глины в несколько сот грамм. Возвращался в Москву в междупразднование, пробок не было. Вырулив на Симферопольское шоссе и сладостно утопив тапочек в пол обнаружил пренеприятное явление, при скорости 90 км/час по спидометру начались характерные вибрации, ощущение, что едешь не по совершенно гладкому шоссе, а по поверхности типа стиральной доски, т.е., с переодическими выпуклыми неровностями. Меня собственно заинтересовал тот факт, что биения начинали ощущаться только при скорости выше 90км/час. Мне кажется объяснение следующее. Биения будут ощутимы при равенстве силы реакции опоры и центробежной силы из-за разбаллансировки колеса.
$Mg/4=mv^2/r$, где $M=10^3$kg - масса автомобиля, $m=0,4kg$- масса куска налипшей грязи, $r=0,1m$ -диаметр колесного диска, $g=10 m/s^2$ ускорение свободного падения. Отсюда v=25m/s или 90 км/час. Разумеется все числа по порядку величины. Верна ли такая оценка?

[Munin]

Не понял, какая сила какой равна? Нарисуйте рисуночек. А то, числа могут сходиться чисто из размерных соображений, да ещё и с учётом изрядной подгонки ("несколько сот грамм -> 0,4 кг").

[druggist]

Пожалуй, надо пояснить. Я не верно выразился. Сила реакции опоры, действующая на колесо будет циклической, в момент, когда груз(грязь) в верхней точке, она будет наименьшей и равна нулю(колесо отрывается от покрытия) при равенстве сил указанных выше.

[Munin]

Интересно, как с такими силами (четверть веса автомобиля) этот шмат не оторвало.

[INGELRII]

(Оффтоп)

Суровая российская глубинка настолько суровая, что грязь, присохшую к колесу, можно удалить лишь при помощи отбойного молотка. И то не факт...

[druggist]

Munin в сообщении #572618 писал(а):

Интересно, как с такими силами (четверть веса автомобиля) этот шмат не оторвало.

Так наоборот сила данной величины прижимала этот кусок глины к внутренней цилиндрической поверхности литого легкосплавного диска при его вращении. Счищал его, конечно, не отбойным, молотком, отколупывал по кусочкам, а затем отчистил щеткой с металлической "щетиной" Можно было бы керхером, но, увы, не располагаю

[VPopov]

druggist в сообщении #572559 писал(а):

при скорости 90 км/час по спидометру начались характерные вибрации, ощущение, что едешь не по совершенно гладкому шоссе, а по поверхности типа стиральной доски, т.е., с переодическими выпуклыми неровностями

Явление это известное (именно поэтому необходима балансировка колес всех ТС), а физика его такова. Колесо в точке контакта с дорожным покрытием неподвижно относительно последнего, и этот факт описывает циклоида (она состоит из "арок"). Конечно это идеализация, на самом деле в точке контакта с асфальтом колесо не только поворачивается на определенный угол, но и скользит по покрытию (именно поэтому резина изнашивается). Если колесо отбалансировано, то скольжение это равномерное и вибрация гасится в подвеске, а если образуется дисбалланс, то колесо начинает "прыгать". Конечно,представленные Вами формулы что-то описывают, но в данном случае убедительнее эмпирика.

[tvman]

druggist в сообщении #572559 писал(а):

Верна ли такая оценка?

Т.е. при линейной скорости автомобиля $90 km/h$ кусок грязи весом 400 грамм, прилипший к колесу в момент, когда он (этот кусок) находится в верхней точке уравновесит вес автомобиля, приходящийся на данное колесо.
Но это вообще ничего не говорит о том, на какой скорости вы начнете чувствовать вибрацию. Момент когда вы начнете ее чувствовать, характеризует амортизационные качества подвески. А так в принципе для оценки какой силой может обладать кусочек грязи прилипший к колесу посчитать можно :)

[miflin]

Не исключено, что здесь имеет место резонанс, и при дальнейшем увеличении
скорости вибрация уменьшится (хотя начнут поднимать голову другие факторы).
Если известны жесткость подвески и масса автомобиля, то можно прикинуть
резонансную частоту.

