Наша компания Garbaruk занимается производством карбоновых компонентов для велосипедов. При создании новой детали, отработав её дизайн, конструкцию и технологию производства, необходимо провести тестовые испытание на прочность, жесткость, и сопоставить эти показатели с полученным весом. Чтобы оценить конкурентоспособность наших изделий- мы проводим их испытания, сравнивая их с уже существующими на данный момент компонентами. В итоге мы можем обрисовать небольшую картину того, какой производитель что выпускает, руководствуясь цифрами, полученными непосредственно на практике. Такие обзорные статьи мы решили публиковать для того, чтобы вы имели возможность выбирать для себя продукт, оперируя не только догадками, но и фактами.
Сегодняшний тест посвящен сравнению жесткости систем. Хотелось бы внести некоторые прояснения. Привычное нам название «шатун» не совсем корректно. Ведь с технической точки зрения это кривошип (англ. cranks — кривошип). Непонятно, почему и с каких пор в нашем языке этот термин искажен, но чтобы слово «кривошип» не резало слух - мы будем называть его «шатун».
Отработав конструкцию своих шатунов, мы решили устроить тест на жесткость, чтобы иметь представление о их возможностьях. Прежде всего задумались о методе. Думаем многие заметили, что даже самые «независимые» из публичных тестов на велорынке практически всегда устроены так, чтобы красиво подчеркнуть достоинства одного товара и показать конкурентов в более блеклом свете. Самый известный способ состоит в чем. На правый шатун ставят некую стандартную звезду. Шатун зажимают в массивном узле, имитирующем каретку, прочно зафиксированном на стенде. На звезду накинута цепь. Натягиваемая ветвь цепи закреплена на том же жестком стенде. К оси педали приложена нагрузка (силовой эквивалент райдера). Измеряют поперечное отклонение звезды (
http://www.light-bikes.de/website/new/2009/01/29/kurbeltest-bei-fairwheelbikes#more-4814)
Нам такое сравнение показалось необъективным. Возник ряд вопросов. Почему, например, меряют только поперечную жесткость и только на правом шатуне? Шатуны с кареткой прогибаются не только в сторону. Каждый шатун скучивается «винтом» вдоль своей продольной оси, кроме того, левый хочет провернуться относительно правого, скручивая кареточный вал.
Мы решили поступить иначе. На столе закреплена имитация каретки. Она жесткая и неподвижная. Вставляем в неё подшипники, вал и собираем систему. Чтобы исключить из измерений деформацию педалей, роль оси педали выполняют стальные болты (избегая путаницы, будем называть их педалями). Левую педаль жестко фиксируем (связываем массивной штангой со столом), правую – нагружаем весом равным половине веса райдера (40 кг). Оба кривошипа и ось каретки подвергаются скручиванию и изгибу. Суммарную величину отклонения фиксируем на оси правой педали индикаторным прибором.
Для ликвидации всевозможных зазоров в узлах крепления используем преднагрузку в размере 3 кг. Прикладываем её к свободной правой педали. Дальше все просто. Устанавливаем к оси правой педали индикатор, и обнуляем его. Нагружаем правую педаль оставшимися 37 кг. Засекаем отклонение индикатора. Для достоверности замера убираем и прикладываем нагрузку несколько раз.
Результаты теста.Вес указан без учёта веса звезд и каретки. Чем меньше значение деформации, тем жестче образец.
Несколько замечаний. Разброс в весе вроде бы невелик. Но следует помнить о том, что вес каретки в тесте не учитывается (с ними будет совсем другой результат). У систем BB30 каретка представляет собой два подшипника (примерно + 50 г), а вот резьбовые каретки весят около 100 грамм. Это также полезно иметь ввиду при выборе.
Удивительно, но разброс результатов замеров, при повторении опыта с некоторыми шатунами был весьма большим (скажем, для модели Specialized разброс достигал 14%). Пришлось производить замеры много раз, сильнее затягивать болт стягивающий две половинки вала, ликвидируя подвижность шлицевого соединения, пока результат не стабилизировался.
В качестве «мерила совершенства» любят использовать параметр «отношение жесткости к весу». Этот параметр сам по себе ничего не значит. Но он позволяет сравнить совершенство конструкции. Ведь если вес большой, а жесткость нет, – значит материал в детали используется не рационально.
Жесткость относительно веса считали так. Жесткость – величина, обратная деформации, то есть она равна 1: d. Полученное делим на массу. Стало быть, «жесткость к весу» — это (1: d): m = 1: dm.
Близнецов Truvativ Noir и Sram XX различить можно только на третьем знаке после запятой. Очевидно что это одна модель, называемая по-разному. Представитель Shimano заслуженный тяжеловес Deore ХТ у нас присутствует в качестве «бывалого», как традиция. Много лет подряд модели с таким индексом брали в каждый тест МТБ-шатунов. До появления большого количества карбоновых шатунов, к ним не было никаких претензий. Но по современным тенденциям их вес- удел прошлого.
Следует отметить, что металл как материал для шатунов себя ничуть не исчерпал. Прямое тому доказательство клееная алюминиевая система Cannondale Hollowgram. Отличная надёжность, жесткость и вес. Однако по непонятным причинам они не пользуются особой популярностью.
Вообщем то расписывать подробно каждую модель нет большого смысла. Результаты сравнения можете видеть сами.
И последнее. Сверхжесткие шатуны с выносными подшипниками и толстым валом – это хорошо, но если посмотреть на реальные разбросы в величинах деформации, то они составляют всего десятые доли миллиметра. И то что система которая прогибается на 0.2мм меньше позволит велосипеду ехать быстрее и стать гарантом спортивных результатов, все еще не доказано… Серьезных опытов на этот счет никто не проводил. Можно даже найти примеры, опровергающие эту идею. Но об этом в следующий раз.
Оригинал статьи:
http://ru.garbaruk.com/tekhnologii/49-test-sistem
Вход
Регистрация
