אחיזה במעלות

[נמרוד]

הטרקטור החורש הוא דוגמא מעניינת - מה שמיוחד בו זה שהוא לא רק מתקדם, לא סתם גורר עגלה - הוא נועץ בכוח את המחרשה לתוך האדמה. ידעתי שתצליחו לחשוב על דןגמאות איזוטריות. אבל טרקטור שרק צריך להתקדם - לא לבצע הפעלת כוח על הקרקע (לחרוש/להדק וכולי) לא נהנה מתוספת משקל.

Sent from my GT-I9301I using Tapatalk

[shahav]

שלום לכולם, מקווה שאני פותח את השרשור במקום הנכון.

רציתי לדבר קצת על נושא שהמידע בו עובר בדרך כלל מפה לאוזן בלי הסברים מאומתים.
אחיזת גיפ במעלה,
הרי ברור לכולנו שנוריד אוויר - האחיזה תשתפר ויהיה קל יותר לעלות / לעבור, תופס גם בסלעים גם בדיונות וגם בבוץ.
אך האם יש עוד פרמטרים (בשליטתנו) ששווה לשים לב אליהם כמו חלוקת משקלים ברכב למשל?

מושך קצת לקיצון בשביל לתת דוגמא, ככל שנגדיל את צמיג הרכב כך נצטרך להוריד יותר אוויר בשטח (מסופר על זה גם בכתבה פה בגיפולוג) אך אם הגדלתי צמיג בהגזמה אני כבר נוסע על הג'אנט, ככה שאולי כדאי להגדיל דווקא את משקל הרכב?!

אשמח לתשובות כמה שיותר מקצועיות - לא מפחד מפיסיקה ונוסחאות.

ליאב

ככול שמגדילים את הצמיג גלגל, מקטינים את המכשול. אבל גם נדרש טיפול ביחסיי העברה

Sent from my LG-D855 using Tapatalk

[ד ו ר ו ן]

. אבל טרקטור שרק צריך להתקדם - לא לבצע הפעלת כוח על הקרקע (לחרוש/להדק וכולי) לא נהנה מתוספת משקל.
Sent from my GT-I9301I using Tapatalk

למה לא?
בסוף, הוא לא יכול לייצר אחיזה ללא המשקל הנוסף.
אחרת הוא עומד במקום עם גלגלים מחליקים.
טרקטור לא מפעיל כוח על הקרקע כדי להדק אותה אלא כדי להתקדם.
וזה מושג באיזון שבין צמיג רחב ומשקל גבוה כדי לייצר מספיק לחץ קרקע ומניעת גזירה=התקדמות.

ואני מאתגר אותך שוב:
משטח חרסית רטוב, רדוד מאד (2-3ס"מ בלבד)
רכב קל לא שוקע, אלא מחליק במקום.
רכב בעל לחץ קרקע גבוה יותר מצליח לחדור את השכבה העליונה, לייצר אחיזה ולהתקדם.
למשקל בהחלט יש פקטור משמעותי כשאתה מתייחס למדיום כמו קרקע, שאינו אחיד כמו כביש או בטון עם מקדם אחיד, שאליו מתייחסות הנוסחאות הרגילות.

רכב קל עם לחץ קרקע נמוך מידי פשוט לא מצליח לעשות את זה.
ראיתי את זה קורה יפה מאד ברכבים מרובי סרנים שמייצרים לחץ קרקע נמוך מאד, לעיתים פחות ממה שמייצר אדם ליח' שטח, בנסיון לטפס שיפועים משולבי דרדרת ומדרגות נמוכות.
הם פשוט "צפו" והחליקו במקום.
לכאורה היה להם כל היתרון התיאורטי, הם "קלים" מאד מבחינת הלחץ על הקרקע, יחס כ"ס/ק"ג טוב מאשר המקביל להם, בסיס גלגלים ארוך שמאפשר חלוקה טובה שלמרכז הכובד גם בשיפוע חיובי גדול, ויש להם יותר שטח מגע בגלל ריבוי גלגלים.

[boaz avrahami]

אפשר לעשות ניסוי.
רתום את הטנדר למשאית גדולה או טורקטור כבד וגרור.
הוסף באלה של קש לארגז וגרור....
אני לא מבין בנוסחאות פיזיקה אבל אני בטוח שתמצא חמש דקות אחרי הניסוי את הנוסחה שחיפשת...

