Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

1964 Комментарии

28.11.2018 в 20:56 (591065 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=F_трs, Кулона F_тр=(К_kmg)/r, где g=9,8 м/с²- ускорение свободного падения, r= 0,34 м- радиус колеса, получается выражение для коэффициента трения качения: K_k=(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

Категории: ‎ Без категории

Отправить другу ссылку на эту запись

« Предыдущая запись Главная страница Следующая запись »

Pranevich Ihar - 20.01.2025 19:08
Сообщение от 2020АК103

Я проехал на 38 км/ч эти 20 кругов и собой доволен. Впереди два года, чтобы ускорится на 3-4 секунды на круг.
А может и не два года)))

Задача, возможно, упростится, если использовать велосипед с колёсами на трубках.
Pranevich Ihar - 20.01.2025 19:38
Сообщение от ollegator5

Здесь да. Но это моя внутренняя эстетика. Не заходят мне бублики по картинке... Пусть + несколько км/ч по скорости ( очень сомнительно ) Но! На вкус и цвет.... А по большому офигенски.... Я такой хочу!

Всё-таки, куда важнее ходовые качества велосипеда, чем его внешний вид.
Pranevich Ihar - 20.01.2025 20:24
Сообщение от EndoSteel

Я асфальтовый ездун на работу, у меня резины шире чем 2.1 не бывает.

Для езды по асфальту оптимальны, с точки зрения меньших потерь энергии при качении, колёса с узкими шинами.
Pranevich Ihar - 20.01.2025 21:05
Сообщение от Offroadster

Сообщение от снежный мамонт

Сборная солянка будет одинаково работать, будь-то надпись на раме "аист" или "спешализед".

А как будет ехать вел, если солянка норм, а рама - ашан?..)

Колёса оказывают решающее влияние на ход велосипеда.
Pranevich Ihar - 20.01.2025 22:05
Сообщение от Dmitrii80

Довольно известный веломагазин, в наших палестинах. Висит Бад бой. На а8 и ремешке. Подхожу, качаю заднее колесо. А оно не крутится! И в уши, начинают " специфилисты" заливать. Мол планетарка, а шо ты хотел... Блин, давай на улицу выйдем. Там вел на планетарке, и ты посмотриш КАК оно должно работать. Ни кто, и ни когда, не выполняет мануалы диллера.

Сообщение от PASSATizhi

Новое не крутится. Это нормально. Моя 8ка тоже с новья тупила. Сейчас накат отличный. Не вскрывал, и страшно вообще то. Начитался тут))

Силы трения во втулке при вращении вывешенного колеса малы.

Сообщение от Pranevich Ihar

Предположим, имеется колесо массой m= 1,5 кг, распределённой преимущественно на ободе, свободно вращающееся в подвешенном состоянии, при этом линейная скорость точек, наиболее удалённых от оси, изменяется от v(2)= 12,7 км/ч до v(1)= 11,8 км/ч за время t= 3 с. Основное уравнение динамики вращательного движения M= Iε, Fr= (mrr)·(a/r), F= ma, второй закон Ньютона. Учитывая, что a= (v(2)-v(1))/t, получается F= m(v(2)-v(1))/t, и подставляя численные значения, выходит, что величина возникающей во втулке силы трения равна 0,125 Н. https://forum.velomania.ru/entry.php...ge=90#comments
Pranevich Ihar - 21.01.2025 19:01
Сообщение от D'Artagnan

Но внутренняя 25мм всего. ИМХО ничего такого уж страшного в этом нет, но есть и другие мнения.

Смотря, под какой ширины шину, в каких дорожных условиях.
Pranevich Ihar - 21.01.2025 20:05
Сообщение от Dmitry_30

Сообщение от stronge

Я у себя хотел сначала колёса менять, но теперь полюбас овощемер возьму первым.

Колёса тоже значимый вклад дают в экономию. Я везде и всегда сначала колесья апгрейдил. Мощемер потом.

Колёса являются наиболее важными компонентами, составляющими велосипед, касательно его ходовых качеств.
Pranevich Ihar - 21.01.2025 21:35
Сообщение от Offroadster

велосипед, или "а он приятно катит, оказывается"

По большей части, зависит от колёс с шинами.
Pranevich Ihar - 22.01.2025 14:14
Сообщение от PASSATizhi

Лучок знатный. Колёса такие, фактурные, впервые вижу

Вложение 715399

Должны быть жёсткими колёса, с невысокими значениями коэффициента трения качения.
Pranevich Ihar - 22.01.2025 15:00
Сообщение от Rule №5

Страшненькие колесы. вот если бы их раскрасить

Во время езды суммарная сила трения качения колёс имеет значение,- чем она меньше, тем выше скорость велосипедиста при той же развиваемой им мощности.
Pranevich Ihar - 23.01.2025 17:38
Сообщение от снежный мамонт

аисты шоссе как бы и не видел нигде в живую, ни на дорогах ни в продаже.

