ทำไมบางจักรยานมีล้อที่ใหญ่กว่ามอเตอร์ไซค์ส่วนใหญ่?

ลองพิจารณาจักรยานเสือภูเขาและมอเตอร์ไซค์ แต่ละคนมีความต้องการที่จะใช้งานได้มากที่สุดและเอาชนะอุปสรรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ ล้อที่ใหญ่กว่ามักหมายถึงความสามารถในการข้ามประเทศที่มากขึ้น ดังนั้นทฤษฎีหลังจักรยานมักมีล้อที่ใหญ่กว่ามอเตอร์ไซค์คืออะไร?

อัตราส่วนหนี้สินต่อทุนเป็นปัจจัยแม้ว่าจะไม่ได้เป็นเพียงปัจจัยเดียว ขนาดล้อทั่วไปช่วยให้เฟืองขนาดที่สะดวกทั้งด้านหน้าและด้านหลัง อุตสาหกรรมจักรยานได้รับการขับเคลื่อนโดยความต้องการของนักแข่งและนักปั่นมืออาชีพสามารถไปถึง 100 kph + บนเนินเขาได้ ยิ่งคุณอยู่ในเกียร์สูงเท่าใดโอกาสที่คุณจะ "หมุน" น้อยลงและไม่สามารถเหยียบได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป ยิ่งล้อใหญ่มากเท่าไหร่คุณก็ยิ่งเคลื่อนไหวได้มากขึ้น เครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถรับ RPM ได้ 1,000 รอบคำสั่งของขนาดเหนือสิ่งที่ขาของมนุษย์สามารถรักษาไว้ได้ซึ่งอย่างน้อยในห้องแล็บจะเริ่มสูญเสียประสิทธิภาพประมาณ 100 รอบต่อนาที ( http://link.springer.com/article/10.1007 % 2Fs00421-004-1175-5) และเหนือจุดใดจุดหนึ่ง (ซึ่งอาจเป็นหัวข้อของคำถามของตัวเอง) ไม่สามารถติดตามคันเหยียบได้เลยให้ใช้พลังงานที่มีความหมายเพียงอย่างเดียว นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจักรยานสไตล์เพนนีนิดเดียวมีล้อขนาดใหญ่เช่นนี้เนื่องจากข้อเหวี่ยงติดกับล้อโดยตรงวิธีเดียวที่จะไปได้เร็วขึ้นคือการได้ล้อที่ใหญ่กว่า

การขับเคลื่อนและเฟืองโซ่แก้ไขปัญหานี้ทำให้ล้อเล็กลงและเบาขึ้นและท่อบนที่ต่ำกว่าความสูงเป้า แต่มีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติเกี่ยวกับขนาดของโซ่โซ่และเฟืองหลังขนาดเล็กที่คุณสามารถใช้ได้ ลูกโซ่ที่ใหญ่เกินไปจะเริ่มงอ (นี่เป็นปัญหาใหญ่กว่าวัสดุที่ทันสมัย) และในปัจจุบันเฟืองหลังขนาดเล็กที่สุดในเทปมาตรฐานคือ 11 ซี่ฟันบนความเร็วอิสระ 5 ซี่มันมักจะเป็น 14 ซี่ ล้อ 700c กับยาง 25mm สามารถเข้าถึง ~ 73kph @ a จังหวะ 120 รอบต่อนาทีพร้อมกับโซ่ฟัน 53 ซี่มาตรฐานและ 11 เฟืองหลัง เพื่อให้ได้อัตราส่วนหนี้สินต่อทุนเท่ากันล้อบีเอ็ม 20 นิ้วจะต้องใช้โซ่ฟัน 75 เส้นซึ่งจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 12 นิ้วและล้อจักรยานพับขนาด 16 นิ้วจะต้องมีโซ่ฟัน 83 ซี่และเส้นผ่านศูนย์กลาง 14 นิ้วรวมถึงการโค้งงอ

และจักรยานบางคันมีล้อขนาดเล็กเช่นจักรยานพับ แต่ความเร็วสูงสุดของพวกเขามี จำกัด เทปคาสเซ็ตหลังที่มีเฟืองขนาดเล็กที่สุด 9 ซี่ถูกสร้างขึ้นมา (ดูhttp://www.sheldonbrown.com/capreo.html ) แต่ข้อกังวลทางวิศวกรรมทำให้พวกมันมีราคาแพงและมีแนวโน้มที่จะสวมใส่ และขนาดล้อมาตรฐาน 26 "และ 28" (aka 700C aka 29 ") ถูกตั้งค่ามากกว่า 100 ปีที่ผ่านมาและจักรยานพับมักจะดู" โง่ "กับผู้คนเมื่อเทียบกับมอเตอร์ไซค์ทั่วไปมากกว่าและ UCI ก็ชอบที่ทันสมัย รถแข่งมีรูปแบบเดียวกับใน 70s รวมถึงกรอบเพชรและล้อระหว่าง 55 และ 70 ซม.

