Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Чем отличаются гидравлические тормоза от механических на велосипеде


Чем отличаются гидравлические и механические дисковые тормоза велосипеда

Очень часто при выборе велосипеда или покупке на него новых тормозов становится вопрос: «Какие же тормоза лучше, дисковые гидравлические или механические?». Вопрос очень актуален, ведь они значительно отличаются по цене, качеству и другим не менее важным параметрам. Поэтому в данном сравнении мы постарались максимально лаконично и понятно рассказать, чем отличаются гидравлические и механические дисковые тормоза велосипеда по конструкции, принципу действия, тормозным характеристикам, настройке и обслуживанию, а также ремонтопригодности и цене.

Содержание статьи

Конструкция и принцип действия

Принцип действия механических и гидравлических дисковых тормозов велосипеда в принципе одинаков. Нажатием тормозной рукояти приводятся в движение тормозные колодки, которые сжимают ротор. В результате происходит торможение за счет преобразования кинетической энергии в тепловую благодаря силе трения. Отличие заключается, в основном, в способе передачи усилия нажатия тормозной рукояти на тормозные колодки. На дисковых механических тормозах используется трос. При нажатии на рукоять происходит его натяжение, что приводит к смещению подвижной колодки.

В дисковых гидравлических тормозах его роль выполняет система поршней и гидравлическая жидкость. При нажатии рукояти на гидравлике приводится в движение поршень мастер-цилиндра. Он толкает гидравлическую жидкость, которая приводит в действие поршни в калипере, сжимая тем самым колодки.

 

Торможение

Качество торможения дисковых гидравлических и механических тормозов практически не отличается (с учетом, что дисковая механика не из самых дешевых). Как одни, так и вторые отлично справляются со своими задачами. На торможение больше влияет материал тормозных колодок, их размер, а также диаметр ротора. Чем больше поверхность соприкосновения колодок с ротором, тем качественнее торможение. Также следует отметить и материал тормозных колодок. На данный момент на рынке велосипедов представлены два вида: металлизированные (Sintered), которые лучше подойдут для грязных трас и органические (Resin), предотвращающие перегрев калипера.

Хотя разница в торможении между гидравлическими и механическими тормозами все же присутствует. Выражается она больше в комфорте использования. На гидравлике, за счет того, что нет тросика, который трется о рубашку, легче ход тормозной рукоятки. Вторым достоинством является более четкий контроль тормозного усилия (модуляция). Другими словами, вам проще сориентироваться насколько сильно следует надавить на ручку в той или иной ситуации. Хотя данный параметр также зависит и от уровня гидравлических тормозов, а именно от количества поршней.

Настройка и обслуживание

Если качество торможения гидравлических и механических дисковых тормозов практически не отличается, то в настройке и обслуживании разница уже куда более заметна. Здесь явным фаворитом является гидравлика. Ее не нужно так часто настраивать как механику, а сама настройка производится во время первой установки или при замене тормозных колодок. Хотя это правило не касается одно-поршневых гидротормозов, которые, также как и механика, нуждается в периодической подстройке. Настройка же механических тормозов необходима после каждого снятия колеса и периодически, по степени износа колодок и растяжению тросика. Также к недостаткам механики можно отнести необходимость периодического обслуживания троса, а именно содержания его в чистоте и в смазанном виде.

Ремонтопригодность

А вот по ремонтопригодности выигрывает дисковая механика, которую можно относительно легко отремонтировать в полевых условиях. В случае выхода из строя троса, его легко можно будет заменить на месте, с учетом того, что у вас есть запасной. Чего нельзя сделать с гидравликой. Если вы зацепились за ветку и повредили гидролинию, установить новую, залить масло и прокачать систему без специального оборудования вряд ли получится. Плюс к этому, найти запасные части на дисковые гидравлические тормоза велосипеда гораздо сложнее, чем на механические.

 

Цена

Еще один пункт, по которому выигрывает механика – это цена. Хорошие гидравлические тормоза стоят дороже чем механические того же уровня.

Подведем некоторые итоги

Плюсы Минусы
Механические тормоза 1) Небольшая цена

2) Хорошая ремонтопригодность

3) Наличие запчастей

1) Частая настройка

2) Необходимость ухода за тросом

3) Более чувствительны к перегреву

Гидравлические тормоза 1) Хорошая модуляция

2) Редкая необходимость обслуживания

3) Менее чувствительны к перегреву

4) Отсутствие трения троса

1) Высокая стоимость

2) Плохая ремонтопригодность

Видео по теме

Заключение

Как можно заметить у каждого типа тормозов присутствуют как свои плюсы, так и минусы, которые мы рассмотрели при сравнении дисковых механических и гидравлических тормозов велосипеда. Поэтому при выборе тормозной системы исходите из своего бюджета и старайтесь взять максимально дорогую модель. В начальном ценовом сегменте это будет, в основном, механика, а более дорогая – гидравлика. Не следует экономить на тормозах, ведь это ваша безопасность на дороге.

Гидравлические и механические велосипедные дисковые тормоза

Это наиболее полное сравнение механических и гидравлических дисковых тормозов.

Итак, если вы агрессивный гонщик, который хочет перейти с обода на дисковые тормоза, или велосипедист начального уровня, который предпочитает дисковые тормоза барабанным, вам понравится это руководство.

Фактически, мы тщательно протестировали эти две вариации спереди назад на гладкой и неровной местности.

И мы уверены, что наш опыт, описанный в этой статье, даст вам достаточно информации, чтобы помочь вам выбрать правильный тип дискового тормоза для вашего велосипеда.

