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

Как узнать сколько атмосфер качать в колесо велосипеда


Какое давление должно быть в колесе велосипеда? Как правильно выбрать давление в зависимости от дороги и как его проверить.

Отредактировано: 25.01.2018

Пришли утречком к своему железному коню и видите - колесо спустило. Как его накачать? Правильно насосом. А как правильно накачать? На сколько атмосфер. Часто ли новички задумываются об этом. Раньше ведь как делали. Подкачал колесо, попробовал пальцами – прожимается или нет. Сел и посмотрел на колеса – продавились или нет. Продавились – подкачал, не продавились – поехал. Называлось это – проверить «на выпуклый военно-морской глаз».

Оказывается не все так просто.

При правильно накачанном колесе приятно и легко ехать. Оно обеспечивает хороший накат, скорость, износоустойчивость покрышки и, в конце концов, безопасность велосипедиста.

 

Итак давайте разберемся с давлением в велосипедном колесе.

1. Что держит давление в колесе

Нужно понимать, что давление держит не камера, а именно покрышка. 

2. Давление в колесе зависит от:

  • Типа покрытия, по которому будет ездить велосипедист.
  • Веса велосипедиста.
  • От времени года (жара на улице или мороз).

Давление, на которое рассчитана покрышка, указывается производителем прямо не ней.

Надпись на английском "Inflate to ..." дословно переводится как "Надуть до..." ("Накачать до", "Давление от ... до ..." ).

Например, на рисунке указано, что давление должно быть от 36 до 60 PSI (от 250 до 420 kPa) или соответственно от 2,5 атмосфер до 4,2 атмосферы.

Здесь необходимо немного пояснить, что такое BAR, PSI и kPa.

  1. BAR –это давление в барах или атмосферах. Для наших людей самое понятное обозначение. Применяется во многих странах, в том числе и на постсоветском пространстве. 1 BAR=1 атмосфере
  2. При умножении давления в BAR на 100 получаются килопаскали. В данном случае это будет 250 и 420 килопаскалей. Обозначаются паскали английским буквами “Pa” или если в «кило» - то kPa. В них то же иногда, указывают минимальное и максимальное давление, на которое рассчитана покрышка.
  3. PSI (pound-force per square inch) – давление в фунтах на квадратный дюйм. Используется в Европе и в некоторых американских штатах. Обозначается как PSI или LBS/IN2. Для приведенного примера это 36 и 60 соответственно.

 

Соотношение между BAR, PSI и Pa следующее:

1 Бар = 1 атмосфере = 100 000 Па (100 kPa) = 14,504 Psi,

или

1 PSI = 0,069 Bar

C Bar и Паскалями все просто, а вот с переводом Bar в PSI все чуть сложнее, поэтому здесь приведена таблица для быстрого перевода давления в велосипедных покрышках из Bar в PSI и обратно

Упомянем еще об одном обозначении давления, которое называется "килограмм силы на квадратный сантиметр" или "техническая атмосфера" и обозначается как "kgf/cm²" или "кгс/см²". Встречается довольно редко, но бывает. На технических нюансах останавливаться на будем, в интернете достаточно много статей на эту тему, скажем лишь то, что для велосипедного давления его можно считать равной 1 Bar или одной атмосфере.

А для любителей точной математики приведем коэффициенты пересчета:

1 кгс/см² = 1 атмосфере = 0.98 Bar = 98.07 kPa = 14.22 PSI

Накачивая покрышку, нужно четко понимать, что давление в ней не должно быть ниже минимально указанного и выше максимального. Здесь стоит отметить, что лучше оставить небольшой запас в 0,2-0,5 атмосфер, не накачивая покрышку до максимального значения, чтобы ее не разорвало, особенно в жаркую погоду.

О том что еще производитель пишет на велопокрышках, а так же что обозначают другие цифры на ней есть отдельная статья на нашем сайте, которая так и называется "Что означают цифры на велосипедных покрышках".

Как проверять давление в камере.

Честно говоря - без манометра никак. Так что нужен велонасос с манометром, отдельный манометр, подключаемый к нипелю, или накачивать покрышки придется на СТО – у них всегда есть чем измерить давление в колесах. С СТО нужно быть внимательным. Бывают случаи, когда доблестный работник, забыв о давлении, лупит в колесо все что может и камера вместе с покрышкой взрываются в считанные секунды.

Есть один совет. Когда Вы точно знаете, какое сейчас давление – попробуйте сжать покрышку пальцами. Так постепенно Вы научитесь по тактильным ощущениям определять примерное давление в камере. Помните, что уже начиная с двух бар (атмосфер) шина на ощупь кажется довольно тугой.

Если давление низкое – то покрышка может легко пробиться. К тому же недокачанные колеса гасят большой процент усилий велосипедиста на разгон и собственно езду. Покрышка "распластывается" по асфальту и, к тому же, очень быстро стирается от высокого трения об него.

Так же это приводит и к так называемым «змеиным укусам» - два рядом расположенные пробоя. Возникает при резком наезде на бордюр, камень или кочку. При этом покрышка оказывается придавленной к ободу, камера зажимается между ободом и предметом, на который наехало колесо, и пробивается сразу в двух местах.

Езда на низком давлении может быть опасна для ободов, можно запросто получить «восьмерку» на колесе. При низком давлении возможны частые проколы, а на повороте покрышка вообще может слететь с колеса, что уже опасно для жизни.

