Gördülő ellenállás

Ez a szócikk a gördülésnél fellépő ellenállásról szól. Hasonló címmel lásd még: Ellenállás (egyértelműsítő lap).

Gördülő ellenállás az az ellenállás (erő, nyomaték), amely akkor lép fel, ha egy testet egy másikon legördítünk. Fellép például gördülőcsapágyakon, gépkocsi kerékabroncson. A gördülési ellenállás a görgő, a kerék vagy abroncs és a pálya deformációjából ered. Például a gumiabroncs gördülési ellenállása nagyobb, mint az acélból készült vasúti kocsi kerekének ellenállása. Hasonlóképpen a homok vagy beton nagyobb ellenállást okoz, mint a kemény acél vasúti sín. A gördülő ellenállás általában sokkal kisebb, mint a száraz csúszó súrlódás.

Az első ábrán látható egy olyan eset, ahol a kemény anyagból készült kerék lágy talajon gördül le. A kerék mozgása közben a deformálódott pálya a sárga területtel jelzett megoszló erőrendszerrel válaszol. A második ábrán az erőjáték látható. Az r sugarú kerék a függőlegesen lefelé irányuló G erővel nyomja a pályát, ennek reakcióereje az N felfelé mutató erő, amely azonban nem a kerék tengelyének függőlegesében, hanem attól d távolságra ébred. A vontatáshoz szükséges erő F_R. A G és N erők alkotta erőpár M nyomatékot okoz:

${\displaystyle M=G\cdot d\,}$

A vontató F_R erőnek ezzel kell egyensúlyt tartania. Ha például jármű kerekéről van szó, ott ez a vízszintes erő a kerék tengelyében hat, mellyel a keréknek a talajt érintő pontján ébredő száraz súrlódás ereje tart egyensúlyt. Ez a két erő is erőpárt alkot, melynek távolsága a kerék r sugara:

${\displaystyle M=F_{R}\cdot r\,~~~~~~~~~~~(1)}$

A két nyomaték egyenlő, így a gördülő ellenállás így írható:

${\displaystyle F_{R}={\frac {d}{r}}\cdot G}$

Másrészről a gördülési ellenállást a száraz súrlódáshoz hasonlóan így is szokás írni:

${\displaystyle F_{R}=\mu _{G}\cdot G\,}$

Ahol ${\displaystyle \mu _{G}}$ a gördülő súrlódás tényezője:

${\displaystyle \mu _{G}={\frac {d}{r}}}$

Ha görgők gördülő ellenállását vizsgáljuk, az eredmény a fentiekhez hasonló lesz, csak a vontatási erő a görgő felső pontján ébred, így az (1) összefüggés most így írható:

${\displaystyle M=F_{R}\cdot 2r\,}$

és a gördülő súrlódási tényező:

${\displaystyle \mu '_{G}={\frac {d}{2r}}}$

d értéke igen kicsi, a gördülőellenállás jóval kisebb, mint a csúszó súrlódás. Acél kerék acél pályán (például vasúti kocsi daru sínen) d ≈ 0,5 mm, edzett acélgolyók edzett acélpályán (gördülőcsapágy) d ≈ 0,005-0,01 mm.

• Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
• Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963 10 4808 X