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

Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

Рейтинг: 4.81. Голосов: 205.
3474 Комментарии
Pranevich Ihar
28.11.2018 в 20:56 (1363127 Просмотров)
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

Метки: Нет Добавить / редактировать метки
Категории
‎ Без категории

Комментарии

  1. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Алекsei Посмотреть сообщение
    Плохих ободов не существует.
    Есть внутренне глубокие ободья, к примеру, одностенные, не эффективные с точки зрения относительно большого трения качения собранных на них колёс.
  2. Аватар для Pranevich Ihar
    Предположим, физическое тело, угол между плоскостью фронтальной поверхности площадью S которого и направлением движения равен ϕ, имеет скорость v относительно окружающей его воздушной массы. Величину силы давления со стороны воздуха на данное тело можно определить, используя основное уравнение молекулярно- кинетической теории и уравнение состояния идеального газа: F= p·S= (1/3)·(μ/N(а))·(р(0)/(kT))·(vsin(ϕ)·vsin(ϕ))·S, где μ- молярная масса воздуха, N(а)- число Авогадро, р(0)- атмосферное давление, k- постоянная Больцмана, T- термодинамическая температура.
  3. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от MEHANIK Посмотреть сообщение
    Вроде бы две стенки, но расположены на расстоянии 2мм друг от друга, и в итоге они были слабее чем многие одностенные обода.
    Ободья внутренне глубокие, колёса на них сравнительно нежёсткие получаются.
  4. Аватар для Pranevich Ihar
    Чем меньше трение качения колёс, тем ощутимее разница в скорости на шоссе при езде по ветру и против него.
  5. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Вы сейчас пытаетесь задвинуть теорию на основе современных аналогичных "стелсов" тем, кто на практике много ездил на сабжах. Вам же уже не раз тут сказали, что "стелсы" едут не как сабжи. "Стелсам" может и нужна передачка пониже, потому что они ну так себе катят - рамы не отзывчивые. Поэтому современные синглы нынче в той нише, где они - отзывчивость не_приятная = катать "неинтересно".
    Основное отличие в колёсах, их жёсткости, и, соответственно, трении качения.
  6. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Евгений Ник Посмотреть сообщение
    К тому же кантрийная резина на скоростях за 30 ведёт себя неадекватно, сопротивление скачком возрастает.
    Трение качения колёс возрастает с увеличением скорости движения, https://forum.velomania.ru/entry.php?b=11529.
  7. Аватар для Pranevich Ihar
    При движении физического тела относительно воздушной массы давление воздуха на его фронтальную поверхность повышается, тыльную понижается, по сравнению с атмосферным.
  8. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Gera_Serg Посмотреть сообщение
    Видимо по причине приятной мягкости (недонабивки до мин. рек. производителя) покрышки и не пробегают 8 тыс, а ходят по только 5,5?
    Больше деформации шины, скольжение в области соприкосновения с дорогой, выше износ.
  9. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Rule №5 Посмотреть сообщение
    Апгрейд на карбон, помимо глубокого морального удовлетворения и более современного внешнего вида, позволяет устанавливать более широкую резину. Ну, и ощущущения от езды другие.
    Прежде всего, за счёт большей внутренней ширины ободьев.
  10. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Dmitry_30 Посмотреть сообщение
    Там с этими ободами есть нюанс, который я прям неистово ощутил. У обода с внутренней шириной 18 мм и 22 мм на одной и той же покрышке существенно отличается жёсткость покрышки. Чем внутренняя шире, тем покрышка становится жёстче.
    Так, в общем-то, обычно и получается, при этом трение качения более жёсткого колеса меньше.
  11. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Vasily75 Посмотреть сообщение
    Резина 28 и тем более 32 мм тяжелее резины 23 мм. И на твёрдой поверхности имеет большее сопротивление.
    Коэффициент трения качения одного и того же колеса на ровной твёрдой поверхности с более узкой шиной подобной модели при одинаковом далении водуха в ней меньше.
  12. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от NeverDie Посмотреть сообщение
    Тяжелый велосипед ощущается на ходу мягче -- так же как легкий мячик будет больше прыгать и скакать по неровностям в сравнении, например, с бильярдным шаром.
    Цитата Сообщение от omachulski Посмотреть сообщение
    о! такое ощущение у меня было. приехал на фэтбайке в конечную точку похода нарьянмар, снял с велика все сумки, отправил себе почтой посылку весом 15кг, выезжаю из почты, первое ощущение "чтож он такой жесткий то..."
    От весовой нагрузки на колесо зависит жёсткость шины с воздухом.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Форма шины изменяется под действием весовой нагрузки на колесо, даже относительно небольшой, что, как правило, приводит к некоторому уменьшению жёсткости и увеличению коэффициента трения качения. https://forum.velomania.ru/entry.php?b=12019&page=2
  13. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от jazz_fan Посмотреть сообщение
    скорость и накат - это одно. Комфортная посадка и плюшевая вилка/резина - в противоположной стороне хотелок.
    Жёстче колёса- меньше их трение качения, больше скорость велосипедиста при той же мощности, и наоборот.
  14. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Внешний диаметр 26 на круизерных шинах почти = внешнему диаметру 622х40
    Среди колёс подобных размеров минимально возможным коэффициентом трения качения будет обладать таковое, имеющее на ободе большего диаметра узкую шину, за счёт меньшей высоты полости, занимаемой воздухом в ней.
  15. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от SergeNSV Посмотреть сообщение
    Сингл это не мультиспид, выигрываем в скорости, проигрываем в разгоне, по-другому юыть не может, это математика.
    Велосипед, обладающий колёсами с малым трением качения, может и ускорение больше при разгоне иметь, и скорость выше при равномерном движении.
  16. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    А вообще, в смысле целевого использования сабжа и круизеров (то есть, по паркету, и не трясучему грунту), будет катить не диаметр, а формат (профиль, рисунок, и т. п.) шин.
    Много факторов влияют; высота полости, занимаемой воздухом в шине, есть важнейший.
  17. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от plex Посмотреть сообщение
    Я как то сел на прокатный велик в Италии, обычный, не по росту даже, там жесткая вилка и узкая резина...., но как я поехал, как поехал, я не ехал, я летел... Велик был по типу городской/комфортный.
    А на своем Спеше, у меня наверное трудозатрат уходит на сопротивлению качению из-за широких и зубатых покрышек.
    На таких шинах получаются нежёсткие колёса, и, как результат, немалое их трение качения.
  18. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от polarpolaroid Посмотреть сообщение
    Вот и думаю то ли мескалы такие необыкновенные, то ли вся эта история с узотой и карбоном переоценена? А ведь самому хочется вторым велосипедом что-нибудь лёгкое на жёсткой вилке, с тонкими колёсами.

