เหตุใดความแข็งแกร่งของเฟรมจักรยานจึงสำคัญมาก

เมื่อไรผู้ผลิตจักรยานเสือภูเขาเปิดตัวโมเดลใหม่พวกเขามักจะเน้นย้ำความแข็งของโมเดลใหม่น้ำหนักความสะดวกสบายหรือประสิทธิภาพการทำงานของอากาศพลศาสตร์ . ของพารามิเตอร์เหล่านี้ความแข็งเป็นสิ่งสำคัญที่สุดซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการทำให้จักรยานมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะทำได้

ในบรรดาจุดขายหลายแห่งที่ผู้ผลิตจักรยานเสือภูเขาพูดถึงเพื่อขายผลิตภัณฑ์ของพวกเขา "ความแข็งที่เพิ่มขึ้น" ปรากฏขึ้นเสมอ . นี่คือพารามิเตอร์ที่หลายคนพูดถึง แต่มีเพียงไม่กี่คนที่เข้าใจว่ามันหมายถึงอะไรจริง ๆ

ความแข็งแกร่งคืออะไร

ก่อนที่เราจะเริ่มวิเคราะห์ความหมายของพารามิเตอร์นี้สิ่งแรกที่ต้องทำคือการชี้แจงความแข็งคือ . ตามคำจำกัดความที่ใช้กันทั่วไปในวิศวกรรมความแข็งคือความสามารถขององค์ประกอบโครงสร้าง (ในกรณีของจักรยานเฟรม) เพื่อต่อต้านการเสียรูปที่เกิดจากการประยุกต์ใช้

นั่นคือเหตุผลที่เมื่อเราพูดถึงความแข็งคนส่วนใหญ่คิดทันทีถึงพลังที่เราใช้กับคันเหยียบและเฟรมที่ผิดรูปไปด้านข้างกับแต่ละจังหวะของแต่ละ pedal .}

อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงหนึ่งในกองกำลังที่ส่งผลกระทบต่อเฟรมและกองกำลังอื่น ๆ เช่นผลกระทบของแรงเหวี่ยงเมื่อเข้าโค้งปฏิกิริยาต่อการกระแทกในถนนและความผิดปกติอื่น ๆ ที่พบบนถนนมักจะไม่ถูกนำมาพิจารณา .}}}

วิศวกรที่พัฒนาจักรยานจะต้องคำนึงถึงทุกแง่มุมเหล่านี้เพื่อให้ได้ผลผลิตที่แข็งแกร่งอย่างมากของจักรยานเท่านั้น

ดังนั้นเมื่อพูดถึงความแข็งของเฟรมเราต้องประเมินมันในพื้นที่ต่าง ๆ ของเฟรมดังนั้นคุณจะพบว่าพารามิเตอร์นี้น่าสนใจกว่าอีก .

ในแง่ง่ายการบรรลุความแข็งแกร่งสูงสุดที่เป็นไปได้ไม่ใช่ปัญหา . เพียงแค่ซ้อนวัสดุโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวัตถุดิบมีความแข็งแรงแรงดึงสูงจะส่งผลให้โครงสร้างที่แข็งมากขึ้น . นอกเหนือจากวัสดุที่มีขนาดใหญ่กว่า เพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ .

การจัดเรียงของเส้นใยคาร์บอนนั้นมีความสำคัญมากเช่นกัน . วิธีการกระแสหลักในปัจจุบันขึ้นอยู่กับการจัดเรียงที่แตกต่างกันของเส้นใยทิศทางเดียวซึ่งมีความแข็งแกร่งสูงในทิศทางของการใช้ไฟเบอร์ ผ้าไฟเบอร์อยู่ในตำแหน่ง .

การได้รับความพอดีที่สมบูรณ์แบบนั้นต้องใช้งานการคำนวณที่ซับซ้อนมากซึ่งโชคดีที่ทำโดยวิศวกรในศตวรรษที่ 21 ส่วนใหญ่ในคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงโดยใช้ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ (FEA) ซึ่งช่วยให้วิศวกรสร้างเฟรมเสมือนจริงหลายร้อยเฟรมและจำลองการตอบสนองต่อกองกำลังที่แตกต่างกัน

เป้าหมายการออกแบบเฟรมคือการบรรลุความสมดุลและเพิ่มความแข็งเฉพาะในกรณีที่จำเป็น . ในตอนนี้เรากำหนดความแข็งหลายประเภทในเฟรมจักรยาน .