При этом, если колесо сильно перекачено, то оно запросто может проколоться об обод (со стороны спиц). Чтобы защитить камеру от подобного используют специальную ободную ленту. Это резиновая или полимерная полоска, которая надевается на обод, чтобы концы спиц и острые края отверстий для спиц не пробивали камеру. Так что нужна золотая середина. Образец такой ленты приведен на рисунке справа.

Вообще рекомендуется проверять давление перед каждой поездкой (хотя бы на ощупь). Помните, что травит не только нипель. Воздух немного подтравливает и через саму резину, хотя и медленно. Из-за этого, каждый месяц, накаченная шина сама теряет в среднем один бар давления.

Хочется отметить вот еще, какой момент. При поездке основная нагрузка приходится на заднее колесо, в то время как переднее не так сильно нагружено. Исходя из этого, можно давление в задней шине делать несколько больше, чем в передней. В среднем где-то на 10%.

 

Зависимость давления от типа поверхности и вида покрышки

Слики

Для езды по асфальту и хорошо укатанным грунтовым дорогам нужно накачивать максимальное давление.

Качать колеса для дорожных и городских велосипедов - сликов проще всего. В связи с тем, что у них небольшой объем колес, давление должно быть высоким. Чем больше давление – тем лучше накат и выше скорость. Так что качайте смело чуть-чуть на 0,2 – 0,4 недокачивая до максимального давления, указанного производителем на покрышке, особенно в жаркую погоду.

Полуслики

Для полусликов важно правильно подобрать давление именно для той поверхности, по которой едет велосипед.

Езда по твердой поверхности – асфальту и укатанной грунтовке. При низком давлении теряются все преимущества этих покрышек. Правильно накаченный полуслик должен катиться по твердой поверхности гладкой частью протектора. А на мягком грунте включаются в работу боковые грунтозацепы. При низком давлении покрышка будет расплющена и цепляться за твердую поверхность боковыми грунтозацепами, создавая дополнительное сопротивление и быстрее изнашиваясь.

При езде по мягкому грунту давление лучше уменьшать. Невысокое давление амортизирует неровности дороги и делает езду по бездорожью более комфортной. При этом площадь контакта колеса с дорогой увеличивается, что, соответственно, ведет и к улучшению сцепления. Особенно это чувствуется на спусках и крутых поворотах.

При поездке по песку или снегу давление лучше повысить – улучшиться сцепление и повысится управляемость велосипеда.

Покрышки c высокими грунтозацепами

Все зубастые покрышки, предназначенные для поездок по мягкому грунту, песку, снегу лучше использовать с высоким давлением. При этом сцепление будет максимальное. 

Теперь о влиянии температуры окружающей среды на давление.

Давление в колесах велосипеда при сильной жаре летом

Если на улице высокая температура, давление лучше немного уменьшить. Помните, что колесо может перегреться. Сам раскаленный асфальт и трение по нему покрышки нагревают камеру и воздух внутри нее, что соответственно увеличивает давление. Так что накаченная жарким летом до максимального значения покрышка может неожиданно взорваться.

Более детально вопрос о влиянии температуры воздуха на давление в покрышке описан в отдельной статье "Зависимость давления в шинах от температуры". Там же приведены и формулы расчета.

Здесь же, для примера, приведем таблицу для определения давления в колесе велосипеда от температуры воздуха, если оно накачано при температуре +20°С.

Какое давление зимой в велосипедных колесах (при низких температурах или на снегу) 

При низких температурах и зимой все немного сложнее.

При поездках по рыхлому снегу держите давление в районе или чуть ниже среднего значения, указанного на покрышке. Если на байке стоит протектор с большими шипами, то давление лучше повысить практически до максимального в случае, когда снега на дороге не много и он не мокрый – тогда резина будет давать максимальное сцепление. Шипы будут "вгрызаться" в поверхность.

В остальных случаях лучше держать низкое давление - покрышка будет "распластываться" по поверхности дороги и иметь лучшее сцепление с ней.

Точные рекомендации при зимнем катании дать не так просто. Очень много зависит от типа протектора, состояния дороги, реальной температуры воздуха (-20, 0 и +5 это разные вещи), влажности снега, веса и опыта велосипедиста. К тому же зимние дороги не всегда имеют один тип покрытия, особенно в городе. В одних местах дорога очищена до асфальта, в других на ней плотный наст из утрамбованного снега и льда, гололед, а на некоторых участках просто обычный снежный покров сантиметров в 10-20.

Ответ на вопрос "Какое держать давление зимой в колесах" придет к Вам постепенно, с опытом поездок. И он совсем не обязательно будет точно таким же, как и у велосипедистов на севере или юге страны. Ведь на севере температура редко поднимается выше -5, а на юге скачет от минуса к плюсу. А бывает так, что утром -10, а в обед ноль или даже плюсовая температура, и давление в колесе уже изменилось, да и снег на дороге уже не тот, что утром. Лучше всего всегда иметь с собой маленький насос и манометр.

Часто на интернет-форумах велосипедисты спорят о том, какое давление держать в колесах зимой, но в своих оценках не всегда упоминают о конкретных нюансах указанных выше, чем вносят сумятицу в головы начинающих.

Еще маленький нюанс для холодного времени года. Если колеса качаются в теплом помещении (дома, в гараже) то не забывайте, что на улице, где температура ниже, давление немного упадет. На сколько оно упадет зависит от конкретной температуры и можно посмотреть в таблице приведенной выше.

