Как сделать пятое колесо
Обновлено: 07.07.2024
Расскажем историю пятого и даже шестого колеса, а также выясним, почему первые автомобили имели сразу два запасных колеса.
Напомним, что первые колеса представляли собой цельнодеревянные, стальные детали и проколоть их было очень сложно даже на плохой дороге. Но шины постоянно дорабатывались — конструкторы старались сделать их более управляемыми, комфортными в движении. Но всё это одновременно делало их и более уязвимыми. Представьте дороги начала ХХ века: мусор, гвозди от подков, камни — всё это разрушало пневматические покрышки нового поколения в одно мгновение. Но так как автолюбители уже оценили их преимущества и прежде всего то удобство, которое они дают, то возврат к старому в угоду надежности был невозможен.
ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ / SPEED MEASUREMENT / ИССЛЕДОВАНИЕ ТОРМОЗНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ / МОБИЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ / СИСТЕМА ТИПА "ПЯТОЕ КОЛЕСО" / THE SYSTEM OF THE "FIFTH WHEEL" / ТЕОРИЯ КАЧЕНИЯ ДЕФОРМИРУЕМОГО КОЛЕСА / THEORY OF DEFORMABLE ROLLING WHEELS / КАЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОЛЕСА БЕЗ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ / ROLLING MEASURING WHEEL WITHOUT SLIPPING / ВЕЛИЧИНА КРЕНА КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ / THE VALUE OF THE CAR BODY ROLL / RESEARCH BRAKING EFFECTIVENESS / MOBILITY LABORATORIES
Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Брюхов А.П., Козырин Н.С.
Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Брюхов А.П., Козырин Н.С.
Представление новой теории качения на примере описания движения ведомого колеса локомотива (автомобиля)
Экспериментальное исследование процесса взаимодействия эластичной шины автомобильного колеса с опорными роликами диагностического стенда
MATHEMATICAL DESCRIPTION OF ROLLING OF MEASURING WHEEL SYSTEM “FIFTH WHEEL”
The work provides the main calculation elements required for the development of a system for the measurement of the actual straight-line speed of the automobile “Fifth wheel.” It describes the mathematical model of the measuring wheel rolling without slipping on the supporting surface in two modes of movement (acceleration and deceleration). The magnitude of the vertical displacement of a measuring wheel at graze burst and bottoming of the car body in relation to the bearing surface is determined. The course of movement of the system cushioning the measuring wheel is also determined.
3. Bondarenko E.V. Kojefficient potrebitel'skoj ocenki rezul'tativnosti dejatel'nosti obsluzhivajushhih predprijatij, kak osnova dlja razrabotki innovacionnyh proektov [Coefficient of consumer assessment of effectiveness of activity of the serving enterprises as basis for development of innovative projects] / E.V. Bondarenko, A.A. Filippov, R.T. Shajlin // Mir transporta i tehnologicheskih mashin [World of transport and technological machines]. - 2014. - № 1. - P. 15-21. [in Russian]
4. Bondarenko E.V. Formirovanie seti zapravochnyh stancij komprimirovannym prirodnym gazom [Formation of network of fuel stations compressed natural gas] / E.V. Bondarenko, A.M. Fedotov, R.T. Shajlin // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Orenburg state university]. - 2014. - №10. - P.23-29. [in Russian]
5. Filippov A.A. Povyshenie jeffektivnosti jekspluatacii avtotransportnyh sredstv putjom podbora al'ternativnyh vidov topliva [Increase in efficiency of operation of vehicles by selection of alternative types of fuel] : dis. . of PhD in Engineering : 05.22.10 : defense of the thesis 21.01.2005 : approved. 13.05.2005 / Filippov Andrej Aleksandrovich. - Orenburg, 2005. -135 p. [in Russian]
DOI: 10.23670/IRJ.2017.55.138 Брюхов А.П.1, Козырни Н.С.2
1,2Магистрант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КАЧЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОЛЕСА СИСТЕМЫ
Bryukhov A.P.1, Kozyrin N.S.2 ^Undergraduate student, Perm National Research Polytechnic University MATHEMATICAL DESCRIPTION OF ROLLING OF MEASURING WHEEL SYSTEM "FIFTH WHEEL"
The work provides the main calculation elements required for the development of a system for the measurement of the actual straight-line speed of the automobile "Fifth wheel." It describes the mathematical model of the measuring wheel rolling without slipping on the supporting surface in two modes of movement (acceleration and deceleration). The magnitude of the vertical displacement of a measuring wheel at graze burst and bottoming of the car body in relation to the bearing surface is determined. The course of movement of the system cushioning the measuring wheel is also determined.
