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

Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

Рейтинг: 4.86. Голосов: 199.
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 terka Посмотреть сообщение
    Единицы да, всё же лучше умножать Ньютоны на метры. Иначе килограммы в секунду за секунду получаются. А это уже не момент силы, а жёсткость. Пружины, к примеру
    Воздушной, в том числе.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Воздух в шине условно можно рассматривать как набор радиальных пружин, каждая из которых представляет упругое тело с площадью основания S, зависящую от внутренней ширины обода, и высотой h, модуль Юнга E которого равен давлению в ней, а жёсткость к= (ES)/h. При уменьшении ширины обода или увеличении размера покрышки уменьшается отношение S/h и, соответственно, жёсткость. Предполагается, что величина деформации x подчиняется закону Гука, и, при одной и той же величине деформирующей силы F и меньшей жёсткости, она будет больше x= F/k. А чем больше деформация покрышки, тем больше потери энергии на работу упругих сил. Боковые стенки шины образуют с содержащимся в ней воздухом параллельно соединённые пружины, а эта система с её центральной дорожкой- последовательно. https://forum.velomania.ru/entry.php?b=12019#comments
  2. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от GEO.PS Посмотреть сообщение
    Покрышка под рабочим давлением снижает натяжение спиц
    Сжатый воздух содействует понижению силы натяжения спиц, именно его давление на обод способствует уменьшению диаметра последнего.
  3. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от GEO.PS Посмотреть сообщение
    Например, готовый протянутый голый обод имеет натяжение спиц в 120 кг. Покрышка под рабочим давлением снижает натяжение спиц до 100 кг и так оно будет эксплуатироваться длительное время.
    Натяжение сильнее, по сравнению со слабее, натянутых спиц уменьшается на несколько большую величину.
  4. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    при просто езде какая надобность в максимально жестких колесах?
    Жёсткость колеса с шиной главным образом её коэффициентом упругости в накачанном состоянии обуславливается.
  5. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    Я всю жизнь езжу на минимальном натяжении (по асфальту, без экстрима), проблем не наблюдаю.
    Нежёсткие колёса, включая шины, имеют повышенные значения коэффициента трения качения на ровной твёрдой поверхности.
  6. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Лепила Посмотреть сообщение
    Всегда тяну с запасом на усадку . На 120 кг на сильной стороне под давлением довожу окончательно. Мне нравятся такие приемистые колеса. Пробовал не дотягивать- ехать отвратно. Велик раздражающе вялый .
    Немалое трение качения нежёстких колёс.
  7. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от GEO.PS Посмотреть сообщение
    по душе больше общая жесткость колеса даже в ущерб комфорту
    Не может быть большей, чем жёсткость шины с воздухом, последовательное соединение пружин это.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    С физической точки зрения колесо представляет собой систему упругих элементов, то есть пружин, возможно существенно различной жёсткости, воздушных и (или) изготовленных из любых подходящих материалов. https://forum.velomania.ru/entry.php...age=4#comments
  8. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    Энергоэффективность и торможение на дисках в основном зависят от угла перехлеста спиц, а не от натяжения.
    Коэффициент трения качения колеса зависит от его жёсткости, понижаясь с её ростом.
  9. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от GEO.PS Посмотреть сообщение
    Более "мягкое" колесо, я так понимаю, способно поглотить больше неровностей.
    Большее трение качения менее жёсткого колеса.
  10. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Gearbox Посмотреть сообщение
    все эти жесткие- они для шосце!
    Меньшие потери энергии на деформации более жёстких конструкций.
  11. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    Боковая жесткость - разница чувствуется только при скоростном прохождении поворотов, что вне спорта редко бывает.
    Радиальная жёсткость колеса влияет на его трение качения.
  12. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от ollegator5 Посмотреть сообщение
    Трек - это шоссе в лучшем виде... Полотно великолепное, нет ветра, температура ,а следовательно и плотность воздуха стабильные, рулить особо не надо, перепады высот -минимальные.
    Колёса трековых и шоссейных велосипедов должны быть жёсткими, с минимально возможной высотой полости, занимаемой воздухом в шине.
    Цитата 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
  13. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от SE4. Посмотреть сообщение
    Читать чужие отзывы, где никогда не бывает вводных, типа - вес катальца, ширина ободов, давление в шинах, типы покрытий... Скажем, где как не по асфальту может гудеть мтб-шина? Сразу понимаем офигенскую ценность того отзыва, когда чел. привык микроскопом гвозди заколачивать.
    Не являются эффективными колёса с широкими шинами на ровной твёрдой поверхности.
  14. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от SE4. Посмотреть сообщение
    тащить широкие шины катальцу - обывателю, вероятно, будет тяжелее, чем "узкие"
    Меньше, как правило, коэффициент трения качения колеса на узкой шине.
  15. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    в переводе на 36 спиц это не 3 креста, а 4.5, то есть угол перехлеста почти 180 градусов
    Радиальная жёсткость колеса падает с ростом числа крестов спицевания.
  16. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    в переводе на 36 спиц это не 3 креста, а 4.5
    Трение качения колеса повышается с уменьшением его радиальной жёсткости.
  17. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Offroadster Посмотреть сообщение
    На грани пота езжу на своих планетоходах
    Проблемы видятся в ободьях с шинами, а не типе втулки.
  18. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от KettlePRO Посмотреть сообщение
    А 37 слики влезут в раму "Спорт"?
    Поместятся, однако, трение качения стоковых колёс на них будет немалым, ввиду внутренне относительно глубоких и узких ободьев.
  19. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от aarrows Посмотреть сообщение
    защита боковины
    Жёсткие боковые стенки шины содействуют снижению трения качения колеса.
  20. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Jambozzy Посмотреть сообщение
    топить по трассе прямо и как можно быстрее
    Колёса жёсткие на узких шинах, трубках, нужны, если под трассой подразумевается шоссе.
    Цитата 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