[אלון_ק]

סף הגזירה של קרקע קשור לנקבוביות, לתכולת הרטיבות ולכוחות קוהזיביים. אלו קשורים לא מעט בהרכב הקרקע (חולי/חרסיתי).

דחיסה של קרקע מעלה את סף הגזירה בתנאים מסוימים, כי הדחיסה גורמת למגע בין גרגירים ומאפשרת כוחות קוהזיביים שלא קיימים במגע עם האוויר.

זה נכון רק לסוגי קרקעות מסוימים, בתכולת רטיבות בטווח מסוים. בחול, כדוגמה להפך המוחלט, זה לא יעבוד.

בקיצור, דורון צודק, בגדול. יש מצבים שזה עוזר להוסיף משקל וכן, טרקטור בשדה שמוסיף מים לצמיגים זו דוגמא קלאסית. המחרשה, אגב, אכן מושכת את הטרקטור גם למטה ולא רק מתנגדת לתנועה, אבל זה בדיוק מהסיבה שדורון ציין... לא בעיה לתכנן מחרשה שתעשה ההפך.
נמרוד, חפש Drawbar pull, drawbar performance, traction effort. או שתקרא את הספר של Wong, terrain and off road vehicle engineering. קצת מכניקת קרקע, אבל העקרונות מוסברים שם יפה.

[boaz avrahami]

עד קוהוזיביים עוד הייתי איתך...

איך תתכנן מחרשה שעושה ההפך?
המחרשה צריכה להינעץ באדמה בשביל לחלץ את האדמה ולהפוך אותה. בשביל זה יש למחרשה איזמל...

וזה בלי לדבר על זה שהגלגלים יתרוממו ויאבדו אחיזה.

[אלון_ק]

דורון בגדול צודק, יש סוגי קרקעות בהן הוספת משקל תשפר את היכולת לפתח כוח מול הקרקע. זו השורה התחתונה.
נתתי גם דוגמא קלאסית מתי זה לא יעבוד - חול ים יבש.

[ד ו ר ו ן]

חול, כדוגמה להפך המוחלט, זה לא יעבוד..

חול לא מוגדר כקרקע.
אלא סיליקה נקייה, וככזו, אין קוהזיה כמעט בין הגרגרים למעט הסילט (אבק) שנוחת עליו מהרוח ומתערבב בו.
(כורכר=גרגרי חול עם סילט שהפך לצמנט)
ולכן,
חול רטוב מציג התנהגות של התייצבות בדחיסה, עד רמה מסויימת ומעבר לרמת הרטבה של תכולת רטיבות נפחית, עובר למצב התנזלות.

אחוז גרגרי החול בקרקע מכתיב תכונות מכניות בדחיסה, אבל אפשר להקביל גם את לחץ הקרקע על משטח מעורב של חול/חצץ/גרנולות על משטח יציב (סלע) למצב בו לחץ קרקע גבוה של הרכב מאפשר לצמיג לעטוף את הגרגרים המשוחררים, שאינם דחיסים, וליצור מגע עם המשטח האחיד והיציב למטה, ולאפשר התקדמות.

רכב "קל", יתקשה לעשות את זה, הוא פשוט יישאר מעל למשטח היציב, ויחליק על החומר המשוחרר עד שיפנה אותו הצידה (פרפור צמיגים) ויגיע למשטח היציב.
הורדת אויר מבוקרת מאפשרת ליצור את הגמישות הזו לסוליה, ולכפר על לחץ קרקע מופחת ע"י שטח מגע רב יותר שבא במגע עם המדיום היציב של קרקע קשה או סלע שורשי.

[yoni_0000]

לדוגמאות שאתם מביאים אין תשובה חד משמעית מפניי שיש בהן אינסוף משתנים.. דברים כמו סוג הצמיגים, לחץ אוויר, מקדם אחיזה שונה בכל נקודה מתוך אינסוף הנקודות שהגלגל במגע איתם (כפול 4..), משקל הנהג, משקל המטען ואני יכול להמשיך עד מחר...
צמיג אידאלי, על משטח אידאלי, בשיפוע קבוע, כשהמשתנים היחידים הם שטח המגע והמסה.. האם הוספת מסה עוזרת או גורעת? זו השאלה..

