Являются ли Z-образные шатуны хорошей идеей?

Если алюминий достаточно жесткий, это не имеет никакого значения — кривошип может быть любой формы (диск, S-образная форма и т. д.), но соотношение между двумя контактными точками останется прежним, и это все, что имеет значение.

Единственный эффект, который может иметь кривошип, - это добавление немного пружины кривошипу, что может быть хорошо или плохо для эффективного запуска. Но из алюминия получаются паршивые пружины, и если он будет сильно сгибаться, то скоро устанет и выйдет из строя.

Риск для ваших частей тела порезаться острыми краями, когда кривошип выходит из строя.

В комментариях к проекту на Kickstarter есть несколько хороших объяснений как того, почему конструкция фактически идентична прямой рукоятке, так и того, почему план сделать версию из углеродного волокна опасен.

Теперь о рычагах: если вы попытались нажать на педаль (как показано на видео), когда она находилась точно в верхней мертвой точке и остановилась, неважно, обычный это кривошип или Z-Torque, она не захочет. двигаться. Это две жестко связанные точки в пространстве, поэтому не имеет значения, ЧТО вы используете для их соединения, «физика» просто рассматривает их так, как если бы они были соединены прямым стержнем.

Простое доказательство: если вы переместите Z-крутящий момент назад всего на 2 градуса до верхней мертвой точки и приложите силу (вы можете попробовать с весом, а не ногой, чтобы сделать это научно обоснованным), вы увидите, что он не движется ВПЕРЕД. как это произошло бы, если бы ваш кривошип работал так, как вы утверждаете (передвигая рычаг из-за изгиба), но все же НАЗАД точно так же, как обычный кривошип.

Выглядит иначе, но работает ТАК ЖЕ.

..и почему это опасно:

2) Совершенно нельзя брать оптимизированную под мехобработку конструкцию "лепить из углеволокна". Прочность тканого композита сильно анизотропна. Во всяком случае, ваша конструкция, показанная на вашей картинке, слабее, а не прочнее, чем обработанная деталь, если она отформована из углеродного волокна (и под этим я предполагаю, что вы имеете в виду «отформованную из литого полимера с облицовкой из углеродного волокна на передней поверхности). ).

У настоящего рукоятки из углеродного волокна направление волокна будет проложено (часто вручную) таким образом, чтобы направление волокна (или направление волокна) совпадало с силой, действующей на деталь. Таким образом, вся эта лестничная структура, которую вы влепили в деталь, на самом деле сделает ее НАМНОГО слабее. Кроме того, в деталь будут вставлены механически обработанные металлические компоненты, которые будут соединены с композитами для получения поверхности сопряжения металла с металлом. См. http://www.zipp.com/support/identify/carbon_cranks.php для примера технологии строительства - обратите внимание на использование алюминиевой крестовины, к которой приклеен фактический кривошип.

[...]

5) И, наконец, самый тревожный момент: вы имеете дело с важной частью трансмиссии велосипеда. Режим отказа в этом, вероятно, будет состоять в том, что велосипедист начнет крутить, а ваша рукоятка поддастся и сломается. Это задатки серьезной и, возможно, судьбоносной аварии.

Неразрушающий контроль и экспертиза композитных материалов – это не шутки. Я могу заверить вас, что люди из Shimano и RaceFace имеют многолетний опыт создания, проверки и тестирования композитных конструкций, которые они построили. Режимы разрушения композитных материалов также сильно отличаются от традиционных металлов - неупругая деформация практически отсутствует.

Форма и установка, которые вы показываете, хороши для производства косметических композитных компонентов (таких как педаль газа и тормоза моего приятеля «Углеродное волокно»). Критически важная часть трансмиссии, не так уж и много.

Полный комментарий стоит прочитать.

Это просто перефразировка очень старой и ужасной идеи. См. PMP Cranks et al .

Отредактировано для дополнительной информации:

RE: шатуны ПМП

Если немного подумать, прямой кривошип и Г-образный кривошип всегда имеют одинаковое соотношение между педалями, цепью и кареткой. Таким образом, у L-образных кривошипов нет никаких преимуществ. А L-образный кривошип всегда содержит больше материала, чем прямой кривошип, поэтому он всегда находится в невыгодном положении с точки зрения веса, прочности, жесткости и / или стоимости.