อีกเหตุผลที่ได้รับมาตรฐานว่าทำไมนักปั่นจักรยานเสือภูเขาจึงชอบล้อขนาด 29 นิ้วที่มีล้อมากกว่า 26 นิ้วซึ่งก็คือว่า เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้นหมายความว่ามันจะติดอยู่ในร่องและรูเล็ก ๆ น้อยลงกลิ้งตัวลงแทนที่จะลงไป ยางที่มีขนาดใหญ่ขึ้นก็หมายถึงปริมาณอากาศที่มากขึ้นด้วยจึงไม่จำเป็นต้องมีการระงับ รถจักรยานยนต์มีน้ำหนักมากขึ้น (ด้วยกำลังที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายน้ำหนักได้มากขึ้น) ดังนั้นการเสริมจังหวะให้หนักขึ้นจึงเป็นปัญหาน้อยลง คำถาม 26 "vs 29" (vs 27.5 ") นั้นยังห่างไกลจากปัญหา แต่แนวโน้มกำลังเคลื่อนไปสู่ล้อที่ใหญ่กว่าไม่ใช่เล็กกว่า

ฉันไม่คิดว่า "ใหญ่กว่า" เป็นคำอธิบายที่เหมาะสม:

อย่างมากที่สุดล้อจักรยานมีแนวโน้มที่จะ "ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย"

และควรสังเกตว่าในทั้งสองกรณีปัจจัยที่ จำกัด อย่างหนึ่งคือ "ความสูงของฐาน" - ตำแหน่งที่ต่ำที่สุดของผู้ขับขี่ (สำหรับรูปแบบเฟรมที่ค่อนข้างตรงไปข้างหน้า) จะถูก จำกัด โดยขนาดล้อ ล้อขนาดใหญ่อาจต้องใช้ขาอีกต่อไปกับผู้ขับขี่การออกแบบเฟรมคี่บอล (ซึ่งทำให้จักรยานยาวขึ้นและเทอะทะมากขึ้น) หรือการติดตั้ง / ถอดชิ้นส่วนสไตล์ "เพนนีนิดเดียว"

สรุป: รถมอเตอร์ไซด์มีล้อที่หนักกว่าทำให้มีขนาดเล็กลงทำให้คล่องแคล่วมากขึ้น รถมอเตอร์ไซด์ไปได้เร็วขึ้นดังนั้นการต้านอากาศจึงมีความสำคัญมากกว่าและล้อที่ใหญ่กว่าก็มีมากกว่านั้น มอเตอร์ไซค์มีพลังงานมากขึ้นและเร็วขึ้นดังนั้นการระงับจึงง่ายต่อการพกพาและจำเป็นยิ่งขึ้น

มีข้อควรพิจารณามากกว่าเพียงแค่การกระแทก ใช่ล้อที่ใหญ่กว่าสามารถรองรับการกระแทกได้ดีกว่าล้อขนาดเล็ก หากคุณสนใจเพียงแค่ว่าขนาดล้อจะถูก จำกัด ด้วยล้อที่คุณสามารถซื้อได้ - นี่คือสาเหตุที่ขนาดล้อ 36 "/ ISO787 เป็นที่นิยมในบางไตรมาสคุณจะได้ล้อที่ใหญ่กว่า แต่ยางหายากมากและ อาจจะต้องทำยางหลอดและขอบตัวเอง

ล้อที่ใหญ่ขึ้นนั้นอ่อนแอลงด้วยน้ำหนักเท่ากันและน้ำหนักก็สำคัญสำหรับจักรยาน อย่างมีประสิทธิภาพคุณกระจายวัสดุในปริมาณที่เท่ากันบนขอบและยางที่ใหญ่กว่าดังนั้นทุกอย่างจึงบางลง ในเวลาเดียวกันเนื่องจากอย่างน้อยจักรยานมีความกว้างของฮับที่ค่อนข้าง จำกัด ล้อก็จะอ่อนตัวลงด้านข้างเพราะมุมระหว่างซี่ซ้ายและขวาจะเล็กลงในเวลาเดียวกันเมื่อแขนคันใหญ่ขึ้น

