Инженерия покрышек, колёс и трансмиссии

Crr это безразмерное отношение: сила сопротивления равна Crr, умноженному на нормальную нагрузку (масса x g).

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Хорошие гоночные покрышки с камерой и бескамерные покрышки показывают около 0,003-0,004 на гладких барабанах и дорогах.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

0,004 x 80 x 9,81 x 11,1 m/s это около 35 W.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

0,001 x 80 x 9,81 x 11,1 это около 8,7 W, поэтому выбор покрышек так важен.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Поскольку сила = Crr x нагрузка, более тяжёлые гонщик и велосипед платят пропорционально больше сопротивления качению.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Шероховатость поверхности заставляет покрышку и велосипед подпрыгивать, добавляя потери энергии, которые не фиксируют тесты на гладком барабане.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Гистерезис резины обычно уменьшается по мере нагрева, поэтому та же покрышка показывает лучший результат в тёплый день.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

При 40 km/h аэродинамическая мощность обычно составляет несколько сотен ватт против нескольких десятков для сопротивления качению.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Аэродинамическая мощность падает как куб скорости, а мощность качения лишь линейно, поэтому качение приобретает вес на малой скорости.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Стальной барабан гладкий и изогнутый, поэтому абсолютные числа отличаются от дорожных, хотя рейтинги покрышек обычно сохраняются.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Вибрация, передаваемая в велосипед и гонщику, рассеивается в виде тепла в теле и компонентах.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Ниже точки перелома больше давление снижает потери; выше неё растущие потери на вибрацию делают покрышку медленнее на реальных дорогах.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Точка перелома смещается вниз по мере роста шероховатости поверхности, поэтому самое быстрое давление падает.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Мягкие ткани гасят вибрации, превращая механическую энергию в тепло вместо движения вперёд.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Frank Berto предложил давления, при которых покрышка сжимается примерно на 15% своей высоты под весом гонщика.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Прогиб зависит от нагрузки и давления, поэтому для сохранения той же формы при большей нагрузке нужно большее давление.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Больший объём и ширина пятна контакта позволяют более широкой покрышке нести нагрузку при меньшем давлении и меньшей вибрации.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Обычно около 55-60% нагрузки приходится на заднее колесо, поэтому ему нужно немного больше давления.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

На очень гладкой поверхности точка перелома высока, поэтому потери в каркасе продолжают падать с ростом давления.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Жёсткое, дребезжащее ощущение перекачанной покрышки часто принимают за скорость, хотя реальные потери растут.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Более высокий TPI обычно означает более тонкие нити и более эластичный каркас.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Более тонкие и гибкие каркасы деформируются с меньшими гистерезисными потерями.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Защитные слои делают покрышку жёстче и добавляют резины, поэтому обычно повышают сопротивление качению.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Коды ETRTO указывают ширину покрышки, затем диаметр посадочного места борта; 622 mm это стандартный размер 700c для шоссе.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Первое число это номинальная ширина профиля покрышки.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Фактическая ширина зависит от внутренней ширины обода; современные широкие ободья часто делают так, что покрышка 25 mm измеряется как 27-28 mm.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Бескрюковые ободья ограничены 5 bar, потому что покрышка удерживается без крюка.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Безопасно держатся только покрышки, рассчитанные на бескрюковые борта; другие могут слететь и выйти из строя.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Более мягкие смеси с меньшим гистерезисом могут катиться быстрее и лучше сцепляться, но быстрее изнашиваются.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Покрышки шоссейных велосипедов слишком узкие, чтобы глиссировать по воде на велосипедных скоростях, поэтому протектор мало добавляет сцепления.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Большая внутренняя ширина раздвигает борта, давая более широкий, менее округлый профиль покрышки.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Разработчики колёс обнаружили, что сопротивление растёт, когда покрышка шире обода, поэтому ободья делают чуть шире покрышек.