Keywords: speed measurement, research braking effectiveness, mobility laboratories, the system of the "Fifth Wheel", theory of deformable rolling wheels, rolling measuring wheel without slipping, the value of the car body roll.
Оборудование для измерения фактической скорости движения автомобиля необходимо при проведении в севозможных испытаний и исследований автомобиля, таких как испытания на управляемость и устойчивость, исследование эффективности тормозной системы автомобиля, определение тягово-скоростных и других эксплуатационных характеристик автомобиля, а так же проверка соответствия требований безопасности техническому состоянию.
Также существует возможность применения для измерения параметров движения автомобиля с помощью измерительных систем с оптическими датчиками скорости или с GPS - приемником, но в первом случае велика вероятность сбоев при работе на некоторых видах покрытия, во втором случае не обеспечивается необходимая точность измерений [1, С.3].
С целью минимизации возникающих погрешностей при проскальзывании измерительного колеса необходимо составить модель его качения при ускоренном и замедленном движении испытуемого автомобиля. Науке известно множество теорий качений колеса. Потребность в теориях качения колеса с эластичной шиной обуславливается разнообразием инженерных задач о колебаниях и курсовой устойчивости автомобиля, и сложность процессов протекающих в пятне контакта шины с опорной поверхностью и в самой шине.
Задачи решающие курсовую устойчивость основаны на гипотезе, что при наличии, действующей на колесо поперечной горизонтальной реакции возникает боковой увод шины. Данная теория не применима при описании качения измерительного колеса, так как в общем случае на колесо не действует поперечных реакций, а изменение курса движения происходит лишь при маневрировании на полигоне, испытания по исследованию тормозных свойств, происходят при прямолинейном движении.
Более полная модель качения колеса рассмотрена М. В. Келдышем. В теории М. В. Келдыша рассмотрена сложная деформация шины, при качении без проскальзывания по плоской опорной поверхности при наличии постоянной нагрузки. Так же рассматриваются обобщения и уточнения для построения модели качения колеса с эластичной шиной по неровной поверхности при быстро меняющихся нагрузках. Данная теория весьма сложна и не подходит в полной мере для применения в описании качения измерительного колеса, более подробное ознакомление с данной теорией вынесено на рассмотрение в магистерской диссертации [2, С.6].
Так же имеет место быть упругим моделям качения шин, позволяющие оценить характер и закономерность деформации шины, установить зависимость между реакцией со стороны опорной поверхности и деформациями шины. Поскольку в качестве измерительного колеса применяется велосипедное колесо и шоссейная шина, обладающая минимальной деформацией для минимизации сопротивления качению, данная теория не применима в полной мере в силу малых деформаций шины [3, С. 120].
В модели качения измерительного колеса рассмотрено качение измерительного колеса по плоской поверхности при постоянной вертикальной нагрузке при двух режимах качения колеса, ускоренном и замедленном движении автомобиля. Перед моделью стоит задача в определении необходимой прижимной силы для движения измерительного колеса без проскальзывания [4, С.30].
На измерительное колесо действует прижимная сила Р2 в вертикальном направлении перпендикулярно опорной поверхности, нормальная нагрузки колеса. В продольном направлении действует тяговая сила Рх. Нормальная реакции опорной поверхности направлена вверх перпендикулярно плоскости дороги, точка приложения смещена на величину аш относительно центра в основании колеса. Продольная реакция Ях расположена в плоскости дороги и направлена ускорению движения. Так же ускоренное или замедленное вращения колеса сопровождается моментом инерции Качение колеса вызывает силу сопротивлению качению Ру и момент сопротивлению качения Му направленный против движения. Исходные данные для расчета представлены в Таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные для расчета
Параметр Буквенное обозначение Значение
Коэффициент сцепления для асфальтобетонного покрытия Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Чуть ли не каждый ребенок мечтает научиться правильно делать колесо. Но и не всем взрослым удается это сделать без предварительной подготовки. Поэтому многие и приходят к выводу, что это что-то неосуществимое и нереальное. Но этот гимнастический трюк можно научиться делать и в домашних условиях и даже без профессиональной физической подготовки.
