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

Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

Рейтинг: 4.89. Голосов: 173.
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 ilyitsh Посмотреть сообщение
    С замиранием сердца перешёл к ключевому моменту - надавил по центру, а реакцию ощутил по бокам в той же области!
    Классическое упругое тело,- если в одном направлении происходит сжатие, то в перпендикулярном ему растяжение, и наоборот; величины относительных деформаций связаны коэффициентом Пуассона.
  2. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от ilyitsh Посмотреть сообщение
    Радиальные пружины - где
    В направлении действия деформирующей силы.
  3. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от ilyitsh Посмотреть сообщение
    Большим и указательным пальцами левой руки я слегка сжал с боков покрышку в меру накачанной шины в одном месте, а большим и указательным пальцем правой руки сжал эту же покрышку в другом месте. Усилив сжатие правой рукой, левой рукой почувствовал увеличение сопротивления под подушечками пальцев.
    Закон Бойля- Мариотта, pV= const при постоянных массе газа и температуре.
  4. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от ilyitsh Посмотреть сообщение
    Блёз Паскаль срочно нуждается в реабилитации
    Паскаль здесь ни при чем, открыв свой закон задолго до того, как была изобретена пневматическая шина. Случается использование физических законов вне области их применения, приводящее к неверным выводам.
  5. Аватар для Pranevich Ihar
    На законе Паскаля основано, к примеру, функционирование гидравлического тормоза, однако, к пневматической шине его не стоило бы применять.
    Обновлено 05.10.2023 в 21:24 Pranevich Ihar
  6. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от ilyitsh Посмотреть сообщение
    С одной стороны -- гистерезисные потери как раз работают при отскоке, и примерно так же, как и при качении.
    При качении они не имеют какого-либо значения, так как система незамкнутая, в отличие от удара.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Удар и качение представляют собой разные физические процессы,- в первом случае систему взаимодействующих тел можно приближённо рассматривать как замкнутую, имея возможность применять к ней законы сохранения импульса и механической энергии, во втором нет.
  7. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Случается использование физических законов вне области их применения, приводящее к неверным выводам.
    Происходит иногда подобное, ещё пример ...
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Так, некоторые считают по неизвестным причинам замкнутой систему "колесо- дорога", применяя к ней законы сохранения импульса и энергии, вдобавок притягивая гистерезис.
    Обновлено 07.10.2023 в 21:51 Pranevich Ihar
  8. Аватар для Pranevich Ihar
    Систему сталкивающихся тел можно считать замкнутой, если импульс силы внешних сил за время соударения мал по сравнению с импульсами тел. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B4%D0%B0%D1%80
    В системе "колесо- дорога" это условие не выполняется.
  9. Аватар для Foxhead
    Это вы с 18го года обсуждаете????
  10. Аватар для Pranevich Ihar
    Особенности качения колёс велосипеда практически исследую десятки лет,- сначала собирал экспериментальные данные, с 2017 года стал создавать физические модели, формулировать теоретические положения.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Когда-то на моём дорожном Аисте ободья 622-25 были заложены ободной лентой толщиной 2,5 мм, что сокращало объём и высоту воздуха в шинах 40-622, заметно способствуя увеличению их жёсткости и уменьшению трения качения колёс. https://forum.velomania.ru/entry.php...age=3#comments
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    И это было тридцать пять лет тому назад.
    Обновлено 16.10.2023 в 00:31 Pranevich Ihar (уточнение)
  11. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от nasjalnika Посмотреть сообщение
    Даже если подседельная труба с высоко вытянутым из неё штырём определяет седло с ж.пой прямо над колесом (вертикалью от его оси), то накат становится хуже.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Увеличение неравномерности весовой нагрузки на колёса велосипеда повышает их суммарное трение качения.
    Подробнее о связи распределения весовой нагрузки на колёса велосипеда с их трением качения здесь: https://forum.velomania.ru/entry.php?b=12064.