    Да-да, был попутный ветер в горку и всё такое. Однако факт, спокойно сидел на колесе за человеком на дорожной резине.
    Значима не столько сама по себе заявленная ширина шины, сколько её отношение к внутренней ширине обода,- чем оно ниже, тем колесо жёстче, имея при этом меньшее значение коэффициента трения качения.
  19. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Но вот как любитель и круизеров, скажу свое сравнение круизеров с сабжами: в монотонном крейсерском накате в народном темпе "до 23 км\ч", они весьма схожи. (Они не схожи в динамике и разгоне: круизеры слоупочнее ввиду совсем антиэффективной посадки, поэтому же на круизерах труднее продавить скорость овер 23 км\ч, даже если круизер мультиспидный. Но это уже не про колеса).
    Как раз таки, именно в колёсах может скрываться проблема, их большого трении качения, обусловленного шинами шире на ободьях меньшего диаметра.
  20. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Were1325 Посмотреть сообщение
    Почему кг то если речь про аэродинамику? Надо площадь в виде спереди считать.
    Цитата Сообщение от jazz_fan Посмотреть сообщение
    Лобовая площадь меняется незначительно. Типа было 0,5 м2 - стало 0,55 м2 В основном от массы возрастает трение в покрышках
    Коэффициент трения качения, сила, её мощность увеличиваются с ростом весовой нагрузки на колесо.