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Rollengröße und Rollenanzahl im Inlineskating
 
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Taranta



Anmeldungsdatum: 05.09.2020
Beiträge: 3

Beitrag Taranta Verfasst am: 05. Sep 2020 18:09    Titel: Rollengröße und Rollenanzahl im Inlineskating Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
erhoffe mir etwas Hilfe bei dem Thema, denn ich bin längst raus aus der Rechenatbeit und daher absolut unfähig hier selbst eine Lösung herbeizuführen.

Zu meinem Thema:
Im Inlineskating gibt es derzeit drei Standards, Triskates, Fourskates und Fiveskates. Letzteres hat sich nahezu vom Markt verabschiedet, denn mit der Evolution des Sports wuchs die Rollengröße an und machte es notwendig die Schienenlänge zu begrenzen indem man eine Rolle einsparte. Es entstand der Fourskate.

Die Bezeichnung Triskates kam erst vor ca. 4 Jahren auf, als einer der führenden Hersteller, Powerslide aus Bindlach, ein Setup mit 125mm Rollengröße im Wettkampfsport einführte und deswegen wieder eine Rolle eingespart werden musste um die Schienenlänge zu begrenzen, 3x125.

Dies färbte auch in der Folge auf den Markt der Freizeitskater ab.
Powerslide wandte sich speziell an Skater die 4x80mm Setups fuhren und versprach ihnen 3x100mm bzw 3x110mm Setups seien schneller, leichter, wendiger und überhaupt machten sie mehr Spaß. Etwas verzögert kam dann auch das 3x90mm Setup dazu.
Eine geniale Strategie, die sich Powerslide mit bis zu 30% gestiegenen Preisen pro Triskate im Vgl. zum gleichen Skate mit 4x80mm Setup bezahlen lies. Jeder Hersteller am Markt war nun gezwungen ebenfalls Triskates anzubieten. Innerhalb kürzester Zeit war ein neuer weltweiter Skaterollentrend etabliert.

Nun bringen die großen Rollen der Triskates auch einige Nachteile mit sich, wie z.b. die erheblich gewachsene Standhöhe und der Rollenverschleiß der sich nur noch auf 3 Rollen verteilt und damit zum schnelleren Nachkauf zwingt. Es ist deshalb ganz und gar nicht für jeden ratsam größenmäßig aufzusteigen.

Mit größeren Rollen baut sich nach dem Abdrücken die Geschwindigkeit in der Gleitphase weniger stark ab was zu einer höheren Durchschnittsgeschwindigkeit führt. Das gilt zumindest für Fourskates. Sobald aber aus dem Fourskate ein Triskate wird, z.b. von 4x100 auf 3x100, verliert der Skater Geschwindigkeit bzw muss mehr Energie investieren um Geschwindigkeit halten zu können, was eine höhere Abdrückfrequenz erfordert und wesentlich schneller ermüdet.

Mich interessiert nun, wie man anhand von Rollengröße, Rollengewicht und Rollenanzahl diese Veränderungen darstellen kann um damit eine bessere Wahl treffen zu können, also eine Formel deren Quotienten eine Reihenfolge abbildet, die die einzelnen Setups einordnet nach ihrer Fähigkeit Geschwindigkeit halten zu können.

Eine Aufstellung:

Fourskates
4x80mm = 4x 82g
4x84mm = 4x 88g
4x90mm = 4x 112g
4x100mm = 4x 130g
4x110mm = 4x 168g

Triskates
3x90mm = 3x 112g
3x100mm = 3x130g
3x110mm = 3x 168g
3x125mm = 3x 196g

Zu jeder Rolle gehören zwei Lager die zusammen 25g wiegen und dazuzurechnen sind.

Bisher beruhen die Empfehlungen, zumindest auf Kundenseite, nur auf Annahmen oder subjektiven Empfindungen die stark variieren, denn die Triskates wurden und werden nicht auf Wettkampfebene eingesetzt, außer eben das schon erwähnte Königssetup 3x125mm, das sämtliche Marathonstreckenrekorde brechen konnte, aber das natürlich auch einem 4x125mm Setup unterlegen wäre.

Ich würde mich über Hilfe freuen, denn ich selber stehe vor der Entscheidung mir entweder ein 4x90mm oder ein 3x110mm Setup zuzulegen und würde mich bei einem nur sehr geringen Unterschied bei dem benötigten Kraftaufwand eher für das niedrigere der Beiden entscheiden. Aber auch anderen Skatern wäre damit sehr geholfen, denn diese Unklarheit ist relativ stark verbreitet.

Danke

Meine Ideen:
Ich verstehe das Konzept der Ideenangabe aber mehr als die gedankliche Verknüpfung von Rollenanzahl, Rollengröße und Rollengewicht kann ich nicht bieten.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 08. Sep 2020 14:03    Titel: Antworten mit Zitat

Die Fähigkeit die Geschwindigkeit zu halten, ist verknüpft mit dem Trägheitsmoment der Rollen. Dieses berechnet sich gemäß:

I = N*m*r²

mit
N: Anzahl der Rollen
m: Masse der Rollen
r: Radius der Rollen

Hier ergibt sich der höchste Wert für die 3x125 mm Kombination.