Подготовка
Перед тем, как приступить к тренировкам, следует приготовиться. Нужно сначала приготовить место, где вы будете тренироваться – очень важно, чтобы пространства было достаточно, желательна комната без мебели и с высоким потолком, рядом не должно быть зеркал и стекол. Конечно, отличным вариантом будет спортзал с матами, но это не для всех возможно.
Еще потребуется свободное место у стены. Одежда должна быть не слишком тесной, но и не излишне свободной – никаких капюшонов. Идеально подойдут лосины и приталенная майка или футболка. Обувь тоже должна быть удобной, и учитывайте поверхность пола, чтобы не было скользко.
Техника выполнения
Стоит немного и разогреться несколькими физическими упражнениями. Если вы ранее не занимались спортом, то необходимо какое-то время потренироваться, чтобы не травмироваться. Начать можно с обычных приседаний, отжиманий, подтягиваний. Тренировка гибкости будет тоже очень уместной – подойдут такие упражнения, как: наклон в сторону, вперед, назад, круговые движения корпусом.
Также важно потренироваться становиться на руки. Для первого раза попытайтесь это сделать возле стены, если получится выполнить стойку без особых усилий, то приступайте к следующему шагу: с разбегу стать на руки так, чтобы тело было максимально в ровном положении. Чтобы идеально правильно сделать колесо потребуется гимнастика.
4 основные правила выполнения колеса:
- Станьте на место, от куда будете начинать разгон.
- Одну руку опустите параллельно к телу, а вторую поднимите вверх.
- Опущенной рукой следует оттолкнуться от пола, а вторую поставить на такой же линии, как и первую. Одна нога должна быть уже поднята, затем поднимите и вторую.
- Потом возвращайтесь к исходному положению, поочередно поставив на пол ноги.
Тело при этом должно быть максимально ровным. Если ноги будут согнуты, то их сложно перекинуть и большая вероятность падения. Если спина будет сгорблена, то это понизит силу рук. Важно помнить, что с первой попытки, скорее всего, не выйдет правильно сделать упражнение.
Как обучить ребенка делать колесо
В детском возрасте легче всего обучиться делать этот гимнастический трюк. Ведь тело ребенка настолько легкое и гибкое, что особых усилий для этого не требуется. Детям важно, как и взрослому человеку, для начала потренироваться.
Последовательность обучения такая же, как у взрослых. Для начала следует попробовать стойку на руках около стены. Придерживайте ребенка за ноги, чтобы у него получалось удержать равновесие. Если вы научены делать такой трюк, то лучше всего будет показать ребенку наглядно, как правильно это делается. Тем самым внушив ему, что делается всё легко и просто.
Противопоказания к выполнению
Если вдруг у вас частые головокружения или мигрени, имеете проблемы с вестибулярным аппаратом, то следует отказаться от выполнения такого гимнастического упражнения, как колесо. Важно для начала, проконсультироваться со своим лечащим врачом или специалистом в этой отрасли.
Не приступайте к первым тренировкам без помощи кого-то со стороны – друг необходим на случай, если вас нужно будет поддержать или помочь при падениях.
Не отчаивайтесь, если не всё получается – регулярно тренируйтесь делать колесо, у некоторых это получается за один день. Не стоит забывать и о регулярных физических упражнениях, благодаря которым вы быстрее сможете освоить трюк.
Возраст для начала обучения
Прежде чем приступить к гимнастическим занятиям, рекомендуется проверить состояние сердца, легких и опорно-двигательного аппарата с помощью специалистов.
Что касается общих требований, то важно, чтобы у ребенка была достаточно хорошая координация. Некоторые детки способны освоить трюк в 3–4 года, но чаще возраст физиологической готовности наступает в 5–6 лет.
Прежде чем приступать к тренировкам, попробуйте предложить малышу сделать стойку у стены (страхуя и придерживая). Если малыш справится с задачей и на первых секундах не упадет, значит, можно приступать к обучению.
Возможные опасности
Техника выполнения
- Руки все время ровные, напряжены.
- Осака правильная, с удерживаемым центром тяжести.
- Упражнение начинается с правой руки для правши, и с левой для левши.
- Дальше вес последовательно распределяется на 4 точки: правую ногу, правую руку, левую руку, левую ногу.
- Тело движется вперед. Ноги во время выполнения упражнения ровные. Это нужно не только для красоты, но и для удержания равновесия.
