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

Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

Рейтинг: 4.87. Голосов: 189.
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 Евгений Ник Посмотреть сообщение
    Насчёт потерь в толстой боковине - хз, по ощущениям не заметил.
    Увеличения их не должно быть,- чем жёстче боковые стенки шины, тем, как правило, меньше потери энергии на её деформации и ниже трение качения колеса с ней.
  2. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Villentrenment Посмотреть сообщение
    По поводу трубок...
    Вижу немало велов с новыми дисковыми колесами под трубки.
    Меньше трение качения колёс на трубках по причине большей жёсткости.
  3. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от f1rstx Посмотреть сообщение
    трубка имеет смысла разве что на критериум напялить, во всех остальных областях применения - useless
    По своим физическим свойствам колесо с клинчерной шиной можно сделать несколько подобным таковому на трубке, используя внутренне неглубокий, относительно широкий обод.
  4. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Villentrenment Посмотреть сообщение
    в случае с трубкой - вызываем такси и едем домой и дальше еще приключения. А если это было за городом - все еще веселее.
    Обычно не возникало серьёзных проблем.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Товарищ с собой возил запасную трубку и кусок смолы,- что-то случилось, снял старую, промазал новую, поставил, накачал и поехал дальше.
  5. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Николай Б. Посмотреть сообщение
    А как тогда отнестись к тому факту, что задняя покрышка даже на таком давлении проседает примерно наполовину под моими 130 кг? Так что в результате к качению подключаются боковые шипы. (Кстати, наверное, тут и ответ насчет слабой катимости по асфальту: в теории должна работать только центральная гладкая дорожка, а по факту боковые шипы участвуют в работе и чуть-чуть подтормаживают.)

    Но тут надо еще учитывать крайнюю мягкость каучуковых стенок.
    Нежёсткая шина, при качении немалые деформации и потери энергии на них.
  6. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Ленивец Посмотреть сообщение
    А мне просто нравится ездить на трубках, все на уровне ощущений. Тут, как с пленочной фотографией, не факт, что результат будет лучше, но удовольствие получишь.
    Меньше потерь энергии впустую, приятнее езда.
  7. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Николай Б. Посмотреть сообщение
    22 мм.
    Цитата Сообщение от Николай Б. Посмотреть сообщение
    29х2.0
    Относительно узкий обод, широкая шина.
  8. Аватар для Pranevich Ihar
    Коэффициент трения качения колеса с шиной существенно зависит от вида покрытия, по которому оно катится, имея минимальное значение, в том числе, и ими обуславливающееся, на ровном твёрдом.
  9. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от blindrage Посмотреть сообщение
    https://www.bikeradar.com/features/t...i-rule-changes
    В последние годы некоторые гонщики – и в частности элитные гонщики на треке – тяготели к выносам чрезвычайной длины [ = к малой ростовке рамы], стремясь получить более вытянутое и аэродинамическое положение.
    В таком случае более равномерной весовая нагрузка на колёса становится, что способствует уменьшению их суммарного трения качения.
  10. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от zoic500 Посмотреть сообщение
    ниже стакан нужен
    Цитата Сообщение от Rule №5 Посмотреть сообщение
    меньше морда у вела и Ниже руль можно опустить, да.
    Заднее колесо несколько разгружается, переднее догружается.
  11. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от rrust Посмотреть сообщение
    на грэвеле по гладкому асфальту раскручиваю 40кмч, перестаю крутить и скорость быстро падает 35-30-25кмч
    Трение качения колёс немалое, вероятно.
  12. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от rrust Посмотреть сообщение
    слики видимо неудачные
    Коэффициент трения качения колеса не только от шины зависит, но и от его самого, обода в первую очередь.
    Влияние формы обода колеса на ходовые качества велосипеда: https://forum.velomania.ru/entry.php?b=10877, https://www.bsut.by/images/MainMenuF...nica/15/25.pdf.
  13. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от blindrage Посмотреть сообщение
    преимущество с т.з. геометрии
    На сумму сил трения качения колёс оказывает распределение весовой нагрузки,- лучше, чтобы была равномернее.
  14. Аватар для Pranevich Ihar
    Трение качения колёс зависит от их жёсткости в конкретных дорожных условиях,- чем покрытие качественнее, тем колёса должны быть жёстче для минимизации потерь энергии.
  15. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от polarpolaroid Посмотреть сообщение
    откуда вообще родился стереотип, что слик всегда лучше?
    Более жёсткое колесо, меньше его трение качения на твёрдой ровной поверхности.
  16. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от polarpolaroid Посмотреть сообщение
    Опять-таки что за втулки?
    Исправные втулки не оказывают значимого влияния на качение колеса.
  17. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от polarpolaroid Посмотреть сообщение
    Катимость определяет компаунд и отсутствие/наличие камеры, чем кондовей материал боковины, чем его больше, тем больше потери.
    Коэффициент трения качения колеса определяется его физическими свойствами, прежде всего, коэффициентом упругости, или жёсткостью.
  18. Аватар для Pranevich Ihar
    Трение качения сравнивается для конкретных колёс с шинами. Иными словами, разные колёса с одной и той же шиной могут иметь различные коэффициенты трения качения, как и наоборот.
  19. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от polarpolaroid Посмотреть сообщение
    Скорость не должна так быстро падать.
    Выявляется наличие немалых по величине сил сопротивления движению, качению и лобового.
  20. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от blindrage Посмотреть сообщение
    при установке лёгких вилсетов, сликов и «сковородки» впереди, по плоскачу практически знак равно с «чистокровным» road
    С малым трением качения колёса для гоночных шоссейных велосипедов нужны, достигается применением трубок на совсем внутренне неглубоких ободьях.