Трение качения в системе "колесо- дорога" - Дневники - Форум Velomania.ru
RSS лента

Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

Рейтинг: 4.81. Голосов: 204.
Силы сопротивления качению оказывают существенное влияние при движении велосипеда, причём наибольшие потери энергии за счёт их действия происходят в системе "колесо- дорога".
Проводилось сравнение коэффициентов трения качения двух комплектов сликовых покрышек 23- 622 с металлическим кордом: одни с утончёнными стенками, другие, на 30% тяжелее, с обычными, давление составляло 7 атм.
Суть экспериментов заключалась в следующем: велосипедист съезжал с возвышенности (высотой 5 м, длиной около 200 м) с достаточно хорошим асфальтовым покрытием. Измерялся полный пройденный путь, считалось, что действует только сила сопротивления качению и её величина постоянна ввиду невысоких скоростей. Из законов сохранения энергии mgh=Fтрs, Кулона Fтр=(Кkmg)/r, где g=9,8 м/с2- ускорение свободного падения, r= 0,34 м- радиус колеса, получается выражение для коэффициента трения качения: Kk=(hr)/s. Для велосипеда, на колёса которого был установлен первый комплект покрышек, длина пути до остановки составила 393 м, второй- 443 м; среднее значение коэффициента трения в первом случае 0,00433 м, во втором- 0,00384 м.
Результаты экспериментов говорят о том, что более жёсткие колёса лучше катят по ровной твёрдой поверхности за счёт меньшего значения коэффицинта трения качения. Жёсткость колеса повышается из- за большей толщины стенок покрышек, которые можно рассматривать как пружины, вместе с воздухом в камере образующими систему параллельно соединённых пружин, жёсткость которой равна сумме жёсткостей отдельных. При вращении колеса шина с воздухом деформируется в месте пятна контакта. С точки зрения движения велосипеда как системы, в которой действуют внешние неконсервативные силы, эти деформационные потери энергии необратимы- один участок сжался, другой расправился, но на сжатие затрачивается энергия движения, которая при расправлении не возвращается в систему.
Для снижения потерь энергии движения необходимо повышать жёсткость системы "шина- воздух", чему могут способствовать: использование обода с неглубоким внутренним профилем, ободных лент большей толщины для уменьшения высоты воздуха с целью увеличения его упругих свойств; применение сликовых шин с более упругими боковыми стенками; увеличение давления в шине. При определённой внутренней ширине обода наименьший коэффициент трения качения будет достигаться при использовании возможно более узкой шины из рекомендуемого диапазона размеров. При данном поперечном размере шины минимальное значение силы сопротивления качению будет достигнуто при её установке на обод с возможно большей из рекомендуемых внутренней шириной.
Таким образом, оптимальный подбор шины и обода позволяет существенно уменьшить величину сил сопротивления качению при движении по ровной дороге с твёрдым покрытием.

