Aksi itu mustahil dilakukan. Atau seharusnya begitu.
Dalam iklan Toyota Tundra CrewMax, para insinyur membuat adegan di Sierra Rock Quarry di Placerville, California. Latarnya sangat dramatis. Penurunan setinggi 180 kaki. Sebuah kontainer pengiriman, dengan berat tepat 6.400 pon, tergantung di derek seperti pendulum yang berat. Sebuah kabel logam dipasang dari halangan kontainer ke titik derek truk.
Untuk sesaat, derek menahan beban tersebut. Kemudian, dirilis.
Wadahnya terjatuh. Kabelnya menjadi kencang. Tundra terseret ke tepi tebing. Anda pasti mengira itu akan tergelincir. Sebaliknya, ban malah menggigit aspal. Suspensi belakang jongkok karena beban mendadak. Truk itu bertahan dan menarik beban seberat 6.400 pon itu kembali ke lereng.
Itu tampak seperti sihir. Ternyata tidak.
Itu adalah fisika. Secara khusus, itu adalah tarikan drawbar.
Apa itu Tarikan Drawbar?
Kita melihat kekuatan ini setiap hari, meski kita jarang menyebutkannya.
Pikirkan tentang kereta barang. Lokomotif tidak hanya bergerak sendiri; itu menyeret puluhan ton mobil di belakangnya. Itu tarikan drawbar. Perhatikan kapal tunda di bandara. Kendaraan-kendaraan berpenampilan rendah yang mendorong atau menarik pesawat jet menghasilkan kekuatan yang sangat besar pada titik hambatannya. Bahkan traktor di atas hayride menggunakan tarikan drawbar untuk menyeret gerobak yang penuh orang.
Istilah ini mengacu pada gaya tarik yang diberikan kendaraan pada couplernya. Ini adalah ketegangan yang dihasilkan dalam arah gerakan. Insinyur mengukurnya dalam pound atau Newton. Ini berbeda dengan tenaga kuda. Horsepower adalah tentang kecepatan dan energi dari waktu ke waktu. Tarikan drawbar adalah tentang kekerasan pada titik tertentu.
Mengapa Tundra Tidak Meluncur
Aksi komersial ini menyoroti kesalahpahaman umum. Orang mengacaukan kapasitas penarik dengan daya penahan statis. Kapasitas penarik adalah peringkat. Ini memberi tahu Anda apa yang menurut pabrikan dapat ditangani truk dengan aman di jalan raya. Tarikan drawbar adalah realitas fisik. Itu tergantung pada traksi, distribusi bobot, dan torsi mesin.
Saat kontainernya terjatuh, Tundra tidak hanya mengandalkan mesinnya. Itu bergantung pada gravitasi itu sendiri. Beban truk menekan roda belakang. Lebih banyak beban berarti lebih banyak gesekan. Gesekan membuat ban tidak berputar. Jika ban tidak berputar maka truk tidak tergelincir.
Bagian belakang jongkok karena gaya tarikan sedikit mengangkat bagian depan, menggeser beban ke belakang. Hal ini meningkatkan gaya normal pada roda penggerak. Bannya dicengkeram lebih keras. Mesin memberikan torsi. Gesekan tersebut memberikan jangkar. Hasilnya adalah beban seberat 6.400 pon terseret ke atas bukit.
Cara Menghitungnya
Anda tidak memerlukan tebing untuk mengujinya. Anda dapat menghitung tarikan drawbar kendaraan Anda sendiri jika Anda mengetahui tiga hal:
- Beban pada roda penggerak.
- Koefisien gesekan antara ban dan permukaan.
- Torsi mesin dan rasio roda gigi.
Persamaan dasarnya melibatkan mengalikan berat pada poros penggerak dengan koefisien gesekan. Itu memberi Anda gaya gesekan statis maksimum. Jika mesin dapat menghasilkan torsi yang cukup melebihi hambatan beban, maka kendaraan akan bergerak. Jika berat beban melebihi batas gesekan maka roda akan berputar.
Dalam kasus Tundra, koefisien gesekan pada aspal kering tinggi. Berat trotoar truk memberikan gaya ke bawah yang cukup besar. Mesin diesel atau bensin menghasilkan torsi melalui sistem reduksi diarahkan yang melipatgandakan gaya. Hasilnya adalah tarikan bersih yang positif.
Melampaui Aksi
Adegan penambangan dirancang untuk menjual truk. Namun prinsip ini berlaku untuk segala hal mulai dari traktor hingga kapal tanker.
Saat Anda membeli kendaraan derek, Anda melihat peringkat kapasitas dereknya. Angka tersebut mengasumsikan kondisi ideal. Ini mengasumsikan distribusi berat yang sempurna. Ini mengasumsikan ban bagus. Diasumsikan Anda tidak berada pada kemiringan 15 derajat saat menarik beban yang meluncur ke arah tebing.
