bandenspanning trekkingfiets versus racefiets

[Harry]

De max. bandenspanning voor een trekkingfiets is max 5 a 6 bar. Voor een racefiets is dit vaak max. 9 tot 11 bar.
Ik heb het aan een aantal natuurkundigen gevraagd en die kwamen niet verder dan comfort of materiaal gebruik. Dit laatste komt mij gek voor omdat trekkingbanden zwaarder en dikker zijn en comfort heeft toch niets met max. te maken.
Wie heeft een plausible verklaring?

Groeten Harry

[Fietsertje71]

en een autoband maar 2,5 bar Het heeft iest met contact vlak en volume te maken, ik zal er nog eens een nachtje over dromen

P=FxA toch ? Temperatuur zit er ook ergens in.... adiabatisch of isochoor, pff dat was alweer een tijdje geleden, natuurkunde

[robert-jaap]

Ik denk dat het meer te maken heeft met wat de band kan verdragen en de kleinere afmetingen van de raceband kunnen meer hebben zonder te scheuren. Hoe harder je je band kunt oppompen, hoe minder weerstand je ondervindt. En P=F/A, een Pascal is Newton per vierkantemeter.

[Marco de Wit]

Ik zal ook eens een poging wagen.

Hoe groter het oppervlak van de band, hoe groter de kracht wordt dat de band moet kunnen weerstaan om niet uit elkaar te scheuren.

Het oppervlak van een raceband (622-23) is ongeveer 1000 cm2
Het oppervlak van een trekking band (622-37) is ongeveer 1500 cm2

De kracht die op de raceband komt door de druk is bij 5 bar:
1000 x 5 = 5000 kg (trekkracht in de band)
De kracht die op de trekkingband komt door de druk is bij 5 bar:
1500 x 5 = 7500 kg (trekkracht in de band)

Maw de kracht die een band kan verdragen is rechtevenredig met de breedte.
Daarbij komt nog eens dat fabrikanten racebanden met een fijner weefsel maken (meer Threads Per Inch) en hierdoor meer druk aankunnen.

Groeten,

Marco de Wit

PS Het is een beetje kort door de bocht, want eigenlijk kun je de lengte van de band ergens uit de formule wegstrepen. (En dan zijn de optredende krachten ook wat geloofwaardiger)

[Ries]

Ik kan het niet laten een iets ruimere bocht te nemen...

De band is eigenlijk te benaderen als een buis, uiteraard om de velg heen gekromd, zodat het ene uiteinde van de buis bij het andere uitkomt.

Een buis met een kleinere diameter kan een grotere druk aan dan een buis met een grotere diameter. Waarom? Een korte analyse.



Snij de band in gedachten in axiale richting door, zodat je dus een (cirkelvormige) dwarsdoorsnede van de band ziet. (zie plaatje). R is de radius van de dwarsdoorsnede van de band, h de wanddikte van de band, p de druk in de band, sigma_r de radiele spanning en sigma_t de tangentiele spanning.

De radiele spanning in een band segment (het grijze vlakje, dat ernaast apart weergegeven is) is gelijk aan de druk in de band. Volgens de zogenaamde "ketel" formule (afleiding zal ik maar achterwege laten, moet ik anders ook nakijken ) is het verband tussen de tangentiele spanning en de druk gelijk aan:

sigma_t = (p*R)/(2*h)

hoe groter dus de radius R, hoe hoger de tangentiele spanning. Hoe meer spanning in de wand van de band, hoe eerder hij zal breken.

Stel dat de race band en trekking band van hetzelfde materiaal gemaakt zijn en de dikte h is ook hetzelfde, dan is het enkel de radius van de band, die bepalend is voor hoeveel bar de band kan hebben.

Duidelijk is ook dat de diameter van het wiel niet terzake doet (als tenminste groot tenopzichte van de diameter van de doorsnede van de band, zoals oveirgens ook de dikte van de band klein moet zijn tov de diameter R ofwel: h<<R).

[Fietsertje71]

juist ja zoiets dus

Het relatief kleine contactvlak met de weg en de belasting, staar er dus eigenlijk los van?

[robert-jaap]

De belasting van de fiets en de druk van de band bepalen samen het contactoppervlak. Hoe hoger de druk in de band, des te kleiner het contactoppervlak en hoe groter de belasting des te groter het contactoppervlak.
Door de belasting van de fiets te verhogen (grotere kracht) zal de band indeuken, het volume wordt kleiner en dus de druk groter (de temperatuur ook een beetje). De hogere druk en het grotere oppervlak (F=p x A) zorgen dat de banden de grotere kracht op de fiets compenseren, actie=-reactie.