Зависимость давления в шинах велосипеда от веса велосипедиста

Тут следует сразу прояснить. Давление в шинах шоссейного велосипеда всегда варьируется в пределах 6,5-9 BAR (до 130 PSI) и от веса велосипедиста зависит не очень сильно.

Давление же в горных велосипедах всегда ниже.

Здесь приведена таблица с зависимостью давления в колесах горного и городского велосипеда от веса байкера:

Можно ориентироваться на следующее - на каждый дополнительный килограмм веса следует увеличивать давление на 1%.

Давление в покрышке напрямую влияет на её долговечность. Езда на плохо накаченной резине быстро ее изнашивает.

Какое давление должно быть в шинах детского велосипеда?

Прежде всего нужо посмотреть на те пределы, которые написаны на покрышке и уж точно давление не должно быть меньше минимально указанного. Далее, основная масса детей весит до 50 кг., поэтому для них давление в колесах детских велосипедов нужно поддерживать на уровне приблизительно 2 - 2,5 атмосферы. На ощупь это достаточно тугое колесо и сжать его пальцами простому человеку довольно проблематично. Перекачивать детские колеса не стоит, иначе поездка будет очень жесткой.

Если Ваш ребенок весит более 50 кг, то давление в колесе нужно брать из приведенной выше таблицы. 

Итак, подведем итоги

При езде на горном велосипеде по городу и укатанной грунтовке это 3-3,5 атмосферы. Для движения по грунту – 2,5-3 атмосферы

При этом, если Ваш вес более 80-100 кг смело добавляйте еще 0,5 атмосферы в колеса (следите, чтобы не выйти за максимальное давление).

Если у Вас дорожный велосипед – смело накачивайте 3,5-4 атмосферы, глядя на предельные значения, указанные на покрышке.

Общий принцип таков: чем уже ширина покрышки, тем выше давление в колесе.

Еще один момент из опыта велосипедистов. Если Вы используете антипрокольную ленту для защиты камеры от проколов, старайтесь поддерживать в колесе чуть более высокое давление. Тут все просто: чем выше давление, тем плотнее лежит лента между камерой и покрышкой, не "ёрзает" и не сдвигается при резком торможении и поворотах и лучше выполняет свою функцию. 

Помните, оптимальное давление для себя Вы сможете подобрать, только покатавшись на велосипеде какое-то время. У каждого велосипедиста свой вес и стиль езды. При этом одно и то же давление для одного будет оптимальным, а для кого-то слишком низким или высоким.

Качайте, катайтесь и наслаждайтесь!

 

Видео о давлении в велосипедной камере

 

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 на скорости 32 км / ч (20 миль в час) мог бы проехать более 574 километров на литр (1350 миль на галлон США), если бы существовала жидкая пища с высоким содержанием энергии. 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 ездите 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, 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, который едет быстро, около 80 процентов работы велосипедиста уходит на преодоление сопротивления воздуха, а остальная часть - 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 в тот момент, когда всадник 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, для алюминиевого велосипеда будут использоваться 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 опрокидывались 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 изгибаются и изгибаются, 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 будет увеличивать 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 бы сжались (сжались), 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.Поскольку спицы пересекаются с ободом 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 рядом с вертикалью, 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 конечном итоге, 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 серией 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 м (35 футов) вниз по улице.Предполагая, что вы можете перемещать только ноги так быстро, вы можете видеть, что шестерни эффективно заставляют вас идти быстрее, помогая вам двигаться 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? Это 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. Когда 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 (поэтому они могут быть маленькими и легкими), хотя вам все равно придется сильно нажимать, и вам придется прикладывать 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 сухих 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 к быть более эффективным в сырую погоду и 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 мотоцикл 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 в тормозах и шинах, 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:

.

Как работают велосипеды | HowStuffWorks

Идея, лежащая в основе нескольких передач на велосипеде - будь то старый «10-скоростной» велосипед или современный горный велосипед с 24 передачами - состоит в том, чтобы позволить вам изменять расстояние, на которое велосипед движется вперед при каждом нажатии педали. Например, у нормального велосипеда колеса диаметром 26 дюймов. «Наименьшее» передаточное число на велосипеде может быть передним цепным колесом с 22 зубьями и задним колесом с 30 зубцами. Это означает, что передаточное число составляет 0,73: 1.За каждый ход педали заднее колесо поворачивается 0,73 раза. Другими словами, за каждый ход педали велосипед движется вперед примерно на 60 дюймов (около 3,4 миль / ч / 5,4 км / ч при скорости вращения педалей 60 об / мин). «Наивысшее» передаточное число на велосипеде может быть передним цепным колесом с 44 зубьями и задним колесом с 11 зубьями. Таким образом создается передаточное число 4: 1. С 26-дюймовыми колесами байк продвигается на 326 дюймов при каждом нажатии педали. При скорости вращения педалей 60 об / мин скорость велосипеда составляет 18,5 миль / ч (30 км / ч). Удвоив скорость вращения педалей до 120 об / мин, велосипед развивает максимальную скорость 37 миль в час (60 км / ч).Диапазон от 3,4 до 37 миль в час - это фантастика, и она позволяет гонщику очень медленно подниматься на самый крутой холм или гонять почти так же быстро, как автомобиль! Вот почему у велосипеда есть шестерни.