[ד ו ר ו ן]

לדוגמאות שאתם מביאים אין תשובה חד משמעית מפניי שיש בהן אינסוף משתנים.. ..

קוראים לזה שטח, ובגלל זה יש כללי אצבע או מקרה פרטי.

צמיג אידאלי, על משטח אידיאלי ..

=כביש..

[yoni_0000]

אם הולכים בקו מחשבה הזה.. לא צריך פיזיקה ואין מה לחשוב. כמה שפחות מסה, כמה שיותר שטח מגע.

Sent from my LG-H815 using Tapatalk

[נמרוד]

יוני אין צורך שתמשיך עד מחר. התשובה "אי אפשר להכליל כי יש אנסוף משתנים" היא חסרת ערך. בוודאי שאפשר להכליל, בצורה מושכלת. זה נקרא מדע.

אני אחדד:

רכב שמונע על ידי גלגלים/זחלים, מייצר את הכוח שמניע אותו קדימה על ידי חיכוך.

לא משנה מה המנגנונים שמייצרים את האחיזה, את הכוח המניע קדימה - חול/חרסית/בוץ/אדהסיבי.... ולא משנה כמה גלגלים, מאיזה חומר הם עשויים או מה צורתם... בשורה התחתונה כל הגורמים האלו ניתנים לסיכום במספר אחד, שנקרא מקדם חיכוך. מכפילים אותו במשקל שפועל על הגלגלים המניעים, ומקבלים את הכוח האופקי שהוא הכוח שמניע את הרכב קדימה.

אני חוזר שוב - כל המלל של דורון ואלון - מסתכם במספר שנקרא מקדם חיכוך.

את מקדם החיכוך מכפילים במשקל נורמלי לכיוון החיכוך - מקבלים כוח. הכוח הזה צריך להשתוות לכוח גרר כדי שהרכב יזוז. כוח הגרר, כמו הכוח המניע, הוא פונקציה ישירה של המשקל. המשקל לכן מתבטל, מונה/מכנה.

אבל, מנסיון, אנחנו יודעים שבמקרים רבים הוספת משקל משפרת את האחיזה.

כאן צריך להכנס לפרטים. מה קורה פה? כל המשקל של הרכב (+עגלה לצורך העניין) משתתף ישירות בכוח הגרר, המתנגד לתנועה, תמיד. אבל רק חלקו, זה שעל הגלגלים המניעים, תורם לכוח ההתקדמות. אם יש לנו רק סרן אחד מניע כמו בטרקטור שסוחב עגלה כבדה, או טנדר הנעה אחורית לא עמוס, או קטר שמאחוריו עשרות קרונות לא מונעים, אז במקרה שבו אין מספיק אחיזה, הוספה של משקל ישירות על הגלגלים המניעים תגדיל את כוח החיכוך עד לנקודה שהוא משתווה עם כוח הגרר ותנועה מתחילה.

אבל מה שקורה פה זה שינוי של חלוקת המשקל של כל הרכב. אם היינו יכולים להוריד ממשקל העגלה את משקל המים שהוספנו לצמיגים - זה היה עדיף. המשקל הכולל לא היה עולה, כוח הגרר לא היה גדל, רק האחיזה היתה גדלה.

הי, זה כל המהות של הנעה 4X4!

כשיש רק סרן אחד מניע, בערך חצי ממשקל הג'יפ תורם לאחיזה, בעוד שכל המשקל תורם לגרר. הוספנו סרן מניע נוסף, בבת אחת כל המשקל תורם לאחיזה. לא הוספנו משקל לרכב, רק ניצלנו את כל המשקל של הרכב לאחיזה. היינו יכולים להכפיל את האחיזה של הרכב גם על ידי הכפלת המשקל על הסרן האחורי (העמסת טון מים בארגז הטנדר) - אבל אז היינו מוסיפים גם 50% לכוח הגרר, והרכב אמנם היה מתחיל לנוע בשיפוע הנתון שבו לא התקדמנו מקודם, אבל היה מפסיק לנוע בשיפוע קצת יותר גבוה.

חשוב להבין את זה, כדי לא לעשות את הטעות של להוסיף סתם משקל לג'יפ.

אם הבנת את הנקודה הזאת, למדת משהו היום.

