Waarom metalen wielen beter dan plastic?

[Joost O]

Update: "meten is weten" zei Hans 

Even een testopstelling gemaakt met een stukje rails en een FLM wielenrichter.



Wagentje van de wielenrichter laten rollen en meten hoe ver het komt.

Resultaten:

Proef 1: Wagen in originele (oude) staat, zonder extra gewicht.
Met plastic wielen: 17 cm, met metalen wielen: 26 cm.

Dat lijkt nergens op. Wagen nagekeken: één van de aspotten is nogal verroest. Drupje olie er op, en proef 2:
Met plastic wielen: 37 cm, met metalen wielen: 94 cm. Aha!

Een gewicht van 5 gram in de wagen gelegd. Het originele gewicht is 45 gram, dat is nét binnen de NEM norm.
Proef 3 met de zwaardere wagen:
Met plastic wielen: 40 cm, met metalen wielen: méér dan 120 cm. Ik had maar 120 cm rails 

Voor de goede orde:
- De plastic wielen waren goed schoon, niks geen aangekoekte rommel. De metalen wielen zijn nieuw van Aliexpress.
- De originele FLM assen zijn 24 mm lang en de metalen wielen zitten op assen van 24,5 mm. Blijkbaar zit er genoeg ruimte in de aspotten want ik heb er geen verschil van gemerkt.

Conclusie: Het is dus geen verbeelding (sorry Ronald). Met metalen wielen rolt het materiaal inderdaad veel beter. Ik ga voor deze verklaring:

Ik denk dat het verschil wordt bepaald door het verschil van rolweerstandscoëfficiënt tussen staal op staal en kunststof op staal.

De kogel is door de kerk, ik ga bij Ali een partij wielen bestellen en waar mogelijk, de plastic wielen van m´n oude FLM karretjes vervangen met metalen exemplaren.

Doe er uw voordeel mee!

Groeten uit Colombia, waar de 1:1 treinen niet sneller dan 25 km/u rijden... waarschijnlijk waren metalen wielen te duur 

Joost

 

[Hans Grasmaijer]

Aha, de test levert het bewijs.

Ik heb hier een tabel voor je:


Ik ken de bron niet maar... je ziet dat de rolweerstandscoëfficiënt van plastic op staal hier 4x groter is dan staal op staal; dat lijkt me zeker wel aanvaardbaar.
Er staat ook dat de rolweerstand toeneemt naarmate de diameter van het wiel kleiner is (bij gelijkblijvende normaalkracht).
De verklaring is dat de elastische vervorming t.p.v. het contactvlak relatief toeneemt en ultimo is het wiel een puntlast geworden.

Als je met metalen wieltjes 940mm ver komt dan zouden de plastic wieltjes 240mm ver komen.
Dat komt dus wel aardig in de buurt.
Je zou kunnen concluderen dat de rolweerstand van een plastic wielset 3-4x zo groot is als de rolweerstand van een metalen wielset.
Dus weg met die plastic wieltjes.

[MOVisser]

Hans,
uiteraard zit er een kern van waarheid in.

Maar ik zelf denk dat de wrijving van de assen in de asbus (plastic as) meer effect heeft,
dan het feit dat de wielen van een speelgoedtrein zich laten samendrukken als een rubberen band.
Het gewicht van de wagons is uiterst klein.

Maar goed, bij hetzelfde gewicht blijft er toch een verschil in de coëfficiënt met factor 4.
Dat zal wel afnemen als er zich langzamerhand een vuil bandje op het loopvlak gaat vormen.
Maar we gaan uit van zeer ideale omstandigheden.

Nu nog nadenken over het feit dat we met een schuin loopvlak te maken hebben.
Wie gaat experimenteren met een dynamometer?
 
Ronald Visser

[locofiel]

@JoostO,

Leuke, simpele test. 
Het druppeltje olie kan je opbreken bij plastic tasjes/aspotten. Doorgaans kan dat in de toekomst trammelant geven. Kunstof houdt niet zo van olie 


Gr,

Dirk

[Noordernet]

Je kunt kunstof ook smeren met een beetje grafiet. Ik gebruik daarvoor een officieel grafietpotlood dat ik ooit bij een internetwinkel voor kunstenaarsbenodigdheden heb besteld. Maar grafiet uit zo’n knijpflesje doet het ook prima.

Wolter

[Klaas Zondervan]

Doorgaans kan dat in de toekomst trammelant geven. Kunstof houdt niet zo van olie 

hangt er vanaf welke kunststof. Meestal is het polyethyleen of polypropyleen. Dat is het spul waar ze o.a. jerrycans voor benzine van maken. Dus zal het van olie ook weinig last hebben.

