Фундаментальные научные исследования физики колеса

[Pranevich Ihar]

пытаюсь понять

Роль сжатого воздуха в пневмошине крайне существенна.
Имеется установленная на обод колеса пневматическая шина, рассматриваются два случая.
1) Избыточное давление равняется нулю, в этом случае число ударов молекул воздуха о поверхность единичной площади равно снаружи и внутри. Если большим пальцем надавить на центральную часть шины, то она деформируется до обода.
2) Рекомендуемое избыточное давление, частота ударов молекул об единичную площадку изнутри намного больше, чем снаружи, так как в шине увеличилась их концентрация. Пальцем уже совсем трудно деформировать ту же шину, причём приложенная сила прямо пропорциональна величине смещения,- чем больше нужно деформировать шину, тем значительнее силу приложить. Объясняется тем, что внутри шины по мере прогиба со стороны воздуха увеличивается сила, действующая внутри её на поверхность под пальцем, в основном из-за роста числа ударов в единицу времени молекул о неё по причине сокращения расстояния между ней и ободом. С использованием узкой покрышки уменьшается высота воздуха, возрастает относительная деформация при той же абсолютной,- шина существеннее ей сопротивляется, выше её жёсткость.

[снежный мамонт]

Генитально! И ни слова о корде

[Viewshkin]

Они не предназначены для скоростной езды по хорошим дорогам, а относительно невысокая жёсткость позволяет проще преодолевать заметные препятствия; снижение коэффициента трения качения колёс по ровному твёрдому покрытию для них не первоочередная задача.

https://www.schwalbe.com/en/tour-rea...athon-almotion Одна и та же покрышка, один и тот же компаунд, одно и тоже предназначение. Как объяснить вашей теорией, что рекомендованное давление для размерности 55-622 ниже, чем для 40-622, а рекомендуемая нагрузка выше?

[Pranevich Ihar]

рекомендованное давление для размерности 55-622 ниже, чем для 40-622, а рекомендуемая нагрузка выше

Вероятно, максимально допустимая нагрузка имеется в виду. Разные условия эксплуатации,- снижение коэффициента трения качения колеса с шиной 40-622 важнее, так как предусматривается её использование на более-менее нормальных дорогах. 55-622 предполагается использовать в худших условиях, там нужнее надёжность шины.

[Viewshkin]

Вероятно, максимально допустимая нагрузка имеется в виду. Разные условия эксплуатации,- снижение коэффициента трения качения колеса с шиной 40-622 важнее, так как предусматривается её использование на более-менее нормальных дорогах. 55-622 предполагается использовать в худших условиях, там нужнее надёжность шины.

Шина 40-622 при давлении 4 бара будет жёстче шины 55-622 при этом же давлении?

[Pranevich Ihar]

Да, на одном и том же ободе.

[ilyitsh]

Тут пришла такая мысль. Традиционно, перед сном.

Показать то, что скрыто

Чаще всего такие приходы к утру безнадёжно растворяются, но я впервые не поленился, разлепил глаза и записал. Что инересно, мысль с утра сама вспомнилась!)

Для замера сопротивления качения есть барабанные стенды и замеры на дороге. Барабан стоит денег, замеры на дороге -- не замеры на самом деле, а субъективные заметки. А штучный стенд для прямых точных замеров будет стоить не просто денег, а много денег. Что в замену -- отскок! Что в наших руках? Ширина шины (на самом деле -- тип шины, но пытаемся вычленить влияние именно ширины), давление, высота падения. Меряем высоту отскока. Но оценивать будем не совсем то же самое. С одной стороны -- гистерезисные потери как раз работают при отскоке, и примерно так же, как и при качении. С другой стороны -- есть сомнения, что потери на проскальзывание сработают сходным образом. Хотя интуитивно предполагаю, что подобие есть, и, скажем, с максимально шершавой твёрдой жёсткой поверхности отскок будет таки меньше, чем от твёрдой гладкой, но посыпанной тонким песочком (тальком). В отличие от случая ровного качения сложный волновой характер распространения зон деформации может сильно исказить картину со сдвигами материала в области пятна. С третьей стороны -- самое интересное. И тут ответ на вопрос, нужно ли это. Тут к картине мира прибавляется усложнение в виде деформации конструкции колеса. По крайней мере, предполагаю, что большинство реальных колёс, с которыми могли бы быть проведены любительские эксперименты, намного податливее, чем колёса, взятые для промышленных испытаний на барабанах. Прямо скажем, сама идея не оформилась, и тут не то что поиск ответа, пока что поиск вопроса).
Отступая в сторону, поясню на более простой вещи. На мячике. Что без каркаса, естественно). Берём футбольшый/волейбольный/баскетбольный мяч, роняем его с разных высот, при разных давлениях и меряем отскок, записывая в табличку % высоты отскока к высоте падения. Не проверял пока ничего, но, по моему твёрдому ощущению, найдётся оптимальное давление, дающее максимальный %. И, опять же, интуитивно представляю, что для каждой высоты будет своё оптимальное давление. И, чем больше высота, тем больше давление. Очень приближённо выходит, что есть оптимальный прогиб деформируемой поверхности. И, чем больше высота (и скорость падения, и энергия падения), тем большее давление требуется для сохранения оптимального прогиба.
Возвращаясь к шинам. Наверное, тоже можно в серии падений поймать оптимум давления для получения максимального % отскока. Серия должна быть большой! Тут три переменных (для каждой шины!) - высота, давление, масса присоединённого к колесу груза. И что с этим делать? Наверное, вот что -- мерять прогиб. Это не сказать что просто, это непросто, это сильно не просто! Но в принципе вполне доступно. Надо посмотреть, какую скорость видеосъёмки обеспечивают доступные фотовидеокамеры, и сколько требуется. Кстати, если нужного числа кадров в секунду не находится, то всё равно можно найти способ фиксации максимального смещения. Уф!!!
И не подумайте, что лью воду на мельницу ПП

Показать то, что скрыто

(Пружин Проневича)

. Напротив, интуитивно полагаю, что ударный характер нагрузки НИЧЕГО не изменит в реакции воздуха, и что, как и в случае с установившимся гладким ровным качением, воздух отработает свою задачу идеально. Как и при посадке седока в седло -- один раз и на всю поездку.

---------- Добавлено в 10:15 ---------- Предыдущее сообщение было в 10:03 ----------

Да -- один раз, если по идеально гладкой дороге, а по попотрясу иначе. Кстати, барабаны же тоже имеют рифлёные насечки?

[Pranevich Ihar]

Следует различать замкнутые и незамкнутые системы.

В незамкнутых (колесо) и замкнутых (спортивная обувь) системах нужно использовать различные подходы для уменьшения потерь энергии,- в первом случае увеличивать жёсткость для минимизации деформаций, во втором оптимизировать её с целью способствования максимальному превращению кинетической энергии движения в потенциальную упругой деформации, и наоборот. Мяч представляет собой незамкнутую систему, когда катится, и замкнутую в момент соударения. https://forum.velomania.ru/entry.php?b=12019&page=3

[uiii]

Мяч в момент соударения это замкнутая система? Лолшто? И этот человек советует другим физику учить.

[Pranevich Ihar]

Правильно советует, раз не понимаете.