ถีบที่แข็ง - ความแข็งด้านข้าง

ครั้งแรกที่เรามักจะพิจารณาว่าส่วนใหญ่คือความแข็งด้านข้างซึ่งวัดได้ในห้องปฏิบัติการของพวกเขาโดยใช้โหลดไปที่วงเล็บด้านล่างเพื่อจำลองแรงที่ใช้โดยการถีบ . ความแข็งนี้ส่วนใหญ่จะวัดระดับที่อยู่ด้านล่าง แรงเวกเตอร์ที่เราสร้างขึ้นสามารถเป็นแรงสูงสุดที่ส่งไปยังล้อหลัง .

นอกจากนี้สามเหลี่ยมด้านหลังจะต้องแข็งพอที่จะไม่เปลี่ยนรูปเมื่อโซ่ส่งแรงไปทางด้านหลัง .

นี่คือพารามิเตอร์ที่เราตรวจสอบจักรยานพยายามประเมินว่าจักรยานสามารถเร่งความเร็วได้อย่างง่ายดายและการแสดงนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับนักปีนเขาและนักวิ่งที่ต้องการให้จักรยานสามารถรักษาพลังได้อย่างเต็มที่เมื่อเปิดตัวการโจมตี ผู้ที่ชื่นชอบ .

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายของความแข็งด้านล่างด้านล่างสูงผู้ผลิตจักรยานได้มุ่งมั่นที่จะเลือกวงเล็บด้านล่างที่กว้างขึ้นและ cranksets 30 มม. . ลูกโซ่มักจะหนามากโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ด้านข้างของพวกเขา ด้านไดรฟ์และด้านที่ไม่ใช่ไดรฟ์ . การจัดเรียงคาร์บอนไฟเบอร์ที่แตกต่างกันยังใช้เพื่อเพิ่มเอฟเฟกต์นี้ให้สูงสุด .

การควบคุมความแม่นยำ - ความแข็งแกร่งของแรงบิด

พารามิเตอร์ที่สำคัญ แต่กล่าวถึงน้อยกว่าคือความแข็งของแรงบิด . สิ่งนี้กำหนดว่าเฟรมบิดตัวอยู่ภายใต้แรงที่แตกต่างกัน . การบิดนี้ส่งผลกระทบต่อการจัดตำแหน่งของล้อด้านหน้าและล้อหลังดังนั้นจึงมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการจัดการจักรยานโดยเฉพาะ

เมื่อเข้าโค้งด้วยความเร็วสูงจักรยานจะใช้แรงศูนย์กลางกับด้านในของเส้นโค้งซึ่งสร้างแรงแบบแรงเหวี่ยงที่มีแนวโน้มที่จะย้ายเราออกจากเส้นโค้ง . เนื่องจากความแตกต่างในโครงสร้างของส้อมและสามเหลี่ยมด้านหลัง

สำหรับผู้ขับขี่เราจะอธิบายสิ่งนี้ว่าเป็นการจัดการที่ไม่แน่นอน . โดยทั่วไปเมื่อผู้ขับขี่วาดเส้นตรงมุมเหมือนพู่กันพู่กันจักรยานไม่ได้ให้การตอบสนองที่แน่นหนาที่คุณต้องการ . ในทางตรงกันข้าม จุดศูนย์กลางของโค้งมันค่อยๆแก้ไขมุมยาวตามยาวของคุณด้วยความก้าวหน้าที่สม่ำเสมอและปฏิกิริยาต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในทิศทางของด้านหน้าของจักรยานในเส้นเข้าโค้งจะเร็วขึ้น . โดยทั่วไปการควบคุมการเข้าโค้งทั้งหมดจะกลายเป็นแสงและโดยตรง

เพื่อป้องกันไม่ให้เฟรมบิดได้อย่างง่ายดายผู้ผลิตมักจะเสริมสร้างร่างกายส้อมและใช้หลอดพวงมาลัยขนาดใหญ่ . จริง เพราะมันเป็นส่วนรองรับหลักของโครงสร้างเฟรม

แต่มีอีกแง่มุมหนึ่งที่จะต้องพิจารณา . มันคือความแข็งด้านข้างและแรงบิดจะต้องมีความสมดุลเพื่อให้เฟรมมีประสิทธิภาพที่ดีที่สุดโดยไม่ต้องประนีประนอม . ในทางกลับกัน เหล่านี้ .

