2016年01月05日

踏面角でなぜ摩擦負荷が変わるのか

踏面角.pngこの前の試験では、摩擦負荷は、踏面角0°と比較して、平均で
  • 踏面角3°:114%
  • 踏面角6°:115%
  • 踏面角9°:128%
のように、踏面角が大きいほど、大きくなる結果となりました。
踏面角により、何故摩擦負荷が変わるのでしょうか。
踏面角が0°よりも大きいと、重力に加えて、レールを広げる力が働きます。
踏面に垂直方法に働く力、すなわち、レールを押さえつける力は、重力と、レールを広げる力の合成力になります。
摩擦負荷は、摩擦係数と、レールを押さえつける力のかけ算です。
そのため、踏面角が大きいほど摩擦負荷が増えるという理屈になります。
例えば、踏面角をθとすると、レールを押さえつける力は、重力の1/cos(θ)と考えられます。
この計算式が正しければ、θ=3°の場合、重力の約1.0014倍となり、ほとんど誤差程度でしかありません。
しかしながら、実験値ではもっと大きな差があります。
ということは、他の理由があるはずです。

どなたか、教えていただけないでしょうか。

posted by よしひろ at 20:00| Comment(2) | TrackBack(0) | その他
この記事へのコメント
 とんでもないことを始められたのですね。ビックリしました。
 さて、理由として思い当たる節に、「車輪径が小さい方が粘着が良い」という一般論があります。円筒面の接触では、その部分に弾性変形が生じて、接触面積が想定できるわけですが(これを解析したのが周波数の単位名となったヘルツ氏)、この面積が小さい、すなわち応力が高いと、粘着が大きいということです。もちろん、適用レンジは重要です。
 レール肩の断面形状に依るかもしれませんね。尖っている方が影響が大きいとか……。
 なお「踏面角」は、「踏面勾配」とされたほうが多くの方に馴染みやすいはずです。本来は正接の逆数ですけれど、角度でも十分に通じます。
Posted by ワークスK at 2016年01月13日 04:19
「正接の逆数」は「正接」の間違い、すなわちタンジェントそのものでしたね。もうしわけありません。
Posted by ワークスK at 2016年01月14日 15:53
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