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

Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

Рейтинг: 4.87. Голосов: 186.
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
    В покрышках, которые выше тестировались, протектор почти не имел значения для наката.
    Почему же,- выше шипы, меньше жёсткость, больше трение качения.
  2. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Евгений Ник Посмотреть сообщение
    Шумит - да, из за этого складывается впечатление, что едет хуже.
    Не кажется, а так и есть, по причине того, что часть энергии движения переходит в звуковую.
  3. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Minus_nsk Посмотреть сообщение
    Проверил зимой, по плотному снегу покрышка 26х2.3" продавливает каждым своим блоком поверхность, это слышно. Это тяжело офигеть как! И в том же месте на следующий день 27.5х3.0" просто плывут по верху, давление ниже, грунт не деформируется почти, ноги радуются. Наблюдал неоднократно такой эффект
    Все деформации за счет ездюка, без вариантов.
    Сама шина при этом сжимается на неменьшую величину, как если бы колесо катилось по твёрдой ровной поверхности. Другими словами, при качении колеса по неровному нетвёрдому покрытию сопротивление движению складывается из-за деформаций, и одного, и другого.
  4. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от rrust Посмотреть сообщение
    Ехали как-то по сосновому лесу по песочной дороге, лес и песок хорошо просох по многодневной жаре и ехать было тяжко, пропахивали колеи в песке ибо колеса хорошо так проваливались.
    Решил я попробовать проехать вдоль дороги по лесу, прямо по лесной подстилке.
    Внезапно оказалось что ехать там ваще не легче. Подстилка мягкая, многолетниее слои хвои, мелких веточек и моха трещали под колесами глубоко проминаясь.
    Через 10 минут вернулся на песок, ибо нуегонафиг хрустеть по глубокой рыхлой лесной подстилкой между соснами.
    Жёсткость покрытия обнаружилась меньшей, потери энергии на его деформации возросли.
  5. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от doctor-sherst Посмотреть сообщение
    пологий протектор покрышки -набегает пологой стороной кноба
    С точки зрения минимизации трения качения колеса предпочтительно их отсутствие.
  6. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Bucket of kittens Посмотреть сообщение
    Размер колес не играет никакой роли. Куды большую роль играет резина.
    Значение имеет как одно, так и другое.
  7. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Цитата Сообщение от D'Artagnan Посмотреть сообщение
    Это чтобы воздушным пружинкам не было так одиноко
    Их нет в раме.
    Воздушные пружины создаются сжатым воздухом, к примеру, в пневматической шине.
  8. Аватар для Pranevich Ihar
    Жёсткость воздушных пружин определяется, в том числе, и их длиной, равной высоте полости, занимаемой воздухом в шине, обуславливая трение качения колеса.
  9. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    В дождливую погоду тальк из шины вымывает за неделю, так что смысла не особо.
    Наличие талька в шине значимого влияния на трение качения колеса не оказывает.
  10. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Вот в чем суть разницы диаметров: плавность наката на неровности.
    В общем-то, колесо меньшего диаметра имеет большее трение качения на неровной дороге.
  11. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Heinz Посмотреть сообщение
    Немного маломерит
    Наверное, данная шина рассчитана для использования на более широком ободе.
  12. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Were1325 Посмотреть сообщение
    Неожиданно ощутил что заднее колесо приподнимается в такт своим оборотам. Подумал что лопнула спица и получилось яйцо
    Крайне маловероятно, что возникшие при повреждении спицы радиальные биения колеса будут ощущаться во время езды, не слишком жёсткая широкая шина с воздухом.
  13. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    что ССД на больших колесах больше
    Трение качения колёс меньшего диаметра бывает выше за счёт применения более широких шин.
  14. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от pelm Посмотреть сообщение
    Цитата Сообщение от GrandFa Посмотреть сообщение
    ну да, на великах всё чисто для красоты
    Именно. Особенно боковины.
    Боковые стенки шины важны, оказывая влияние на её жёсткость в накачанном состоянии, и, соответственно, трение качения колеса.
  15. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    А высота причем? Низкий профиль против высокого? И что?
    Колесо с шиной низкого профиля, как правило, имеет меньший коэффициент трения качения.
  16. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от GrandFa Посмотреть сообщение
    Боковины несут информационную нагрузку, а всё, что на беговой части, создаётся для улучшения сцепления и управляемости
    При качении колеса на шину вместе с находящимся в ней сжатым воздухом приходятся статическая весовая нагрузка и динамическая, связанная с её зависящей от скорости дополнительной деформацией, в области соприкосновения с поверхностью дороги, https://forum.velomania.ru/entry.php?b=11529.
  17. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Kshadr Посмотреть сообщение
    Друзья, я обзавелся мощемером и попробовал катать Гарминовские рекомендованные тренировки. Каково было мое удивление, что я не могу просто удержать мощность в одной зоне. Нашел почти ровный асфальт, но ямы, небольшие уклоны и повороты... График - расческа. Это мое неумение или дефект мощемера?Вложение 710532
    Мощемер измеряет мгновенную мощность силы тяги, которая во время вращения велосипедистом педалей изменяется в широких пределах, а при отсутствии такового равна нулю.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Силы сопротивления, качению и лобового, во время движения, меняясь по величине, действуют постоянно, независимо от того, вращает велосипедист педали или нет. С другой стороны, мощемер определяет мощность силы тяги косвенно, исходя из значений прикладываемой к шатунам силы и их угловой скорости вращения. Допустим, велосипедист прекратил педалировать,- велосипед катится, силы сопротивления совершают работу, можно определить их мгновенную мощность, умножив мгновенные суммарную силу на скорость, однако, мощемер должен показать нулевую, потому что вращения педалей нет. https://forum.velomania.ru/entry.php...ge=32#comments
  18. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Про разницу накатов речь не про запинку так что ты "аж кувырнешься", а про угол наезда на каждую песчинку (и буквально тоже)). Каждая песчинка - фигня-запинка, просто их много(с), из много складывается большее сопротивление качению у того колеса, у которого угол наезда тупее https://forum.velomania.ru/attachmen...0&d=1656785570.
    Жёсткое колесо катится по мелким неровностям хорошей дороги практически без дополнительных потерь энергии, нежёсткое же наоборот, теряет энергию, больше деформируясь.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Нежёсткое колесо при качении по ровной твёрдой поверхности как бы спотыкается само о себя,- вначале деформируется находящаяся в данный момент времени вблизи области контакта с дорогой его часть, затем происходит поступательное движение оси. https://forum.velomania.ru/entry.php...age=2#comments
  19. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от dinamics Посмотреть сообщение
    давление не заменит прочность резины и обода
    Жёсткость k шины с воздухом задаёт, исходя из закона Гука, величину деформации x, происходящей под действием определённой силы F, x= F/k.
  20. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от MEHANIK Посмотреть сообщение
    шоссерные рамы сделаны для шоссейной резины 23-25-27 мм и толще туда не поставишь
    Встречаются теперь шоссейные велосипеды с расстоянием между перьями рамы, вилки под более широкие ободья с шинами.
    Цитата Сообщение от Небесный Посмотреть сообщение
    У Погги 32 покрышки!