JAK TO DZIAŁA?
Kiedy kuleczki są w oponie przeciwdziałają niewyważeniu
Dzięki swym unikalnym właściwościom Kuleczki COUNTERACT łączą w sobie zalety tradycyjnego wyważania ciężarkami z automatyczną samoregulacją, cechującą preparaty stosowane wewnątrz opon, a przy tym pozbawione są ich wad.
JAK TO DZIAŁA?
Kiedy kuleczki są w oponie przeciwdziałają niewyważeniu
Dzięki swym unikalnym właściwościom Kuleczki COUNTERACT łączą w sobie zalety tradycyjnego wyważania ciężarkami z automatyczną samoregulacją, cechującą preparaty stosowane wewnątrz opon, a przy tym pozbawione są ich wad.
1. Kiedy koło zaczyna się obracać, kuleczki rozkładają się równomiernie we wnętrzu opony dzięki sile odśrodkowej.
2. Kiedy prędkość, a wraz z nią siła odśrodkowa niewyważenia zwiększa się i „ciężki punkt” szarpie zawieszeniem koła w górę i w dół, kuleczki dzięki bezwładności zaczynają przesuwać się w kierunku przeciwnym.
3. Kuleczki kontynuują swój ruch do momentu, kiedy koło jest wyważone.
4. Dzięki siłom przyciągania elektrostatycznego, po zatrzymaniu pojazdu kuleczki nie opadają, lecz utrzymują się na oponie w pozycji wyważenia. Jeżeli po dłuższym postoju lub powolnej jeździe po wybojach opadną na dno opony, wystarczy krótki odcinek jazdy z normalną prędkością, aby koło ponownie się wyważyło.
ELEKTROSTATYCZNOŚĆ
W WYWAŻANIU OPON
Roger LeBlanc, James D.Brown, Dr Inż., emerytowany profesor Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Zachodniego Ontario, London, Kanada
Od wielu lat (LeBlanc 1916) wiadomo i było to wielokrotnie demonstrowane, że po umieszczeniu sypkiego materiału wewnątrz obracającego się ciała, wszelkie niewyważenie obrotowe zostanie automatycznie skorygowane. Ten proces wyważania został z powodzeniem zastosowany do opon pojazdów samochodowych wiele lat temu (Fogal 1991, Heffernan 1998). Przy wyważaniu opon problem polega na tym, że gdy pojazd się zatrzyma, niewyważenie powraca, ponieważ materiał spada pod wpływem grawitacji do najniżej położonej części opony. Zanim pojazd nabierze prędkości i materiał zostanie ponownie rozmieszczony tak, by wyważyć koło, skutki niewyważenia mogą być nawet poważniejsze niż w sytuacji, gdyby żaden materiał w ogóle nie był do opony wprowadzany. Swobodnie poruszający się, nie ustabilizowany materiał może też przesuwać się gdy pojazd zwalnia lub przyśpiesza. Potrzeba więc jakiejś metody utrzymania materiału w pożądanym miejscu podczas zatrzymywania się i ruszania z miejsca. Niniejszy artykuł ukazuje metodę, która dowiodła już swej skuteczności w przypadku opon ciężarowych i jest teraz implementowana w oponach do aut osobowych. Bazuje ona na wprowadzaniu do wnętrza opon małych, kulistych koralików wykonanych z izolatora. Dzięki swym właściwościom elektrostatycznym kuleczki w naturalny sposób gromadzą ładunek, gdy zaczynają toczyć się wewnątrz opony. Ładunek, który jest wystarczająco duży by utrzymać je w pożądanym miejscu w oponie, gdy koło przestaje się obracać.
