Inhoud
Wanneer een voertuig met wielen, zoals een stapelaar of transportwagen, in beweging moet worden gebracht, krijgt u in de eerste plaats te maken met de aanloopweerstand: de benodigde kracht om het voertuig vanuit stilstand te verplaatsen. Als het voertuig eenmaal van zijn plaats is bewogen, ontstaat er een kracht die tegen deze voortgaande beweging ingaat. Deze kracht wordt de rolweerstand genoemd. Het is van belang om hier rekening mee te houden: een hogere rolweerstand betekent meer energieverbruik om een voertuig te laten voortbewegen, oftewel hogere brandstofkosten voor bedrijfsauto’sof meer krachtsinspanning bij het voortbewegen van een handpalletwagen.
In dit artikel leggen wij uit hoe u stap voor stap de rolweerstand kunt berekenen. Ook gaan we in op de factoren die deze tegenwerkende kracht kunnen beïnvloeden.
Stap voor stap de rolweerstand berekenen
- Eigenschappen van de ondergrond bepalen
Als eerste stap dient u vast te stellen wat de wrijvingseigenschappen zijn van de ondergrond waarop de band zich voortbeweegt. Het belangrijkste hierbij is de rolweerstandscoëfficiënt. Deze waarde wordt uitgedrukt voor materiaal 1 op materiaal 2, bijvoorbeeld rubber op asfalt. Hierbij bestaan er twee belangrijke verschillen: de toestand van de materialen en de toestand van rust of beweging. Zo is het coëfficiënt lager voor nat dan voor droog asfalt. Verder kost het meer energie om een object in beweging te krijgen dan het in beweging te houden: deze verschillen worden respectievelijk de statische en dynamische wrijvingscoëfficiënt genoemd.
- Normaalkracht berekenen
Iedereen kent het fenomeen zwaartekracht, maar minder bekend is wat ons ervan weerhoudt in een vrije val te belanden, de normaalkracht. Deze kracht werkt in tegengestelde richting van de zwaartekracht en kent als oorsprongspunt de plek waar een object een oppervlak raakt. Het berekenen van de normaalkracht gaat volgens de formule Fn = m * g. Hierbij is m de massa van het object in kilogram en g de zwaartekrachtversnelling in m/s2. In de meeste gevallen is g een constante, namelijk 9,81 m/s2. De uiteindelijke waarde wordt uitgedrukt in Newton.
- Rolweerstandscoëfficiënt berekenen
Nadat u weet over welke ondergrond het object beweegt en wat de normaalkracht van het object is, dient u vast te stellen wat in deze situatie de rolweerstandscoëfficiënt is. Dit kan met een experiment worden vastgesteld, maar bij standaardcombinaties (zoals rubber op asfalt, of staal op staal) is dit getal gemakkelijk in digitale bronnen te vinden. Veelvoorkomende voorbeelden zijn de volgende, allemaal in een dynamische situatie:
• Rubber op droog beton: 0,68
• Rubber op nat beton: 0,58
• Rubber op ijs: 0,15
• Staal op staal: 0,57 - Formule uitwerken
De formule voor het berekenen van de rolweerstand is Fr = Cr · Fn · Cr is de rolweerstandscoëfficiënt en Fn de normaalkracht. Beide waardes heeft u in de voorgaande stappen gevonden. Het uitwerken is dus een kwestie van invullen en geeft u een berekening van de rolweerstand in Newton · m/s2.
De wrijvingscoëfficiënt tussen twee materialen kan sterk variëren door verschil in de temperatuur en de aanwezigheid van smeermiddel of vuil. Ook hiervoor zijn bronnen beschikbaar die de gangbare variaties vermelden.
Waar hangt de rolweerstand van af?