Мы рекомендуем гидравлический дисковый тормоз JGbike Shimano MT200 MTB и дисковые тормоза общего назначения с механическим приводом.

Шорткоды Thrive Leads не будут отображаться за пределами области содержимого при редактировании страницы с помощью Thrive Architect

Насколько популярны велосипедные дисковые тормоза?

Нам нравится думать, что когда-то дисковые тормоза были резервом профессиональных велосипедистов. Правы мы или ошибаемся в этом вопросе, очевидно.

Что мы точно знаем, так это то, что теперь они стали незаменимым арсеналом для велосипедистов.

Разработанные для лучшей производительности даже при минимальном трении, дисковые тормоза намного лучше, чем модели с ложкой (ободом), которые впервые появились в истории велоспорта.

На самом деле велосипедисты больше не относятся к ним как к роскоши, потому что они стали необходимостью - по крайней мере, мы так думаем.

Дисковые тормоза не такие мощные, как барабанные. Но они предлагают лучшую производительность, чем когда-либо были тормоза с ложкой.

Как работают дисковые тормоза велосипеда?

Вы уже видели дисковые тормоза на горных, шоссейных, электрических или даже гибридных велосипедах.Но вы, наверное, не понимаете, как они работают?

Вот в чем дело:

Рабочий механизм всех тормозов более-менее одинаков, независимо от типа.

Водитель нажимает на тормозные рычаги на руле, тормозная система прикладывает трение к тормозной поверхности, и сопротивление останавливает велосипед.

Чем больше нажимает водитель на рычаг, тем сильнее натирается тормозная поверхность. Следовательно, больше тормозного усилия.

В отличие от тормозов с ложкой, дисковые тормоза не трение ободья.Вместо этого они создают давление в небольшом роторе в центре колеса.

В сочетании с захватами на шинах прилагаемое сопротивление замедляет велосипед и, в конечном итоге, останавливает его.

Вы улавливаете направление, не так ли?

Сравнение гидравлических и механических дисковых тормозов велосипеда

Теперь механические и гидравлические дисковые тормоза относятся к одному классу тормозных систем. Но они отличаются дизайном и функциями.

Прежде чем мы рассмотрим каждый тип, просмотрите сводную таблицу, чтобы понять разницу между ними.

Менее чувствительный, требует больше усилий для остановки

Более чувствительный, эффективный

В чем разница между механическими и гидравлическими дисковыми тормозами велосипеда?

1.Механические велосипедные дисковые тормоза

Механические тормоза присутствуют на рынке столько, сколько мы себя помним. Они также оказались первым типом, который мы протестировали.

Механический дисковый тормоз, также известный как тормоз с тросовым приводом, работает точно так же, как ободные (ложковые) тормоза.

Однако единственная разница - это точка контакта. Вместо того, чтобы тормозная колодка прикладывала трение к ободу, она воздействует на ротор, останавливая велосипед.

Настройка довольно проста.В его состав входят тормозной рычаг, трос и механический диск.

Как работают механические велосипедные дисковые тормоза

При использовании механического дискового тормоза вы нажимаете тормозной рычаг, чтобы активировать стальной трос.

Это создает движение, которое создает трение между тормозной колодкой системы и ротором. Именно это сопротивление в конечном итоге останавливает ваш велосипед.

Вот как это работает.

Но это еще не все.

Если вы использовали ободные тормоза столько же, сколько они существуют, то вы уже знаете, насколько они грязные после нескольких сотен миль езды на велосипеде.То же самое и с механическими дисковыми тормозами.

Из-за своей открытой конструкции механические дисковые тормоза имеют тенденцию собирать грязь и мусор, которые со временем забивают систему.

Это приводит к менее плавному торможению, а это означает, что вы получаете меньше тормозного усилия для управления скоростью вашего велосипеда.

Наши испытания показали, что механические дисковые тормоза проще в использовании и обслуживании. Все, что нам нужно было сделать, это заменить стальной трос в оплетке, затянуть тормозной рычаг, если в этом есть необходимость, и готово.

Мы были в порядке. Фактически, для нас это было проще, чем прокачка, которая требовала больше усилий, чтобы довести гидравлический дисковый тормоз до наилучшего возможного состояния.

Одна из вещей, которые нам понравились в гидравлических дисковых тормозах в ходе наших испытаний, заключалась в простоте их использования. Это и есть простая в настройке система, с которой может работать даже велосипедист начального уровня.

Нам просто не нужно было учиться, чтобы разбираться в механических дисковых тормозах.

На самом деле, нам не потребовалось более двух часов на тестирование, чтобы понять, что они очень похожи на ободные тормоза, которые мы использовали с тех пор, как начали ездить на велосипеде и писать об этом на Bikes Haven.

Механические дисковые тормоза требуют частого обслуживания, которое мы сочли довольно утомительным. Во время тестирования чистка и регулировка тормозных колодок и рычага просто отняла у нас много времени.

Преимущества механических велосипедных тормозов

  • Они просты по конструкции и очень удобны в использовании
  • Механические дисковые тормоза недорогие, поэтому рассмотрите их, если у вас (ограниченный) бюджет
  • Потому что есть не требуется обучения, механические дисковые тормоза удобны для начинающих и подходят для велосипедистов начального уровня
  • Детали недорогие и легко доступны для покупки

Недостатки механических велосипедных тормозов

  • Они тяжелее гидравлических дисковых тормозов
  • Механические дисковые тормоза довольно сложно обслуживать
  • Они могут легко выйти из строя и потребовать большого количества ремонтов
  • В случае механических тормозов вы должны прикладывать большее давление, чтобы остановить велосипед.