ล้อที่ใหญ่กว่าจะมีความต้านทานต่ออากาศมากขึ้นเนื่องจากมีพื้นที่ด้านหน้ามากขึ้น แน่นอนว่าคุณสามารถทำงานได้ แต่สิ่งใดก็ตามที่คุณสามารถทำได้เพื่อลดความต้านทานอากาศของวงล้อเล็ก ๆ ที่คุณสามารถทำได้กับวงล้อเล็ก ๆ ... และถ้าคุณดูที่จักรยานเสือภูเขา Battle พวกเขาใช้เทคนิคเดียวกับ จักรยาน UCI บนล้อเล็ก ๆ

ตัวอย่างเช่นบันทึกความเร็วโลกจักรยานที่กำหนดโดยจักรยานล้อเล็ก Moulton :

ในปี 1986 จิมโกลเวอร์ขี่จักรยานคันนี้ด้วยความเร็ว 51 ไมล์ต่อชั่วโมงบนเส้นทางบิน 200 เมตรเพื่อสร้างสถิติความเร็วโลกที่คงอยู่มาจนถึงทุกวันนี้

เหตุใดจักรยานจึงมีล้อที่ใหญ่กว่า

อย่างที่คุณพูดล้อที่ใหญ่กว่าจะรองรับการกระแทกได้ดีกว่า นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการระงับเล็กน้อย (ไม่มีจักรยานยนต์) แต่ใช้กับจักรยานเสือภูเขา ล้อที่ใหญ่กว่าจะไม่ตกลงไปในระยะไกลดังนั้นคุณจะสูญเสียพลังงานน้อยลงในช่วงล่าง

มอเตอร์ไซค์ไปเร็วกว่าจักรยานและมีความเร็วสูงสุดสูงกว่า มีหลายสิ่งที่ตามมาจากสิ่งนั้น

นั่นหมายถึงมอเตอร์ไซค์ต้องมีช่วงล่างซึ่งเป็นทางเลือกสำหรับจักรยาน หากรถมอเตอร์ไซค์ชนกระแทกและลอยอยู่ในอากาศนั่นน่าตื่นเต้นและผิดปกติ แต่ถึงกระนั้นผู้ขับขี่จักรยานจำนวนมากก็ยังไม่รู้ว่าล้อจักรยานของพวกเขาหลุดออกมาจากพื้นเพราะนั่นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการขี่จักรยานของคุณ แต่ทันทีที่คุณหยุดชะงักข้อดีของการชนของล้อที่ใหญ่กว่าก็จะหายไป

ด้านพลิกของ "ล้อที่ใหญ่กว่านั้นอ่อนแอกว่า" คือรถจักรยานยนต์ที่ให้ความสำคัญกับล้อมากกว่า พวกมันหนักกว่าพลังมากขึ้นและเร็วขึ้น พวกเขายังเดินทางในระยะทางที่ไกลกว่า - การขี่จักรยานระยะทาง 1,000 กม. เป็นทางยาวและใช้เวลาหลายวัน แต่สำหรับมอเตอร์ไซค์ก็ไม่ได้น่าทึ่งเว้นแต่มีปัจจัยพิเศษ ผู้ขับขี่มอเตอร์ไซค์จำนวนมากเดินทางมากกว่าปีละ 50,000 กม. โดยรถมอเตอร์ไซด์ แต่ผู้ขับขี่จักรยานแทบจะไม่ทำแบบเดียวกัน ดังนั้นมอเตอร์ไซค์ต้องมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าจักรยานซึ่งทำให้ความแข็งแรงมีความสำคัญมากกว่า ความล้มเหลวนั้นอันตรายยิ่งกว่าด้วยความเร็วที่สูงขึ้นและมอเตอร์ไซค์ที่มีน้ำหนักมากอาจตกอยู่ในความผิดพลาด อีกครั้งที่แข็งแกร่งเป็นสิ่งสำคัญและล้อขนาดเล็กมีความแข็งแรง

ยางที่ใหญ่กว่ามียางมากขึ้นเพื่อให้พวกเขานาน ยางรถจักรยานต้องบางและโค้งงอซึ่งหมายความว่าวิธีแก้ปัญหาของรถจักรยานยนต์ที่ทำให้ยางหนาขึ้นเพื่อชีวิตที่ยืนยาวขึ้นจะไม่ทำงาน นั่นทำให้ล้อที่ใหญ่กว่าเป็นหนึ่งในตัวเลือกไม่กี่อย่าง