Источник: Poertner, Zipp wheel design notes (2010-е годы) · знание

Выпирающая покрышка нарушает плавный переход на обод, особенно при рыскании.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

У более широкой покрышки больше лобовая площадь; соответствующая ширина обода ограничивает потери.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Данные о том, что более широкие покрышки хорошо катятся, привели к более широким ободьям, чтобы формы покрышки и обода аэродинамически сочетались.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Покрышка, намного более широкая, чем обод, плохо поддерживается с боков и может заваливаться или елозить.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Размещение покрышки в пределах внешнего профиля обода помогает потоку воздуха оставаться присоединённым по ободу.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Таблицы ETRTO сопоставляют внутреннюю ширину обода с диапазоном совместимых ширин покрышек.

Источник: ETRTO Standards Manual (2023) · знание

Покрышка шире обода портит предусмотренный профиль обода, теряя часть аэродинамического преимущества.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · применение

Заднее колесо частично защищено рамой и ногами, поэтому переднее получает больше невозмущённого потока.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Относительно воздуха верх колеса движется примерно вдвое быстрее велосипеда, а точка контакта неподвижна.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Поскольку верхние спицы быстро движутся в воздухе, уменьшение их числа и придание им формы снижает сопротивление.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Более высокие ободья сглаживают обтекание колеса и могут создавать при рыскании движущую парусную силу.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Боковая сила на переднем диске создаёт рулевой момент; на заднем она почти не влияет на управление.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Боковая гибкость колёс может вызывать трение о колодки или раму и давать нечёткое ощущение в поворотах или в спринте.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Длительное торможение нагревает обод; углеродная смола и покрышки чувствительны к высоким температурам.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

При постоянной скорости на ровной дороге масса лишь слегка влияет на сопротивление качению.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Неравномерное натяжение тянет обод в сторону или радиально, вызывая биение.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Рейтинги могут меняться местами между малым и большим углом рыскания, поэтому одно число скрывает поведение в реальных условиях.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

При сильном порывистом боковом ветре менее высокий передний обод ограничивает влияние боковой силы на управление, а высокий задний остаётся управляемым.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · применение

Лабораторные испытания измерили КПД цепной передачи до примерно 98,6%.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · знание

КПД рос с увеличением звёзд и натяжения цепи; смазка почти не влияла в чистых лабораторных условиях.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · знание

В контролируемых чистых условиях смазка почти не влияла на измеряемый результат; реальная грязь меняет картину.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · знание

Загрязнение создаёт абразивную пасту в роликах и пальцах, увеличивая трение и износ.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Воск на парафиновой основе притягивает мало грязи и показывает низкое трение, хотя его нужно наносить заново.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Цепи не растягиваются; износ удлиняет шаг, и около 0,5% сигнализирует о замене на многих трансмиссиях.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Удлинённая цепь садится на зубья выше, ускоряя износ дорогих звёзд.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Независимые испытательные стенды приводят цепь с заданными мощностью и скоростью и измеряют потери.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Смазка, быстрая в чистом виде, может плохо работать после загрязнения, поэтому тесты в грязных условиях более реалистичны.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Чистая новая цепь с хорошей смазкой возвращает ватты, потерянные из-за грязи и износа, при небольших затратах.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Экстремальные сочетания сильно перекашивают цепь, увеличивая трение и износ.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Угол цепи увеличивает трение между пластинами и зубьями звезды.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · знание

Меньший изгиб звеньев вокруг более крупных шкивов уменьшает трение, обычно на ватт или два.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · знание

53/11 x около 2,1 m окружности это около 10,1 m за оборот шатуна; 90 оборотов в минуту это около 55 km/h.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Развитие = передаточное число x длина окружности колеса, используется для сравнения передач при разных размерах колёс.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Более крупная звезда позволяет использовать более крупные задние звёзды с более прямой цепью при той же передаче.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · знание

Системы 1x упрощают переключение, но растягивают диапазон более широкими ступенями между передаточными числами.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Низкие передачи позволяют гонщикам подниматься сидя на устойчивой частоте вращения и мощности.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Меньшие звёзды сильнее изгибают каждое звено при входе в зацепление, увеличивая потери.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · знание

Переход на большую звезду выпрямляет цепь и использует более крупные звёзды, уменьшая трение.

