Amikorhegyikerékpár-gyártókúj modellek bevezetésekor gyakran hangsúlyozzák az új modell jobb merevségét, súlyát, kényelmét vagy aerodinamikai teljesítményét. Ezen paraméterek közül a merevség a legfontosabb, ami kulcsfontosságú tényező abban, hogy egy kerékpár a lehető leghatékonyabb legyen az erőátvitelben. A merevség általános fogalma alatt azonban sok részlet rejtőzik.
A hegyikerékpár-gyártók által termékeik értékesítése érdekében megemlített számos értékesítési pont között mindig megjelenik a "fokozott merevség". Ez valójában egy olyan paraméter, amelyről sokan beszélnek, de kevesen értik, mit is jelent valójában. A kerékpár súlyához hasonlóan azonban sokan túlbecsülik a megnövekedett merevség szerepét. A merevség nem feltétlenül erősebb.
Mi a merevség
Mielőtt elkezdenénk elemezni, hogy ez a paraméter mit jelent, először tisztázni kell, mi az a merevség. A mérnöki tudományban általánosan használt definíció szerint a merevség egy szerkezeti elem (kerékpár esetén a váz) azon képessége, hogy ellenálljon a külső erők hatására bekövetkező deformációnak.
Éppen ezért, amikor a merevségről beszélünk, a legtöbb embernek azonnal az jut eszébe, hogy a pedálokra milyen erőt fejtünk ki, és hogy a váz mennyit deformálódik oldalirányban minden egyes pedállökéssel.
Ez azonban csak egy a vázra ható erők közül, és gyakran nem vesznek figyelembe más erőket, mint például a kanyarodáskor fellépő centrifugális erő hatásait, az út egyenetlenségeire adott reakciót és az úton előforduló egyéb szabálytalanságokat.
A kerékpárokat fejlesztő mérnököknek mindezeket a szempontokat figyelembe kell venniük, hogy ne csak a kerékpár rendkívül erős teljesítményét érjék el, hanem a megfelelő ütéselnyelő képességet is, miközben az egész kerékpár a lehető legkönnyebb legyen.
Ezért, amikor a keret merevségéről beszélünk, azt a keret különböző területein kell értékelnünk, így látni fogja, hogy ez a paraméter érdekesebb, mint a másik.
Egyszerűen fogalmazva, a lehető legnagyobb merevség elérése nem jelent problémát. Az anyagok egyszerű egymásra rakása, különösen, ha az alapanyagok nagy szakítószilárdságúak, merevebb szerkezetet eredményez. Az anyagon kívül a cső keresztmetszete is fontos-. Minél nagyobb a keresztmetszet-, annál nagyobb a merevség. De a mellékhatás az, hogy a súly elkerülhetetlenül növekedni fog.
Természetesen a szénszálak elrendezése is nagyon fontos. A jelenlegi mainstream módszer az egyirányú szálak különböző elrendezésén alapul, amelyeket a szálelrendezés irányában nagy merevség jellemez, de nagyon csekély merevség a szálra merőleges irányban. Ez lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy megfelelő felhasználási módokat érjenek el a keret különböző területein attól függően, hogy az egyes rostszövetek hogyan helyezkednek el.
A tökéletes illeszkedés nagyon összetett számítási munkát igényel, amelyet szerencsére a 21. században a mérnökök főként nagy teljesítményű számítógépeken végeznek -végeselem-elemző szoftver (FEA) segítségével, amely lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy virtuális keretek százait állítsák elő, és szimulálják a különböző erőhatásokra adott válaszaikat.
A keret kialakításának célja az egyensúly elérése és a merevség növelése csak ott, ahol szükséges. Ebből a célból többféle merevséget határozunk meg a kerékpárvázakban.
Merev pedálozás – oldalirányú merevség
Először is, általában az oldalirányú merevséget tartjuk leginkább szem előtt, amelyet laboratóriumaikban úgy mérnek, hogy az alsó konzolra terhelést fejtenek ki, hogy szimulálják a pedálozás által kifejtett erőket. Ez a merevség elsősorban azt méri, hogy az alsó konzol területe milyen mértékben deformálódik minden alkalommal, amikor lábunk a hajtókarra lép. Érdekes módon az oldalsó merevségnek a lehető legnagyobbnak kell lennie, mert az oldalirányú elmozdulás minimalizálásával az általunk generált vektorerő a maximálisan a hátsó kerékre továbbított erő lehet.