[דרור ברלי]

דורון בגדול צודק, יש סוגי קרקעות בהן הוספת משקל תשפר את היכולת לפתח כוח מול הקרקע. זו השורה התחתונה.
נתתי גם דוגמא קלאסית מתי זה לא יעבוד - חול ים יבש.

+1.
גם זחלן-צעצוע.
מוסיפים לו משקולות לתוך הגלגלים ועל הסרנים. השיפור באחיזה וביכולת הטיפוס - משמעותי ביותר.

[boaz avrahami]

נמרוד, האין זה נכון לומר שהמשקל הנוסף הוא העזרה להגדלת מקדם החיכוך ?

אגב, בטרקטור יש ברוב המקרים שני סרנים מניעים ובכל הגלגלים מוסיפים מים בעיבודים כבדים כמו חריש

[יונתןמצפה]

נמרוד, אני לא שולט פיקס בחוקי פיזיקה ונוסחאות, ועוד פחות במספרים, (אבל בהסברים אינטואיטיביים דווקא לא רע), להבנתי ההסבר שלך מתעלם ממה שדורון ואלון כתבו לגבי סוגי קרקעות שמתנהגות אחרת לכוח דחיסה משתנה.
בהקבלה, נניח שאנחנו נוסעים על גשר מצופה קרח. הגשר בנוי ס"מ בודדים מעל כביש סלול ויבש.
הגשר בנוי כך שברגע שמופעל עליו מסה כוללת של מעל, נניח, 2 טון הוא קורס (ויחד איתו הקרח שמצפה אותו).
במקרה הזה ברור שהוספת משקל מגדילה את החיכוך?
אם כן זו הקבלה לא רעה לדעתי למה שדורון ואלון מנסים להמחיש. קרקעות שמקדם החיכוך שלהם משתנה כפונקציה של משקל.
תקן אותי אם אני טועה.

[נמרוד]

נמרוד, האין זה נכון לומר שהמשקל הנוסף הוא העזרה להגדלת מקדם החיכוך ?

לא, זה לא נכון. המשקל הוא משקל ומקדם החיכוך הוא מקדם. הם מוכפלים זה בזה כדי לקבל את הכוח המניע.

האם יתכנו מקרים שמקדם החיכוך - כלומר מנגנון החיכוך - השתנה בגלל תוספת משקל? זה מה שדורון מציג במקרה שכבות הקרקע השונות. אתייחס בנפרד.

אגב, בטרקטור יש ברוב המקרים שני סרנים מניעים ובכל הגלגלים מוסיפים מים בעיבודים כבדים כמו חריש

לטרקטור סרנים מניעים, למחרשה אין סרנים מניעים.

[נמרוד]

נמרוד, אני לא שולט פיקס בחוקי פיזיקה ונוסחאות, ועוד פחות במספרים, (אבל בהסברים אינטואיטיביים דווקא לא רע), להבנתי ההסבר שלך מתעלם ממה שדורון ואלון כתבו לגבי סוגי קרקעות שמתנהגות אחרת לכוח דחיסה משתנה.
בהקבלה, נניח שאנחנו נוסעים על גשר מצופה קרח. הגשר בנוי ס"מ בודדים מעל כביש סלול ויבש.
הגשר בנוי כך שברגע שמופעל עליו מסה כוללת של מעל, נניח, 2 טון הוא קורס (ויחד איתו הקרח שמצפה אותו).
במקרה הזה ברור שהוספת משקל מגדילה את החיכוך?
אם כן זו הקבלה לא רעה לדעתי למה שדורון ואלון מנסים להמחיש. קרקעות שמקדם החיכוך שלהם משתנה כפונקציה של משקל.
תקן אותי אם אני טועה.

מה שאתם מתארים הוא מקרה שבו יש שכבות שונות של קרקע, שבו יש מעבר חד בין שני מקדמי חיכוך שונים ,אם מוסיפים משקל. נתת דוגמא מצויינת עם הקרח בעל מקדם החיכוך הנמוך שנשבר ואז מגיעים למשטח עם מקדם חיכוך גבוה יותר.

אבל מה ששובר את השכבה העליונה זה לא עצם תוספת המשקל, אלא כוח גדול יותר של הצמיג על הקרקע כתוצאה מתוספת המשקל. במקום להוסיף משקל, יכולת להשתמש בצמיג צר יותר, או פשוט להעלות את לחץ האויר בצמיג, להקטין את שטח המגע שלו, וכך לקבל את אותו כוח גדול יותר שנדרש כדי לשבור את השכבה העליונה.

