Fuglsang, a Dauphiné 2019-ben. Fotó: ASO/Alex Broadway

melyik

Jelenleg sokféle keréktípus áll rendelkezésre a piacon. Választhatunk különböző anyagokból készült kerekeket, például alumíniumot vagy karbont, alacsony, közepes vagy magas profilú kerekeket, csak 12 küllős, legfeljebb 36 küllős kerekeket, lencsés kerekeket, 3, 4 vagy 5 küllős kerekeket és túlnyomó többségben különféle felni konfigurációkban kínálják, hogy képesek legyenek cső nélküli, préselt vagy cső alakú gumiabroncsok felszerelésére.

Néha rendetlenség lehet tudni, hogy melyik kerék megfelelő a számunkra az általunk gyakorolt ​​kerékpározás típusától függően. Mint mindig ebből a szakaszból, Megpróbáljuk leszedni azt a fizikai és mechanikai eszközt, amely a kerékpár kerekei mögött van hogy jobban megértsük, milyen típusú kerekek lehetnek jobbak számunkra.

  • Aerodinamika
  • Merevség
  • Tömeg

Mivel az életben minden az egyensúlyon alapszik, ezúttal nem volt kevesebb. Tehát a kerekek aerodinamikája, merevsége és tömege szorosan összefügg egymással. Normális esetben, amikor az egyiket maximalizáljuk, kisebb-nagyobb mértékben újabb csökkenést hajtunk végre. Ezért, Megpróbálja megtalálni a lehető legjobb egyensúlyt, és feláldozni ezeket a változókat a többiek alapján, amíg meg nem találjuk azokat a tulajdonságokat, amelyeket keresünk, és amelyek a legjobban megfelelnek az általunk gyakorolt ​​kerékpáros szakágnak.

Ahogy mi szoktuk, elméletileg kitesszük a három változót, később pedig meglátjuk, hogy a kerekeink különböző tulajdonságai hogyan hatnak közvetlenül rájuk.

1. AERODINAMIKA

Korábbi cikkekben az aerodinamikáról tárgyaltunk, és ezért tudjuk, hogy ez uAz egyik változó, amely feltételezi a haladást a kerékpáron. Ha aerodinamikáról van szó, megtehetjük általános vagy közös módon, vagyis referenciaként tekintve a kerékpárosra és a kerékpárjára, vagy fel tudjuk osztani, és külön beszélhetünk a készletet alkotó különféle alkatrészekről. Tehát itt csak erről fogunk beszélni a kerék aerodinamikája.

Fotó: Chris Auld/CCC Team

Kerékpárunk kerekei forognak, és nincsenek olyan "statikus" állapotban, mint a kerékpár váza vagy a kerékpáros sisakja, amikor a levegőn haladunk. Ezért, némileg bonyolult az előrehaladásunkkal szemben álló ellenállás vagy aerodinamikai erő számítása. A kerékgyártók általában CFD-t (Computational Fluid Dynamics) vagy folyadékszimulációs programokat használnak, miután a kerék 3D-s amennyire csak lehetséges, optimalizálja a kereket, majd erősítse meg ezeket a tanulmányokat vagy számításokat valódi prototípusokkal a szélcsatornában.

Az alábbi képen látható a CFD-tanulmány számítógépen végzett, 6 különböző kerék segítségével, ahol értékelik az áramlási vonalakat, és amelyekkel a gyártók elvégezhetik a kerék optimalizálását a tervezési szakaszban, figyelembe véve az összes alkatrészt és változót, például az fa kerékprofil alakja és méretei, küllők, agy, különböző sebességű forgás, beesési szög és szélerősség, stb.

A legerősebb márkák is végeznek szélcsatorna teszt annak megerősítése érdekében, hogy a számítógépen végzett számítások napi szinten valósággá váljanak.

A kerék aerodinamikáját befolyásoló tényezők:

- Felni profil, mind alakban, mind magasságban. A perem szakaszának azonos alakja miatt a magas profilúak aerodinamikusabbak lesznek, mint az alacsony profilúak. Az elmúlt években a gyártók nagy figyelmet fordítottak a gumiabroncsok alakjára. Az ötlet a tervezés maximális optimalizálása alacsonyabb profilú aerodinamikai kerekek elérése, ennek következtében a könnyebb súly.

