Являются ли Z-образные шатуны хорошей идеей?

Я наткнулся на этот проект кикстартер , который продвигает оригинальную форму для шатунов:

Они требуют более широкой дуги полезного толчка во время вращения. Несмотря на то, что их основной смысл отрицают системы отсечения, я не уверен в их утверждении в целом.

Могут ли они действительно оказать положительное влияние на мощность / крутящий момент? Есть ли риск из-за повышенной нагрузки на некоторые части тела?

Если алюминий достаточно жесткий, он не имеет никакой разницы - кривошип может иметь любую форму (диск, S-образную форму и т. Д.), Но соотношение между двумя точками контакта остается прежним, и это все, что имеет значение.

Единственный эффект, который может иметь кривошип, - это добавить немного пружины к кривошипу, что может быть хорошим или плохим для эффективного запуска. Но алюминий создает паршивые пружины, и, если он сильно прогибается, он скоро устанет и потерпит неудачу.

Риск для ваших частей тела будет порезан острыми краями, когда кривошипно выйдет из строя.

В комментариях к проекту Kickstarter есть несколько хороших объяснений того, почему конструкция фактически идентична прямолинейной рукоятке, и почему план изготовления версий из углеродного волокна опасен.

Теперь рычаг: если вы пытались нажать на педаль (как показано на видео), когда она находилась точно в верхней мертвой точке и остановилась, не имеет значения, является ли это обычным кривошипом 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 воспринимает их, как если бы они были соединены прямой линией.

Простое доказательство: если вы сдвинете 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 его научно обоснованным), вы увидите, что он не двигается ВПЕРЕД что случится, если ваш кривошип работает так, как вы спорите (продвигая рычаг из-за изгиба), но все равно ОБРАТИТЕСЬ точно так же, как обычный кривошип.

Это выглядит по-другому, но работает одинаково.

..и почему это опасно

2) Вы абсолютно не можете взять конструкцию, которая оптимизирована для механической обработки, «вылепить их из углеродного волокна». Прочность композитного материала сильно анизотропна. Во всяком случае, ваш дизайн, показанный на вашей картинке, слабее, а не сильнее, чем обработанная деталь, если она отлита из углеродного волокна (и этим я предполагаю, что вы имеете в виду), отлитая из литого полимера с облицовкой из углеродного волокна на передней поверхности. ).

Настоящая кривошип из углеродного волокна будет располагать направление волокна (часто вручную) таким образом, чтобы направление волокна (или направление зерна) совпадало с силой, действующей на деталь. Таким образом, вся эта лестничная конструкция, которую вы отлили в деталь, фактически сделает ее намного слабее. Он также должен был иметь механически обработанные металлические компоненты, заложенные в деталь и связанные с композитами для сопрягаемой поверхности металл-металл. См. Http://www.zipp.com/support/identify/carbon_cranks.php для примера строительной техники - обратите внимание на использование алюминиевого паука, к которому привязан фактический кривошип.

[...]

5) И наконец, самый тревожный момент: вы имеете дело с важной частью велосипедного привода. Режим отказа на этом, вероятно, будет из-за того, что велосипедист начинает вращаться, а ваша рукоятка сдается и ломается. Это замысел серьезного, и, возможно, изменяющего жизнь несчастного случая.

Неразрушающий контроль и экспертиза композиционных материалов не шутка. Я могу заверить вас, что ребята из Shimano и RaceFace имеют многолетний опыт создания, проверки и тестирования составных структур, которые они создали. Режимы разрушения композиционных материалов также сильно отличаются от традиционных металлов - неупругая деформация практически отсутствует.

Форма и настройка, которые вы показываете, хороши для производства косметических композитных компонентов (например, педали газа и тормоза моего приятеля "Carbon fiber"). Крайне важный элемент привода, не так уж и много.

Полный комментарий стоит читать.