2.Дисковые тормоза для велосипедов с гидравлическим приводом

Дисковые гидравлические тормоза - это усовершенствованная версия механических тормозов. И хотя они дорогие, их характеристики торможения во многом оправдывают цену.

Помните, что энергоэффективность является ключевым моментом в управлении скоростью велосипеда. Вы хотите полностью контролировать свой велосипед, имея все возможное тормозное усилие.

Это то, что вам дают гидравлические дисковые тормоза.

Как работают гидравлические дисковые тормоза велосипеда

Здесь производители избавляются от стального троса и вместо этого используют герметичную систему, заполненную жидкостью.

Вы нажимаете тормозной рычаг, жидкость прижимает колодки к ротору, и сопротивление, создаваемое между двумя объектами, останавливает велосипед.

Как видите, рабочий механизм совершенно другой. И, судя по нашему эксперименту, гидравлические дисковые тормоза работали лучше, чем механическая модель, которая у нас была первой.

С точки зрения производительности гидравлические дисковые тормоза лучше механических моделей, потому что жидкость в тормозной системе несжимаема.

Это означает, что давление, прикладываемое к ротору, намного выше давления, которое вы прикладываете к рычагу.

Другими словами, вам не нужно сильно нажимать на рычаг, чтобы получить более чувствительную реакцию. Достаточно простого толчка двумя пальцами, чтобы увеличить тормозную способность.

Что нам нравится в гидравлических дисковых тормозах, так это их закрытая конструкция. Это предотвращает попадание посторонних материалов, таких как грязь и грязь, в систему и отрицательное влияние на эффективность торможения.

Таким образом, даже когда вы едете на велосипеде во влажных и грязных условиях, вы все равно сохраняете тормозную мощность, необходимую для управления скоростью велосипеда.

Преимущества гидравлических дисковых тормозов Bicyle

  • Поскольку гидравлические дисковые тормоза плавные и отзывчивые, они дают вам больше тормозной способности с меньшим усилием
  • Они дают вам то, что мы называем мелкозернистым управлением с меньшим давлением со стороны тормозных рычагов

Недостатки гидравлических дисковых тормозов велосипеда

  • Самая большая проблема гидравлических дисковых тормозов заключается в том, что они сложны и их трудно регулировать
  • Они дороги, поэтому могут не понравиться гонщикам с (ограниченным) бюджетом

Итак, что выбрать?

Теперь давайте договоримся об одном:

Гидравлические и механические дисковые тормоза делают то же самое.По крайней мере, они дают вам тормозную силу, необходимую для маневрирования на разных участках с разной скоростью. И, как мы уже видели, у них есть свои плюсы и минусы.

В конечном счете, вам решать, какую версию установить на свой велосипед. Это будет зависеть от вашего бюджета и от того, как вы ездите на велосипеде.

Другими словами:

  • Если вам нравится сложная, высокоскоростная, техническая езда на велосипеде, мы рекомендуем вам использовать гидравлические дисковые тормоза
  • Если у вас нет бюджета, и вы готовы и можете платить для получения эффективных тормозов выберите гидравлические дисковые тормоза.Мы рекомендуем эти гидравлические дисковые тормоза для велосипедов .
  • Велосипедистам с ограниченным бюджетом стоит подумать о механических дисковых тормозах. В конце концов, они дешевле и очень просты в использовании.
  • Гонщики начального уровня, которые не хотят ломать себе голову, должны использовать механические дисковые тормоза вместо гидравлических систем
  • Если у вас есть пригородный велосипед, или вы используете свой шоссейный или горный велосипед просто для ежедневных поездок на работу, тогда механический диск тормоза должны работать нормально. Мы рекомендуем эти Общие механические дисковые тормоза .

Заключение

Теперь, когда вы знаете разницу между механическими и гидравлическими дисковыми тормозами, не говоря уже об их плюсах и минусах, вам должно быть легко выбрать версию для использования с вашим велосипедом.

.

Простой взгляд на работу и обслуживание дисковых тормозов на вашем велосипеде

, Джон Браун, HaveFunBiking.com

Дисковые тормоза были представлены на велосипедах еще в 1950-х годах, а в середине 1970-х компания Shimano создала настоящий гидравлический диск. Были версии серии Schwinn Stingray (, выпущенные в 1971 году, ), которые поставлялись с задним дисковым тормозом. Давайте перенесемся более чем на 25 лет вперед к первому приемлемому на рынке дисковым тормозам - дискам Hayes Mag. С момента выпуска в 1997 году дисковые тормоза нашли применение на большинстве горных велосипедов, гибридов, а теперь и на шоссейных велосипедах.За 20 лет разработки дисковые тормоза стали мощнее и удобнее, чем когда-либо прежде. Прочтите, чтобы узнать, как работают ваши дисковые тормоза и как поддерживать их в рабочем состоянии.

Оригинальный диск Schwinn и тормоз Mag 1997 года производства Hayes

Как работают гидравлические дисковые тормоза

По сути, тормозной рычаг перемещает жидкость через систему, и эта жидкость течет к колодкам, которые давят на ротор. Есть больше деталей, благодаря которым один тормоз работает лучше, чем другой.Однако в основе все дисковые тормоза очень простые. Причины, по которым система настолько проста и так хорошо работает, заключаются в следующем. Материалы колодки и ротора обеспечивают отличное трение. Кроме того, природные свойства жидкостей помогают передавать усилие рычага без сжатия и поглощать избыточное тепло.

