Teil 4B: Rollwiderstand und Impedanz

In Teil 4a Wir haben die Geschichte von behandelt Fahrradrollwiderstand Studieren und diskutierte das Konzept der Impedanz, eine Form des Widerstands, die direkt durch Oberflächenrauheit verursacht wird.  Das Konzept der Impedanz ist ein relativ neues und unbekanntes Territorium für Radsportblogs, für das jeder von uns ein Gefühl hat.  Impedance versucht, von einem Stopp auf Kopfsteinpflaster zu beginnen, über Waschbrett oder ein Viehgitter zu fahren. Es rollt einen vollen Dampf von einem schönen Bürgersteig auf eine Strecke von Chip-N-Seal und spürt, wie Ihr Geschwindigkeitstropfen während des Aufstiegs Ihrer Watts spürt, während Ihre Watts steigen .  

Während CRR oder der Koeffizient des Rollwiderstands den inneren Verlusten innerhalb des Reifens innewohnt, ist Impedanz eine Energiesaugerkraft, die durch Ihren ganzen Körper spürt ist.  Zuvor als "Suspensionsverluste" oder "übertragene Verluste" bezeichnet. Dieser Effekt tritt auf, wenn die Reifen ihre Arbeit aufgrund von Überinflation, geringer Größe oder nicht angemessenen Oberflächen nicht ordnungsgemäß erledigen können.

Wenn wir normalerweise über CRR oder Rollwiderstand sprechen, beziehen wir uns einfach auf Verluste im Reifen.  Da ein Reifen geladen ist, wird er verformen, und während der Luftspring im Reifen nahezu 100% effizient ist, ist das Gehäuse des Reifens nicht.  Wenn sich das Gehäuse ablenkt, wird Wärme durch die Bewegung der verschiedenen Gehäusematerialien erzeugt.  Diese Wärme ist Energie verloren aus dem System.  

In der Vergangenheit gab es zwei Lösungen für Gehäuseverluste, höhere Drucke zur Reduzierung der Gehäuseverformung und feinere Gehäuse aus Materialien mit größerer Effizienz.  Traditionelle Reifentrommeltests, die Art von Tom Anhalt, BicycletirerollingRessistance, Al Morrison und anderen umfasst das Laufen eines Reifens auf einer Metalltrommel bei verschiedenen Druck.  Diese Tests messen alle Gehäuseverluste innerhalb des Reifens. 

 Dieses Diagramm ist ein Beispiel von Al Morrison und Tom Anhalt eines sehr effizienten Reifens, der auf einer Stahltrommel getestet wurde.  Beachten Sie, dass der Rollwiderstand mit zunehmendem Luftdruck abnimmt. Dies ist ein Ergebnis des Reifens, der weniger am Kontaktfeld ablenkt.  Diese Art von Daten existiert seit vielen Jahren und ist teilweise für den Mythos „höherer Druck ist schneller“ verantwortlich, an den wir alle so lange geglaubt haben. 

Diese Daten berücksichtigen jedoch weder die Oberflächenrauheit noch die Ineffizienzen des menschlichen Körpers auf dem Fahrrad und sind daher unvollständig.

Tom Anhalt war einer der ersten, der Reifen nahm, die für Rollentests in das Feld verwendet wurden, um Daten zu replizieren.  Was er fand, war ein ziemlicher Schock! 

Während die Daten bei niedrigeren Drücken übereinstimmten, divergierten die realen Datendaten bei höheren Drücken etwas dramatisch von den Rollendaten! 

Diese Divergenz ist das Ergebnis von Impedanzverlusten, die das System überwältigen, wenn der Reifen überfüllt ist.  Am interessantesten war, dass dieser erste Test auf "Good" -Asphalt durchgeführt wurde, was wirklich Fragen zur Sprache bringt Oberflächen niedrigerer Qualität.

Die neue Theorie über Rollverluste besteht darin, dass sowohl Oberflächenimpedanz als auch Gehäuseverluste zusammengefügt wurden, um einen totalen Rollverlust zu erzeugen.  Dieses Konzept ist seit langer Zeit von Natur aus bekannt, da wir oft Reifen mit unterschiedlichem CRR auf verschiedenen Oberflächen diskutiert haben. Die neue Sichtweise ermöglicht es uns jedoch, die Gleichung in 2 Teile zu unterteilen, die so aussehen: 

Neues Konzept der theoretischen (Stahltrommel) CRR plus Impedanz = Gesamtrollverlust 

Summe der theoretischen (Stahltrommel) CRR und Impedanz

Diese Theorie sagt voraus, dass das System unter dem Breakpoint -Druck durch Gehäuseverluste dominiert wird (obwohl sie immer noch von der Impedanz beeinflusst werden) und bei höheren Drücken das System von Impedanzverlusten dominiert wird, obwohl sie immer noch von Gehäuseverlusten betroffen sind.