Сообщение от Pranevich Ihar

Ранее были шоссейные Аисты, например: https://aist-velo.ru/gorodskie/shoss...iped-aist-mach.

Всё-таки, для шоссейных и трековых велосипедов предпочтительны колёса, относительно минимизации их трения качения, на трубках, или иные модифицированные, с малой высотой полости, занимаемой воздухом в шине.

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

Сообщение от Pranevich Ihar

Эффект заключается в увеличении жёсткости колеса и уменьшении его коэффициента трения качения при сокращении высоты полости, занимаемой сжатым воздухом внутри пневматической шины. https://forum.velomania.ru/entry.php...ge=40#comments
Pranevich Ihar - 23.01.2025 20:24
Сообщение от сергей345

Кто-то хотел толстые покрышки. с 36 зубьями спереди быстро не покатит, для лесных троп наверное, или для гравийных обочин сильно загруженных дорог.

Значения коэффициента трения качения колёс будут немалыми за счёт широких шин.
Pranevich Ihar - 23.01.2025 20:39
Сообщение от terka

36х11 на среднем каденсе 90 - это около 40 кмч. Я так быстро по ровному без ветра, кажись, и не умею даже по асфальту, какие уж там лесные тропы?

Как от величины силы тяги зависит, так и от сил сопротивления движению, качению и лобового.
Pranevich Ihar - 24.01.2025 19:44
Сообщение от 2020АК103

Когда еду на верхнем хвате, еду как парусник. Но стоит взять низ, как сразу еду 40-42 км/ч.

Уменьшается величина угла ϕ, и, как следствие, сила лобового сопротивления.

Сообщение от 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.
Pranevich Ihar - 24.01.2025 21:09
Сообщение от KettlePRO

Покрыхи родные по кило весят (и стираются мигом).

Находящийся в контакте с дорогой толстый слой шины вызывает повышение коэффициента трения качения колеса по причине уменьшения его жёсткости.
Pranevich Ihar - 25.01.2025 01:38
Сообщение от 2020АК103

Сообщение от Sonic boom ice

Нужно искать свою рамцу

Рама мне подходит идеально, тренер сказал.

Колёса эффективные подобрать, лучше на трубках, ввиду малой высоты полости, занимаемой воздухом в такого типа шинах.

Сообщение от Pranevich Ihar

Эффект заключается в увеличении жёсткости колеса и уменьшении его коэффициента трения качения при сокращении высоты полости, занимаемой сжатым воздухом внутри пневматической шины. https://forum.velomania.ru/entry.php...ge=40#comments
Pranevich Ihar - 25.01.2025 15:10
Сообщение от 2020АК103

Просто все разное на треке с шоссе.

Однако, колёса в обоих случаях нужны с минимально возможными значениями коэффициента трения качения.
Pranevich Ihar - 26.01.2025 01:00
Сообщение от GEO.PS

покрышка осадила спицы

Воздух играет основную роль, способствуя некоторому уменьшению диаметра обода с ростом его давления в шине, и, соответственно, изменению сил натяжения спиц.
Pranevich Ihar - 26.01.2025 01:55
Сообщение от SE4.

На прошлой неделе, протягивая свои гравийные колёса, вывел удаление ободов от перьев/ног, с точностью до миллиметра (стендов и зонтомеров нет и небыло). Накинул покрышки, накачал и поставил на места. Чую - чё-т не то. СтоЯт не пасилёдке. Перемерил. Точно, обода, на накачаных колёсах, чуть ушли на слабую сторону, каждый. Пришлось все спицы по слабым сторонам ослабить по четверти оборота. Вот тогда колёса встали ровно.

Спицы слабее натянутой стороны колеса длиннее, их относительное укорачивание при уменьшении диаметра обода с повышением давления воздуха в шине ниже, как и сокращение силы натяжения.
Pranevich Ihar - 26.01.2025 02:00
В случае равномерной натяжки спиц с обеих сторон колеса увеличение давления воздуха в шине не приводит к смещению обода, сила их натяжения уменьшается на одинаковую величину.