Bicycle tire stiffness and damping

Stijfheid en demping van fietsbanden

Bachelor Onderzoeksproject TU Delft najaar 2014

Projectleden:

Jibbe Knuit
Frans de Kok
Philip Raaphorst
Arne van der Spek

Inhoud:

- project
- meetopstelling
- data
- resultaten
- conclusie
- beeld
- contact
- downloads

Project

Op deze website is informatie te vinden over een Bachelor Onderzoeksproject dat in het najaar van 2014 is uitgevoerd. Dit project had als onderwerp 'de stijfheid en demping van fietsbanden'.

Er is al veel onderzoek gedaan naar de fiets, zoals de stabiliteit en de handling. Enkele jaren geleden is er een onderzoek geweest naar de mechanische eigenschappen van fietsbanden en dan onder andere de laterale stijfheid.[1] Op het gebied van verticale stijfheid en demping van fietsbanden is nog weinig bekend. De vragen waarop nog geen antwoord waren, zijn: "wat is de verticale stijfheid en demping van fietsbanden onder verschillende condities?" en "welk verband is er tussen de bochtstijfheid en verticale stijfheid van een fietsband?"

Op deze website vindt u het probleem nader toegelicht. U vindt hier meer informatie over het onderzoek, de gebouwde meetopstelling, de resultaten, beeldmateriaal en een aantal documenten, inclusief de meetgegevens.
In het paper en het onderzoeksdossier is het probleem en de oplossing in meer detail te vinden.

Referenties:
[1] Andrew Erwin Dressel, 2013, Measuring and modeling the mechanical properties of bicycle tires, PhD thesis, The University of Wisconsin-Milwaukee, May 2013 (pdf 30.2 MB)

Meetopstelling

Om de stijfheid en demping van een fietsband te bepalen is een meetopstelling ontworpen en gebouwd waarmee een band in trilling gebracht kan worden. Deze opstelling is tevens in staat om de uitwijking van de trilling te meten, die gemeten wordt met een afstandssensor. Met behulp van LabVIEW is de sensor uitgelezen en is de data in een .txt-bestand geplaatst. Deze data is vervolgens ingelezen en bewerkt in MATLAB. Van elke fietsband zijn drie belastingen en inflatiedrukken bepaald. Elke combinatie is negen keer in trilling gebracht. Van al deze meetdata is de stijfheid en demping bepaald door middel van het bepalen van de parameters van een formule voor een gedempte trilling.

Data

Rechts is de respons te zien voor een aparte meting, waar de rode cirkels de meetdata voorstellen en de blauwe lijn is de door MATLAB gevonden fit.

Resultaten

Voor iedere band zijn vier grafieken gemaakt waarin de stijfheid en demping uitgezet zijn tegen de inflatiedruk en belasting. Van een band zijn deze grafieken rechts geplaatst, de rest is de vinden bij de downloads.
Van het vergelijken van de verticale stijfheid met de bochtstijfheid van een band is hiernaast ook een grafiek te zien.

Conclusie

Uit het onderzoek kan worden geconcludeerd dat de stijfheid van een fietsband in de ordegrootte van 18*10^5 N/m ligt. Bij een toenemende inflatiedruk neemt de stijfheid lineair toe en bij een toenemende belasting geeft een (licht exponentiële) toename van de stijfheid. De demping is geen functie van de inflatiedruk, maar wel van de belasting en is het over het algemeen zo dat een hogere belasting een hogere demping veroorzaakt.

Wat de bochtstijfheid aangaat, is er geen correlatie tussen de verticale en de bochtstijfheid gezien. Deze twee fenomenen berusten blijkbaar op geheel verschillende principes.