Передние шестерни называются цепными колесами . У большинства велосипедов есть два или три цепных колеса, которые выглядят так:


К заднему колесу прикреплено колесо свободного хода , которое выглядит следующим образом:


Обгонная муфта имеет от пяти до девяти передач, в зависимости от мотоцикла.Обгонная муфта свободно вращается в одном направлении и блокируется в другом. Это позволяет водителю либо крутить педали, либо не крутить педали - когда он не крутит педали, велосипед проходит мимо (еще одна особенность, которой не хватает трехколесным велосипедам и велосипедам за копейки).

Для переключения передач велосипед имеет передних и задних переключателей . Вот снимок заднего переключателя:


На заднем переключателе есть две маленькие винтики, которые обе свободно вращаются.Назначение рычага и нижней шестерни переключателя - натяжение цепи. Зубец и рычаг соединены с пружиной, поэтому зубец всегда тянет назад. Когда вы переключаете передачи, вы заметите, что угол рычага изменяется, чтобы принимать или отпускать слабину:


Верхняя шестерня находится очень близко к муфте свободного хода. Когда вы регулируете передачи с помощью рычага на руле, этот зубец перемещается в другое положение на муфте свободного хода и тянет за собой цепь.


Цепь естественным образом переключается с одной передачи на другую, когда вы поворачиваете педали.

В велосипеде все просто. Вот что делает эту машину отличной для езды - а также прекрасным механическим произведением искусства! Для получения дополнительной информации о велосипедах и связанных темах просмотрите ссылки на следующей странице.

Объявление

.

Детали велосипеда и их функции

Изучение частей велосипеда на английском языке.

Список частей велосипеда

Велосипед, также называемый велосипедом или велосипедом, представляет собой одноколейное транспортное средство с приводом от педалей, приводимое в движение человеком, с двумя колесами, прикрепленными к раме, одно за другим.

  • тормозной рычаг - рычаг для включения велосипедного тормоза
  • рама - механический сердечник велосипеда, рама обеспечивает точки крепления для различных компонентов, составляющих машину
  • сумка для сиденья - небольшой аксессуар для хранения, подвешенный к спинке сиденья
  • педаль - механическое сопряжение ступни и шатуна
  • тормоз - устройства, используемые для остановки или замедления велосипеда
  • цепь - система взаимосвязанных штифтов, пластин и роликов, которая передает мощность от передней звездочки на заднюю звездочку (и)
  • колесо - обычное
  • Руль - рычаг, прикрепленный, обычно с помощью промежуточного стержня, к рулевой трубе вилки
  • вилка - механический узел, который объединяет раму велосипеда с его передним колесом и рулем, обеспечивая управление с помощью рулевой колонки
  • корзина - грузовой автомобиль
  • конус - удерживает подшипники на месте, прижимается к чашке
  • отражатель : отражает свет, чтобы велосипед был заметен при освещении фарами других транспортных средств
  • ступица - стержень колеса; содержит подшипники и, в традиционном колесе, имеет просверленные фланцы для крепления спиц
  • спица - соединяет обод колеса со ступицей
  • обод - та часть колеса, к которой прикреплена шина и часто является частью тормозного механизма
  • шина - как обычная.Обычно пневматический
  • Шток клапана - Порт для добавления или выпуска воздуха из внутренней трубы
  • звонок - Звуковое устройство для предупреждения пешеходов и других велосипедистов
  • кончиков руля - удлинителей на концах прямого руля для обеспечения нескольких положений рук

.

: поиск самых быстрых велосипедных колес

*** Обратите внимание, что график и данные на этой странице больше не будут обновляться. Основная проблема заключается в том, что контрольные шины больше не производятся Continental. Кроме того, были переданы методы испытаний, и число Днитриева будет использоваться в качестве основы для будущих испытаний ***

Предшественник - Критики и заинтересованные лица

Я добавил этот раздел в начало этого сообщения в блоге. Метод, используемый в этом тесте, называется переходным состоянием и используется, когда аэродинамика постоянно меняется.Это сложно объяснить подробно в одном сообщении в блоге, поэтому я дал ссылку на видео на YouTube.

Вперед до 10 м20, это показывает четкую разницу между устойчивым состоянием и реальным миром.

Важная часть видео находится на расстоянии 10 м20, и это показывает разницу между воздушным потоком, который существует в реальном мире, воздушным потоком, который тестируют производители, и (турбулентным) переходный тест. Поток, который создается в аэродинамической трубе установившегося режима, редко встречается в реальной жизни и является погранично приемлемым для велодрома.

Имейте в виду, что многие производители колес используют пользователей интернет-форумов как метод подрывной продажи реальности, которой не существует, под предпосылкой невозможного энергосбережения. Я НЕ ПРОДАЮ КОЛЕСА, ПОЭТОМУ НЕ ИМЕЮ ЖЕЛЕЗНЫХ ИНТЕРЕСОВ и остаюсь беспристрастным.

Короче говоря, производители колес преувеличивают свою экономию энергии и проводят испытания, используя методы, НЕ ПОДХОДЯЩИЕ ДЛЯ ДОРОЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Если они говорят вам иное, они категорически лгут, и я был бы более чем счастлив доказать это в суде.

Введение

Что касается сопротивления, вызываемого велосипедистом, наибольшие потери несет сам велосипедист, а затем колеса и рама.