Wewnętrzne wyważanie opon
Jeżeli pewna ilość szklanych kuleczek umieszczona zostanie wewnątrz obracającego się ciała, jakim jest opona, siła odśrodkowa oddziaływująca na kuleczki, wraz z siłami powodowanymi przez niewyważenie, automatycznie przesuną kuleczki do miejsca, w którym zniwelują one niewyważenie. Jest to pokazane na rysunku 1. W górnej części rysunku, gdy obraca się koło niewyważone, istnieje dodatkowa, przesuwająca się dookoła siła, skupiająca się w jego „ciężkim punkcie”, która potrafi unieść oponę z drogi, jeśli niewyważenie jest wystarczająco duże. Na ilustracji niżej widać oponę z kuleczkami w środku – grupują się one w miejscu przeciwległym do „ciężkiego punktu” i całkowicie wyważają oponę. Jakiekolwiek nadwyżkowe kulki rozmieszczają się równomiernie na całym obwodzie opony. W ten sposób uzyskujemy perfekcyjne dynamiczne wyważenie opony. Jedyny problem polega więc na tym, aby utrzymać kuleczki w pożądanym miejscu, gdy koło jest już wyważone.
Efekt tryboelektryczny
Jeśli dwa niepodobne materiały stykają się ze sobą, zawsze następuje transfer ładunku między nimi tak, że jeden z nich przejmuje elektrony i staje się naładowany ujemnie, a drugi je traci, uzyskując ładunek dodatni w miejscu styku. Ta względna zdolność materiałów do gromadzenia dodatniego ładunku została ujęta w tzw. szeregu tryboelektrycznym. (Szereg tryboelektryczny – zestawienie materiałów pod względem biegunowości i wielkości ładunku wytwarzanego podczas zetknięcia i rozdzielania dwóch materiałów. Pozwala zauważyć, które materiały wykazują większą skłonność do elektryzowania się ładunkiem dodatnim, które zaś ujemnym.) Taki szereg dla kilku materiałów został pokazany w poniższej tabeli.
W kontakcie ze sobą materiał stojący w tym szeregu wyżej naładuje się dodatnio, a materiał znajdujący się niżej ujemnie. Na przykład jeżeli twarda guma zetknie się z polichlorkiem winylu (PVC), naładuje się dodatnio, a PVC ujemnie. Jednakże w zetknięciu gumy ze szkłem, guma naładuje się ujemnie, a szkło dodatnio.
W praktyce, jeśli umieści się szklane kulki w oponie, szkło naelektryzuje się dodatnio, a guma przejmie nadmiarowe elektrony. Ponieważ guma opony jest lekko przewodząca, elektrony „spłyną” do ziemi na styku opony z drogą. Z drugiej strony szkło jest bardzo dobrym izolatorem. Gdy kuleczki toczą się dookoła opony po jej wewnętrznej stronie, tracą elektrony w każdym kolejnym punkcie kontaktu z gumą, mogą więc zakumulować całkiem znaczny ładunek dodatni. (rys. 2)
Siły przyciągania elektrostatycznego
Kiedy naelektryzowane ciało znajdzie się w pobliżu powierzchni nawet słabego przewodnika, ładunki o przeciwnej polaryzacji będą się przyciągać. Ta siła zwana jest siła przyciągania elektrostatycznego. Jej wielkość może być obliczone przy założeniu, że cały ładunek zgromadzony jest w środku szklanej kulki i że indukowany ładunek w przewodniku będzie równej siły i znajdzie się w odległości od powierzchni równej promieniowi kulki. Siłę tę łatwo obliczyć według wzoru:
Fe = q (+) q (-) / 4pe0 r2
Fe – siła przyciągania elektrostatycznego ( w niutonach)
q – ładunek elektryczny cząstki ( w kulombach)
e0 – przenikalność elektryczna próżni (8.854 · 10-12 F·m-1)
r – promień
Dwie siły – przyciągania grawitacyjnego i przyciągania elektrostatycznego – mają porównywalną wartość dla kulek o wielkości do 0,5 mm i ładunkach rzędu kilku pC na każdą z nich. W ten sposób jeśli ładunki przynajmniej tej wielkości wytworzone zostaną na powierzchni kuleczek, to kiedy koło przestanie się obracać, kuleczki będą utrzymywane w miejscu przez siłę przyciągania elektrostatycznego przewyższającą siłę grawitacji.
Kliknij poniżej aby poznać raporty z badań
Raport z badań nad Counteractem na Auburn University (Canada)
Raport z badań nad Counteractem na Universidade de Uberaba (Brasil)