zondag 1 november 2015

Bandentest met en zonder latex vloeistof


Uit mijn vorige bandentest kwamen opvallende verschillen tussen latex binnenbanden en tubeless banden naar voren, in het voordeel van latex binnenbanden. Ik, en met mij Hans van Vugt, hadden daar geen verklaring voor. Er kwamen veel reacties binnen. De meeste daarvan gingen over de waarschijnlijkheid dat vrij in de buitenband bewegende latex vloeistof mogelijk voor veel weerstand zou kunnen zorgen. Dat moet natuurlijk getest worden, maar hoe doe je dat?


Ik maak de volgende opstelling. Eerst leg ik twee F-lite banden op 25 mm velgen op de pendel. Doordat deze banden hoog boven de velg komen, plak in met ducktape twee Michelin radiaal banden tegen de F-lites aan. Deze Michelins raken door hun lagere profiel de asfaltstroken niet. Eerst pendel ik de F-lites 6x waarna ik ook de F-lites met aangeplakte Michelins pendel.

Als ik deze waarden heb giet ik in de Michelins 25 cc latex vloeistof in iedere band. Deze 25 cc weegt 25 gram. Na 6x pendelen giet ik nogmaals 25 cc latex in de beide Michelins waardoor er totaal 50 cc in iedere band zit. Weer worden er 6 runs gemaakt. Ik maak wat foto's en een video waarbij mooi is te zien hoe de vloeistof in de band beweegt.


Ik begin met het weer pendelen van de F-lite 2015 met SV7c band. Kwam deze combinatie in februari van dit jaar tot 69,5 sec, nu is dit 69,3 seconden, een verschil van maar 0,2 seconde.
Nadat de Michelin radiaal banden tegen de F-lites zijn aangeplakt doe ik weer 6 runs. Tot mijn verrassing pendelt deze combinatie 71,7 seconden. Dat is 2,4 seconde of 3,4% langer. De Michelins lopen extreem licht maar zijn eigenlijk loodzwaar. Een enkele Michelin radiaal band weegt maar liefst 675 gram. Er zit twee maal die waarde dus 1350 gram meer gewicht aan de pendel. Kennelijk zorgt dit grotere gewicht voor meer kinetische energie en pendelt de combi meetbaar langer.

Nu giet ik in iedere Michelin band 25 cc latex melk. Opnieuw pendelen levert een tijd op van 70,2 seconden. 1,5 seconde of 2% korter. Verrassend is dat deze combinatie sneller is dan de gewone F-lite zonder aangeplakte radiaal banden.

Aanvullend giet ik nog 25 cc extra latex melk in de banden zodat er in iedere band 50 cc latex melk zit. Totaal in de twee banden 100 cc ofwel 100 gram. Deze combinatie pendelt nu 69,4 seconden. Dat is 2,3 seconden korter dan de combinatie zonder latex melk. Dit is 3,2% korter.
Opvallend is dat deze combinatie nog 0,1 seconden langer pendelt dan alleen de F-lite.


Als laatste haal ik de beide SV7c binnenbanden uit de F-lites en vervang deze door latex binnenbanden. Ondanks dat deze latex binnenbanden met 105 gram 10 gram zwaarder zijn dan de 95 gram wegende SV7c, pendelt deze combinatie 72,3 seconden, 3 seconden en dus 4,3% langer dan de F-lite met SV7c binnenbanden. 

Mijn conclusie is dat er inderdaad enige vertraging door de latex melk wordt veroorzaakt. In deze testopstelling is dat met 2% bij 25 cc latex, heel gering. Mogelijk is het effect in de veel langer pendelende radiaal band groter. Het nadeel van latex melk zal in een snel rijdende fiets niet aan de orde zijn, de latex melk wordt dan verdeeld en door de middelpuntvliedende kracht tegen de binnenkant van de band gedrukt worden.
Hieronder een video hoe de latex in de band beweegt.









20 opmerkingen:

Leo Visscher zei

Dit klinkt als een goede test in al zijn eenvoud. Goed dat je een idee had en de moeite hebt genomen.