A) Igen, A szakosodott vállalat néhány éve megtervezte Roval 50 mm-es kerekeit, amelyekkel azt állították, hogy ugyanazt az aerodinamikát érték el, mint Roval 64 mm-es elődeik. könnyebbé és jobbá teszi a kanyarodást.

- A küllők, alakjuk és hány kerék van felszerelve. A haladás irányába szerelt lapított küllők aerodinamikusabbak, mint a hagyományos kerek küllők.

- Hub kialakítása. A gyártók egyre inkább figyelembe veszik hubjaik kialakítását annak érdekében, hogy optimalizálják őket aerodinamikai szempontból.

- Integráció a gumiabroncs és a felni között. Amint azt az előző cikkekben láthattuk, a gumiabroncs és a felni közötti jó integráció kevesebb turbulenciát eredményez, ezért aerodinamikai szinten kis előnyt jelent. Az alábbi képen láthatjuk, hogy a gumiabroncs és a felni kapcsolatában hogyan alakul ki olyan turbulencia, amely rontja az egész aerodinamikai aspektusát.

két. MEREVSÉG

Amikor merevségről beszélünk, akkor azt értjük a fizikai igények (erőfeszítések), amelyek a kerekeinkre hatnak, amikor biciklizünk. Ez a merevség a kerék deformációval szembeni ellenállóként határozható meg, és több részre oszthatjuk. Beszélünk Torziós merevség, oldalirányú merevség és függőleges merevség:

Függőleges merevség: Ez közvetlenül függ össze a függőleges erőfeszítésekkel, például a kerékpáros és a kerékpár súlyával, valamint ütésekkel és ütésekkel. Itt a szénperem profilja közvetlenül kapcsolódik a merevséghez; a magasabb profilú felnik nagyobb merevséget kínálnak, mint az alacsony profilú felnik. Kiemelhetjük azt is, hogy az azonos profilú alumínium felnik kevésbé merevek, mint a szénszálas felnik.

A kerék küllõinek száma, valamint eloszlása ​​szintén közvetlenül függ a függõleges merevségtõl (kisebb mértékben, mint a felni), és különösen az abszorpcióval és az ütésekkel szembeni ellenálló képességgel. Ezért a gyártók a küllők céljától függően különböző típusú küllőkkel játszanak.

Számítógéppel szimulált kép arról, hogyan deformálódnak a kerék küllõi ütközés közben:

Oldalsó merevség: Közvetlenül kapcsolódik a küllők alakjához és dőlésszögéhez, a perem profil szélességéhez és közvetlenül az agy szélességéhez is. Szélesebbé téve elérjük a küllők nagyobb dőléssel történő felszerelését, és ezért nagyobb oldalsó merevséget adunk a keréknek.

Egyes gyártók aszimmetrikus profilokkal is játszanak az oldalmerevség maximalizálása érdekében.

Torziós merevség: Talán a torziós merevség egy kicsit ismeretlenebb, de nem kevésbé fontos, sőt, még nagyobb jelentősége is van a tárcsafékek megjelenésével az országúti kerékpáron. A hátsó keréknél, amikor erőt gyakorolunk a pedálokra, és a sebességváltón keresztül generálunk az egyik nyomaték a kerékagyhoz egy irányba, a másik pedig az ellenkező irányba fékezéskor (tárcsa). Minél nagyobb a kerék torziós merevsége, annál jobb, annál reaktívabb lesz, és gyorsabban gyorsulva érezzük, hogy gyorsabban „kijön”.

Más módon magyarázható, torziós merevség nem más, mint az, hogy mennyire deformálódik a kerekünk, ha nyomatékot alkalmazunk, akár pedálozva és előre haladva, akár fékezve. Minél kisebb a deformáció, annál nagyobb a merevség, és ezért annál reaktívabb lesz a kerék.