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

Отредактировано для дополнительной информации:

RE: PMP чудаки

Подумав мгновение, вы увидите, что прямой кривошип и L-образный кривошип всегда имеют одинаковое соотношение между педалями, цепью и нижним кронштейном. Таким образом, нет никакого преимущества для L чудаков. И у кривошипа L всегда больше материала, чем у прямого кривошипа, поэтому он всегда находится в невыгодном положении по весу, прочности, жесткости и / или стоимости.

Рукоятки PMP снабжены крестовиной, крепящейся к правой рукоятке, с квадратной конусностью, образованной из обеих частей. Квадратная конусная нагрузка сильно загружена, и ее изготовление по частям, особенно с помощью нескольких легких болтов, удерживающих их вместе, может значительно увеличить нагрузки и, таким образом, привести к преждевременным отказам. Поэтому может быть неразумно ездить на них, даже ради художественного или юмористического значения.

RE: Z Крутящий момент

Рукоятка Z Torque умудряется принять плохую идею и усугубить ее: паук-кривошип не просто прикручен к правой руке. Вместо этого он составляет около 1/3 квадратного конуса, в то время как рука составляет 2/3. Это помещает соединение в центр соединения с высоким напряжением - настолько сильного, что шпиндели из закаленной стали иногда ломаются здесь.

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

А потом есть это из собственного видео :

Участники достигли аналогичного максимального потребления кислорода, пиковой выходной мощности и общей эффективности с Z-Torque и нормальной конфигурацией кривошипа (Таблица 1). Кроме того, значения воспринимаемой нагрузки (RPE) при 150 и 200 Вт, частоты сердечных сокращений (ЧСС) при пиковой выходной мощности, 150 и 200 Вт и частоты вращения педалей при 150 и 200 Вт существенно не различались. Тем не менее, участники чувствовали, что их усилия были значительно ниже при пиковой выходной мощности с помощью рукоятки Z-Torque.

Даже их собственное исследование и материал не показали существенной разницы между кривошипом Z и нормальным кривошипом. «Воспринимаемое» понятие ошибочно, потому что это не слепой / двойной слепой тест.

К сожалению, это не помогает. Иллюстрации примера демонстрируют недопонимание элементарной классической механики и, в частности, статики . Момент, он же крутящий момент, определяется как

M = F * d

где

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

Форма кривошипа не влияет ни на что. Fявляется силой, исходящей от ноги / ступни, и dопределяется исключительно расстоянием между педалью и ступицей, умноженным на синус угла между Fи вектором, определяемым педалью и ступицей.

Во втором примере изображения

толкающая рука обманчиво позиционируется вперед так , что dувеличивается, и это будет увеличивать момент. Однако педаль находится прямо над ступицей, поэтому нажатие вниз все равно создает нулевой момент.

Если нормальная кривошипа A, вы думаете , добавляя оружие Bи Cи будет иметь значение (кроме увеличения массы)? Удалить A, и у вас есть "Z-образная" система.

Это только добавляет дополнительный вес и, вероятно, менее надежно из-за увеличенного изгиба. «Рычаг» для механического преимущества такой же, как и для рычага, который шел прямо к педали. Это похоже на рекламу "мужского совершенствования".

Эта конструкция не добавляет ничего нового, многие шатуны, подобные этой, были разработаны в течение более 100 лет проектирования циклов, и все они не смогли достичь предполагаемого преимущества в мощности и стали мейнстримом.

Купите это, если вам нравится внешний вид изгиба на шпинделе педали, купите его.

Нет.

• У вас меньше места для поворота переднего колеса, когда самая длинная часть рукоятки расположена горизонтально относительно земли.

• У вас меньше дорожного просвета, когда самая длинная часть рукоятки находится ближе всего к земле.

• Сгибание всегда теряет мощность, и даже если бы они были совершенно жесткими, механического преимущества не было, так как сила прикладывалась не к концу Z, а вместо этого в том же месте, что и традиционный кривошип.

Эти шатуны, однако, идеально подходят для шатунов (эксцентричных людей) или скребков, которые хотят побрякушки и не заботятся о безопасности или эффективности.