Henk-Jan Meijer zei

Mooie proefopzet Wim, ik kan niet anders zeggen.
Fijn dat je weer de moeite hebt genomen en ik ben erg benieuwd.

Vr.gr.
Henk-Jan

Reinier | Intellifiets zei

Morgen de resultaten. Wim Schermer, master of suspense.
Dank voor al je testwerk!

Glen Stickley zei

Good work Wim.

Henk-Jan Meijer zei

Hoi Wim,

Wat mij betreft duidelijke resultaten over het effect van de latexmelk en het gewicht, die ook begrijpelijk zijn. Het is bevredigend om vermoedens gekwantificeerd te krijgen.

Inderdaad is nu maar een klein deel verklaard van de vraag waarom de latex binnenband beter scoort in de pendeltest.

Ook is het zo dat in deze weerstandtest: http://www.bicyclerollingresistance.com/specials/tubeless-latex-butyl-tubes er een voordeel bleek van tubeless tegen latex binnenband. Weliswaar op een race mountainbike band, maar toch. Deze testen worden gedaan op een draaiende trommel.

Nog genoeg te denken over, maar het is allemaal klein bier in vergelijking met de verschillen tussen gewone banden en de Michelins.




RedDuck zei

Kom je nu tot de conclusie Wim dat je banden met verschillend gewicht eigenlijk met de pendeltest niet goed met elkaar kunt vergelijken?

Wim Schermer zei

Je kunt elke band vergelijken met een willekeurige ander. Gewicht maakt daar maar een beperkt deel van uit. Ontwerp en keuze van de rubbersoorten en de wijze waarop de anti-lekbescherming erin zit, zijn van grotere invloed.

Wim Schermer zei

@ Henk-Jan,
Bikerollingresistance.com laat wel zien dat boven 3 bar, en daarboven rijden wij, is er geen verschil in tubeless en latex binnenbanden.

André Vrielink zei

Dat de latex vloeistof een verschil maakt had ik, zoals je al van me wist, wel verwacht.
Ik vindt het verschil tussen de runs met en zonder aangeplakte Michelins wel heel vreemd en onverklaarbaar. Volgens mij voeg je wel massa traagheid maar geen kinetische energie toe omdat ze om hetzelfde middelpunt draaien. Ik ben nieuwsgierig wie hier een goede verklaring voor kan bedenken.

Anoniem zei

interessante test!! thx hiervoor. Verschil tussen Latex biba of latex melk is dus waarschijnlijk verwaarloosbaar.

Ook interessant om te zien is dat de massatraagheid van een band dus zelfs meetbaar is met de pendeltest. Met een 26inch band zal dit nog beter te meten zijn!


Jan v St

Mathieu van Rijswick zei

De toename van de pendeltijd met aangeplakte dummy-banden licht een tipje van de sluier rond dit mysterie. Ik vermoed dat het ook een onvolkomenheid in de berekening van de rolweerstand aantoont.

Terug naar de pendelfysica: potentiële energie van excentrisch gewicht wordt omgezet in kinetische energie; deze is maximaal als het gewicht op zijn laagste stand komt: MoI x omega^2. Omega (hoeksnelheid) en ook de pendelperiode hangen dus af van MoI (traagheidsmoment). Hoe zwaarder de band, hoe langer de pendelperiode : (T1/T2)^2 = MoI1/MoI2
Gemeten zou moeten worden : afgelegde weg. Deze is evenredig met wielstraal en integraal pendelamplitudes. In plaats daarvan wordt gemeten de pendeltijd. De pendeltijd wordt echter langer als MoI toeneemt bij gelijkblijvende pendelamplitudes. De pendeltijd is dus geen zuivere maat voor de rolweerstand.