Tarikan drawbar di dunia nyata lebih berantakan. Lumpur mengurangi gesekan. Es menghilangkannya. Tekanan ban yang buruk mengubah bidang kontak. Namun konsep intinya tetap sama. Paksa di
Berhentilah menebak-nebak berapa berat yang sebenarnya dapat diangkut oleh rig Anda. Perhitungan di balik tarikan drawbar sangatlah mudah setelah Anda menghilangkan jargon tekniknya. Ini bukan tentang angka ajaib; ini tentang torsi, roda gigi, dan gesekan.
Anda memerlukan drawbar pull (DP) dalam pound. Ini memberitahu Anda gaya total yang tersedia untuk memindahkan beban. Mulailah dengan upaya traksi yang kasar. Ukur torsi mesin Anda dalam inci-pound ($T$). Kalikan dengan total rasio pengurangan gigi ($R$). Ini termasuk transmisi dan poros. Kemudian bagi dengan jari-jari ban penggerak ($r$) dalam inci.
$$DP_{kotor} = \frac{T \kali R}{r}$$
Hasil ini adalah kekuatan tarikan mentah Anda. Tapi Anda tidak sedang menarik kereta luncur di atas es. Anda sedang berjuang di lapangan. Itu membawa kita ke bagian kedua dari persamaan: hambatan gelinding ($RR$).
Perhitungan Resistensi Bergulir
Tahanan gelinding adalah gaya yang diperlukan untuk menjaga kendaraan tetap bergerak di atas suatu permukaan. Anda menghitungnya dengan mengambil berat kotor kendaraan ($GVW$) dalam pound. Kalikan dengan koefisien hambatan gelinding permukaan ($R$). Koefisien ini biasanya dinyatakan dalam pon per 1.000 pon berat. Bagilah totalnya dengan 1.000 untuk mendapatkan gaya sebenarnya dalam pound.
$$RR = \frac{GVW \kali R}{1000}$$
Menemukan koefisien yang tepat adalah hal yang membuat kebanyakan orang mengalami kebuntuan. Anda memerlukan data spesifik permukaan. Beton yang baik biasanya memiliki berat sekitar 15 pon per 1.000 pon. Kotoran lembut? Jumlah itu meroket. Cari tabel untuk medan spesifik Anda.
Berikut adalah contoh nyata untuk membuatnya melekat. Bayangkan sebuah forklift atau truk industri berbobot 8.000 pon melaju di atas beton yang bagus. Koefisiennya adalah 15.
$$8.000 \kali 15 = 120.000$$
$$120.000 / 1.000 = 120 \text{ pon tahanan gelinding}$$
Sekarang Anda memiliki biaya gesekan. Beratnya 120 pon. Anda perlu mengurangi ini dari upaya traksi kotor Anda untuk mendapatkan tarikan drawbar yang sebenarnya.
Rumus Tarik Drawbar Bersih
Gabungkan kedua bagian menjadi satu persamaan utama.
$$DP = \frac{T \kali R}{r} – RR$$
Mari kita jalankan angka-angkanya pada mesin hipotetis. Motor menghasilkan torsi 4.800 inci-pon. Itu berarti 400 pon-kaki. Pengurangan gigi secara keseluruhan adalah 10:1. Jari-jari ban penggeraknya adalah 18 inci.
Pertama, carilah usaha traksi kasarnya:
$$4.800 \kali 10 = 48.000$$
$$48.000 / 18 = 2.667 \teks{ lbs (kotor)}$$
Sekarang kurangi hambatan gelinding yang kita hitung sebelumnya (120 lbs):
$$2.667 – 120 = 2.547 \teks{ lbs}$$
Tarikan drawbar bersih Anda adalah 2.547 pon. Itulah yang sebenarnya harus Anda dorong. Segala sesuatu yang lain hanyalah gesekan.
Mengapa ini penting? Karena jika Anda mencoba menarik beban seberat 3.000 pon, Anda sudah berada di bawah air. Matematika tidak berbohong. Rasio roda gigi melipatgandakan torsi tetapi mengurangi kecepatan. Ban yang lebih besar mengurangi gaya pada bidang kontak. Kondisi permukaan memakan efisiensi Anda.
Anda tidak memerlukan gelar di bidang teknik mesin untuk mengetahui hal ini. Anda hanya memerlukan spesifikasi kendaraan Anda dan kondisi jalan. Periksa radius ban Anda. Verifikasi rasio gandar Anda. Cari koefisien permukaan Anda. Masukkan nomornya.
Hasilnya memberitahu Anda apakah Anda akan memindahkan beban atau hanya memutar ban Anda. Simpan persamaannya dengan mudah. Mereka menyelamatkan Anda dari mengangkat beban yang salah.