הוספת משקל על גלגל מניע מגדילה באופן מיידי את כוח האחיזה - ברור. אבל גם את כוח ההתנגדות, ובסופו של דבר היא מזיקה לביצועי הרכב, גם אם נקודתית היא מאפשרת התקדמות במצב התקיעה במקרה של כלי רכב אמיתיים, שבהם לא כל הסרנים מונעים, שיש להם נגררים ומחרשות, או שיש להם דיפרנציאלים פתוחים. אבל אם במקום להוסיף משקל, מעבירים משקל, או משנים את הצמיג או הלחץ שלו (או מוודאים שכל המשקל אפקטיבי - כל הגלגלים מניעים וכל הדיפרנציאלים נעולים) מקבלים את אותו אפקט בלי הנזק של תוספת משקל. זו כל הנקודה, ואני מתקשה להבין למה אתם מתקשים להבין את זה.

לצורך העיניין - ג'יפ שכל גלגליו מונעים, וכל הדיפרנציאלים נעולים - תוספת משקל לא תעזור.

[יונתןמצפה]

אני באופן אישי לא מתקשה לקבל את מה שאתה אומר אבל אינטואיטיבית, אני נוטה להסכים עם דורון שבחיים האמיתיים יש מצבים שבהם יהיה יתרון לרכב כבד יותר רק בגלל המשקל. אמנם מצבים מעטים מאוד, אבל קיימים.
בשנים האחרונות אני עושה לא מעט טיולי שלג קשוחים כשאפשר. הסמוראי, עם כל הגיבורות שלו, במצבים מסויימים פשוט לא מצליח להצטיין כפי שהוא בדר״כ מצטיין מול רכבים כבדים ממנו.
בטיולים האלו נוכחים פטרול, דיפנדרים, דיסקברים ועוד רכבים כבדים יותר. ניסיתי כל מיני מצבי אוויר: לחץ רגיל, גבוה מאוד, נמוך, נמוך מאוד... עדיין היו לא מעט מצבים (על פי רוב תלוי בסוג השלג) שבהם הסמוראי התקשה משמעותית מול יתר הרכבים.
אני מדבר על מצב שאני ממש נאבק לייצר אחיזה בעוד כל יתר הרכבים מתקדמים ללא דרמות בדיוק באותן נקודות כולל מעמידה במקום. עד עכשיו אין לי שום הסבר אחר למעט נושא המשקל. למרות שאני לא פוסל גם את נושא גודל הגלגל האבסולוטי במצבים הללו.
תיאורטית אתה צודק לגבי האפשרות לשנות את המשקל שהצמיג מייצר על הקרקע באמצעות שינוי הצמיג או הלחץ. אבל עם שינוי הלחץ משתנים עוד כמה פרמטרים בצמיג כמו הגמישות שלו שלדעתי מצטרפים למשתנים ותורמים או גורעים ביכולת של הצמיג לייצר אחיזה.

[talw]

הבעיה בכל הדיון הזה שמדברים על מקדמי חיכוך ומכפלות של משקל.,ומפה לדעתי כל הבלבול.
התקדמות של רכב היא לא רק חיכוך בין הסוליה לחומר,אלא בהרבה מיקרים של חומר בחומר (חול לדוגמא) ,גם הדוגמא של הטרקטור מטעה מאוד, רוב הכח שנוצר בהתקדמותו נובע מהשיניים שיש לו בצמיגים אשר ננעצות באדמה מהדקות אותה ודוחפות אותה אחורה ממש כמו את חפירה -ישנו בכח הזה גם חלק של חיכוך ,אך רוב כח ההתקדמות נובע מדחיפה ישירה של "קירות".
גם אני חושב שתוספת מסה בהגדרה רק מזיקה, ובמקרים מסוימים התוספת נובעת מחוסר ברירה של מקרי קיצון מיוחדים שלא מעידים על הכלל.

[נמרוד]

טל אתה צודק אבל כל המנגנונים המכאניים האלו על אחת כמה וכמה לא נהנים מתוספת משקל, אז הם מיותרים לדיון.