Verificatie (voor zover nog nodig) : Neem velgen zonder band. Meet pendeltijd. Wikkel een fietsketting strak om het velgbed aan weerskanten (lengte ketting één schakel minder dan omtrek velgbed ; daarna goed strak met tiewrap aantrekken, zodat de ketting niet kan bewegen). Fietsketting zal loopvlak niet raken. Voorspelling: pendeltijd zal duidelijk toenemen door toename MoI zonder dat de rolweerstand verandert. Omdat de massa en de straal van de ketting nauwkeurig bekend zijn, kun je zelfs de MoI van je kale pendelsysteem berekenen.

kees bakker zei

Beste Wim,

Matthieu heeft denk ik gelijk. Door zwaardere banden neemt de potentiele energie van je pendel niet toe. Wel de massatraagheid. De slingertijd T (1 keer heen en weer) wordt hoger.
Door de lagere snelheid van de slinger neemt het verlies door rol- en luchtweerstand af.

Misschien is het wel aardig om de meetmethode van Schwalbe, jouw en mij (met vermogensmeter op wielerbaan) een keer te vergelijken.

Kees Bakker, fietsersbond

Wim Schermer zei

@Mathieu,
De cijfers geven je gelijk. Deze opstelling is evenwel nogal afwijkend van wat ik normaal doe. Het gewicht van de banden die ik test varieert maximaal enkele honderden grammen en geen 1,4 kg zoals met de aangeplakte Michelin banden. Wel zou het te overwegen zijn om de pendel op het gewicht te brengen van de zwaarste set banden en bij lichtere banden extra gewicht toe te voegen zodat de pendel altijd even zwaar is.
Verder test ik niet om absolute waarden te krijgen, maar zijn mijn metingen onderlinge vergelijkingen.
Dat de pendel wel een serieus meetapparaat is, bewijst het recent door het Duitse blad Tour ook in gebruik nemen van een pendel.

Wim Schermer zei

@Kees Bakker,
Ik vind het nuttig om metingen met elkaar te vergelijken.
Laten we een keer overleggen wanneer en hoe dit te doen.

Mathieu van Rijswick zei

Bedankt voor het antwoord. Het gaat niet om het op gewicht brengen, maar om het MoI, d.w.z massa X effectieve straal. Je zou een soort ringen aan de velg moeten bevestigen, om de gewichtsverschillen van de banden te compenseren. Eenvoudiger is om de pendelperiode (=tijd 1 keer heen en weer) goed te timen. Dat kan met een spaakmagneet en een opnemer ; zie zie http://www.wereldfietser.nl/phpBB/viewtopic.php?f=8&t=24405&start=80

Je zegt dat het niet om absolute waarden gaat, maar om onderlinge vergelijkingen. Maar je vergelijkt wel dezelfde band op verschillende velgen, zonder voor het verschil in MoI van de velg te corrigeren! Uitspraken als "brede velgen geven minder rolweerstand" lijken me op zijn minst voorbarig, zelfs discutabel.

"Tour gaat ook een pendel gebruiken". Met de pendel is ook niets mis, maar wel met de stelling: pendeltijd is een zuivere maat voor afgelegde weg. Op de video van Tour wordt gezegd dat ze de afgelegde weg meten. Hoe, zeggen ze niet.

Wim Schermer zei

Hi Mathieu,
Precies dat heb ik in gedachten. Een variant zou kunnen zijn een aantal opklembare (magneet) gewichtjes aan de spaken tegen de velg.
De pendelperiode meten lijkt me moeilijk, de pendel maakt op het laatst slingeringen van een fractie van een mm. Dan staat ie voor de opnemer vrijwel stil.

Ik heb een flink aantal metingen gedaan, ook buiten, waar banden vanaf 35 mm en breder, gemiddeld 10% verder lopen op een 25 mm velg in vergelijking met dezelfde band en dezelfde condities op een 19 mm velg. Jij gaat ervan uit dat een brede 25 mm zwaarder is dan een 19 mm velg. Dat is niet zo. De 25 mm velgen wegen, inclusief spaken en naaf 893 gram. De 19 mm velgen wegen ieder 916 gram. De 19 mm velg is dus 23 gram zwaarder. Ik neem aan dat 23 gram op een totaal van 85 kg geen relevant meetbaar Mol verschil opleveren.