Smooth Ride - ความแข็งแกร่งในแนวดิ่ง

หากเป้าหมายของจุดก่อนหน้านี้คือการบรรลุความแข็งแกร่งที่แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในระนาบแนวตั้งมันเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม: ความแข็งแกร่งบางอย่างเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่ตีกลับ แต่ในเวลาเดียวกันความสามารถในการเสียรูปเพียงพอที่จะแก้ไขความผิดปกติของพื้นผิวถนน .}

นี่เป็นพารามิเตอร์ที่ยากมากในการปรับเพราะมันได้รับผลกระทบจากน้ำหนักของผู้ขับขี่และการออกแบบจักรยานนั้นคำนึงถึงนักปั่นประเภทต่าง ๆ . แน่นอนตอนนี้มันเป็นไปได้ที่จะอนุมานขนาดเฉลี่ยของผู้ขับขี่ที่มีขนาดใหญ่ผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ของนักปั่น

โดยทั่วไปเช่นความแข็งแกร่งด้านข้างหน้าตัดของหลอดเฟรมและการจัดเรียงของผ้าคาร์บอนจะมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแข็งแกร่งในแนวดิ่ง . การปรับความแข็งแกร่งในแนวดิ่งยังมุ่งมั่นที่จะสร้างความสมดุลที่สมบูรณ์แบบระหว่างการดูดซับการสั่นสะเทือน

ความแข็งแกร่งในแนวตั้งมักจะส่งผลกระทบต่ออากาศพลศาสตร์เนื่องจากท่ออากาศพลศาสตร์จะเพิ่มหน้าตัดแนวตั้งของหลอดซึ่งจะเป็นการเพิ่มความแข็งแกร่งในแนวดิ่งและลดการตัดขวางแนวนอนซึ่งจะส่งผลกระทบต่อความแข็งแกร่งด้านข้าง

วิธีการแก้ปัญหานี้มักจะขึ้นอยู่กับท่อหางเสมือนจริงที่ถูกตัดทอนและเพิ่มพื้นที่หน้าตัดแนวนอนของหลอด แต่สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ส่งผลต่อน้ำหนัก แต่ยังมีประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ .}

เกิดอะไรขึ้นถ้าจักรยานแข็งเกินไปหรือนุ่มเกินไป?

ดังที่เราได้กล่าวไว้ในตอนแรกหากค่าสัมบูรณ์ของความแข็งแกร่งมีความสำคัญมันเป็นเรื่องง่ายมากที่จะทำให้จักรยานแข็งมากด้วยวัสดุที่ทันสมัย ​​. อย่างไรก็ตามพวกเรามีเพียงไม่กี่คนที่สามารถอยู่ได้นานกว่าหนึ่งชั่วโมงในการขี่จักรยานไม่เพียงเพราะการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวถนน

ในความเป็นจริงในช่วงเวลาหนึ่งในประวัติศาสตร์เราเคยมีจักรยานเช่นนี้และแม้ว่าพวกเขาจะรู้สึกยอดเยี่ยมมากเมื่อคุณก้าวเข้ามาครั้งแรกโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเร่งความเร็ว แต่ในไม่ช้ามันก็ชัดเจนว่าจักรยานแบบนี้ไม่ได้ใช้งานได้จริงในโลกแห่งความเป็นจริง . จดจำโมเดลการแข่งรถอลูมิเนียมทั้งหมดที่ได้รับความนิยมในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 . นั่นเป็นจริง "สองล้อและเสาไม่มีอะไรจะทำ" .

ในอีกด้านหนึ่งเราเคยคิดว่าพวกเขาเป็น "จักรยานฝ้าย" . อาจเป็นจักรยานชนิดที่ต้องใช้ความเข้มสูงอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาความเร็วในการล่องเรือและคุณจะรู้สึกว่าพลังของคุณหายไปมากกว่าครึ่งหนึ่งไม่ต้องพูดถึงการตอบสนองของชายชราเมื่อคุณเร่งความเร็ว

จักรยานดังกล่าวจะทำให้เกิดความทรงจำในฝันร้ายของผู้คนเมื่อเข้าโค้งและการติดตาม . ฉันเชื่อว่านักปั่นที่เป็นเจ้าของจักรยานถนนเฟรมระยะกลางสามารถเข้าใจสิ่งที่ฉันหมายถึง . แม้ว่าเราสามารถเรียกจักรยานดังกล่าวได้

หลังจากการแนะนำข้างต้นเรารู้ว่าในกรณีส่วนใหญ่ความแข็งแกร่งที่สูงขึ้นจะได้รับความนิยมมากขึ้นอย่างแน่นอน แต่มันจะต้องผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวดในทุกพื้นที่ของเฟรมและในที่สุดก็บรรลุความสมดุลที่สมบูรณ์แบบของตัวชี้วัดต่าง ๆ . ในระยะสั้น เมื่อเทียบกับการเปรียบเทียบเช่นนี้คุณสามารถรู้สึกถึงผลกระทบอย่างมากของการพัฒนาความรู้การออกแบบเฟรมการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมือออกแบบและการปรับปรุงคุณภาพของวัสดุต่อประสิทธิภาพของจักรยาน .}