Сопротивление, вызываемое колесами, является значительным по двум основным причинам. Во-первых, они сначала попадают в воздух, так как являются самой передней частью мотоцикла, а во-вторых, потому что они вращаются. Эффективная скорость воздуха в верхней части колеса / шины вдвое превышает указанную скорость велосипеда.

В велосипедной индустрии аэродинамические испытания колес обычно проводились двумя группами людей - производителями колес и журналистами.Производители колес обычно корректируют тесты, чтобы их конкретные колеса выглядели более благоприятными, чем их конкуренты. Обычно это достигается комбинацией регулировки скорости и угла. На самом деле такой тест не беспристрастен.

Журналисты, с другой стороны, обычно посещают свой местный университет и просят какого-нибудь умного болвана провести за них тестирование и дать им результаты или отправиться на местный велодром, удержать скорость и посмотреть, сколько энергии потребляют колеса.

Обе приведенные выше методики тестирования не репрезентативны для реального мира. Сравнительная аналогия - расход топлива для автомобиля, едущего по идеально гладкому стеклу, например по поверхности дороги, без ветра и без изменения скорости - это совершенно нереально.


Тестирование, которое проводилось, обычно проходит в установившемся режиме. Анализ устойчивого состояния предполагает, что колеса, байк и гонщик находятся в приятной среде, где воздух ударяет по ним с идеальной скоростью и под идеальным углом.Затем сопротивление записывается.

В реальном мире очень немногие гонщики могут поддерживать скорость 50 км / ч в течение длительного времени, поскольку они просто не в хорошей форме. Реальность такова, что на открытой дороге ветер дует не под идеальным углом, скорость меняется, и такие вещи, как уличная мебель (живые изгороди, бордюры, проезжающие машины, мотоциклист, раскачивающийся слева направо) нарушают воздушный поток над райдером. Моделирование ситуации такого типа называется переходным анализом. Технически сложнее провести анализ переходных процессов как в CFD, так и в аэродинамической трубе.Большинство аэродинамических труб не приспособлены для анализа переходных процессов.

Производители колес в настоящее время используют взвешенный анализ углов рыскания и скорости, чтобы дать общую оценку для своих колес. Не забывая, они могут регулировать свой вес, чтобы колеса выглядели лучше!

Превосходный метод анализа - провести анализ переходных процессов в аэродинамической трубе. Для этого требуется аэродинамическая труба с горизонтальными и вертикальными жалюзи, чтобы добавить завихрение в воздух, прежде чем он попадет в байк и райдера.Это позволяет получить гораздо более реалистичную оценку лобового сопротивления, поскольку моделирует дорожные условия.


Общие указания

Углы рыскания
Производители колес рекламируют свои колеса как имеющие фантастическое сопротивление при различных углах рыскания. Эффективность их маркетинга поразительна, так как в это верят и многие плакаты в Интернете.

Согласно законам физики, для среднего гонщика максимальный угол рыскания до полного отделения составляет около 12 градусов.Более тупое (тороидальное) сечение может достигать 15, но это действительно предел. На этот предел разделения влияет переменная, известная как число Рейнольдса (комбинация скорости, плотности, профиля формы и вязкости)

Аэродинамический дизайн - это всегда компромисс, увеличение точки разделения при больших углах рыскания всегда будет отрицательно влиять на сопротивление при очень малых (<5 градусов) углах рыскания.

При повторных испытаниях колеса с очень хорошими переходными характеристиками работают лучше всего для среднего гонщика.

Шины
Это руководство едино для всех. Крайне важно установить шины немного уже или на одной линии с тормозной колеей обода колеса. Раздувающаяся шина значительно повлияет на сопротивление.

В последнее время на велосипедах наблюдается тенденция к использованию более широких шин. С аэродинамической точки зрения ширина задней шины имеет небольшое влияние, но ширина передней шины оказывает гораздо большее влияние, и поэтому рекомендуется передняя шина диаметром 23 мм, независимо от того, было ли колесо спроектировано для шин диаметром 25 мм.На скоростях выше 30 км / ч для улучшения аэродинамики лучше использовать шины диаметром 23 мм, чем передние шины 25 мм.


Протокол испытаний

Протокол испытаний является продуктом «работы на выходных» группы аэрокосмических инженеров из Бристоля, Англия. Протокол тестирования сильно отличается от тестов производителя. Он принципиально беспристрастен и имитирует реальные условия езды в том смысле, что моделирует кратковременное движение воздуха. Упор сделан на колеса, которые эффективно справляются с разделением и повторным присоединением воздушного потока, очень мало внимания уделяется езде на велосипеде прямо против встречного ветра с нулевым рысканием - это нереально, так зачем беспокоиться о его тестировании.Используемая аэродинамическая труба контролировалась по температуре и влажности.

На графике ниже показан пример одной поездки, когда гонщик ехал по прямой дороге с почти постоянной скоростью. Понятно, что ни скорость воздуха, ни угол рыскания не были постоянными.

Реальная основа для этого протокола основана на двух подгруппах велосипедистов в районе Бристоля (Великобритания). Райдеры, которые являются хорошими клубными гонщиками со средней скоростью 30 км / ч и гонщиками на время со средней скоростью 50 км / ч. Данные их поездок с точки зрения эффективных углов рыскания, скорости и распределения давления воздуха были записаны в течение 6 месяцев.Это было оценено, агрегировано и отображено в протоколе, подходящем для аэродинамической трубы. Метод преобразования заключался в статистическом анализе дорожных условий, применении быстрого преобразования Фурье к данным и запуске некоторых тестовых симуляций для проверки. Ниже показаны два скрытых протокола.