Как работают механические дисковые тормоза

В механических дисковых тормозах используются те же материалы колодок и роторы, что и в гидравлических системах; Следовательно, они имеют очень похожую останавливающую способность.Отличия механической системы заключается в том, что они используют стандартный тормозной трос для приведения в действие тормоза вместо гидравлической жидкости. Механические диски имеют небольшой рычаг на тормозном суппорте, который тянется за тормозной трос, перемещая тормозные колодки и останавливая велосипед. Преимущества механических дисковых тормозов - это больший выбор формы рычага, меньшая стоимость и более простая регулировка. С другой стороны, поскольку механические системы не используют жидкость, они не такие мощные и не справляются с нагревом так же хорошо, как гидравлические системы. По этой причине на более длинных спусках механические тормоза могут работать хуже, чем их гидравлические аналоги.

Почему дисковые тормоза эффективнее

В отличие от ободных тормозов, дисковые тормоза не зависят от того, чтобы колесо было прямым и круглым. Даже если вы случайно вмятины или согнете обод, с диском вы все равно сможете тормозить уверенно. Еще одна причина, по которой дисковые тормоза более эффективны, заключается в том, что они создают большое трение. Это трение в сочетании с вентиляцией дисковых роторов очищает ротор от мусора и позволяет тормозам работать в любых условиях.В конечном итоге дисковые тормоза более эффективны, потому что они требуют меньше обслуживания . Фактически, гидравлические дисковые тормоза автоматически регулируются в зависимости от износа колодок, и вам не нужно их регулировать.

Зачем регулировать дисковые тормоза суппорта

Регулировка суппорта тормозов необходима, если вы слышите трение тормозов или если они не помогают вам останавливаться. Перед регулировкой гидравлического тормоза нажмите на рычаг, чтобы определить, нужно ли удалить воздух из системы. Если при нажатии рычаг кажется губчатым, необходимо удалить воздух из системы.Лучше отнести его в местный магазин, и пусть с этим разбираются профессионалы. Однако, если рычаг свободно перемещается в своем диапазоне, а затем имеет твердое ощущение, когда колодки ударяются о ротор, вы можете продолжать работу, не прокачивая систему.

Как отрегулировать суппорт для устранения шума гидравлических тормозов

Чтобы отрегулировать суппорт, ослабьте два крепежных болта в верхней части суппорта ( они могут находиться под нижним пером на шоссейных велосипедах или перед задним быстросъемным разъединителем) . Затем затяните оба болта до тех пор, пока суппорт не останется на месте, но с некоторым усилием может двигаться.ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Ротор может быть острым и серьезно повредить пальцы. Вращая колесо, держите пальцы подальше от вращающихся частей.

Глядя в суппорт, попытайтесь расположить его так, чтобы между каждой колодкой и ротором было одинаковое пространство. Как только суппорт отцентрирован, медленно вращайте колесо - в идеальном мире нет шума. Если вы слышите трение ротора о колодки, отрегулируйте его до тех пор, пока не исчезнет шум. В некоторых случаях вам может потребоваться выпрямить ротор, это лучше всего доверить профессионалам в веломагазине.Как только вы будете довольны положением суппортов, затяните крепежные болты, и все готово!

Здесь вы видите равные между ротором и колодками с обеих сторон.

Регулировка мощности механического тормоза

Если ваши механические дисковые тормоза недавно потеряли мощность или рычаги тянутся слишком близко к рулю, вы можете легко отрегулировать их для повышения производительности. Перед регулировкой тормоза проверьте ротор и колодки на наличие загрязнений. Обычно загрязнения поступают в виде смазки для цепи, разбрызгиваемой из-за чрезмерно смазанной цепи.Если вы видите какие-либо масляные остатки на роторе, ротор необходимо очистить, также необходимо очистить или заменить колодки, прежде чем вы сможете продолжить (денатурированный спирт подойдет ).

Большинство механических дисковых тормозов имеют фиксированную колодку и подвижную колодку. Подвижная колодка толкает ротор в неподвижную подушку и создает тормозное усилие. Поскольку эти тормоза работают иначе, чем гидравлическая система, их необходимо регулировать по-другому. Во-первых, вы хотите выровнять суппорт так, чтобы ротор находился как можно ближе к подвижной колодке, не касаясь.Затем ввинтите фиксированную подушку, пока она не окажется максимально близко к ротору, но не соприкасается. Установив обе колодки на место, ослабьте стяжной болт троса со стороны механического тормоза, затяните трос, затем снова затяните стяжной болт. Продолжайте регулировать, пока не добьетесь желаемой производительности и ощущения от рычага.

Рычаг (зеленый) потянут, толкая подвижную площадку (также зеленую) в ротор (красный). Затем ротор сгибается в фиксированную подушку (синюю).

Устранение неисправностей дисковых тормозов

Выжимной рычаг

Гидравлические тормоза имеют механизм, встроенный в главный цилиндр, который автоматически регулирует износ колодок.Это отличный маленький клапан, который избавляет от необходимости постоянно прокачивать тормоз по мере износа колодки. Этот клапан также может привести к проблемам, если вы нажмете на рычаг тормоза без колеса на велосипеде. Тормоз будет регулироваться, как если бы вы только что протерли 3 мм материала колодки (толщина ротора) и не оставили достаточно места между колодками, чтобы снова вставить ротор. Чтобы решить эту проблему, вы можете либо отнести велосипед в местный магазин. или найдите широкий, плоский, чистый металлический инструмент, который поместится внутри подушечек, и снова разделите их.

При низких температурах

При температурах ниже точки замерзания гидравлические диски, в которых используется минеральное масло в качестве жидкости, могут вести себя иначе. По мере того, как ртуть падает, минеральное масло может загустеть, и рычаг будет казаться вялым. Вы обнаружите, что как только температура поднимется, тормоз снова станет нормальным.