Der Verschleiß ist umgekehrt proportional zur gesamten Lauffläche aller Rollen. Also zu:

L = 2*pi*N*r

Hier ergibt sich der niedrigste Verschleiß für die 4x110 mm Kombination.
A.T.



Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343

Beitrag A.T. Verfasst am: 08. Sep 2020 21:59    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Die Fähigkeit die Geschwindigkeit zu halten, ist verknüpft mit dem Trägheitsmoment der Rollen. Dieses berechnet sich gemäß:

I = N*m*r²

mit
N: Anzahl der Rollen
m: Masse der Rollen
r: Radius der Rollen

Hier ergibt sich der höchste Wert für die 3x125 mm Kombination.

Ist das Trägheitsmoment der Rollen wirklich so relevant? Wie hoch ist der Unterschied in kinetischer Rotations-Energie zwischen den Rollen-Kombinationen im Vergleich zu der linearen kinetischen Energie des ganzen Skaters?

Die Fähigkeit die Geschwindigkeit zu halten hängt aber auch vom Rollwiderstand ab, und dieser kann vom Radius der Rollen abhängen, wenn der Boden nicht perfekt Eben ist.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 08. Sep 2020 22:28    Titel: Antworten mit Zitat

A.T. hat Folgendes geschrieben:

Die Fähigkeit die Geschwindigkeit zu halten hängt aber auch vom Rollwiderstand ab, und dieser kann vom Radius der Rollen abhängen, wenn der Boden nicht perfekt Eben ist.


Ja, du hast Recht. Der Rollwiderstand ist ein wichtiger Aspekt, den ich übersehen habe. Generell würde ich hier erwarten, dass der Rollwiderstand mit zunehmenden Radius abnimmt, aber einen genauen Zusammenhang kenne ich leider nicht. Weißt du hier mehr?

Viele Grüße,
Nils
Taranta



Anmeldungsdatum: 05.09.2020
Beiträge: 3

Beitrag Taranta Verfasst am: 09. Sep 2020 13:09    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank, dass man sich meiner Frage hier angenommen hat.

Sicher rollt die größere Rolle über groben Untergrund besser als die kleinere Rolle, aber auch das 4er Setup kann das generell besser als das 3er Setup, bin ich der Meinung.

Auch nicht zu verachten ist sicher auch die Gewichtsverteilung auf entweder vier oder eben nur drei Lagerpaare pro Skate und damit einhergehende Verluste.
Wie groß könnten die sein, einstelliger Prozentbereich?

Rechne ich mit der Formel ergibt sich eine Rangfolge die schon sehr aufschlussreich für mich ist.

Tatsächlich verbessert sich der Quotient mit der nächstgrößeren Rolle unabhängig davon ob es ein Triskate oder Fourskate ist.
Ich hätte z.b. gedacht, dass das 3x110mm Setup dem 4x100mm Setup auf jeden Fall unterlegen wäre. Es ist aber um 13% im Vorteil, zumindest der Formel nach.

Würde man nun den Rollwiderstand mit einfließen lassen würde der Abstand zum nächstkleineren Setup nur noch deutlicher werden.
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5860
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 09. Sep 2020 13:37    Titel: Antworten mit Zitat

Einfluss des Rollendurchmessers bei einem Skateboard

Versuch einer halbwegs plausiblen Erkläerung.

l = Länge Rollenaufnahme
d = Durchmesser Rolle
b = Breite Rolle
n = Anzahl Rollen



1. Massenträgheitsmoment











1. Das Massenträgheitsmoment steigt mit zunehmendem Durchmesser der Rollen.

2. Die zur Beschleunigung auf eine bestimmte Geschwindigkeit erforderliche Zeit steigt mit zunehmenden Rollendurchmesser.

3. Die zur Erreichung dieser Geschwindugkei erforderliche Energie steigt nit zunehmendem Rollendurchmesser, wird jedoch beim Ausrollen unterstützend freigesetzt.

4. Bezogen auf die kinetische Energie des Systems Mensch/Skateboard ist das Massenträgheitsmoment und damit der Einfluss des Rollendurchmessers vernachlässigbar klein.

2. Rollwiderstand durch Walkarbeit

Wegen der höheren spezifischen Flächenpressung verformt(Walkarbeit) sich eine Rolle mit kleinerem Durchmesser bei gleicher Belastung stärker als eine mit grösserem Durchmesser. Da die Belastung pro Rolle mit der Anzahl der Rollen und damit Durchmesser sinkt, wird der Walkverlust kleinerer Durchmesser ausgeglichen.

3. Verschleiss

Die durch die Rotation bedingte permanente Verformung (Walkarbeit)der Volumenelemente am Umfang der Rollen führt zu Materialermüdung und damit zu Materialablösung am Umfang = Verschleiss.