Обновлено 29.11.2018 в 00:54 Pranevich Ihar

Категории
Без категории

Комментарии

  1. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от 2020АК103 Посмотреть сообщение
    решил начать знакомство со стальной
    К тому велосипеду, что есть, колёса нормальные собрать, лучше на трубках.
  2. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от 2020АК103 Посмотреть сообщение
    Я много слышал, что стальной велосипед едет мягко и приятно.
    В первую очередь, колёса влияют, их жёсткость. И, чем они жёстче, в разумных пределах, тем, по причине их меньших деформаций при качении, на ровном твёрдом покрытии приятнее ехать.
  3. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Nameless Посмотреть сообщение
    и трубки
    Меньшее, как правило, трение качения колёс на трубках.
  4. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от kaarel Посмотреть сообщение
    Покатал трек, странное ощущение. Я упоролся до соплей, в полном смысле этого слова, а при взгляде на цифры тренировки они как-то не впечатляют. На станке большая мощность легче переваривается, пока не понимаю, почему.
    Цитата Сообщение от Sonic boom ice Посмотреть сообщение
    трение качения#
    Завышены, наверное, показания значений мощности силы тяги в виртуальных условиях.
  5. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от P.V. Посмотреть сообщение
    Цифры не врут
    С трека, скорее, вернее.
  6. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Rule №5 Посмотреть сообщение
    Станок все-таки не настоящее котание, как не крути.
    Нет точной связи численных значений физических величин с реальностью, силы сопротивления движению, качению и лобового, некорректно учитываются.
  7. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от kaarel Посмотреть сообщение
    Станок, конечно, не живой вел, но соотношение мощность/пульс примерно должно сохраняться. А на треке пульс в космос, а мощность в метро.
    Прибавление значений мощности силы тяги в первом случае наблюдается.
  8. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от kaarel Посмотреть сообщение
    Цитата Сообщение от PASSATizhi Посмотреть сообщение
    Цыфры чего и откуда?
    С педалей и датчика пульса.
    Цитата Сообщение от P.V. Посмотреть сообщение
    Цитата Сообщение от kaarel Посмотреть сообщение
    Станок, конечно, не живой вел, но соотношение мощность/пульс примерно должно сохраняться. А на треке пульс в космос, а мощность в метро.
    В целом да, но состояние организма на данный конкретный момент, много от чего зависит.
    Физиология организма , как я помню, вверх и вниз меняется по синусоиде. Возможно ты сейчас на дне, вот пульс на мощу и отреагировал.
    Не вероятны постоянные серьёзные различия, если показания средств измерений, мощемера и датчика пульса, точны. 
  9. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    с его мега-куцей базой, курс держащей, как  Вложение 716963 и клумбовыми передаточными, годными лишь до 30 кмч, для тупо быстрых гонок по сколь - нибудь ровному - фигня
    Немалым суммарное трение качения колёс выходит из-за сильно неравномерной весовой нагрузки на них.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Получается, что чем неравномернее распределена весовая нагрузка на колёса велосипеда, тем значительнее мощность сил сопротивления качению при прочих равных условиях; дополнительная нагрузка приводит к большим потерям, если приходится на колесо, имеющее большее значение коэффициента трения качения. https://forum.velomania.ru/entry.php?b=12064
  10. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Ddady Посмотреть сообщение
    тридцаточку держать даже на ровном асфальте ( в сферическом вакууме) не просто, а уж при реальных факторах ( встречно-боковой или полный вмордувинд ) практически невыполнимо на складне с прямой посадкой
    Да ещё и с колёсами на неузких шинах.
  11. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Bucket of kittens Посмотреть сообщение
    А ежели на маленький мотор поставить большой маховик, мощность увеличится?
    Цитата Сообщение от basil_bezdna Посмотреть сообщение
    То, что чем тяжелее шатуны или ботинки, то ехать проще?
    Мощность определяется самим двигателем, не внешней навеской.
  12. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Следим за логикой "чугун катит": сначала ты разгоняешь чугун, а потом чугун инерцией поддерживает ровный ход всей системы
    Для поддержания скорости массивной системы требуется больше энергии, за счёт возрастания работы сил трения качения. 
  13. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Гром 63 Посмотреть сообщение
    Но тут нужно учитывать, что, похоже, на разных диаметрах и на разном давлении один и тот же рисунок протектора работает совсем по разному.
    Жёсткость колёс отличается, как и коэффициент трения качения, в зависимости от размеров полости, занимаемой воздухом в шине.
  14. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Bucket of kittens Посмотреть сообщение
    Может, колесы делать из чугуния, литые?
    Лёгкие жёсткие колёса оптимальны для движения на велосипеде по ровной твёрдой поверхности.
  15. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Цитата Сообщение от Bucket of kittens Посмотреть сообщение
    То бишь, чем тяжелее колесы, тем легче преодолевать затупы о корни, выбоины и пр. подобные крутые кочки?
    Может, колесы делать из чугуния, литые?
    Поставь себе легкие, и наслаждайся легкими и высокими подскоками на каждой кочке вверх, вместо поступательного движения вперед.
    Велосипед на умеренно жёстких колёсах не подскакивает, а перекатывается через неровности дороги.
  16. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от педали Посмотреть сообщение
    чем колеса тежелее тем легче преодолевать неровности
    Жёсткость колеса определяюща.
  17. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от педали Посмотреть сообщение
    алюминиевые для ровных дорог, там на них легче
    Меньшее трение качения колёс возможно получить.
  18. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от ...MW... Посмотреть сообщение
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Вы путаете линейное влияние маховика, и нелинейное. Маховик на колесе линейно влияет на помощь колесу. Маховик выше по трансмиссии, то есть, "запитаный" на колесо через всякие передаточные (в том числе, через разницу диаметров валов и прочих факторов у авто между потрохами двигла и колесами) - совсем не линейно. Архимед в курсе, и все такое.
    Другими словами, на практике: чугунное колесо поможет въехать на кочку, но при этом ваша трансмиссия (тапки у велосипедиста) все равно достаточно резко почувствует толчок (снижение оборотов). На велосипеде это не разрушительно и мотор не заглохнет)) но нифига неуютно и сбивает ритм каденс\нагрузка. Задача, чтобы трансмиссия так не дергалась = маховик должен быть "на двигателе".

    Повторюсь: т. к. влияние маховика на двигле не линейное, то и использовать его для буквально линейного движения (то есть, по ровняку монотонно) - лишняя нагрузка, да. Осмысленно использовать тяжелый маховик только для более ровного (поступательного)) проезда затупов. Если затупов много, как у трактора при целевом назначении)
    Те же автомобильчики класса GT: большие маховики у тяжелых из них. А потому, что тяжелая машина резко тупит даже о начало очень пологого апхила (среди велосипедов, тандемоводы об этом в курсе)), не говоря уже о маневры.

    Итого, маховик на велотапках поможет в двух случаях: не дергать трансмиссию при въезде на корни и пр., и при резкой динамике в виражах (вот там у вас чугунное колесо центробежно унесет нафиг наружу, а тяжелые тапки - нет).
    Че за фигня?
    - чем легче, тем меньше инерция, тем ехать лучше!
    - что легче раскрутить и с меньшими потерями на трение - то едет еще лучше!
    Без вариантов!
    Меньшая суммарная сила трения качения колёс содействует снижению силы тяги при сохранении скорости движения.
  19. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от slippery road Посмотреть сообщение
    У меня сразу проколы закончились, когда поставил обода с внешней шириной в 27 мм под 28 покрышки. И вбивать 8 атмосфер наконец-то перестал. 5 на переднее, 6 на заднее и погнал.) И это еще "с запасом".
    Жёстче стали колёса.
  20. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от снежный мамонт Посмотреть сообщение
    Не взлетит. Может и будет меньше шуметь, но накат ухудшится. Покрышке при проминании надо куда-то складываться, и потом раскладываться
    Трение качения колеса в первую очередь обусловлено деформациями шины с воздухом.