ความสะดวกสบายและประสิทธิภาพการขับขี่บนพื้นผิวที่ขรุขระทั้งสองเป็นส่วนหนึ่ง ล้อที่ใหญ่กว่าช่วยได้ทั้งสองอย่างนี้ - ทำให้การกระแทกราบรื่นเพื่อความสบายและลดการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง (พลังงานที่สูญเปล่า)

ล้อจักรยานขนาดเล็กเช่นจักรยานพับได้นั้นทนทานต่อพื้นผิวที่เรียบ แต่ไม่เป็นที่รู้จักเนื่องจากความสามารถในการขับขี่ออฟโรดความสะดวกสบายหรือความเร็ว

สุดขีดในล้อขนาดใหญ่คือจักรยานธรรมดา (หรือที่รู้จักว่าเพนนีนิดเดียว) ซึ่งให้ "เกียร์" ที่เหมาะสมกับล้อขับเคลื่อนโดยตรง - แต่มันก็ให้ความสะดวกสบายและประสิทธิภาพ (ไม่ปลอดภัยมาก!) บนถนนที่ยังไม่ได้ทำในยุคนี้

เมื่อใส่เกียร์ได้จริงและเป็นที่ยอมรับขนาดล้อจะลดลงเพื่อความสะดวกและปลอดภัย - แน่นอนจักรยานที่มีเฟืองเป็นที่รู้จักกันในชื่อ "ความปลอดภัย" ซึ่งต่างจากจักรยาน "ธรรมดา" แต่เพียงเท่านี้ต้องขอบคุณความสะดวกสบายและประสิทธิภาพบนถนนขรุขระ

รถมอเตอร์ไซด์ไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพเท่ากันเนื่องจากมีแรงม้ามากกว่า 1/4 ที่สามารถเล่นได้ดังนั้นพวกเขาจึงสามารถใช้ช่วงล่างที่มีความซับซ้อนมากขึ้นและยางที่นุ่มและเบาขึ้นเพื่อให้ได้ความสะดวกสบายแม้กับ ล้อขนาดเล็ก

ยางล้อที่มีความสำคัญสำหรับการยึดเกาะถนนที่ดีกว่าที่นักปั่นจักรยานมักไม่เคยสัมผัสมาก่อน

ดังนั้นรูปแบบการขนส่งทั้งสองแบบจึงดูเหมือนว่าจะตกลงกับขนาดของล้อที่เหมาะสมกับสภาพของมันมากที่สุด

คำตอบก่อนหน้านี้ระบุอัตราส่วนต่าง ๆ ของเกียร์ความทนทานที่แตกต่างและความสะดวกสบายที่แตกต่างกัน มีเหตุผลอื่นด้วย

1. แรงบิด

tl; drจักรยานถูก จำกัด โดยจังหวะ; มอเตอร์ไซค์ถูก จำกัด ด้วยความต้านทานแรงดึงสูงสุดของวัสดุ

เครื่องยนต์ Morotbike สามารถวิ่งได้ 12,000 รอบต่อนาทีพร้อมแรงบิดที่ค่อนข้างเล็กบนเพลาข้อเหวี่ยง มนุษย์สามารถทำ 100 รอบต่อนาทีด้วยแรงบิดที่ค่อนข้างสูง ในมอเตอร์ไซค์มีเกียร์เกียร์และเฟืองโซ่ (เกียร์การ์ด) ระหว่างเครื่องยนต์กับล้อ เกียร์ทั้งหมดลดความเร็วเชิงมุม (ส่วน RPM) แต่เพิ่มแรงบิด เกียร์ระหว่างขาของมนุษย์และล้อเพิ่มความเร็วและลดแรงบิด

สำหรับYamaha YZF-R1 (2003)อัตราทดเกียร์ (ข้อเหวี่ยง / เพลา) จะแตกต่างกันตั้งแต่ 10.6: 1 ถึง 4.7: 1 สำหรับเกียร์แรก; นั่นหมายความว่าล้อทำ RMP ต่ำกว่าเครื่องยนต์ 10 เท่าและแรงบิดสูงกว่าเพลาล้อมากกว่าเพลาข้อเหวี่ยง 10 เท่า

สำหรับจักรยานที่มี 11 - 25 casette และ 26 - 48 chainwheel อัตราส่วนเกียร์ (เท้า / เพลา) อยู่ในช่วง 0.96: 1 (1: 1.04) ถึง 0.22: 1 (1: 4.36)