Ik beweer nergens dat de pendeltijd een zuivere maat is voor de afgelegde weg. Wel heb ik geleerd dat als ik twee verschillende banden buiten meet vanaf het lanceerplatform en die bijv. 7% in uitrolafstand verschillen, precies die 7% ook in pendeltijd verschillen.

Ook interessant is het verschil tussen een gladde tegelvloer (vergelijk rollenbank) en een asfalt wegdek. Smalle banden van 23 mm lopen op asfalt 30% zwaarder dan op de tegelvloer. Brede banden zoals de 50 mm F-lite, lopen dan maar 7% zwaarder.

Ik ben heel blij met je opmerkingen. Zo komen we tot nieuwe inzichten die tot betere metingen leiden.
Groeten,
Wim

Mathieu van Rijswick zei

Correctie : traagheidsmoment MoI = massa x effectieve straal ^2.
Met pendelamplitudes bedoel ik de hoekuitslagen.

"De pendelperiode meten lijkt me moeilijk, de pendel maakt op het laatst slingeringen van een fractie van een mm. Dan staat ie voor de opnemer vrijwel stil."
De pendelperiode is helemaal niet moeilijk te meten. Bij een ideale slinger is de periode constant. De hoekuitslagen verminderen steeds, maar de periode blijft vrijwel gelijk.

Ik gebruik de magneet met opnemer om het MoI van een wiel te meten. Het wiel hangt horizontaal aan een staalkabel. Op een spaak zit een magneetje en de opnemer staat er ongeveer in het midden onder. Je geeft het wiel een uitslag en het pendelt daarna een tijd heen en weer totdat het stilstaat. De opnemer meet heel precies (240 samples/sec) of er wel of niet een magneet voorbij komt (2 keer per periode). Zolang de hoekuitslag groot genoeg is, kun je de periode prima vaststellen.

Je zou in jouw opstelling ook een lichtsensor op de plek van de 'schietschijf' kunnen monteren, aangesloten op een datalogger. Met eenvoudige software kun je dan de pendelperiode bepalen. Je zult zien: die periode T is constant binnen een meting, dwz onafhankelijk van de hoekuitslag, maar wel afhankelijk van de MoI van het systeem, dus van gewicht en effectieve straal van de band, gewicht velg, aantal spaken, etc. Uit MoI evenredig met T^2, kun je die verschillen in rekening brengen bij het berekenen van de rolweerstand.

Mathieu van Rijswick zei

"Ik heb een flink aantal metingen gedaan, ook buiten, waar banden vanaf 35 mm en breder, gemiddeld 10% verder lopen op een 25 mm velg in vergelijking met dezelfde band en dezelfde condities op een 19 mm velg. Jij gaat ervan uit dat een brede 25 mm zwaarder is dan een 19 mm velg. Dat is niet zo. De 25 mm velgen wegen, inclusief spaken en naaf 893 gram. De 19 mm velgen wegen ieder 916 gram. De 19 mm velg is dus 23 gram zwaarder. Ik neem aan dat 23 gram op een totaal van 85 kg geen relevant meetbaar Mol verschil opleveren."

Je moet oppassen om het te betrekken op het gewicht alléén. MoI = gewicht x effectieve straal^2. Een zwaar gewicht dat dicht bij de rotatie-as zit draagt nauwelijks bij aan MoI. Voor normaal fietswielen : het verschil in MoI tussen een voorwiel en een achterwiel van dezelfde componenten is nauwelijks meetbaar, ondanks dat het achterwiel door de cassette + freewiel ca. 400 gram zwaarder is. Ik ga er inderdaad van uit dat een 25 mm velg zwaarder is dan een 19 mm velg. Het totale wielgewicht kan best andersom verschillen.

Anoniem zei

I don't know if I missed something in the translation, but it seems that the schwalbe almotion is really good, isn't it?

Wim Schermer zei

Yes, the Allmotion is the best allround 26" rear tire for velomobiles.
It is very fast and has a good puncture protection.