[locofiel]

Klopt Klaas,

Maar de wagonnetjes, waar hierin dit item over gesproken wordt, zijn over het algemeen van kunststof perswerk en meestal niet van het kunststof, waar jerrycans en olievaten/drums van zijn gebrouwen.
Grafiet/B-potlood of vetter is beter.


Dirk

[Klaas Zondervan]

Dirk, weet je dan van welke soort kunststof die wagentjes wel gemaakt zijn?

[MOVisser]

@ Joost O

af en toe wat prikkelen moet kunnen toch?
Anders had je de proef niet gedaan?
Nu nog met de dynamometer om getallen te verzamelen?

Ronald Visser

[Bahn-AG]

Er staat ook dat de rolweerstand toeneemt naarmate de diameter van het wiel kleiner is

Hallo

Totaal onlogische conclusie, immers hoe groter het wiel hoe groter het raakoppervlak.
Een oneindig groot wiel heeft een rechte raaklijn op de rails.

Daarom hebben tractoren ook grote aangedreven wielen.

Een groter wiel heeft een grotere vliegwielwerking en zal daardoor verder doorrollen. De rolweerstand is netzogoed hoger. De meting wordt dus vertekend.

Bart

[Jeronimos]

Kijk ook nog even hier:
https://forum.beneluxspoor.net/index.php?topic=28845.0

[Hans Grasmaijer]

Joost, je hebt mij aan het werk gezet.
Ik heb ook een kleine verzameling van die starterwagentjes met plastic wieltjes.
Daarnaast een grote voorraad märklin wielsets, niet-geïsoleerd.
Die wielsets komen nagenoeg precies overeen met de wielsets van flm.
Dus heb ik de märklin wielsets voor de flm wagens geïsoleerd en ge monteerd.
Die wagentjes zijn niet meer te stoppen..

Procesgang:
Eén wieltje van de as af trekken:


Gat opboren in twee stappen; 1x met 2mm, 1x met 2,5mm:


Van een wattenstaafje een stukje afsnijden:


En tenslotte het stukje in het wiel persen, het wiel op de as persen en monteren:


Leuke klus voor de avond.

[MOVisser]

In feite heeft het allemaal te maken met de energie die je erin stopt.
Een wagon met stalen wielen heeft iets meer gewicht dan eentje met kunststofwielen.
Ga je uit van eenzelfde uitgangspositie/startpositie bij de proef, dan heeft het staal een voordeel en is het verre traject verklaarbaar.

In ieder geval heeft staal een pre ten opzicht van kunststof ( hier klopt de gevoelsmatigheid zeker wel)

Ronald Visser

[Frans Peeters]

Dirk, weet je dan van welke soort kunststof die wagentjes wel gemaakt zijn?

In ieder geval van een andere kunststof dan de jerrycans waar je over spreekt.

PE en PP wordt in een 100-tal formuleringen gemaakt welke allemaal hun specifieke doel en daaruit volgende chemische weerstand hebben. Die weerstand wordt voor een groot deel bepaald door de additieven aan het basispolymeer.
Het basispolymeer voor PE en PP lost zelfs gewoon op wanneer je met olie of andere koolwaterstoffen aankomt draven.

Dus die jerrycans zijn een andere soort PE / PP dan dewelke er gebruikt wordt voor het maken van onze dierbare wagonnetjes.
En weer andere formuleringen ga je vinden in de draadisolatie, rioleringsbuizen, toezichtputten, plastic constructies in het algemeen, dashbord en bumpers,.... Allemaal afkomstig van hetzelfde basispolymeer PE of PP maar totaal verschillend omwille van de toeslagstoffen.

[bask185]

Totaal onlogische conclusie, immers hoe groter het wiel hoe groter het raakoppervlak.

Volgens mij kwam ik er vroeger als kind al achter dat fietsen met grotere wielen minder weerstand hadden dan kleinere wielen.

Ik ging even googlen of ik gelijk had.
link 1
link 2

Kleine wielen zullen een grotere rolweerstand hebben dan grote wielen onder dezelfde gebruiksomstandigheden (de wielen zijn even breed, dezelfde materialen en constructie en dezelfde belasting). Dit komt doordat de kleinere diameter verder in het wegoppervlak wordt gedrukt. In het extreem: veronderstel het kleine wiel wordt steeds kleiner, dan zal de belasting op de weg vergelijkbaar worden met een puntbelasting welke zeer grote vervorming veroorzaakt, en dus zeer grote rolweerstand.

Je grotere raakoppervlakte zorgt er dus voor dat de druk van het wiel op de rails kleiner is.

Bas

EDIT:
staat ook in de link van Jeroen in een post van Bert