Jak działają koraliki równoważące opony?

Dyna Beads to marka małych ceramicznych koralików, które mają wywierać wpływ na wyważanie opon samochodowych. Oto wideo pokazujące je w akcji .

Jak to działa? Jakie są związane z tym zasady fizyczne?

Bez dowodu matematycznego koncepcja podana w opisie producenta jest ważna - kulki dynamicznie rozkładają masę, aby wyrównać środek masy z geometrycznym środkiem obrotu.

Poniższe kroki czasowe są wymienione w powyższym linku. Próbowałem wyjaśnić fizykę każdego kroku czasowego.

1. Opona w spoczynku: koraliki spoczywają na podłodze opony z powodu grawitacji.
2. Opona w ruchu: perełki rozkładają się równomiernie przez tarcie, gdy opona zaczyna się obracać, gdzie są utrzymywane w miejscu przez siłę odśrodkową ( ), działając prostopadle do ściany opony. Pamiętaj, że koraliki pozostałyby w tym stanie dla idealnie wyważonej opony. Dla kompletności grawitacja wciąż działa na kulki, ale jest niewielka w stosunku do sił odśrodkowych.$F=m \frac {v^2}{r}$
3. Ciężkie miejsca w oponie: na tym etapie ważne jest, aby pamiętać, że zawieszenie pojazdu pozwala zespołowi kół poruszać się pionowo - ruch w górę opiera się zawieszeniu samochodu (sprężyna), natomiast ruch w dół jest wspomagany przez zawieszenie (sprężyna) i opiera się przez ciśnienie w oponach na drodze. Ponieważ „ciężkie punkty” w oponie obracają się z większą prędkością, ich siły odśrodkowe (bezwładnościowe) fizycznie przesuwają oponę w górę, a źle wyważone opony mogą dosłownie powodować „ podskakiwanie koła ”„! Gdy opona porusza się (w górę i w dół), perełki, z własnymi masami odpornymi na ruch, nie poruszają się sztywno wraz z przesuwem opony; poruszają się względem opony. Należy pamiętać, że bez ruchów pionowych na koraliki działają tylko siły odśrodkowe i utrzymują one swoje nowe położenie na ścianie opony.

Wyobraź sobie koralik, gdy opona porusza się w górę (tj. „Ciężki punkt” na górze) - Odwrócony, gdy opona porusza się w dół (tj. „Ciężki punkt” na dole) :

• U góry: gdy opona podnosi się, stopka nie. Nie prowadzony już przez ścianę opony, utrzymuje swoją prędkość styczną, dopóki nie przywróci kontaktu w nowym miejscu na ścianie opony, dalej od nierówności.
• Na dole: gdy opona podnosi się, stopka jest podnoszona wraz z oponą i nie zmienia swojego położenia w ścianie opony.
• Po stronie od góry do dołu: gdy opona porusza się w górę, stopka stacza się po oponie, zmieniając swoje względne położenie w ścianie opony dalej od nierówności.

4. Zmniejszone oscylacje opon: każda oscylacja (ruch opony, góra i dół) przesuwa stopki stopniowo od nierówności („ciężki punkt”), zmniejszając nierównowagę. Dlatego opona staje się bardziej wyważona przy każdej oscylacji, dopóki opona nie zostanie wyważona.
5. Brak wibracji opony: kulki są utrzymywane przez siłę odśrodkową w stanie zrównoważonym. Ponieważ nie występuje brak równowagi, opona nie porusza się w pionie, aby zakłócić jej pozycję.

Warto jednak wspomnieć o kwestiach praktycznych.

• Ponieważ kulki są swobodnie pływające (w przeciwieństwie do zamontowanych obciążników), przyspieszenia powodują przejściową nierównowagę. Na przykład, dopóki kulki nie zostaną rozłożone, ich masa aktywnie przyczynia się do nierównowagi kół. Podobnie, nierówności na drodze, hamowanie lub przyspieszenie jazdy zakłócą stan równowagi.
• Ponieważ masa rozkłada się najdalej od środka obrotu, do przyspieszenia zespołu koła wymagana jest większa siła, co powoduje obniżenie zużycia paliwa. Efekt ten potęgują opony o większej średnicy. Dodatkowo wymagana jest większa masa, aby zrównoważyć większą masę opony.

Uwaga: Maszyny do wyważania opon nie sprawdzają tej metody, ponieważ mają stałą oś, w przeciwieństwie do osi w poruszającym się pojeździe. Bez ruchu koraliki zbierają się w „ciężkim miejscu”. Aby dokładnie zmierzyć efekt, maszyna musi umożliwiać ruch.

Chociaż kulki wyważające opony są prawidłową metodą korygowania nierówności, ich skuteczność zależy od prędkości, rozmiaru opony i przyspieszenia jazdy.

Należy również pamiętać, że stalowe kulki, piasek, woda lub podobne mogą być również używane do dynamicznego rozprowadzania masy, ale należy uważać na działanie ścierne lub chemiczne (które mogą uszkodzić oponę). Jest też ciecz, która zestala się w stanie zrównoważonym, płynna równowaga opon .

Ta koncepcja jest nieprawidłowa. Zgadzamy się, że ciężka część opony porusza zawieszeniem, aby obracać się na większym promieniu niż lżejsze odcinki. Przeciwnie, lżejsza sekcja przeciwna do ciężkiej sekcji zostanie pociągnięta do wewnątrz, aby obrócić się na mniejszym promieniu. Teraz chcemy, aby koraliki gromadziły się na lekkiej części, ALE siła odśrodkowa wpływa również na koraliki. Jak powiedziałeś „... grawitacja wciąż działa na kulki, ale jest niewielka w stosunku do sił odśrodkowych”. Tak długo, jak siła odśrodkowa jest większa niż grawitacja, kulki będą zbierać się w punkcie położonym najdalej od środka obrotu, tj. ciężka część. W ten sposób w ogóle nie pomaga.

Przesunięcie fazowe sprawia, że ​​działa. Przyspieszenie wynosi 90 stopni poza fazę prędkości. Masa równoważąca musi mieć cechy nienewtonowskie.