В целом, дисковые тормоза - это следующий шаг в эволюции тормозов. Они более стабильны, мощнее и легче в использовании, чем любой другой тип тормозов на рынке. С каждым новым этапом эволюции будут возникать некоторые колебания, чтобы попробовать «новое».Несмотря на некоторые колебания, не стоит бояться покупать велосипед с дисковыми тормозами. Благодаря многолетним итерациям и рыночному спросу у нас теперь есть недорогие и функциональные дисковые тормоза.

.

Велосипедная наука - как работают велосипеды и лежащая в их основе физика

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 августа 2019 г.

Если бы вам нужно было выбрать лучшую машину за все время, что бы вы сказали? Если бы мы говорили о машинах, которые помогли распространять знания и обучать людей, вы, вероятно, выберете печатная пресса. Если мы имели в виду изобретения, которые позволяют людям обрабатывать землю и кормить свои семьи, вы могли бы заплатить за плуг или трактор. Если вы считаете, что транспорт действительно важен, вы можете выбрать автомобильный двигатель, паровой двигатель или реактивный двигатель самолета.Но для его чистоты простота, думаю, я бы выбрал велосипед . Это прекрасный пример того, как чисто, научные идеи можно использовать в очень практичном технологии. Давайте посмотрим на науку о циклах - и просто что делает их такими замечательными!

На фото: велосипед - гениально простая форма транспорт, где бы вы ни находились. Что-то вроде 130 миллионов новых велосипедов производятся во всем мире каждый год, и в настоящее время более 90 процентов из них производится в Китае.Фото Роджера С. Дункана любезно предоставлено ВМС США.

Что такого хорошего в велосипедах?

Диаграмма: Сравнение эффективности повседневных машин (приблизительные, ориентировочные значения, выраженные в процентах). За исключением велосипеда, новые технологии (например, дизельные двигатели) обычно более эффективны, чем старые технологии (например, паровые двигатели).

Что так хорошо, так это то, что они быстро доставят вас в места, не поглощая ископаемые виды топлива, такие как бензин, дизельное топливо и уголь, или не создавая загрязнение.Они делают это, потому что очень эффективно преобразуют энергию, производимую нашим телом, в кинетической энергии (энергии движения). Фактически, как вы можете видеть из диаграммы напротив, это самые эффективные транспортные средства, разработанные людьми. Используя силу ваших мышц удивительно эффективным способом, велосипед может преобразовать около 90 процентов энергии, которую вы подаете на педали, в кинетическую энергию, которая движет вас вперед. Сравните это с автомобильным двигателем, который преобразует лишь около четверти энергии бензина в полезную мощность - и при этом производит все виды загрязнения.

Посмотрите на это так: если вы ведете машину, куда бы вы ни пошли, вы тащите кусок металла, который, вероятно, весит в 10–20 раз больше, чем вы (типичный компактный автомобиль весит более 1000 кг или 2000 фунтов). Какая трата энергии! Ездите на велосипеде, и металл, который вам нужно перемещать с собой, больше равен 6–9 кг (14–20 фунтов) для легкого гоночного велосипеда или 11–20 кг (25–45 фунтов) для горного велосипеда или туриста, что составляет или вашего собственного веса.

Более высокая эффективность означает, что вы можете ехать дальше на том же количестве топлива, что является еще одним большим преимуществом велосипедов, хотя его трудно измерить количественно.Согласно классической книге «Велосипедная наука» Дэвида Гордона Уилсона и др .: «Гоночный велосипедист со скоростью 32 км / ч (20 миль в час) мог бы проехать более 574 километров на литр (1350 миль на галлон США), если бы была жидкая пища с энергетическим содержанием бензина ". Как ни крути, байки просто потрясающие!

Куда уходит ваша энергия?

Мы описали велосипед как машину, и с научной точки зрения это именно то, что это: устройство, которое может увеличивать силу (облегчая идти в гору) или скорость.Это также машина в том смысле, что она преобразует энергию из одной формы (все, что вы ели) в другой (кинетическая энергия вашего тела и велосипеда, когда они едут). Вы, наверное, слышали о законе физики, называемом сохранение энергии, которое говорит, что вы не можете создать энергию из воздуха или заставить ее бесследно исчезнуть: все, что вы можете сделать - это преобразовать его из одного в другое. Так где же энергия вы на велосипеде ездите? В научных терминах мы говорим, что это означает «выполнение работы» - но что это означает на практике?

Езда на велосипеде иногда может казаться тяжелой работой, особенно если вы едете в гору.В науке о велоспорте «тяжелая работа» означает, что вам иногда приходится использовать довольно много силы крутить педали на любом расстоянии. Если вы идете в гору, вам нужно работать против сила тяжести . Если вы идете быстро, вы работаете против силы сопротивление воздуха (сопротивление) давит на ваше тело. Иногда бывают неровностей; на дороге, по которой нужно проехать; это требует больше силы и использует энергия тоже (неровности уменьшают вашу кинетическую энергию, уменьшая вашу скорость).

Фото: Велосипеды так хорошо работают с человеческим телом, потому что они используют силу наших больших и очень мощных мышц ног. Лежачие велосипеды (на которых вы едете лежа) могут выглядеть ультрасовременными и немного странными, но им уже не менее 100 лет. Они быстрее, чем обычные велосипеды, потому что их водители принимают гораздо более аэродинамическую позу, напоминающую трубу, которая сводит к минимуму сопротивление. Поскольку педали находятся выше над землей, шатуны могут быть длиннее, поэтому вы получаете больше рычагов, ваши мышцы могут дольше работать с высокой мощностью и делать это более эффективно.Фото Робина Хиллер-Майлза любезно предоставлено ВМС США.