Как обучить ребенка – 3 этапа
Для начинающих существует последовательный комплекс с увеличением нагрузки. Обучение происходит в 3 этапа. К следующему нужно переходить только тогда, когда предыдущий выполняется без какого-либо напряжения и боли в мышцах. К слову, физически развитые дети, спортсмены могут пройти все этапы за 1 день. А малышам может понадобиться от 2 до 4 недель, чтобы совершить переход на следующий уровень.
Подготовьте ребенку удобную одежду, не сковывающую движений (шорты, майка) и нескользящую обувь.
Включает 4 упражнения на укрепления мышц спины и брюшного пресса. Начинается с выравнивания спины, рук и головы в одну линию в положении сидя (10–20 секунд).
Дальше ребенок переворачивается на живот и, удерживаясь на коленях и локтях, поочередно выбрасывает ноги назад (10–15 раз каждую).
Третье упражнение – планка в течение 10–15 секунд.
Завершает этап упражнение с выбрасыванием ноги вверх (исходное положение – то же). Количество повторений – 15–25 раз.
Непременно начинается с выполнения упражнений предыдущего этапа. В конце добавляются выбрасывания ноги вверх, но ребенок уже опирается не на локти, а на ладони. Нога должна быть ровной и подниматься как можно выше. Спина прямая, голова смотрит вниз. Повтор – 15–20 раз.
Следующая задача – опираясь на ладони, забросить обе ноги как можно выше (5–10 раз). В конце делаем подскоки, опираясь на устойчивый стул, как показано на картинке.
Опять же рекомендуется начать с самого первого упражнения первого этапа. Даже если ребенок уже физически подготовлен, тщательная разминка ему не помешает. Дальше, опираясь на стул и напрягая спину, следует подпрыгнуть и поднять одновременно 2 ноги (15–20 раз).
Следующее упражнение выполняется при поддержке взрослого. Ребенок лежит на спине, поднимает ноги вверх. Взрослый обхватывает его со спины за талию и слегка приподымает. Получается стойка на руках. Плотно прижимая ладони к полу, при помощи взрослого ребенок перекидывает раскрытые и ровные ноги влево, затем вправо (полушпагат). Количество повторов – 5–10.
Колесо — это довольно простой гимнастический элемент, выполнить который под силу каждому. Однако скорость обучения зависит от вашей физической подготовки: одному человеку может понадобиться 5–10 минут, другой же потратит на это несколько недель.
Если вы ведёте малоподвижный образ жизни и имеете лишний вес, для начала займитесь укреплением тела и развитием гибкости.
Укрепите руки и плечи
Когда вы делаете колесо, на руки и плечи переносится вес всего тела. Чтобы избежать травм, важно подготовить мышцы и суставы к такой нагрузке. Мы приведём несколько простых упражнений, которые помогут вам не только развить необходимую силу, но и побороть страх перед выполнением колеса.
Отжимания с колен
Это упражнение укрепит мышцы плеч и корпуса и приучит ваши запястья к нагрузке.
Поставьте запястья под плечами, а ноги — на колени, вытяните тело в одну линию от колен до макушки, напрягите пресс и ягодицы. Опуститесь до касания грудью пола и поднимитесь обратно. Не расставляйте локти в стороны — они должны смотреть назад.
Каждый день выполняйте пять подходов отжиманий в упор — пока хватает сил поднимать себя обратно и удерживать корпус ровно. Делайте отжимания в течение 5–7 дней, а затем добавьте к ним стойку на руках.
Стойка на руках с ногами на возвышении
Это упражнение поможет как следует нагрузить плечи и побороть страх перед стойкой вниз головой.
Встаньте рядом с устойчивым возвышением — стулом, тумбой, краем дивана — и поставьте на него ноги. Затем, переступая руками по полу, подойдите ближе к возвышению так, чтобы тело от запястий до таза вытянулось в одну линию.
Для начала сделайте три подхода по 10 секунд. В каждую последующую тренировку увеличивайте время на 3–5 секунд. Выполняйте упражнение каждый день, пока не дойдёте до 30 секунд в стойке, а затем переходите к следующему его варианту.
Стойка на руках у стены
Встаньте в стойку на руках у стены, вытяните корпус и удерживайте положение в течение 5–8 секунд. Делайте по три подхода, каждый день увеличивайте время на 3–5 секунд, пока не дойдёте до 30 секунд.
Теперь вы можете быть уверены, что руки не подогнутся во время выполнения колеса, а запястья выдержат вес тела. Параллельно с развитием силы также стоит каждый день выполнять растяжку для улучшения гибкости.
