Sådan måles virkningsgraden

Hvor effektiv SPEEDHUB er, er sammenfattet i Virkningsgrad. Denne artikel handler om, hvorfor forskellige målinger giver forskellige tal for det samme træk — og hvordan Rohloff målte.

1. Pedaltråd er ikke jævnt

En rytter træder med næsten konstant kadence, men drejningsmomentet pulserer kraftigt inden for hver krankomdrejning: målinger viste ca. 5 % variation i kadence, men over 90 % i drejningsmoment. Hver del, der bærer belastningen — kæde, klinge, lejer, tandhjul — belastes og aflastes to gange pr. omdrejning.

Effekt og kadence	100 W, 75 o/min	300 W, 75 o/min	575 W, 50 o/min
Maksimalt drejningsmoment	21,6 Nm	68 Nm	200 Nm
Minimalt drejningsmoment	3,8 Nm	8 Nm	20 Nm

Prøvestande drives af en elmotor med jævnt drejningsmoment. Spørgsmålet er derfor, hvilken konstant effekt der svarer til den virkelige, pulserende belastning. Rohloffs slidprøvestand for kæder og klinger gav svaret: dele, der blev kørt med gennemsnitligt 150 W og pulserede mellem 5 og 30 Nm, sled kun som de testdele, der kørte ved konstant 30 Nm. Da slid og friktionstab kommer af de samme faktorer, skal en prøvestand arbejde ved drejningsmomentets top, ikke dets gennemsnit — enkelt sagt genskabes en tur på 80 W ved samme kadence med ca. 160 W på prøvestanden.

2. To slags tab

• Belastningsafhængigt tab: friktion i de dele, der bevæger sig under belastning — kædeled, tandhjul, lejer. Det vokser proportionalt med den overførte effekt.
• Belastningsuafhængigt tab: tætninger, løbeflader, smøremidlet, der piskes rundt. Det afhænger ikke af drivkraften, kun af hastighed, temperatur og smøremidlets viskositet.

To tænkte træk, begge med 91 % virkningsgrad ved 50 W:

Indgående effekt	50 W	100 W	200 W	300 W	400 W	500 W
System A: 7 % + 1 W	91,0 %	92,0 %	92,5 %	92,7 %	92,75 %	92,8 %
System B: 3 % + 3 W	91,0 %	94,0 %	95,5 %	96,0 %	96,3 %	96,4 %

Ved lav effekt dominerer det belastningsuafhængige tab, ved højere effekt det belastningsafhængige. Kurverne C og D er de samme træk, når tætningstabet stiger fra 1 W til 2 W på grund af varme eller en ændring i smørefilmen (A → C) eller falder fra 3 W til 2 W (B → D):

Under 200 W flytter et udsving på blot ±1 W resultatet med flere procent — og det kan ske inden for én måling, fordi friktionsvarmen selv ændrer forholdene. Under 200 W er et tal for virkningsgraden derfor kun gyldigt ud fra mange gentagne kørsler og altid som et bånd med øvre og nedre grænse. Over 200 W bliver udsvinget ubetydeligt.

3. Din virkningsgrad tæller også

Målet er ikke det bedste mekaniske tal, men hvor meget af den energi, du lægger i, der bliver til fremdrift. Musklernes virkningsgrad når ca. 25 % ved den rette kraft og bevægelseshastighed, men i et upassende gear er den let 10 procentpoint dårligere — langt mere end forskellen mellem gearsystemer.

Virkningsgrad	Rytter A	Rytter B
Musklernes virkningsgrad	24 %	22 %
Trækkets virkningsgrad	93 %	97 %
Samlet	22 %	21 %

Rytter A i det rigtige gear er mere effektiv med det dårligere træk end rytter B i det forkerte gear. Idrætsmedicinen sætter springet mellem gear til under 15 %, for at nabogear passer både op og ned — derfor hører gearomfang og antal gear altid med ved siden af virkningsgraden. Se Sammenligning af gearinger.

4. Rohloffs måling

Hele trækket blev målt — krankleje, kæde, klinger, nav eller gearkasse — som simulering af en sporty rytter ved ca. 160 W med toppe i drejningsmomentet på 50 Nm (285 N på pedalen):

Parameter	Værdi
Kadence	60 o/min
Bremseeffekt (konstant)	314 W
Drivmoment	50 Nm

Til sammenligning blev en kædeskifter med 24 gear (klinger med 46, 36 og 26 tænder, kassette 11–28) og en SPEEDHUB (46/16) kørt, begge tilkørt i ca. 100 km. Kørslerne blev gentaget flere gange; tolerancen er ±0,5 %.

• Kædeskifter: målt ren og godt smurt, derefter med en snavset kæde og tandhjul, der havde kørt ca. 1 000 km — med de brugte dele var virkningsgraden i gennemsnit 1 % lavere.
• SPEEDHUB: også målt med kæde og tandhjul, der havde kørt 1 000 km — ingen målbar forskel.

SPEEDHUB’s virkningsgrad følger præcis, hvor mange planettrin der bærer belastning i hvert gear:

Gear	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Trin under belastning	2	2	3	1	3	2	2	1	1	2	0	2	1	1

Bedst er gear 11 — det direkte gear, hvor intet trin arbejder. Gear 1–7 følger samme mønster som gear 8–14, blot ca. 2 % lavere, fordi det tredje trin også gearer ned dér. Hvilket trin der arbejder i hvilket gear: De 14 gear indefra.

Værd at huske

• En måling med konstant drejningsmoment under 200 W siger ikke meget i praksis — i et sporty tempo yder en rytter langt over 100 W.
• Sammenlign altid virkningsgraden med dens tolerancebånd og sammen med gearomfang og antal gear.
• Snavs, smøring og slid påvirker åbne træk mest — det lukkede SPEEDHUB næsten ikke.