Но идете ли вы в гору или под гору, быстро или медленно, по ровной дороге или ухабистый, есть другая работа, которую всегда нужно делать просто чтобы ваши колеса вращались. Когда колесо стоит на земле, выдерживая нагрузку, например, велосипедиста, шина, обернутая вокруг него, в одних местах раздавлены, в других выпячиваются. По мере того, как вы едете по кругу, разные части шины сжимаются и выпирают по очереди, а резина, из которой они сделаны, тянется и толкается во всех направлениях.Многократно сдавливать шину таким способом немного похоже на замешивание хлеба: для этого требуется энергия - и эта энергия известна как сопротивление качению . Чем больше нагрузка на шину (чем вы тяжелее или больше несете), тем выше сопротивление качению.

Для гоночного велосипеда, движущегося быстро, около 80 процентов работы велосипедиста будет уходить на преодоление сопротивления воздуха, а оставшаяся часть будет использована на борьбу с сопротивлением качению; для маунтинбайкера намного медленнее на пересеченной местности, 80 процентов их энергии уходит на сопротивление качению и только 20 процентов теряется на перетаскивание.

Диаграмма: Медленные горные велосипеды тратят большую часть энергии из-за сопротивления качению; более быстрые гоночные велосипеды тратят больше из-за сопротивления воздуха.

О каком количестве энергии мы на самом деле говорим? В Тур де Франс, по мнению увлекательный Анализ, проведенный Training Peaks, показал, что лучшие райдеры имеют в среднем около 300–400 Вт мощности, что составляет примерно 3–4 старомодных 100-ваттных лампы или около 15 процентов мощности, необходимой для работы электрического чайника. Для сравнения, вы можете генерировать около 10 Вт с помощью ручного генератора электроэнергии, хотя Вы не можете использовать один из них очень долго, не уставая.Что это говорит нам? Намного легче генерировать большое количество энергии в течение длительного времени, используя большие мышцы ног, чем используя руками и руками. Вот почему велосипеды такие умные: в них используются самые мощные мышцы нашего тела.

Как работает рама велосипеда

Если вес взрослого составляет 60–80 кг (130–180 фунтов), рама велосипеда должна быть достаточно жесткой, если она не собирается защелкните или пристегните ремни в момент, когда гонщик поднимается на борт. Обыкновенный велосипеды имеют рамы из прочной, недорогой трубчатой ​​стали (буквально, полые стальные трубы, содержащие только воздух) или более легкие сплавы на основе стали или алюминия.Гоночные велосипеды, скорее всего, будут сделаны из композитов с углеродным волокном, которые дороже, но прочнее, легче и устойчивы к ржавчине.

Фото: перевернутая А-образная рама велосипеда - это невероятно прочная структура, помогающая распределять ваш вес между передними и задними колесами. Это помогает наклоняться вперед или даже вставать, когда вы идете в гору, поэтому вы можете применить максимум нажимайте на педали и сохраняйте равновесие.

Вы могли подумать, что рама велосипеда из алюминиевых трубок будет намного слабее. чем тот, что сделан из стали, но только если трубы аналогичны по размеру.На практике каждый велосипед должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать вес гонщика. и нагрузки, которые могут возникнуть при различных видах обращения. Таким образом, алюминиевый велосипед будет использовать трубки с большим диаметром и / или более толстыми стенками. чем велосипед из стальных труб.

Оправа не просто поддерживает вас: ее треугольная форма (часто два треугольника соединяются вместе, образуя ромб) тщательно разработан для распространять твой вес. Хотя седло расположено гораздо ближе к спине руль, вы наклоняетесь вперед, чтобы держаться за руль.Угловой планки в раме предназначены для более или менее разделять ваш вес равномерно между передними и задними колесами. Если вы думаете об этом, это действительно важно. Если весь ваш вес переместился через спину колесо, и вы пытались крутить педали в гору, вы опускались назад; по аналогии, если бы на переднее колесо было слишком много веса, вы бы свалились каблуки каждый раз, когда ты спускался с горы!

Рамы не рассчитаны на стопроцентную жесткость: это сделает езду гораздо менее комфортной. Практически все велосипедные рамы немного прогибаются и гнутся, поэтому они поглощают некоторые удары. езды, хотя другие факторы (например, седло и шины) имеют гораздо большее влияние по комфорту езды.Также стоит помнить, что человеческое тело само по себе замечательно эффективная система подвески; катаясь на горном велосипеде по пересеченной местности, вы очень быстро станете знать, как ваши руки могут работать как амортизаторы! Действительно, может быть весьма поучительно посмотреть на тело как продолжение (или дополнение) базовой рамы велосипеда, сбалансированное на ней.

Как работают велосипедные колеса

Фото: Как и автомобильное колесо, велосипедное колесо - это умножитель скорости.В педали и шестерни поворачивают ось по центру. Ось поворачивается только небольшое расстояние, но рычаг колеса означает внешний обод поворачивается намного дальше за то же время. Вот как колесо помогает идти быстрее.

Если вы читали нашу статью о том, как работают колеса, вы знаете, что колесо и ось, которую оно вращает, - это пример того, что ученые называют простым машина: она умножает силу или скорость в зависимости от того, как вы ее поворачиваете. Велосипед колеса обычно имеют диаметр более 50 см (20 дюймов), что составляет выше, чем у большинства автомобильных колес.Чем выше колеса, тем больше они умножьте свою скорость, когда вы поворачиваете их на оси. Вот почему у гоночных велосипедов самые высокие колеса (обычно диаметром около 70 см или 27,5 дюймов).