สมมติว่ามีการวัดแรงบิดที่เพลา (หารแรงด้วยเส้นรอบวงล้อเท่านั้น) และเฟืองท้าย แรงบิดสูงสุดของYamahaนั้นอยู่ที่ประมาณ 100 Nm ที่เพลาซึ่งให้ 21.28 Nm ที่เพลาข้อเหวี่ยงและ 225.57 Nm ที่เพลาเมื่อใช้เกียร์แรก ผู้ชาย 80 กิโลกรัมสามารถสร้าง 140 Nm ที่ chainwheel และ 30.8 - 134.4 Nm ที่เพลา

ถ้าเราต้องการใช้ล้อรถมอเตอร์ไซด์ขนาด (190/55 R17, 2013 mm) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าจักรยานหนึ่งเท่า 1.05 เท่า (700x38C, 2117 มม.) เราจะต้องลดอัตราส่วนเกียร์ที่นำไปสู่แรงบิดที่มนุษย์กำหนด 29.3 - 127.8 Nm
หากเราต้องการใช้ขนาดล้อจักรยานเราจะต้องเพิ่มอัตราทดเกียร์ส่งผลให้เกิดแรงบิดของเครื่องยนต์ตั้งแต่ 105.2 ถึง 237.2 Nm

2. ความคล่องแคล่ว

ในระบบจักรยานนักปั่นจักรยานนักปั่นเป็นส่วนที่หนัก ในระบบมอเตอร์ไซค์นักปั่นจักรยานมักหนักกว่าบางครั้งน้ำหนักนักปั่นนั้นน้อยมาก ล้อที่ใหญ่ขึ้นหมายถึงโมเมนตัมที่ใหญ่กว่าและเอฟเฟกต์ gyroscopic ที่ใหญ่ขึ้น สำหรับจักรยานหมายถึงเสถียรภาพที่ดีขึ้น คุณไม่สามารถหยาบคายในการตกหรือการเลี้ยวที่รุนแรง สำหรับมอเตอร์ไซค์นั้นจะนำไปสู่ความต้านทานที่สูงขึ้นต่อการหมุนและการพลิกคว่ำที่แย่ลงกว่าเดิม

3. ความไวของพื้นผิว

tl; drล้อที่เล็กกว่านั้นมีความสามารถในการยึดติดได้ดีกว่าล้อที่ใหญ่กว่า

สิ่งนี้ถูกกล่าวถึงแล้ว แต่ฉันจะขยายเพิ่มเติม ล้อที่เล็กกว่าสามารถติดในหลุมได้ง่ายกว่าล้อที่ใหญ่กว่า มันเหมือนกับการใส่เหรียญก้อนใหญ่ให้เป็นรูเล็ก ๆ
เมื่อล้อเล็กลงมาชนมันก็จะมีมุมของล้อที่ใหญ่กว่าล้อที่ใหญ่กว่า ล้อที่เล็กกว่าจะมีแนวโน้มที่จะหยุดที่ชน แต่ล้อที่ใหญ่กว่าจะมีแนวโน้มที่จะข้ามมัน ในฐานะตัวอย่างของการเปรียบเทียบโรลเลอร์สเกตและนักขี่จักรยานบนถนนลูกรัง
ล้อขนาดเล็กยังมีแนวโน้มที่จะติดอยู่ในพื้นผิวที่อ่อนนุ่ม (โคลนทรายหิมะ) ซึ่งเป็นล้อที่ใหญ่กว่า สำหรับความลึกการเจาะที่เท่ากันล้อที่ใหญ่กว่าจะมีวัสดุมากกว่าจึงกระจายน้ำหนักไปยังพื้นที่ที่ใหญ่กว่าและมีมุมการโจมตีที่ดีขึ้น ล้อที่ใหญ่กว่านั้นยังมีโซ่ต่อไปจากซากปรักหักพัง

รถมอเตอร์ไซด์หนักและมีพลัง / แรงบิดมากกว่านักปั่นจักรยาน เมื่อติดเครื่องรถจักรยานยนต์จะมีข้อได้เปรียบในจุดศูนย์กลางมวลที่ต่ำกว่า (ล้อที่ไม่สามารถหมุนได้รอบล้อหน้า) แรงผลักดันที่สูงขึ้น (มันจะไถผ่านโคลน) และกำลัง (มันจะขุดขึ้นมา) รถมอเตอร์ไซด์มีความเชี่ยวชาญมากกว่า - หนึ่งคันเกือบจะไม่สามารถใช้ออฟโร้ดไบค์ออฟโร้ดและในทางกลับกัน ในทางกลับกันจักรยานสามารถวิ่งได้อย่างสะดวกสบายบนท้องถนนและในภูมิประเทศที่ขรุขระ