Bei einer definierten Laufstrecke rotiert eine Rolle mit kleinerem Durchmesser häufiger d.h ein Volumenelement am Rollenumfang wird häufiger verformt.
Da jedoch die Belastung pro Volumenelement mit steigender Rollenanzahl und damit sinkendem Durchmesser geringer wird, dürfte der Rollendurchmesser keinen Einflus auf den Verschleiss haben.

4. Fazit

Auf Fahrverhalten, Reibungsverlust und Verschleiss haben Durchmesser bzw. Anzahl der Rollen keinen signifikanten Einfluss.


Zuletzt bearbeitet von Mathefix am 09. Sep 2020 15:32, insgesamt 4-mal bearbeitet
A.T.



Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343

Beitrag A.T. Verfasst am: 09. Sep 2020 14:01    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:

Ja, du hast Recht. Der Rollwiderstand ist ein wichtiger Aspekt, den ich übersehen habe. Generell würde ich hier erwarten, dass der Rollwiderstand mit zunehmenden Radius abnimmt, aber einen genauen Zusammenhang kenne ich leider nicht. Weißt du hier mehr?

Leider ist Rollwiderstand eine komplexe Angelegenheit, und der Koeffizient dafür wird wie bei Reibung meist experimentell bestimmt. Da spielen neben dem Radius auch die Materialeigenschaften (von Rad und Boden) und die genaue Art der Unebenheiten des Bodens und ggf. auch die Geschwindigkeit eine Rolle.

Man müsste also den Rollwiderstand für beide Varianten unter realistischen Bedingungen messen.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 09. Sep 2020 15:17    Titel: Antworten mit Zitat

Dass sich mit größeren Rollen größere Geschwindigkeiten fahren lassen, dürfte auch ohne genaue Formel einigermaßen klar sein, da die Rollenverformung im Verhältnis geringer ausfällt. Ein hohes Trägheitsmoment sorgt übrigens auch dafür, dass die Rollen beim Anheben des Fußes noch länger weiterlaufen, was ebenfalls die Dynamik verbessert. Dies spricht insgesamt alles für wenige und großer Räder.

Allerdings gibt es ja noch andere Aspekte wie die Beherrschbarkeit der Skates. Da dürften kleinere Rollen vorteilhafter sein. Auch Richtungswechsel sind bei kleinen Rollen vermutlich leichter.

Die Auswahl der "richtigen" Rollen ist da wohl eher subjektiver Natur.

Viele Grüße,
Nils
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
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Beitrag Mathefix Verfasst am: 09. Sep 2020 15:29    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Dass sich mit größeren Rollen größere Geschwindigkeiten fahren lassen, dürfte auch ohne genaue Formel einigermaßen klar sein, da die Rollenverformung im Verhältnis geringer ausfällt.
Viele Grüße,
Nils


Hallo Nils,
bei kleineren d.h. mehr Rollen ist die Gewichtsbelastung pro Rolle geringer als bei grösseren und weniger Rollen. Die gesamte Verformungsarbeit dürfte ähnlich gross sein.
Gruss
mathefix
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 09. Sep 2020 15:52    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, die Anzahl der Rollen bestimmt in erster Linie die Länge der Schiene und damit die Fahrdynamik. Aber große Räder laufen natürlich schon leichter als kleine.
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 09. Sep 2020 17:57    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Aber große Räder laufen natürlich schon leichter als kleine.

Das trifft bei gleicher Anzahl zu, da die Last/Rolle identisch und der Rollverlust bei größerem Durchmesser geringer ist.
Ich habe der Aufgabe entnommen, dass die Länge der Schiene limitiert sei. Dann wäre bei maximaler Ausnutzung der Schiene die Anzahl der Rollen verschieden.
Das sollte der Fragesteller beantworten.
Taranta



Anmeldungsdatum: 05.09.2020
Beiträge: 3

Beitrag Taranta Verfasst am: 09. Sep 2020 20:28    Titel: Antworten mit Zitat

Ja die Triskate Schienen sind in ihrer Länge begrenzt, damit trotz großer Rollen Wendigkeit erhalten bleibt.
Das war sozusagen die Innovation auf dem Inlinermarkt.
Wendigkeit endet ab 4x90mm.
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 09. Sep 2020 20:55    Titel: Antworten mit Zitat

Taranta hat Folgendes geschrieben:
Ja die Triskate Schienen sind in ihrer Länge begrenzt, damit trotz großer Rollen Wendigkeit erhalten bleibt.
Das war sozusagen die Innovation auf dem Inlinermarkt.
Wendigkeit endet ab 4x90mm.

Danke für Deine Klarstellung. Lt. Deiner Beschreibung ist die Anzahl Rollen abhängig vom Durchmesser.
Insofern bleibe ich bei meinen Ausführungen.
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5860
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 10. Sep 2020 08:41    Titel: Antworten mit Zitat

Ökonomischer Aspekt: Die Herstellkosten eines Skates mit weniger, aber großen Rollen sind geringer.
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