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

Pranevich Ihar

Трение качения в системе "колесо- дорога"

Рейтинг: 4.89. Голосов: 167.
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: ux2jnhrf Добавить / редактировать метки
Категории
Без категории

Комментарии

  1. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от БЕЛАЯ ПТИЦА Посмотреть сообщение
    Если ты не видишь Донов - это не значит, что их нет!
    Подобное можно сказать и о воздушных пружинах пневматической шины.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Воздушные пружины в пневматических шинах имеются, независимо от того, нравится ли это кому-то, или нет.
  2. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от pavlinux
    И даже опасно, особенно новичкам, выбирать покрыхи/обода для минимизации тр. качения. https://velomania.ru/23228%E2%80%93v...elosipeda.html
    В принципе, не так это.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar
    Опасностей не видно,- чем меньше трение качения, тем меньше затраты энергии велосипедиста при движении с той же скоростью. Стоит отличать от трения скольжения, характеризующего сцепление шины с дорогой. https://velomania.ru/23228%E2%80%93v...elosipeda.html
  3. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Jambozzy Посмотреть сообщение
    ну, у меня тут однозначное мнение, сложившееся за десятилетия катания, начиная с шоссе еще в СССР.
    если покрышка одного типа ну условно, 32 трубка.клинчер, то "накат" у нее будет +- одинаковый у всех. ну если только не лютая кроссовая - злая. рисунок протектора кончено влияет но не сильно. Тоже самое и с МТБ резиной. грязевая злющая покрышка конечно по Освальду едет худе чем полуслик, но так никто не ездит. а условный полуслик от любой контоы поедет одинаково.
    Примерно так. Однако, колесо на трубке, как правило, будет иметь существенно меньшее трение качения по отношению к клинчерному, с шиной схожих размеров.
  4. Аватар для Pranevich Ihar
    Велосипедная шина с глубоким протектором имеет, как правило, меньшую жёсткость соприкасающейся с покрытием части, и, как следствие, большее трение качения на твёрдой ровной поверхности.
  5. Аватар для Pranevich Ihar
    По существу, оптимизацией клинчерных колёс особо не занимались, так как спортсмены и продвинутые любители использовали колёса на трубках, обладающие малым трением качения за счёт небольшой высоты полости, занимаемой воздухом в шине.
  6. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Rule №5 Посмотреть сообщение
    у нее толщина рабочего слоя миллиметра полтора.
    Более жёстким в направлении действия деформирующей силы получается, меньше потери энергии на деформации.
  7. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от ollegator5 Посмотреть сообщение
    Выходит, если катить на голой камере, то жопу можно отбить? Высота воздушных пружин в ней будет такая же , как и с покрышкой.
    Хотя, камера будет проминаться до обода.
    Жёсткость воздушных пружин будет совсем малой, по причине небольшого давления воздуха.
  8. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Амбидекстр Посмотреть сообщение
    Но зато я точно почувствовал, что с узкой резиной, накачанной чуть выше верхнего предела, самокат катит, и чем резина уже, а давление выше - тем лучше.
    В общем-то, так и должно быть.
  9. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от al_giorno Посмотреть сообщение
    Все жирноколесное на хорошем асфальте ощущается бесконечно тоскливо
    Нежёсткие колёса, большие потери энергии на деформации при качении.
  10. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от vadimtt Посмотреть сообщение
    от "воздушных пружинок" (с) никто не отделается
    Объективно существующая реальность,- если есть сжатый воздух в шине, то имеются воздушные пружины, жёсткость которых зависит и от его давления.
  11. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от al_giorno Посмотреть сообщение
    На асфальте чуть шире покрышка как-то не особо едет.
    Цитата Сообщение от al_giorno Посмотреть сообщение
    Там, где на 25 мм приходится тормозить, на 32 еще кручу
    Жёсткость колеса с узкой шиной больше, затраты энергии на работу сил трения качения меньше.
  12. Аватар для Pranevich Ihar
    Шина обычно трудно бортируется на внутренне неглубокий или заложенный обод, но так же сложно и разбортируется, что в случае вынужденной необходимости позволяет ехать на спущенной.
  13. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Rule №5 Посмотреть сообщение
    в двух словах, шире обод - больше диаметр шины - ниже давления воздуха
    Обусловлено жёсткостью шины с воздухом.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Чем обод шире при схожей внутренней глубине, тем меньше высота полости, занимаемой воздухом в той же шине, и при том же давлении воздуха её жёсткость больше. Снизить можно уменьшением давления воздуха в шине.
  14. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от al_giorno Посмотреть сообщение
    На ходу стали хуже из-за помешательства на аэро.
    Вероятнее, по причине перехода от колёс на трубках к клинчерным.
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    клинчерные с широкими шинами и невысоким давлением воздуха в них менее эффективны на шоссе
  15. Аватар для Pranevich Ihar
    Реалии ...
    Цитата Сообщение от Pranevich Ihar Посмотреть сообщение
    Приходилось ехать на спущенных существенно и полностью колёсах,- по хорошему асфальту во втором случае, с избыточной жёсткостью колеса, ехалось заметно легче по сравнению с первым, при недостаточной его жёсткости.
  16. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от VDarky Посмотреть сообщение
    И второй момент, на который обратил внимание: при одинаковом давлении в резиновой камере и в ТПУ, резиновая камера прожимается легче, как будто в ней давление ниже.
    Получается, жёсткость в первом случае меньше.
  17. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от EndoSteel Посмотреть сообщение
    На самом деле от ширины обода многое зависит. Одна и та же 32мм резина на одних и тех же 6 очках с ободом 19мм будет весьма дубовой, а с 14мм очень даже амортизирует.
    Жёстче шина с воздухом при том же его давлении на ободе большей внутренней ширины, в условиях подобной их внутренней глубины.
  18. Аватар для Pranevich Ihar
    Ещё пример ...
    Цитата Сообщение от Dmitry_30 Посмотреть сообщение
    Внутренняя 16,2 мм.
    Цитата Сообщение от Dmitry_30 Посмотреть сообщение
    Покупать широкие, типа как 21,5 мм у меня на шоссере не хотелось. Там жёсткость сильно выше, даже при меньших давлениях.
    Цитата Сообщение от Dmitry_30 Посмотреть сообщение
    Сильно ощущается для шоссейных размеров покрышек 26-32 мм разница между внутренней шириной обода 16-18 мм и 22 мм. Прям значительно.
  19. Аватар для Pranevich Ihar
    Цитата Сообщение от Rixe Посмотреть сообщение
    можно попробовать положить более толстую ободную ленту, а может и не одну
    Цитата Сообщение от Rixe Посмотреть сообщение
    давления вроде как столько же, но проседает меньше и накат лучше
    Коэффициент трения качения колеса должен уменьшиться.
  20. Аватар для Pranevich Ihar
    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
    Износ шин на таких колёсах был существенно меньшим, по сравнению со случаем незаложенных ободьев.