  12. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Нормально катили советские дорожные велосипеды с колёсами на ободьях типа "ласточка", на коробчатых стало не то, нужно было дорабатывать.
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    Подтверждаю.
    Причиной была относительно небольшая внутренняя глубина первых.
  13. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    На шоссере кардан почти не грузит, а на мтв такая же передача - очень да)
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Меньшее суммарное трение качения колёс в первом случае.
    Сумма сил заметно возрастает в условиях второй ситуации.
    Обновлено 31.10.2023 в 12:06 Pranevich Ihar
  14. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Давление находящегося в шине воздуха на обод будет несколько большим в области её контакта с дорогой за счёт действия внешних сил, которые создают дополнительное давление,- обод локально деформируется, натяжение близлежащих спиц ослабевает; при данных условиях закон Паскаля не применим, так как нельзя пренебречь сжимаемостью воздуха. https://forum.velomania.ru/entry.php?b=12019#comments
    Случается, постоянно происходящий процесс деформации контактирующей с поверхностью дороги части колеса в реальных условиях эксплуатации сопровождается посторонними звуками.
    Цитата Сообщение от alexbravo97 Посмотреть сообщение
    когда одна из спиц проходит нижнюю точку слышен щелчок из-за её ослабления
  15. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от rrust Посмотреть сообщение
    Аэродинамические обода, они больше и тяжелее облегченных. Почему-то шоссеры любят высокопрофильные обода и чтобы ширина была ближе к ширине покрышки.
    Жёсткость колеса возрастает, коэффициент трения качения на хорошем асфальте сокращается.
  16. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    При определённой внутренней ширине обода наименьший коэффициент трения качения будет достигаться при использовании возможно более узкой шины из рекомендуемого диапазона размеров. https://forum.velomania.ru/entry.php?b=12019
    Так, именно так и есть.
    Цитата Сообщение от ollegator5 Посмотреть сообщение
    28-30 - это для покатушек а Поселках Городского Типа, где нет дорог... А для хорошего покрытия 20, 23 - песня! Вел просто летит!
  17. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Давление газа есть результат упругих столкновений его молекул со стенками ёмкости, в которой он находится. Если шина в месте контакта с дорогой сжимается, то расстояние между ней и ободом в этой области уменьшается, количество ударов об их в единицу времени становится больше, давление локально повышается. https://forum.velomania.ru/entry.php...age=3#comments
    Опыт. Берётся велосипедная камера, подкачивается, устанавливается на две твёрдые подставки, между которыми сантиметров пять. Если сверху теперь пальцем надавить на камеру, примерно посередине участка между подставками, то её нижняя часть в этой области тоже несколько опустится, что может свидетельствовать о некотором повышении на неё давления со стороны находящегося в ней воздуха. Однако, такое практически не наблюдается, если избыточное давление воздуха в камере близко к нулю.
  18. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    На законе Паскаля основано, к примеру, функционирование гидравлического тормоза, однако, к пневматической шине его не стоило бы применять. https://forum.velomania.ru/entry.php...age=6#comments
    Встречаются источники, в которых указываются условия примененимости закона Паскаля.
    Закон Паскаля выполняется для несжимаемых и сжимаемых жидкостей и газов, если сжимаемостью пренебрегают. Этот закон - следствие закона сохранения энергии. https://www.webmath.ru/poleznoe/fizi...ej_i_gazov.php
    Выходит, что когда сжимаемостью газа не следует пренебрегать, как в случае пневматической шины, закон Паскаля не выполняется. Часть энергии затрачивается на сжатие газа в локальном объёме, подвергшемся действию внешней деформирующей силы.
  19. Аватар для Pranevich Ihar
    Сжатый воздух оказывает влияние на силу натяжения спиц, в колесе с накачанной шиной она уменьшается.
  20. Аватар для Pranevich Ihar
    Не видится корректным допущение, что якобы боковины шины вызывают деформации обода при качении,- на самом же деле, они деформируются сами, так как их жёсткость в направлении действия деформирующей силы гораздо меньше таковой его.