A sugarak és dőlésük az oldalsó síkban közvetlenül kapcsolódnak a torziós merevséghez. Amikor pedálozunk, vagy amikor fékezünk (tárcsafék), az agy továbbítja az erőfeszítéseket a küllőkhöz. Mondhatjuk, hogy egy adott küllőnél a torziós merevség akkor a legnagyobb, ha a küllőt érintőlegesen rögzítik az agyhoz annak rögzítési pontjában. Ez nem az úgynevezett sugár sugárban történik. Nézzük meg egy képen:

3. TÖMEG

Ha kerékpárral járunk, a kerekeink, az általunk hordozott transzlációs mozgás miatti mozgási energián kívül, szintén felhalmozódnak egy forgási mozgási energia. Ezért, amikor a kerekek úgy csúsznak, hogy nem csúsznak az aszfalton, kijelenthetjük, hogy mozgási energiájuk:

Lássunk egy grafikus példát, ahol az egyes kifejezéseket jobban értékeljük:

Mint már korábban említettem, ez a két mozgás kétféle kinetikus energiát generál, a transzláció kinetikus energiája és a forgási kinetikus energia.

A forgatásra és annak mozgási energiájára fogunk összpontosítani, hogy így tudjunk magyarázatot adni a tehetetlenség jelensége. Amint azt látjuk a forgási mozgási energia egyenletében, a következőképpen határozzuk meg:

Ahogy látod, minél nagyobb a szögsebesség (W), annál nagyobb a forgási mozgási energia, és itt megjelenik a tehetetlenségi pillanat (I) fogalma, ahová a kezdetektől szerettem volna eljutni.

ÉSA középpontja körül forgó kerék tehetetlenségi nyomatéka (I) mindig egyenesen arányos M tömegével (kg) és R sugarával (m). Attól függően, hogy ez egy küllős, lencse alakú, rúdkerék stb., A tehetetlenségi nyomaték változó lesz, ahogy az alább látható egyszerűsített példákban láthatjuk, üreges henger, korong vagy nagyon vékony falú henger esetében:

Az a következtetés, amelyet mindebből levonunk, hogy a A kerekek tehetetlenségi nyomatéka (I) közvetlenül függ a tömegüktől (kg) és az említett tömeg eloszlását a felni, a küllők, az agy, az abroncsok között, stb. mivel a közúti kerekek sugara (R) mindig ugyanaz. Közvetlen kapcsolattal azt is megerősítjük minél nagyobb a tehetetlenségi nyomaték, annál nagyobb a kerék forgási mozgási energiája.

A fentiekből kiderül, hogy néhány egyértelmű szabályt hagyunk a kerékpár kerekeire vonatkozóan:

- Általában nehezebb magas profilú kerék (különösen a periférián, a gumiabroncs és a keréktárcsa területén) sokkal többe kerül a gyorsulása és fékezése a nagyobb tehetetlenségi vagy forgási tehetetlenségi nyomaték miatt, mint egy alacsony profilú, kisebb kerületi súlyú kerék.

- Ugyanaz a magas profilú kerék, nehezebb, előnyt kínál, ha nagy és stabil sebességgel haladunk, például sok kanyar nélküli síkfutáson, ahol a kerékpárt az elején indítjuk, és még keveset.

- Nagy jelentőségű a tömeg (kg) megoszlása ​​a kerék különböző alkotóelemeiben (felni, küllők, kerékagy stb.).

Melyik kerekek felelnek meg nekem?

Bizonyára nem egyszer felmerült ez a kérdés. Megpróbáljuk katalogizálni a különböző típusú kerékeket, hogy később mindenki tisztábban választhasson.

Felni profil

Jelenleg a kerekeket 3 csoportra oszthatjuk, alacsony profilú kerekek (20/25mm - 30/32mm), közepes profilú kerekek (35mm - 45mm) és magas profilú kerekek (több mint 48/50mm) (keskeny vagy széles gumik? 23mm vagy 28mm? (ellenállni. Rolling and Crr). Mint a bevezetőben említettük, mindennek költsége van, és megpróbálunk egyensúlyt találni az általunk gyakorolt ​​kerékpározás vagy triatlon típusától függően. Mit kell figyelembe vennünk a profil kiválasztásakor?:

Alacsony profilú

  • Kevesebb súly és ennélfogva alacsonyabb tehetetlenségi nyomaték előny alacsony sebességnél, mint például hegyi szakaszokban.
  • Jobb fékezés, gyorsulás és változó tempó a kisebb súly és tehetetlenség miatt.
  • Kevesebb merevség a hosszabb küllők miatt, mint a magas profilú kerekek. Ez általában azt jelenti fokozott menetkényelem. Nagyobb energiaveszteség pedálozáskor a nagyobb deformációk miatt.
  • Rosszabb aerodinamika, ami fordítva rosszabb teljesítmény nagy sebességnél.