Шатуны PMP имеют крестовину, прикрепленную болтами к правому шатуну, с квадратным конусом, образованным из обеих частей. Квадратный конус сильно нагружен, и если его разбить на части, особенно с помощью нескольких легких болтов, которые скрепят их вместе, вероятно, значительно возрастут нагрузки и, таким образом, приведут к преждевременным поломкам. Так что может быть неразумно ездить на них даже из соображений искусства или юмора.

RE: шатуны Z Torque

Рукоятке Z Torque удается взять плохую идею и сделать ее еще хуже: крестовина кривошипа не просто прикручена к правому рычагу. Наоборот, это примерно 1/3 квадратного конуса, а остальные 2/3 — плечо. Это помещает соединение в середину соединения, находящегося под высоким напряжением — настолько сильно, что шпиндели из закаленной стали иногда ломаются здесь.

Z-Torque также имеет гораздо меньший дорожный просвет, чем прямой кривошип, даже намного меньше, чем кривошип PMP.

А вот это из их собственного видео :

Участники достигли аналогичного максимального потребления кислорода, пиковой выходной мощности и общей эффективности с Z-Torque и обычными конфигурациями кривошипа (таблица 1). Кроме того, оценки воспринимаемой нагрузки (RPE) при 150 и 200 Вт, частоты сердечных сокращений (ЧСС) при пиковой выходной мощности, 150 и 200 Вт, а также частоты вращения педалей при 150 и 200 Вт существенно не отличались. Тем не менее, участники чувствовали, что их усилия значительно ниже при пиковой выходной мощности с кривошипом Z-Torque.

Даже их собственные исследования и материалы не показали существенной разницы между кривошипом Z и обычным кривошипом. Понятие «воспринимаемое» ошибочно, потому что это не слепой/двойной слепой тест.

К сожалению, это не помогает. Картинки-примеры демонстрируют непонимание элементарной классической механики, а точнее статики . Момент, он же крутящий момент, определяется как

M = F * d

куда

F = the force applied
d = the perpendicular distance from the axis to the line of action of the force.

Форма кривошипа тоже не влияет. Fсила, исходящая от ноги/ступни, dопределяется исключительно расстоянием между педалью и ступицей, умноженным на синус угла между Fи вектором, определяемым педалью и ступицей.

На втором примере изображения

толкающая рука ошибочно расположена вперед, так что dэто увеличивается, и это увеличивает момент. Однако педаль находится прямо над ступицей, поэтому нажатие вниз по-прежнему создает нулевой момент.

Если обычный кривошип A, как вы думаете, добавление рычагов Bи Cи будет иметь значение (кроме увеличения массы)? Уберите A, и у вас получится «Z-образная» система.

Он просто добавляет дополнительный вес и, вероятно, менее надежен из-за повышенного изгиба. «Рычаг» для механического преимущества такой же, как и для рычага, который идет прямо к педали. Это похоже на рекламу «мужского улучшения».

Эта конструкция не добавляет ничего нового, многие шатуны, подобные этому, были разработаны за более чем 100 лет проектирования велосипедов, и все они не смогли достичь предполагаемого преимущества в мощности и стать массовыми.

Купите это, если вам нравится внешний вид и ощущение гибкости на оси педали, купите это.

Нет.

• У вас меньше места для поворота переднего колеса, когда самая длинная часть кривошипа расположена горизонтально по отношению к земле.

• У вас меньше дорожный просвет, когда самая длинная часть кривошипа находится ближе всего к земле.

• Изгиб всегда теряет мощность, и даже если бы они были абсолютно жесткими, нет никакого механического преимущества, поскольку усилие прикладывается не к концу Z, а вместо этого в том же месте, что и традиционный кривошип.

Однако эти рукоятки идеально подходят для чудаков (эксцентричных людей) или скребков , которые хотят чего-то побрякушки и не заботятся о безопасности или эффективности.