[druggist]

miflin в сообщении #572729 писал(а):

Не исключено, что здесь имеет место резонанс

Возможно, однако при увеличении скорости субъективные ощущения были, что амплитуда биений не меняется, хотя выше 110 по спидометру не подымался, также насчет частоты биений не могу определенно сказать, менялась ли она со скоростью. А где посмотреть величину жесткости подвески? Можно ли ее определить экспериментально?

[miflin]

druggist в сообщении #574103 писал(а):

А где посмотреть величину жесткости подвески?

Наверное, в какой-то технической документации...

Но, скорее всего, резонанс, который я имел в виду, ни при чем.
Вспомнил, как-то нажимая на корпус "легковушки", раскачивал её
вверх-вниз. Естественно, частоту воздействия подстраивал в резонанс.
И эта "ленивая частота" была весьма далека от частоты вращения колеса
на скорости 90кэмэ. Разве что какие-то кратные гармоники...

[Amw]

miflin в сообщении #574566 писал(а):

Но, скорее всего, резонанс, который я имел в виду, ни при чем.

Именно резонанс причина разной амплитуды вибрации на разных скоростях вращения колеса. При увеличении скорости вибрация может уменьшиться.
Аналогично ведет себя стиральная машина при разгоне в режиме "отжим".

miflin в сообщении #574566 писал(а):

Вспомнил, как-то нажимая на корпус "легковушки", раскачивал еёвверх-вниз

Это частота колебаний кузова...

druggist в сообщении #574103 писал(а):

...также насчет частоты биений не могу определенно сказать, менялась ли она со скоростью.

Частота определяется только частотой вращения колеса, все узлы автомобиля в режиме вынужденных колебаний, амплитуда которых в том числе зависит от близости к резонансу.

[druggist]

Amw в сообщении #574947 писал(а):

Именно резонанс причина разной амплитуды вибрации на разных скоростях вращения колеса. При увеличении скорости вибрация может уменьшиться.
Аналогично ведет себя стиральная машина при разгоне в режиме "отжим".

И чем же определяется эта резонансная частота, как можно ее прикинуть? Вобще то, я уже писал, что вибрации с увеличением скорости не уменьшались, по крайней мере до 110- 120км/час, а резонанс(?) резко возникал при 90км/час, хотя, возможно это и незначительное увеличение.

[Amw]

druggist в сообщении #574994 писал(а):

я уже писал, что вибрации с увеличением скорости не уменьшались

А у меня уменьшались... Помню на "Москвиче" приходилось ехать не более 80 км/час, т.к. при 90 была вибрация, которая исчезала при 100 км/час. В те времена баллансировка колес была экзотикой - сами и покрышки бортовали и камеры клеили... Прямо на дороге.

-- 23.05.2012, 14:11 --

druggist в сообщении #574994 писал(а):

И чем же определяется эта резонансная частота, как можно ее прикинуть?

Задача теоретически слишком сложная, из тех, которые проще "решить" экспериментально. Тем более, что резонанс может быть "тупой", т.е. в широкой полосе частот амплитуда вибрации почти не меняется.

[druggist]

Amw в сообщении #575055 писал(а):

Задача теоретически слишком сложная, из тех, которые проще "решить" экспериментально. Тем более, что резонанс может быть "тупой", т.е. в широкой полосе частот амплитуда вибрации почти не меняется.

И все таки, связана ли резонансная частота с устройством и параметрами подвески автомобиля? Никогда не интересовался этим вопросом, но из общих соображений подвеска это что-то вроде упругого элемента-пружины плюс демпфер(слабо представляю его устройство), гасящий колебания. Когда авто наезжает на неровность, пружина сжимается, а, чтобы не не было подпрыгивания расжатие пружины гасится демпфером. Это из общих соображений . Может, действительно, резонанс определяется жесткостью пружины?