Im Sommer 2014 wurde dem SILCA -Team ein lokales Repaving -Projekt vorgestellt, das 900 Meter Straßen vollständig geschlossen hat.  Im Laufe des Projekts wurde der Bürgersteig vollständig abgekratzt und dann über ein Monat lang eingestellt.  Wir beschlossen, diese Gelegenheit in einen Reifendruck und einen CRR -Test verwandeln Chung -Methode CRR aus Feldtests zu bestimmen.  Für diesen Test wurde ein Fahrer auf einem Cervelo P4 in der Aero -Position verwendet.  Eine TT -Position ist für diese Art von Tests hilfreich, da sie die Variabilität des aerodynamischen Widerstands verringert.  Ein TT -Fahrrad hat auch eine Gewichtsverteilung von fast 50/50, sodass die Drücke vorderer und hinterer Reifen verwendet wurden.  Das Gesamtgewicht von Fahrern und Fahrrad betrug 190 lbs. Wir verwendeten Wasser in Wasserflaschen, um die gleichwertige Gesamtmasse über die Dauer der Tests aufrechtzuerhalten.

Unsere Ausgangsfläche war eine mechanisch aufgeraute mechanisch durch eine Bürgermühlenmaschine.  Die Rauheit der Oberfläche war ein unglaublich gleichmäßiger 8 -mm -Peak bis zur Talhöhe mit 1 Zoll Spitze bis zur Spitzenlänge. 

 Die gemahlene Fahrbahnfläche: Unser Testkurs hatte 900 Meter davon!

Wir testeten weiter auf der Chip N 'Dichtungsfläche darüber, den groben Asphalt und den endgültigen Asphalt, der unten gezeigt wurde.  

Nahaufnahme der endgültigen Asphaltoberfläche unserer Teststraße.  Dieses Foto wurde 4 Tage nach dem endgültigen Rollen der Oberfläche aufgenommen.  Sie können aus der Nähe sehen, dass „perfekter“ Asphalt tatsächlich viele Unvollkommenheiten enthält.

Jeder Test wurde mit 25 mm kontinentaler GP4000S II -Reifen auf Zipp 404 -Firecrest -Rädern durchgeführt.  Die Reifen hatten eine installierte Breite von 25,8 mm bei 100psi.  

 CRR gegen Reifendruck für 3 verschiedene Oberflächenrauheit.  Die ursprünglichen Tom Anhalt, Al Morrison -Daten sind blau dargestellt.

Aus diesen Tests erfuhren wir, dass die Daten von Tom Anhalt wiederholbar waren, und die Impedanz dominiert tatsächlich den Rollwiderstand über den Breakpoint -Druck hinaus, wie seine ersten Tests gezeigt hatten.  Wir gehen jetzt zurück, um weitere Tests mit unterschiedlichen Fahrergewichten und Reifenbreiten zu testen, aber aus den 5 Datenläufen, die wir in diesem Test übernommen haben ein bestimmter Druck.  

Am interessantesten ist vielleicht die Nichtlinearität dieser Effekte.  Wir haben Wattestalte hinzugefügt, um die für diese kombinierten Rolling -Kräfte verlorenen Watts darzustellen.  Beachten Sie das Diagramm unter den relativen Effekten von 10psi über dem "Break-Point" im Vergleich zu 10psi unter dem "Break-Point". 

Wattierungsunterschiede bei +/- 10 psi des Haltepunktdrucks für 3 Oberflächen 

Das SILCA -Team plant nun, Tests zu erweitern, um mehr Druck, mehr Fahrergewichte, mehr Reifenbreiten und alternative Oberflächen zu untersuchen.  Sie können sich die Größe des Datensatzes vorstellen, zu denen wir uns dazu führen könnten, aber die Ergebnisse sind faszinierend und aufregend!  Eine gelernte Lektion ist, dass der 4 -tägige Bürgersteig, während "glatt" im Erscheinungsbild eine höhere Rauheit hat als Sie vielleicht denken, aber auch immer noch "weich" ist, was die gesamten Rollverluste zu erhöhen scheint, aber auch die Stiepfung des Impedanzlinie.  Die kürzlich auf der identischen Straßenoberfläche abgeschlossenen Tests zeigt, dass fast 2 Jahre eine deutliche Abnahme der CRR sowie eine Abnahme der Steilheit der Kurve nach dem Haltepunkt sind. 

 4 Tage alter gegen 2 Jahre alter Asphalt auf demselben Kurs

Während wir auf dieser Reise viele Lektionen gelernt haben, werden noch viel mehr kommen!  Wir hoffen, bald weitere Informationen und Daten zu diesem Thema zu veröffentlichen, aber hier sind einige wichtige Imbissbuden: 

• Reifendruck ist keine Variable maximiert oder minimiert, kann aber für Ihre Gewichtsgröße und Ihre Kursbedingungen optimiert werden
• Es ist besser, Ihren Druck ein paar PSI unter den Breakpoint -Druck einzustellen, als ein paar PSI über dem Haltepunktdruck zu haben

• Raue und/oder weiche Oberflächen weisen steilere Impedanzlinien auf
• Mehr geschmeidigere Reifen haben weniger steile CRR- und Impedanzkurven und vergeben mehr Reifendruckfehler

Reifen mit geschmeidigeren Gehäusen haben überall einen geringeren Rollwiderstand und vergeben mehr über/unter Druck.  Schauen Sie sich unser an Reifendruckrechner Für Ihren schnellsten Druck.