Прокачайте гибкость
С первого дня подготовки дополните свои тренировки упражнениями на мобильность тазобедренного сустава. Для этого каждый день выполняйте следующие упражнения.
Растяжка на полу
Сядьте на пол и разведите прямые ноги по сторонам, насколько позволяет мобильность. Затем наклонитесь вперёд, стараясь дотянуться животом до пола.
Зафиксируйте крайнее положение и постарайтесь расслабиться. Дышите глубоко, удерживайте позу 90–120 секунд. Можете плавно покачиваться, углубляя растяжку.
Глубокие выпады
Сделайте глубокий выпад вперёд и поставьте руки на пол. Выпрямите спину и колено позади стоящей ноги и покачивайтесь, углубляя растяжку. Проведите в таком положении 90–120 секунд, затем поменяйте ноги и повторите.
Когда вы укрепили плечи, побороли страх перед опорой на руки и увеличили гибкость, пора переходить к подводящим упражнениям. Но сначала надо хорошенько разогреться.
Сделайте разминку
Упражнения для разогрева займут у вас около 10 минут. Не пропускайте их, чтобы не надорвать мышцы.
Комплекс для разогрева запястий
Вы будете переносить вес всего тела на запястья, и если они к этому не привыкли, поначалу может быть больно. Чтобы снизить риск травмы, выполните этот простой комплекс.
Сделайте каждое упражнение по 10 раз.
Затем надо немного растянуть ноги: покачайтесь вверх‑вниз в глубоком выпаде, который использовали для развития мобильности. Сделайте по 10 мягких пружинящих движений на каждую ногу.
После разогрева можно приступать к подводящим упражнениям.
Выполните подводящие упражнения
Делайте эти упражнения каждый день, пока не почувствуете себя уверенней. Это может занять несколько минут или дней — не торопитесь. Главное — почувствовать себя комфортно и избавиться от страха.
1. Перепрыгивание с руками на одной линии
- Представьте на полу прямую линию и встаньте в шаге от неё, повернувшись правым боком.
- Шагните правой ногой к линии, наклонитесь и поставьте на неё обе ладони на ширине плеч. Левую ногу оторвите от пола.
- Оттолкнитесь правой ногой и, опираясь на ладони, перепрыгните влево, приземлившись на левую ногу.
- Выпрямитесь и повторите то же самое в другую сторону
На этом этапе не обязательно выпрямлять ноги или доводить корпус до вертикального положения. Главное — поставить руки на одной линии, усвоить само движение и привыкнуть к положению вниз головой.
2. Подъём ноги стоя
Это упражнение познакомит вас с исходным положением для колеса и немного прокачает равновесие.
- Встаньте прямо, выставьте правую ногу вперёд, согните колено и перенесите на него часть веса тела. Руки поднимите вверх — это исходное положение, из которого вы будете делать колесо.
- Перенесите вес тела на правую ногу, наклоните корпус вперёд до параллели с полом и поднимите прямую левую ногу назад.
- Опустите корпус ниже, до касания ладонями пола, а левую ногу поднимите настолько высоко, насколько можете.
- Проведите в этом положении несколько секунд, а затем медленно вернитесь обратно и повторите с другой ноги.
3. Смена ног в воздухе
Упражнение научит вас отталкиваться и выпрямлять ноги, а заодно избавит от страха упасть.
- Наклонитесь вперёд и поставьте ладони на пол точно под плечами.
- Поднимите прямую ногу вверх, оторвите от пола пятку опорной ноги.
- Оттолкнитесь опорной ногой от пола, в воздухе поменяйте ноги и приземлитесь на вторую.
- Старайтесь во время смены ног вывести корпус в вертикальное положение. Если вам страшно, делайте упражнение у стены.
Когда вы уверенно выполняете все подводящие упражнения, можете переходить к освоению колеса.
Сделайте колесо
- Проведите воображаемую линию на полу и встаньте прямо на ней.
- Примите исходное положение, как во втором подводящем упражнении: выставьте правую ногу вперёд, согнув в колене, руки поднимите вверх.
- Перенесите вес тела на правую ногу, наклонитесь, одновременно поднимая левую ногу вверх и ставя ладони на пол на одной линии.
- Оттолкнитесь правой ногой от пола и по очереди перенесите прямые ноги на другую сторону.
- Приземлитесь на левую ногу, а правую поставьте за ней. Руки поднимите вверх.
Скорее выкладывайте результат в Stories, а потом пробуйте другие гимнастические элементы.
Читайте также: