Determining the rolling resistance coefficient of wheelchairs

• Autorzy: Warguła Łukasz , Wieczorek Bartosz , Kukla Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.24136/atest.2019.067

Warianty tytułu

PL

Wyznaczenie współczynnika oporu toczenia wózków inwalidzkich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

People moving on wheelchairs overcome the forces of resistance such as: air resistance, resistance of the ascent, inertia force and rolling resistance force. Under certain conditions of use of the wheelchair, the only resistance that must overcome the driving force during the movement is the rolling resistance force. This situation occurs during uniformly rectilinear movement, on a flat level surface at speeds of up to 20 km/h, because at this speed the air resistance is negligible. Rolling resistance is mainly influenced by the mass of the rolling object and the rolling resistance coefficient of the running gear. The value of the rolling resistance coefficient can be influenced, among others, by the surface, type and level of pressure in the tire, and the measurement method. There are test methods that in the resistance of rolling beyond the resistance resulting from the contact of the tire with the surface take into account the resistance to connection of the wheel with the driven object. One of them is the innovative method of measuring the rolling resistance coefficient of objects equipped only with the running gear according to the patent application P.424484 and the developed device for these tests in accordance with the patent application P.424483. The article presents the results of wheelchair rolling resistance test with a classic drive system and wheel attachment. These results show differences in the aspect of rolling resistance of classic wheelchairs with wheelchairs equipped with innovative propulsion solutions, such as a lever drive system or a hybrid drive The study was financed from the means of the National Centre for Research and Development under LIDER VII programme, research project no. LIDER/7/0025/L-7/15/NCBR/2016.

PL

Osoby poruszające się na wózka inwalidzkich pokonują siły oporów ruchu takie jak: siła oporów powietrza, siła oporów wzniesienia, siła bezwładności oraz siła oporów toczenia. W określonych warunkach użytkowania wózka inwalidzkiego jedynym oporem, który musi pokonać siła napędowa podczas realizacji ruchu jest siła oporów toczenia. Sytuacja taka występuje podczas ruchu jednostajnie prostoliniowego, na płaskiej poziomej nawierzchni przy prędkości do 20 km/h, ponieważ przy tej prędkości opór powietrza jest pomijalnie mały. Na siłę oporów toczenia główny wpływ ma masa toczonego obiektu oraz współczynnik oporów toczenia układu jezdnego. Na wartość współczynnika oporów toczenia może wpływać między innymi nawierzchnia, rodzaj i poziom ciśnienia w oponie, oraz metoda pomiarowa. Istnieją metody badawcze, które w skład oporów toczenie poza oporami wynikającymi z kontaktu opony z nawierzchnią uwzględniają opory połączenia koła z napędzany obiektem. Jedną z nich jest wykorzystana w badaniach innowacyjna metoda pomiaru współczynnika oporów toczenia obiektów wyposażonych tylko w układ jezdny zgodna ze zgłoszeniem patentowym P.424484 oraz opracowanym urządzeniem do tych badań zgodnym ze zgłoszeniem patentowym P.424483. W artykule przedstawiono wyniki badań oporów toczenia wózków inwalidzkich z klasycznym układem napędowym i mocowaniem koła. Wyniki te pozwalają wykazać różnice w aspekcie siły oporów toczenia klasycznych wózków inwalidzkich z wózkami inwalidzkimi wyposażonymi w innowacyjne rozwiązania napędowe takimi jak np. dźwigniowy system napędowy lub napęd hybrydowy. Badanie zostało sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu LIDER VII, projekt badawczy nr. LIDER/7/0025/L-7/15/NCBR/2016.

Słowa kluczowe

EN

wheelchair; rolling resistance coefficient; non-road vehicles; pneumatic wheel; non-pneumatic wheel

PL

wózek inwalidzki; współczynnik oporu toczenia; pojazdy niedrogowe; koło pneumatyczne; koło niepneumatyczne

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM". sp. z o.o.
• Czasopismo: Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 20, nr 1-2
• Strony: 364--367
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Warguła Łukasz

• Poznan University of Technology, Faculty of Transport Engineering, Chair of Basic of Machine Design, Piotrowo street 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Wieczorek Bartosz

• Poznan University of Technology, Faculty of Transport Engineering, Chair of Basic of Machine Design, Piotrowo street 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Kukla Mateusz