Колеса в конечном итоге выдерживают весь ваш вес, но очень интересным образом. Если бы колеса были твердыми, они были бы сдавлены (сжаты), когда вы сели на сиденье, и отталкивается, чтобы поддержать вас. Однако колеса у большинства мотоциклов на самом деле состоит из прочной ступицы, тонкого обода и около 24 спиц с высоким натяжением.Велосипеды имеют колеса со спицами, а не цельнометаллические, чтобы сделать их прочными и легкими, а также уменьшить сопротивление. (некоторые райдеры используют плоские «лопастные» спицы или спицы овальной формы вместо традиционных округлых спиц в попытке чтобы сократить сопротивление еще больше).

Важно не только количество спиц, но и способ их подключения между ободом и его ступицей. Как нити паутины или свисающие веревки подвесного моста, колесо велосипеда находится в напряжении - спицы натянуты.Так как спицы перекрещиваются с обода на противоположной стороне ступицы колесо не такое плоское и хлипкое, как кажется, но на самом деле удивительно прочная трехмерная структура. Когда вы садитесь на велосипед, ваш вес давит на ступицы, которые растягивают одни спицы немного больше, а другие - немного меньше. Если вы весите 60 кг (130 фунтов), вам придется толкать около 30 кг (130 фунтов). вниз на каждое колесо (не считая собственного веса велосипеда), а спицы - это то, что предотвращает коробление колес.

Фото: Несмотря на внешний вид, велосипедное колесо не является ни плоским, ни слабым.Ступица намного шире шины, спицы натянуты и перекрещиваются, соединяясь со ступицей по касательной. Все это создает жесткую трехмерную структуру, которая может противостоять скручиванию, короблению и изгибу. Фото Дэвида Даналса любезно предоставлено ВМС США.

Поскольку каждое колесо имеет пару дюжин спиц, вы можете подумать, что каждая спица должна выдерживать только часть общего веса - может быть, всего 1-2 кг (2,2-4,4 фунта), если спиц 30, что может сделать легко. На самом деле, спицы несут нагрузку неравномерно: несколько спиц, которые находятся около вертикали, несут гораздо большую нагрузку, чем другие.(Среди велосипедистов до сих пор ведутся споры о том, как на самом деле воспринимается нагрузка, и лучше ли представить себе велосипед, висящий на спицах вверху или давящий на спицы внизу.) Как колесо вращается. другие спицы перемещаются ближе к вертикали и начинают нести большую часть нагрузки. Нагрузка на каждую спицу резко возрастает и падает во время каждого вращения колеса, поэтому, в конце концов, после многих тысяч циклов повторяющихся напряжений и деформаций, во время которых каждая спица быстро растягивается и расслабляется, одна из спиц (или ее соединение с колесо или ступица) может выйти из строя из-за усталости металла.Это мгновенно и резко увеличивает нагрузку на оставшиеся спицы, повышая вероятность их выхода из строя и вызывая своего рода эффект «домино», из-за которого колесо прогибается.

Как работают велосипедные передачи

Фото: Шестерня - это пара колес с зубья, которые сцепляются друг с другом для увеличения мощности или скорости. В велосипеде пара шестерен не приводится в движение напрямую, а связана цепь. На одном конце цепь постоянно обвивается вокруг главной шестерни. (между педалями).С другой стороны, он переключается между сериями больших или меньших зубчатые колеса при переключении передач.

Типичный велосипед имеет от трех до тридцать различных шестерен - колеса с зубьями, связаны цепью, что делает машину быстрее (по прямой) или легче крутить педали (идти в гору). Колеса большего размера также помогают ехать быстрее по прямой, но это большой недостаток, когда дело касается холмов. Это одна из причин, почему горные велосипеды и велосипеды BMX имеют меньшие колеса, чем гоночные велосипеды.Не только шестерни на велосипеде помогают увеличьте мощность педалирования, когда вы идете в гору: педали крепится к главной шестерне парой шатуны: два коротких рычага которые также увеличивают силу, которую вы можете приложить ногами.

Шестерни могут существенно повлиять на вашу скорость. На типичном гоночный велосипед, например, передаточное число (количество зубьев на педальном колесе, разделенном на количество зубцов на тыльной стороне колесо) может составлять 5: 1, поэтому одно нажатие педалей приводит в движение Вы примерно в 10 метрах вниз по улице.Предполагая, что вы можете перемещать только ноги так быстро, вы можете видеть, что шестерни эффективно заставляют вас идти быстрее, помогая вам продвигаться дальше при каждом повороте педалей.

Подробнее читайте в нашей основной статье о шестеренках.

Изображение: Велосипеды до передач: Ранние велосипеды, подобные этим (известные как «Пенни Фартингс» или «Высокие колеса») у него было огромное переднее колесо, которое эффективно увеличивало вашу скорость и позволяло очень быстро ехать по прямой. Шестерен не было: переднее колесо крутилось один раз, когда ноги толкали вверх-вниз на рукоятках (педалях).Спускаться под гору было довольно сложно (если не снимать ногу с шатунов), а в гору - практически невозможно! Фрагмент оригинальной картины Генри «Хай» Сэндхэма 1887 года, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают велосипедные тормоза

Фото: Ободные тормоза: Резиновые колодки (колодки) тормозов этого велосипеда зажимают металлический обод колеса, чтобы замедлить вас. Когда вы теряете скорость, вы теряете энергию. Куда уходит энергия? Он превращается в тепло: тормозные колодки могут быть невероятно горячими!