Источник: Spicer et al., J Mech Des 2001 · применение

В диапазоне 120-220 mm максимальная мощность менялась лишь на несколько процентов, а оптимальная частота вращения подстраивалась под длину шатуна.

Источник: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · знание

Более короткие шатуны уменьшают сгибание бедра в низкой аэродинамической позиции, что может улучшить комфорт и мощность.

Источник: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · применение

Разгибание ноги в нижней точке хода остаётся сходным, только если высота седла увеличивается на величину изменения шатуна.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Скорость стопы по окружности зависит и от оборотов в минуту, и от радиуса шатуна.

Источник: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · знание

Обзоры находят непоследовательные эффекты на мощность и эффективность; некоторым гонщикам они нравятся.

Источник: Leong, Elmer & Martin, J Appl Biomech 2017 · знание

Q-фактор это боковое расстояние между педалями, влияющее на траекторию колена и комфорт.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Более высокий стек фактически опускает седло относительно стопы, поэтому это нужно учитывать.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Максимальная мощность достигается при сходной скорости педали, поэтому более короткий шатун сдвигает лучшие обороты выше.

Источник: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · знание

Тензодатчики измеряют крутящий момент; умноженный на угловую скорость, он даёт мощность.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Односторонние измерители предполагают, что обе ноги вносят равный вклад, что верно не для всех.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

При высоком центре масс перенос веса приводит к тому, что переднее колесо выполняет большую часть торможения, пока не поднимется заднее.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Геометрия ограничивает велосипеды примерно половиной g до опрокидывания через руль, гораздо меньше, чем у автомобилей.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Замедление переносит нагрузку на переднее колесо, повышая его сцепление, пока заднее разгружается.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Роторы остаются чище, а тепло торможения не доходит до обода и покрышки.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Трение превращает кинетическую энергию в тепло, поэтому длинные спуски нагревают тормоза.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Кинетическая энергия, а значит и тормозной путь при заданном замедлении, растёт как v в квадрате.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

У покрышки конечное сцепление; использование его на торможение оставляет меньше на поворот, это «круг трения».

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Перегретые колодки, роторы или жидкость теряют трение или давление, снижая тормозную мощность.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Твёрдое торможение сериями позволяет компонентам остывать между нажатиями и сохраняет сцепление для поворота.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Дотянуться до рычагов на нижней части руля требует времени, поэтому гонщики переходят на нижний хват на технических участках.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение

Композитные укладки размещают волокна там, где проходят нагрузки, давая высокое отношение жёсткости к весу и свободу конструкции.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Карбон может растрескаться внутри после удара почти без видимых признаков.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Карбон прочен в расчётных направлениях, но уязвим к напряжению зажима; динамометрический ключ предотвращает повреждения.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Скрытые тросики уменьшают открытый турбулентный беспорядок вокруг руля и рулевой трубы.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Проектирование хранилища в форму рамы избегает сопротивления дополнений, размещённых в потоке воздуха.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Расположения в следе гонщика или между руками часто показывают в тестах малое или даже отрицательное изменение сопротивления.

Источник: Crouch et al., Sports Eng 2017 · знание

Алюминиевые сплавы доступны и более терпимы к ударам, хотя тяжелее карбона при равной жёсткости.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Рама неподходящего размера ограничивает возможности расположения точек контакта.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Титан обеспечивает долговечность и коррозионную стойкость с податливой ездой, при более высокой цене и весе, чем у карбона.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · знание

Скрытые повреждения могут внезапно привести к отказу, поэтому желательна проверка или визуализация специалистом.

Источник: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4-е изд., 2020) · применение