Slik måles virkningsgraden

Hvor effektiv SPEEDHUB er, er oppsummert i Virkningsgrad. Denne artikkelen handler om hvorfor ulike målinger gir ulike tall for samme drivlinje – og hvordan Rohloff målte.

1. Tråkkingen er ikke jevn

En syklist tråkker med nesten konstant tråkkfrekvens, men dreiemomentet pulserer kraftig innenfor hver krankomdreining: målinger viste rundt 5 % variasjon i tråkkfrekvens, men mer enn 90 % i dreiemoment. Hver del som bærer lasten – kjede, klinge, lagre, tannhjul – belastes og avlastes to ganger per omdreining.

Effekt og tråkkfrekvens	100 W, 75 o/min	300 W, 75 o/min	575 W, 50 o/min
Toppmoment	21,6 Nm	68 Nm	200 Nm
Minimumsmoment	3,8 Nm	8 Nm	20 Nm

Testrigger drives av en elektromotor med jevnt dreiemoment. Spørsmålet er derfor hvilken konstant effekt som tilsvarer den virkelige, pulserende belastningen. Rohloffs slitasjerigg for kjede og klinge ga svaret: deler som ble syklet med gjennomsnittlig 150 W, pulserende mellom 5 og 30 Nm, ble bare slitt like mye som testdeler kjørt med konstant 30 Nm. Siden slitasje og friksjonstap kommer av de samme faktorene, må en rigg arbeide ved dreiemomentets topp, ikke gjennomsnittet – enkelt sagt gjenskapes en tur på 80 W ved samme tråkkfrekvens med rundt 160 W på riggen.

2. To typer tap

• Lastavhengig tap: friksjon i delene som beveger seg under last – kjedeledd, tannhjul, lagre. Det vokser proporsjonalt med den overførte effekten.
• Lastuavhengig tap: tetninger, glideflater, smøremiddelet som kjernes. Det avhenger ikke av drivkraften, bare av hastighet, temperatur og smøremiddelets viskositet.

To tenkte drivlinjer, begge med 91 % virkningsgrad ved 50 W:

Tilført 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 lastuavhengige tapet, ved høyere effekt det lastavhengige. Kurvene C og D er de samme drivlinjene når tetningstapet øker fra 1 W til 2 W på grunn av varme eller en endring i smørefilmen (A → C), eller synker fra 3 W til 2 W (B → D):

Under 200 W flytter en svingning på bare ±1 W resultatet med flere prosent – og den kan skje innenfor én måling, fordi friksjonsvarmen selv endrer forholdene. Under 200 W er et virkningsgradstall derfor bare gyldig fra mange gjentatte kjøringer, og alltid som et bånd med øvre og nedre grense. Over 200 W blir svingningen ubetydelig.

3. Din virkningsgrad teller også

Målet er ikke det beste mekaniske tallet, men hvor mye av energien du legger inn, som blir til fremdrift. Musklenes virkningsgrad når rundt 25 % ved riktig kraft og bevegelseshastighet, men i et uegnet gir er den lett 10 prosentpoeng dårligere – langt mer enn forskjellen mellom girsystemer.

Virkningsgrad	Syklist A	Syklist B
Musklenes virkningsgrad	24 %	22 %
Drivlinjens virkningsgrad	93 %	97 %
Totalt	22 %	21 %

Syklist A, i riktig gir, er mer effektiv med den dårligere drivlinjen enn syklist B i feil gir. Idrettsmedisinen setter trinnet mellom gir under 15 % for at nabogir skal passe både opp og ned – derfor hører girspenn og antall gir alltid med ved siden av virkningsgraden. Se Sammenligning av utvekslinger.

4. Rohloffs måling

Hele drivlinjen ble målt – krankboks, kjede, klinger, nav eller girkasse – med en simulert sporty syklist på rundt 160 W med toppmoment på 50 Nm (285 N på pedalen):

Parameter	Verdi
Tråkkfrekvens	60 o/min
Bremseeffekt (konstant)	314 W
Drivmoment	50 Nm

Til sammenligning ble et 24-girs kjedegir (klinger med 46, 36 og 26 tenner, kassett 11–28) og en SPEEDHUB (46/16) kjørt, begge innkjørt i rundt 100 km. Kjøringene ble gjentatt flere ganger; toleransen er ±0,5 %.

• Kjedegir: målt rent og godt smurt, deretter med skittent kjede og tannhjul som hadde gått rundt 1 000 km – med de brukte delene var virkningsgraden i snitt 1 % lavere.
• SPEEDHUB: også målt med kjede og tannhjul som hadde gått 1 000 km – ingen målbar forskjell.

Virkningsgraden til SPEEDHUB følger nøyaktig hvor mange planettrinn som bærer last i hvert gir:

Gir	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Trinn under last	2	2	3	1	3	2	2	1	1	2	0	2	1	1

Best er gir 11 – direktegiret, der ingen trinn arbeider. Gir 1–7 følger samme mønster som gir 8–14, bare rundt 2 % lavere, fordi det tredje trinnet også gir reduksjon der. Hvilket trinn som arbeider i hvilket gir: De 14 girene inni navet.

Verdt å huske

• En måling med konstant dreiemoment under 200 W sier lite i praksis – i sporty tempo yter en syklist godt over 100 W.
• Sammenlign alltid virkningsgrad med toleransebåndet, og sammen med girspenn og antall gir.
• Smuss, smøring og slitasje påvirker åpne drivlinjer mest – den tette SPEEDHUB nesten ikke i det hele tatt.