De rolweerstand is geen constante, maar wordt bepaald door verschillende factoren. Hieronder vindt u een overzicht wat van invloed kan zijn:
Bandenspanning
De bandenspanning heeft een wezenlijke invloed op de rolweerstand: hoe lager de bandenspanning, des te hoger de weerstand die bij het rijden moet worden overwonnen. Daarom is het belangrijk dat de banden van alle transportmiddelen – van vrachtwagens tot stapelaars en steekwagens – altijd de optimale spanning hebben.
Materiaal van de banden
Voor een zo laag mogelijke rolweerstand geldt: hoe harder het oppervlak van de banden, des te makkelijker rollen ze. Een zeer geringe rolweerstand kan echter een negatief effect hebben op de rij- en remeigenschappen. Het materiaal van de banden en de ondergrond dienen daarom op elkaar te zijn afgestemd, zodat uw hefvoertuigen, transportwagens en bedrijfsauto’s goed en stabiel op de weg liggen:
- Gladde ondergronden zoals tegels of linoleum vragen om zachtere, met lucht gevulde banden, die in dit geval voor zowel voor betere hechting als een gunstige rolweerstand zorgen.
- Over harde ondergronden zoals asfalt of rubberen bodems kan het best met banden van rubber of polyurethaan worden gereden. PU-banden zijn vrijwel onderhoudsvrij en hebben zelfs bij ongelijke of slecht onderhouden ondergronden een relatief geringe rolweerstand in combinatie met een goede demping.
- Voor de minste rolweerstand op een harde ondergrond kiest u voor banden van polyamide (nylon) of staal. Deze robuuste banden zijn bestand tegen vetten, logen en zuren. Daarom worden ze gebruikt in ruimtes waar hoge eisen aan de hygiëne worden gesteld of in andere omgevingen waar er veel van de banden wordt geëist.
Constructie van de banden
Moderne, energiebesparende banden worden gekenmerkt door een voor de rolweerstand geoptimaliseerde constructie, die de vervorming van de banden tijdens het rijden reduceert. Naast de keuze van het materiaal, is deze vervorming grotendeels verantwoordelijk voor de rolweerstand.
Afmetingen van de banden
Over het algemeen geldt: brede en platte wielen of banden hebben een significant hogere rolweerstand dan smalle en hoge. Maar dit is ook afhankelijk van de ondergrond. Zo zijn voertuigen met smalle banden op een meegevende ondergrond – zoals zand – slechts met grote moeite te verplaatsen. Om de rolweerstand hier te minimaliseren zijn brede banden een stuk geschikter.
Oude of nieuwe banden
Met oude en afgesleten banden komt een auto, transportwagen of handpalletwagen moeilijker van z’n plek dan met nieuwe. Overigens kunnen ook spiksplinternieuwe banden in het begin een hogere rolweerstand hebben, totdat ze volledig zijn ingereden.
Veelgestelde vragen over de rolweerstand berekenen
De rolweerstand is een kracht die de draaibeweging van de wielen van een voertuig tegenwerkt. Bij het gebruik van transportwagens, vrachtauto’s en hefvoertuigen dient de rolweerstand zo gering mogelijk te zijn, want een hoge weerstand leidt ofwel tot een hoger brandstofverbruik of tot meer inspanning bij het handmatig voortbewegen van een transportmiddel.
De aanloopweerstand heeft uitsluitend betrekking op de kracht die nodig is om een voertuig van z’n plaats te krijgen. De rolweerstand daarentegen is de permante kracht die bij het wegrollen van een wiel ontstaat. Het is een kracht die tegen de beweging in gaat.
Hoe hoger de rolweerstand van de banden is, des te meer energie er voor de voorwaartse beweging van het voertuig nodig is. Bij een afstand van ca. 50.000 kilometer per jaar leidt het gebruiken van banden die geoptimaliseerd zijn tegen rolweerstand tot een besparing van meerdere honderden euro’s. Maar ook bij handmatige transportmiddelen is het raadzaam om te zorgen voor een lage rolweerstand: het transport verloopt sneller, makkelijker en ergonomischer – voor mens en machine.
Bron afbeelding:
© gettyimages.de – RicardoImagen