ГРАФИКИ НЕ ПРЕДОСТАВЛЯЮТ ЕЗДОВОЙ ЦИКЛ, ОНИ УКАЗЫВАЮТ ПАРАМЕТРЫ, НА КОТОРЫЕ БЫЛИ ПРОВЕРЕНЫ. У аэродинамических труб есть ограничения, и часть упражнения по сбору данных заключается в проверке данных по мере их обработки.Последующее исправление ошибок требует больших затрат времени и средств. Для воспроизведения переходных условий допустимы скорость пульсации или угол пульсации. Тесты на рампе использовались для проверки соответствия друг друга для каждой колесной пары.

В ходе исследования было обнаружено, что микрокоррекции, вносимые гонщиками, а также несколько случайный характер скорости ветра и отклонения угла рыскания вызывают временный отклик комбинации велосипеда и гонщика. Это было намного хуже с колесами, поскольку они вращались во встречный воздушный поток.Фактически, гонщик, едущий по идеально прямой линии против встречного ветра, создавал турбулентность / удары / дрожание мотоцикла, раскачивающегося из стороны в сторону. То, что считается нулевым углом рыскания при анализе установившегося состояния, ведет себя больше как 5-6 градусов, если учесть переходные эффекты.

Этот протокол имитирует вибрацию водителя в конфигурации воздушного потока и дает общее среднее значение сопротивления в зависимости от времени и, следовательно, среднюю мощность. Он предназначен для отсеивания колес с плохими переходными характеристиками.Линии в протоколах показаны для полноты картины, они не означают, что данный протокол поддерживает суровые условия.

Переходное сопротивление в стационарном состоянии

Концепция эффектов кратковременного сопротивления хорошо известна в низкоскоростных аэрокосмических приложениях, таких как военные разведывательные дроны. Эта временная концепция не применялась к велосипедным товарам, несмотря на огромную чувствительность задействованных векторов скорости. Например, скорость бокового ветра на велосипеде часто превышает скорость движения вперед (коэффициент> 1).Сравнение для автомобиля даст соотношение прямого и бокового ветра 0,25 при типичной крейсерской скорости 100 км / ч.

Существенным препятствием при попытке точно измерить лобовое сопротивление велосипеда и водителя является отсутствие тела. Есть большие участки без твердого тела (например, обод колеса до ступицы, треугольники труб рамы, зазоры между шинами и рамой). Это приводит к неизбежному отрыву набегающего потока от поверхности тела и приводит к аэродинамическому бафтингу или аэроупругим эффектам (флаттеру).Это приводит к тому, что потоку требуется много времени, чтобы стабилизироваться, и неизбежно за это время изменится другая переменная, и процесс повторяется.

Чтобы проиллюстрировать влияние кратковременного сопротивления, на графике ниже показан угол рыскания, который увеличивается при пошаговом вводе на 2 градуса каждые 10 секунд (показаны метки данных). График зависимости от силы сопротивления в установившемся и переходном состояниях.

Линия установившегося состояния показывает характеристики сопротивления колесной пары, когда показаниям позволяют стабилизироваться, а затем их записывают.

Переходные линии более соответствуют реальной жизни. В случае этого сбора данных был установлен базовый угол рыскания, и 2,5 град / с движения перекрывались. Когда было введено колебание, сразу же увеличилось сопротивление обоих комплектов колес. При повороте на 4 градуса между колесами Reynolds и FLO была заметная разница. Колеса Рейнольдса справлялись с нестабильностью и ударами намного лучше, чем колеса FLO. При температуре выше 12 градусов ни одно колесо не могло эффективно сдерживать удары, и происходит полное разделение.

Практически в каждом случае сопротивление в реальном мире намного больше, чем в сценарии устойчивого состояния. Это особенно характерно для колес, потому что они вращаются, а чистая скорость в верхней части колес вдвое превышает скорость движения вперед.

Время, проведенное при различных углах рыскания

Хотя основной целью этого исследования было создание протокола в аэродинамической трубе для отображения анализа дороги. Некоторые из собранных данных можно использовать для общих расчетов.

Приборы, используемые для анализа дороги, имели частоту дискретизации 1024 раза в секунду. Комбинируя этот уровень точности со стандартными протоколами фильтрации, можно было определить эффективный угол рыскания велосипеда и гонщика. За счет уменьшения разрешения данные были преобразованы в формат, который согласован с маркетинговыми отделами производителей колес по углу рыскания и времени под этим углом. Это снизило точность результатов, но было показано для сравнения.

Следует отметить, что данные о переходных процессах лучше отражали фактическое время под углом, поскольку они учитывали микрокоррекции для рулевого управления наездником и мгновенные поправки для скорости ветра. Фильтрация для устойчивого состояния путем уменьшения частоты дискретизации устранила нестабильность. Таким образом, реакция на сопротивление в зависимости от скорости изменения угла рыскания является лучшим предсказателем реакции в набегающем потоке при углах ниже точки разделения секции.