Nagy horderejű

  • Nagyobb súly és tehetetlenségi pillanat, ami felajánlja nekünk előnyei nagy sebességgel mint a lapos triatlonok, a lapos szakaszok és az időmérő szakaszok, mindaddig, amíg a sebesség a lehető legstabilabb.
  • Nagyobb merevség, mint az alacsony profilú kerekek jobb erőátvitel, bár nagyobb kellemetlenséggel jár a gyaloglás.
  • Magasabb energiaköltség a gyorsításban és a fékezésben, a nagyobb tehetetlenségi vagy forgási tehetetlenségi momentumnak köszönhetően.
  • Rosszabb manőverezhetőség, mint az alacsony profilú kerekek ereszkedéskor és terepen, több kanyarral és egymáshoz kapcsolódó kereszteződésekkel.

Közepes profilú

  • Közepesek az alacsony és magas profil között, és azok nagyszerű forrás ma minden típusú túrához. Kisebb forgási tehetetlenséggel rendelkeznek, mint a magas profilú kerekek, ezért gyorsításuk és fékezésük olcsóbb. Vannak mozgékonyabb hogy színpadi profilokban vagy, sok görbével.
  • Ha összehasonlítjuk őket az alacsony profilú kerekekkel, akkor a közepes profilú kerekekkel rendelkeznek jobb aerodinamikai teljesítmény. Mint már említettük, vannak olyan márkák, amelyek 40/45mm profilú kerekekkel nagyon aerotermékeket kapnak, még a magasabb profilú kerekekkel is egyenlővé válnak. Nagyobb merevséggel rendelkeznek, mint az alacsony profilú kerekek, és éppen ellenkezőleg, ezeknél valamivel nagyobb a rotációs tehetetlenség.

Lencse alakú

Mindig hallottuk, hogy a lencsés kerekek nagy előnye, hogy nagyobb "tehetetlenséget" nyújtanak, és ezért előnyöket jelentenek nagy sebességnél a profil kerekekhez képest. Hát akkor ez nem teljesen igaz. Talán igen vagy néha nem.

Fotó: Cor Vos/Team Sunweb

A lencsés kerekek nagy előnye a nagy aerodinamikai teljesítmény. A levegő/szél turbulenciát generál a mozgó kerék küllői és a lencsés kerék között, mivel teljesen be vannak fedve, nem mutat ilyen típusú turbulenciát.

Egy kis, nagyon leegyszerűsített példát fogunk készíteni egy nagy profilú és egy lencsés (nem sapkás profilú kerék, hanem egy valódi lencsés, az egész kerék teljes eloszlásával) forgástengelyének vagy tehetetlenségi pillanatának kiszámításához. ).

Összehasonlítottunk egy 58 mm-es Corima magas profilú hátsó kereket egy Corima Disc lencsés hátsó kerékkel. Ragaszkodom ahhoz, hogy ez egy nagyon leegyszerűsített példa, mivel a számításban nem vesszük figyelembe a küllőket vagy az agyat, ezért az eredmények hozzávetőlegesek.

Amint láthatja, a profilkerék, még a lencséshez képest is lényegesen kisebb súlyú (még nagyobb súlyt is eltávolítottunk a számításból), ebben a leegyszerűsített számításban a lencsésnél valamivel magasabb tehetetlenségi nyomatékot mutat. Hogyan ellenőrizheti, A kerék súlya befolyásolja a teljesítményt, de ennek a súlynak a kerékre történő eloszlása ​​a legfontosabb, ha a forgási tehetetlenségről beszélünk.

Mint már többször említettem, Ezek a számítások nem teljesen igazak, de maximálisan leegyszerűsítették őket, hogy ne bonyolítsák túl. Annak ellenére, hogy nem 100% -ban valóságosak, segítenek abban, hogy ellenőrizzük, hogy a lencsés kerék nem képes-e extra forgási tehetetlenséget nyújtani a magas profilú kerekekhez képest - ez a tömeg eloszlásától függ a kerék mentén, és kínál egyértelmű aerodinamikai előny.

Remélem, tetszett a kerékpár kerekeivel és a rajtuk beavatkozó fizikai szempontokkal kapcsolatos cikk. Most még néhány információval rendelkezik, amire szüksége van.