• Poznan University of Technology, Faculty of Transport Engineering, Chair of Basic of Machine Design, Piotrowo street 3, 60-965 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Dębicki M., Car theory. Drive theory (original title in Polish: Teoria samochodu. Teoria napędu) WNT, Warszawa1969.
• 2. Grishkevich A.I., Automobiles, Theory (original title in Russian: Автомобили, Теория,) Издателъство Вышэишая Школа 1986.
• 3. Merkisz J., Pielecha J., Stojecki A., Jasiński R., The influence of terrain topography on vehicle energy intensity and engine operating conditions, Combustion Engines, 162 (3) p. 341-349, 2015. ISSN 2300-9896.
• 4. Minchejmer A., The theory of a moving car (original title in Polish: Teoria ruchu samochodu) Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1960.
• 5. Mitschke M., Dynamika samochodu. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1977.
• 6. Mitschke M., Car Dynamics. T. 1. Drive and braking (original title in Polish: Dynamika Samochodu. T. 1. Napęd i hamowanie) WKŁ, Warszawa 1987.
• 7. Orzełowski S., Construction of chassis and car bodies (original title in Polish: Budowa podwozi i nadwozi samochodowych)., WSiP, Warszawa 1996. ISBN 83-02-08785-8.
• 8. Prochowski L., Car vehicles. Movement mechanics (original title in Polish: Pojazdy samochodowe. Mechanika ruchu), WKŁ, Warszawa 2008. ISBN 978-83-206-1701-6.
• 9. Prochowski L., Unarski J., Wach W., Wicher J., Car vehicles. Basics of reconstruction of road accidents (original title in Polish: Pojazdy samochodowe. Podstawy rekonstrukcji wypadków drogowych) WKŁ, Warszawa 2008. ISBN 978-83-2061688-0.
• 10. Reimpell J., Sponagel P. Chassis technology: tires and wheels (original title in German: Fahrwerktechnik: Reifen und Räder) Vogel Buchverlag, Würzburg 1988.
• 11. Sawicki P., Waluś K.J., Warguła Ł., The comparative analysis of the rolling resistance coefficients depending on the type of surface - experimental research. Transport Means 2018 : Proceedings of the 22nd International Scientific Conference, October 0305, 2018, Trakai, Lithuania. Part 1, p. 434 - 441.
• 12. Siłka W., Theory of car motion, part II. Energy consumption of traffic and fuel consumption (original title in Polish: Teoria ruchu samochodu, cz. II. Energochłonność ruchu i zużycia paliwa) WSI, Opole 1994.
• 13. Siłka W. The theory of a moving car (original title in Polish: Teoria ruchu samochodu), Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002. ISBN 83-204-2748-7.
• 14. Sydor M., Choosing and operating a wheelchair (original title in Polish: Wybór i eksploatacja wózka inwalidzkiego) Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2003. ISBN 83-7160-315-0.
• 15. Taryma S., Opór toczenia opon samochodowych. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2007.
• 16. Taryma S., Woźniak R., Passenger car tyres/road rolling resistance measurements on different surfaces. Archiwum Motoryzacji 2, p. 1-10, 2006.
• 17. Warguła Ł., Wieczorek B., Kukla M., The determination of the rolling resistance coefficient of objects equipped with the wheels and suspension system - results of pilot tests. MATEC Web of Conferences (2019), MMS 2018, (in print).
• 18. Warguła Ł., Wieczorek B., Kukla M., patent application number P.427855, Zestaw modyfikacyjny układu napędu do hybrydowego elektryczno-ręcznego do wózka inwalidzkiego (2018.11.21).
• 19. Wieczorek B., Warguła Ł., Waluś K.J., Krawiec P., patent application number P.424484, The method of determining the rolling resistance coefficient of objects equipped with the wheels and suspension system. (original title in Polish: Sposób wyznaczania współczynnika oporów toczenia obiektów wyposażonych w układ jezdny) (2018.02.02).
• 20. Wieczorek B., Warguła Ł., Waluś K.J., Kukla M., patent application number P.424483, A device for measuring the rolling resistance of objects equipped with the wheels and suspension system. (original title in Polish: Urządzenie do pomiaru siły oporów toczenia obiektów wyposażonych w układ jezdny) (2018.02.02).
• 21. Wieczorek B., Zabłocki M., Dźwigniowy system napędowy wózka inwalidzkiego, patent number PL223141B1, date of patent application (07.07.2014).
• 22. Wieczorek B., Zabłocki M., Piasta przekładniowa wielobiegowa do ręcznych wózków inwalidzkich. patent number PL223142B1, date of patent application (07.07.2014).
• 23. Wierciński J., Reza A., Road accidents. Vademecum of the court expert (original title in Polish: Wypadki drogowe. Vademecum biegłego sądowego. Wydawnictwo Instytutu Ekspertyz Sądowych, Kraków 2002. ISBN 83-87425-65-6.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).