При рассмотрении всей комбинации велосипеда и гонщика влияние колес сравнительно мало по сравнению с сопротивлением, вызванным гонщиком, поэтому временный характер сопротивления колес уменьшается.Сопротивление гонщика - безусловно, доминирующая часть системы. Эффекты переходной характеристики уменьшаются по мере того, как увеличивается отношение скорости движения вперед к скорости вихря (бокового ветра). Таким образом, чем быстрее едет всадник, тем меньше эффект переходного поведения.

Влияние ширины шины на аэродинамические характеристики

В последние годы в велосипедной индустрии наблюдается общая тенденция к широкому использованию шин. Это в значительной степени было продвинуто производителями шин и колес, которые выбрали бескамерные конструкции, исходя из того, что более широкая шина имеет более низкое сопротивление качению.Хотя влияние сопротивления качению и более благоприятное пятно контакта хорошо задокументировано, влияние на аэродинамическое сопротивление оспаривается. Некоторые производители колес утверждали, что их колеса были более аэродинамичными с более широкими шинами - для того, чтобы это утверждение было обоснованным, колесам потребовался бы более низкий комбинированный коэффициент лобового сопротивления, чтобы преодолеть увеличение лобовой площади.

На графиках ниже показано сравнение двух колес, Shimano C60 с узким корпусом и Enve 7 с широким корпусом.8. Было ясно видно, что раздутая шина (25 мм на ободе Shimano C60) оказывает значительное влияние на сопротивление, особенно на высоких скоростях. Напротив, эффект от более широкого колеса Enve был гораздо менее драматичным. В обоих случаях узкая шина уменьшала сопротивление. Шины Continental имели тенденцию быть немного шире, чем заявленная ширина при установке.

Интерпретация данных

Эти данные следует интерпретировать как данные о расходе топлива для автомобиля.Они разработаны, чтобы дать типичное представление о том, сколько энергии потребляется во ВСЕМ кольце езды на данной скорости. Важно отметить, что колеса, которые развивают скорость 50 км / ч, не обязательно являются самыми быстрыми на скорости 30 км / ч.

  • МАКСИМАЛЬНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОШИБКА была рассчитана на уровне +/- 2,5%, середина диапазона нанесена на график для каждого из значений для поддержания согласованности
  • Глубины обода разделены на классы, чтобы упростить сравнение, они не могут согласитесь с заявленным размером у поставщика.
  • Номинальная мощность при анализе переходных процессов намного хуже, чем при анализе устойчивого состояния
  • Комментарии указываются для всего примечательного
  • Положение всадника находилось в пределах +/- 10 мм для каждого заезда, это было подкреплено установленным в обратном порядке чтобы удалить любые ложные данные. Были комментарии, предполагающие, что гонщик не может сохранять фиксированное положение в течение всего цикла - протокол не требует этого, проверка ошибок встроена. Хотя это необычно для велосипедной индустрии, устранение сопротивления придатков является обычным явлением в аэрокосмической отрасли. так же была применена та же техника.
  • Control Tire была пара Continental GP4000SII 23мм с давлением 8.25BarG, есть две комбинации колес, которые отличаются от оригинальных, это модифицированное колесо Borg и Mavic Tubular.
  • Включено ВРАЩАЮЩЕЕ сопротивление, необходимое для раскрутки колеса (большинство производителей не включают эту цифру, которая составляет от 25 до 30 процентов, заметным исключением является швейцарская сторона)
  • Положение при езде (расслабленные капюшоны) оставалось неизменным независимо от скорости . На самом деле высокие скорости потребовали бы изменения положения при езде, но это сделало бы тест недействительным.

Кто тестирует в переходных условиях?

На сегодняшний день единственной компанией, которая подтвердила, что они тестируют и включают турбулентность (переходные условия) при проектировании, является SwissSide. Жан-Поль Баллад из SwissSide прокомментировал видео на Youtube, показанное выше.

Хотя это и не подтверждено, на колесах Mavic есть определенные особенности, которые позволяют предположить, что они предназначены для работы в турбулентных условиях или проходят испытания в них.

Выводы

Гонщики

уже давно придерживаются диеты, состоящей из колес, тестируемых на скорости 50 км / ч, эта скорость не подходит для подавляющего большинства гонщиков, поскольку они не могут поддерживать мощность, необходимую для этой скорости.Бытует мнение, что в большинстве случаев езда происходит при углах рыскания менее 10 градусов. Хотя это может быть верным утверждением, если вы движетесь со скоростью 50 км / ч, на более скромных скоростях этого не происходит. Как при езде со скоростью 50 км / ч, так и при 30 км / ч эффект микрокоррекции рулевого управления, турбулентность от самого ветра и внешних объектов вызывает неустойчивый турбулентный поток над колесами. Это явление приводит к увеличению эффективного угла рыскания колес.