Как бы быстро вы ни двигались, наступает время, когда Вы должны остановить.Тормоза на велосипеде работают с использованием трения ( сила трения между двумя предметами, которые скользят друг мимо друга, пока они трогают). Хотя некоторые велосипеды теперь имеют дисковые тормоза (аналогичные те, что используются в автомобилях), с отдельными тормозными дисками, прикрепленными к колесам, многие до сих пор используют традиционные ободные тормоза с суппортом и башмаками.

При нажатии на тормозные рычаги пара резиновых туфли (иногда называемые блоками) прижимаются к металлическому внутреннему ободу спереди и сзади колеса. Поскольку тормозные колодки плотно трутся о колеса, они поворачиваются. ваша кинетическая энергия (энергия, которую вы имеете потому что ты идешь вместе) в тепло, что замедляет вас.Подробнее об этом читайте в нашей основной статье о тормозах.

Ободные тормоза в сравнении с дисковыми тормозами

Ободные тормоза с приводом от суппорта нажимают на внешний край колеса, где оно вращается быстрее всего, но с наименьшей силой. Это означает, что им требуется относительно небольшое тормозное усилие, чтобы замедлить движение. колеса (так что они могут быть маленькими и легкими), хотя вам все равно придется сильно нажимать, и вам придется прилагать эту силу дольше, чтобы заставить себя и свой велосипед остановиться. Одним из больших недостатков ободных тормозов является то, что они полностью подвергаются воздействию дождя сверху и сбоку и брызг с колес; если тормозные колодки и колеса мокрые и грязные, есть значительная смазка, трение между тормозами и колесами может быть до десяти раз меньше, чем в засушливых условиях (по данным Дэвида Гордона Уилсона Велосипедная наука), и ваш тормозной путь будет намного больше.

Дисковые тормоза

работают ближе к ступице, поэтому им необходимо применять большее тормозное усилие, которое может вызвать нагрузку на вилки и спицы, и они оба тяжелее (что может повлиять на управляемость велосипеда) и механически сложнее, но они имеют тенденцию быть более эффективным в сырую погоду и в грязь.

Просмотрите интернет-форумы о велосипедах, и вы найдете самые разные мнения о том, какой тип тормозов лучше всего подходит для разных типов велосипедов, местности и погодных условий. Некоторым людям нравятся дисковые тормоза, потому что они делают велосипед лучше; другим нравятся ободные тормоза, потому что они такие простые и понятные.

Рисунок: Тормоза дисковые (упрощенные). Когда вы нажимаете тормозной рычаг, трос или гидравлическая линия (желтый) воздействуют на суппорты (синие), которые прижимают тормозные колодки к диску, который называется ротором (красный), прикрепленным к колесу. Поскольку суппорты прикреплены к одной из вилок (серый), а тормозное усилие должно проходить через спицы (черные), чтобы остановить колесо, дисковые тормоза подвергают вилки и спицы гораздо большей нагрузке, чем ободные тормоза.

Как работают велосипедные шины

Трение между резиновыми шинами также работает в ваших интересах и дорога, по которой вы едете: это дает вам сцепление, которое делает ваш велосипед легче контролировать, особенно во влажные дни.

Как и автомобильные шины, велосипедные шины не сделаны из цельной резины: они имеют внутренняя трубка заполнена сжатым (сжатым) воздухом. Это означает, что они легче и более упругий, что обеспечивает более комфортную езду. Пневматические шины, как их называют, были запатентованы в 1888 году шотландской изобретатель Джон Бойд Данлоп.

Разные велосипеды имеют разные типы шин. Гоночные велосипеды имеют узкие гладкие шины, рассчитанные на максимальную скорость. (хотя их «тонкий» профиль дает им более высокое сопротивление качению), а у горных велосипедов есть более толстые и прочные шины с более глубоким протектором, большим контактом резины с дорогой и лучшим сцеплением (хотя, будучи шире, они создают большее сопротивление воздуха).

Почему одежда имеет значение

Трение - отличная вещь для тормозов и шин, но это менее приветствуется в другой форме: как сопротивление воздуха, которое замедляет вас. Чем быстрее вы идете, тем больше сопротивление становится проблема. На высоких скоростях гонка на велосипеде похожа на плавание через воду: вы действительно можете почувствовать, как воздух толкает вас и (как мы уже видели) вы тратите около 80 процентов своей энергии на преодоление сопротивления. Теперь велосипед хорош тонкая и обтекаемая, но тело велосипедиста намного толще и шире.На практике тело велосипедиста создает вдвое больше сопротивления, чем их велосипед. Вот почему велосипедисты носят обтягивающую одежду из неопрена и заостренные каски для оптимизации и минимизации потерь энергии.

Фото: Гоночные велосипеды имеют два комплекта руля. Внутренний руль позвольте всадникам уменьшить сопротивление воздуха, прижав локти ближе друг к другу. Фото Бена А. Гонсалеса любезно предоставлено ВМС США.

Вы могли не заметить, но рули велосипеда - это рычаги. тоже: более длинный руль обеспечивает рычаг, облегчающий поворот переднее колесо.Но чем шире вы расставляете руки, тем большее сопротивление воздуха вы создаете. Вот почему у гоночных велосипедов есть два набора рулей, чтобы велосипедист занимает лучшую, наиболее обтекаемую позу. Есть обычные, внешний руль для рулевого управления и внутренний для удержания за Прямо. Использование этих внутренних рулей заставляет руки велосипедиста гораздо более плотное и обтекаемое положение. Большинство велосипедистов теперь носят шлемы как из соображений безопасности, так и из соображений безопасности. аэродинамика.

Велосипеды - это физика в действии

Давайте кратко подведем итог с помощью простой диаграммы, которая показывает все эти различные элементы науки о циклах в действии:

.

Смотрите также

Возврат к списку