Ezenkívül a hátsó háromszögnek is elég merevnek kell lennie ahhoz, hogy ne deformálódjon, amikor a lánc erőt ad át hátra.
Ez az a paraméter, amellyel mi, kerékpár-ellenőrök próbáljuk felmérni, hogy egy kerékpár mennyire tud gyorsan felgyorsulni, és ez a teljesítmény különösen fontos a hegymászók és sprinterek számára, akik megkövetelik, hogy a kerékpár továbbra is teljes erővel bírjon támadás vagy nagy csoportos sprint esetén. Utazósebességnél azonban a legtöbb piacon lévő váz nagyon hatékonynak mondható, mert a teljesítmény stabilabb, és nem sokban különbözik a hétköznapi rajongók teljesítményétől.
A nagy oldalirányú alsó konzol merevségének elérése érdekében a kerékpárgyártók elkötelezték magukat a szélesebb alsó konzolok és a 30 mm-es hajtókarok kiválasztása mellett. A lánctartók is gyakran nagyon vastagok, különösen az oldalukon, de nem túl vastagok, hogy elkerüljék a hátsó kerékkel való kompatibilitást. Az alsó konzol és a láncrudak gyakran aszimmetrikusak, hogy kiegyensúlyozzák a hajtási oldalon és a nem -hajtási oldalon fellépő különböző erőkre adott választ. Különböző szénszálas elrendezéseket is alkalmaznak ennek a hatásnak a maximalizálására.
Precíziós szabályozás – torziós merevség
Fontosabb, de kevésbé említett paraméter a torziós merevség. Ez határozza meg, hogy a keret mennyit csavarodik el különböző erők hatására. Ez a csavar befolyásolja az első és a hátsó kerekek beállítását, ezért jelentős hatással van a kerékpár kezelhetőségére, különösen kanyarodáskor.
Nagy sebességgel kanyarodáskor a kerékpár centripetális erőt fejt ki az ív belsejére, ami centrifugális erőt hoz létre, amely kimozdít minket az ívből. A villa és a hátsó háromszög szerkezeti különbségei miatt az első és a hátsó kerekekre nehezedő erők nem azonosak, emiatt a kerekek elmozdulnak a mozgási vonalukban.
A versenyző számára ezt pontatlan kezelésként írnánk le. Alapvetően, amikor a motoros ecsetszerűen húz egy vonalat a kanyarban, a kerékpár nem adja meg a kívánt szoros választ. Ellenkezőleg, ha egy kerékpár ebben a paraméterben jól teljesít, akkor nem csak egyszerű ívet rajzolni, hanem egy egyszerű mozdulattal a kanyar közepére is lehet irányítani a kerékpárt, és a kanyar közepén való átvágás után fokozatosan, nagyon egyenletes előrehaladással korrigálja a kanyar hosszirányú szögét, és a reakció a kanyar eleje felé gyorsabban reagál a kanyar irányának hirtelen változásaira. Általánosságban elmondható, hogy az egész kanyarvezérlés könnyű és közvetlen lesz, és nem lesz lomha érzés a kevésbé merev modelleknél.
A váz könnyen csavarodásának elkerülése érdekében a gyártók általában megerősítik a villatestet, és nagyobb kormánycsövet használnak. Valójában a fejhallgató csapágya évről évre növekszik, a hagyományos 1 hüvelykesről a 1,5 hüvelykes csapágyra, amely gyakran látható az alsó tálban. Ez az oka annak is, hogy a kerékpár alsó csöve általában a legszélesebb keresztmetszet-, mert ez a vázszerkezet fő tartó része.
De van egy másik szempont is, amelyet figyelembe kell venni. Az oldalirányú és a torziós merevséget ki kell egyensúlyozni, hogy a váz a legjobb teljesítményt nyújtsa kompromisszumok nélkül. Másrészt az első és a hátsó tengely túl nagy oldalirányú merevsége megnehezítheti a kerékpár vezetését, ha az útviszonyok nem tökéletesek, mert minden ütközés után visszapattan. Tehát ezeken kívül több szempontot is figyelembe kell venni.
Sima futás – függőleges merevség
Ha az előző pontok célja a lehető legerősebb merevség elérése, akkor függőleges síkban ennek az ellenkezője: bizonyos merevség a pattogó hatás elkerülése érdekében, ugyanakkor kellő alakváltozási képesség az útfelület egyenetlenségei feloldásához.