  • Колеса, которые показали хорошие результаты, были заметно устойчивы к образованию зон турбулентности
  • Колеса, которые хорошо справились с создаваемой турбулентностью, довольно хорошо
  • Колеса, которые показали хорошие результаты, имели меньшее сопротивление вращению по сравнению с их конкурентами
  • Колеса с более глубоким сечением обода обычно более аэродинамична, чем мелкие секции
  • Разница между колесами одинаковой глубины очень мала, и человеку будет трудно обнаружить это во время езды
  • Разница между низкопрофильным колесом и глубоким колесом будет очевидна вверх на человека верхом.
  • Велосипедные колеса FLO и Hunt работали плохо, похоже, они были разработаны людьми с ограниченным пониманием аэродинамики вращающихся объектов. Таким образом, они создавали ненужное разделение и не могли справиться с разделенным воздушным потоком.
  • Диск Aerocoach и переднее колесо глубиной 75 мм показали довольно интересные результаты. Это колесо по сути представляло собой алюминиевое колесо с зажимом на обтекателе. На низких и средних скоростях колесо работало нормально, но по мере увеличения скорости колесо начало работать довольно хаотично.Конструкция переднего колеса является сельскохозяйственной, и между спицами и неструктурным обтекателем имеются большие зазоры. Эти зазоры создавали возмущения давления и заставляли поток вести себя хаотично. По мере увеличения скорости его характеристики стали довольно низкими по сравнению с ближайшими конкурентами, и это было в основном из-за плохой конструкции передних колес. Изображение проблемы показано ниже.

Если вы планируете использовать данные из этой статьи, чтобы повлиять на ваше решение о покупке, используйте их с осторожностью.Некоторые аспекты колес, такие как общее качество сборки, эффективность торможения, ступицы и простота обслуживания, не измеряются. Эти факторы следует соответствующим образом учитывать.

Подробнее о

Flo Cycling…

После публикации этих данных некоторые люди прокомментировали, что данные были противоречивыми. В том смысле, что бренды, которых они ожидали стать хорошими, не были. Следует отметить Flo Cycling. Бренд, которым управляют два канадских предпринимателя со своей базы в Лас-Вегасе, они покупают диски с Дальнего Востока и продают их с наценкой потребителям по всему миру.Специалисты по аэродинамике Airbus провели еще один анализ аэродинамики и пришли к единодушному выводу.

Похоже, что Flo Cycling не моделировала и не учитывала влияние спиц на своих колесах. Спицы и внутренняя геометрия обеспечивают до 40% общего сопротивления - величина уменьшается по мере того, как колеса становятся глубже. Их колеса имели очень плохие аэродинамические характеристики за ободом.

FLO несколько раз спрашивали, правда ли это обвинение, и каждый раз они отказывались отвечать.

Маркетинг

FLO ориентирован на тяжелую инженерию, и для неподготовленного глаза это хорошо читается. Однако при рассмотрении конструкции ступицы, расчетов и инженерной практики были отмечены некоторые зияющие дыры.

При просмотре этой страницы Flo Cycling (обновление: они удалили ее, поэтому вот копия, которая была загружена для доказательства). Было совершенно очевидно, что инженерные решения, стоящие за колесами Flo, являются коммерческими, а не механическими. Темы заметки

  • Выбор измерительного инструмента - штангенциркуль совершенно не подходит для измерения до 0.01mm
  • Расчет L10 не учитывает осевую нагрузку в подшипнике, говоря простым языком, он не учитывает движение колеса по углам или подверженность дорожной вибрации
  • Если подшипник соответствует требованиям ISO, JIS или По стандартам DIN он не будет измерять точное значение в миллиметрах, это будет немного меньше (т.е. номинальное значение 20 мм составляет 19,99 мм). Это подчеркивает использование плохого измерительного прибора или подшипников низкого качества.
  • Подшипники EZO были выбраны только потому, что поставщик ступиц на Тайване использует их в качестве модернизации по сравнению с безымянными стандартными подшипниками, которые они используют.Подшипники EZO были выбраны по коммерческим, а не техническим причинам.

Вот что сказала NTN Technical

Расчет, представленный на этой странице, не дает достаточно точного определения поведения колесного подшипника на дороге. Можно было бы ожидать увидеть осевые нагрузки, приложенные с линейным или ступенчатым входом, вместе с синусоидальным входом для радиальной нагрузки. Мы не ожидаем, что колесный подшипник прослужит столько, сколько прогнозирует срок службы L10, потому что граничные условия для данных неточны.Кроме того, NTN не рекомендует штангенциркуль для измерения наших подшипников, мы не можем давать комментарии для других производителей.

ПОСЛЕДУЮЩИЕ… Письма юристов

Вскоре после написания этого сообщения в блоге я получил письмо от адвокатской фирмы, представляющей FLO cycling, адресованное в отдел кадров моего работодателя. Они жаловались, что на этой странице их колеса изображены в плохом свете, протокол испытаний не был опубликован открыто, и им не понравилось заявление о том, что у них ограниченное понимание аэродинамики вращающихся объектов.Они хотели, чтобы их цифры власти были удалены из данных вместе с угрозами судебного иска. Кроме того, они потребовали, чтобы меня уволили с должности инженера за ненадлежащее использование ресурсов компании.

Следует отметить, что у FLO Cycling есть несколько сомнительная стратегия оплаты выдающимся участникам ряда популярных форумов, посвященных велосипедному спорту / триумфу, за поддержку их продукции. Обычно они делают это под условием поставки колес.

Поведение

FLO на велосипеде неутешительно, так как когда колеса были первоначально протестированы и была обнаружена проблема, с FLO связались.Это было за 6 недель до загрузки данных. После того, как данные были загружены, они первыми прокомментировали и подвергли сомнению каждый аспект тестирования в хирургических деталях, даже предположив, что регулировка давления в шинах на 5% сделает их колеса более аэродинамическими. По прошествии времени они открыто заявили, что эти результаты сфабрикованы.

Ссылка на письмо от FLO Cycling

.

Смотрите также

Возврат к списку