Ezt a paramétert nagyon nehéz beállítani, mert befolyásolja a versenyző súlya, és a kerékpár kialakítása figyelembe veszi a különböző típusú versenyzőket. Természetesen ma már a versenyzők big data elemzésével is lehet következtetni egy bizonyos méretű versenyző átlagos méretére, így a mérnökök pontosabban tudják beállítani ezt a paramétert.
Általánosságban elmondható, hogy az oldalirányú merevséghez hasonlóan a keretcső keresztmetszete- és a szénszövet elrendezése jelentős hatással lesz a függőleges merevségre. A függőleges merevség beállítása a rezgéselnyelés és az erőátviteli hatékonyság közötti tökéletes egyensúly elérésére is törekszik, anélkül, hogy az oldalirányú merevséget befolyásolná.
A függőleges merevség általában befolyásolja az aerodinamikát, mivel az aerodinamikai cső növeli a cső függőleges keresztmetszetét-, ezáltal növeli a függőleges merevséget, és csökkenti a vízszintes keresztmetszetet, ami hatással lesz az oldalirányú merevségre, ami teljesen ellentétes a keret által kívánt értékkel.
A probléma megoldása általában egy csonka virtuális farokcsőre és a cső vízszintes keresztmetszete{0}}nagyságának növelésére épül, de ez nem csak a súlyt, hanem az aerodinamikai teljesítményt is befolyásolja.
Mi van, ha a kerékpár túl merev vagy túl puha?
Ahogy az elején is mondtuk, ha a merevség abszolút értéke fontos, akkor modern anyagokkal nagyon könnyű egy kerékpárt rendkívül merevvé varázsolni. Egy ilyen bringán azonban kevesen bírunk egy óránál többet, nemcsak azért, mert az útfelület változásai miatt gyorsan összetörik a karjainkat és a hátunkat, hanem azért is, mert minden apró műveletre túl gyors a reakció, ami miatt állandóan idegesnek kell lennünk.
Valójában a történelem egy bizonyos szakaszában volt már ilyen kerékpárunk, és bár rendkívül csodálatosan érezték magukat, amikor először ráléptek, főleg gyorsításkor, hamar kiderült, hogy egy ilyen kerékpár a való világban nem praktikus. Ahogy teltek a kilométerek, ez jobban fájt, mint segített, vagy minden lefelé kanyarban semmi pozitív visszajelzést nem adott, kivéve a túl nagy önbizalmat a kanyarodásban. Azt hiszem, mindenki emlékszik még a 21. század elején népszerű -alumínium versenymodellekre. Az igazi "két kerék és egy rúd, nincs más dolguk".
A másik végletnél régebben "pamutbiciklinek" gondoltuk őket. Valószínűleg olyan kerékpárok, amelyek folyamatos, nagy intenzitású{1}}teljesítményt igényelnek az utazósebesség fenntartásához, és úgy fogod érezni, hogy az erőd több mint fele elfogy, nem is beszélve egy idős ember reakciójáról, amikor gyorsítasz.
Az ilyen kerékpárok a kanyarodás és a nyomkövetés során is felidézik az emberek rémálom emlékeit. Úgy gondolom, hogy azok a motorosok, akiknek középkategóriás acélvázas országúti kerékpárjaik vannak, -érthetik, mire gondolok. Bár az ilyen kerékpárokat nevezhetjük "elegáns formájú és fényűző textúrájúnak", aki érti, az megérti.
A fenti bevezetés után tudjuk, hogy a legtöbb esetben a nagyobb merevség biztosan népszerűbb lesz, de ezt szigorúan tesztelni kell a keret minden területén, és végre el kell érni a különböző mutatók tökéletes egyensúlyát. Röviden, a váz általános merevsége jelentősen megnőtt az évek során. A legújabb generációs modelleken előfordulhat, hogy csak néhányszor kell rálépni, míg ugyanazon a modellen, amely tíz évvel ezelőtt volt, sokkal többet kell rálépni. Egy ilyen összehasonlításon keresztül nagyon intuitívan érezhető a váztervezési ismeretek fejlesztésének, a tervezési eszközök gazdagításának és az anyagminőség javulásának óriási hatása a kerékpár teljesítményére.
