Cum se măsoară randamentul

Cât de eficient este SPEEDHUB este rezumat în Randamentul. Acest articol explică de ce măsurători diferite dau cifre diferite pentru aceeași transmisie — și cum a măsurat Rohloff.

1. Pedalarea nu este constantă

Un ciclist pedalează cu o cadență aproape constantă, dar cuplul pulsează puternic în fiecare rotație a pedalierului: măsurătorile au arătat o variație de aproximativ 5 % la cadență, dar de peste 90 % la cuplu. Fiecare piesă care preia sarcina — lanț, foaie, rulmenți, roți dințate — este încărcată și descărcată de două ori pe rotație.

Putere și cadență	100 W, 75 rpm	300 W, 75 rpm	575 W, 50 rpm
Cuplu maxim	21,6 Nm	68 Nm	200 Nm
Cuplu minim	3,8 Nm	8 Nm	20 Nm

Bancurile de test sunt acționate de un motor electric cu cuplu constant. Întrebarea este, deci, ce putere constantă corespunde sarcinii reale, pulsatorii. Bancul Rohloff de uzură pentru lanț și foi a dat răspunsul: piesele folosite pe drum la o medie de 150 W, cu pulsații între 5 și 30 Nm, s-au uzat abia la fel ca piesele de test rulate la un cuplu constant de 30 Nm. Cum uzura și pierderile prin frecare provin din aceiași factori, un banc trebuie să lucreze la vârful cuplului, nu la media lui — pe scurt, o tură la 80 W se reproduce, la aceeași cadență, cu aproximativ 160 W pe banc.

2. Două tipuri de pierderi

• Pierderea dependentă de sarcină: frecarea pieselor care se mișcă sub sarcină — zale, roți dințate, rulmenți. Crește proporțional cu puterea transmisă.
• Pierderea independentă de sarcină: garnituri, suprafețe de alunecare, lubrifiantul agitat. Nu depinde de forța de antrenare, ci doar de viteză, temperatură și vâscozitatea lubrifiantului.

Două transmisii imaginare, ambele cu randament de 91 % la 50 W:

Putere de intrare	50 W	100 W	200 W	300 W	400 W	500 W
Sistemul A: 7 % + 1 W	91,0 %	92,0 %	92,5 %	92,7 %	92,75 %	92,8 %
Sistemul B: 3 % + 3 W	91,0 %	94,0 %	95,5 %	96,0 %	96,3 %	96,4 %

La putere mică domină pierderea independentă de sarcină, la putere mai mare cea dependentă de sarcină. Curbele C și D sunt aceleași transmisii când pierderea din garnituri crește de la 1 W la 2 W din cauza căldurii sau a unei schimbări în pelicula de lubrifiant (A → C) ori scade de la 3 W la 2 W (B → D):

Sub 200 W, o variație de doar ±1 W mută rezultatul cu câteva procente — și se poate produce în timpul unei singure măsurători, pentru că însăși căldura de frecare schimbă condițiile. Așa că, sub 200 W, o cifră de randament este valabilă doar din multe rulări repetate și întotdeauna ca o bandă cu limite superioară și inferioară. Peste 200 W, variația devine neglijabilă.

3. Contează și randamentul tău

Scopul nu este cea mai bună cifră mecanică, ci cât din energia pe care o depui devine înaintare. Randamentul muscular ajunge la aproximativ 25 % la forța și viteza de mișcare potrivite, dar într-o viteză nepotrivită e ușor cu 10 puncte procentuale mai slab — mult mai mult decât diferența dintre sistemele de viteze.

Randament	Ciclistul A	Ciclistul B
Randament muscular	24 %	22 %
Randamentul transmisiei	93 %	97 %
Total	22 %	21 %

Ciclistul A, în viteza potrivită, este mai eficient cu transmisia mai slabă decât ciclistul B în viteza greșită. Medicina sportivă plasează saltul dintre viteze sub 15 %, ca vitezele vecine să se potrivească atât la urcare, cât și la coborâre în trepte — de aceea plaja și numărul de viteze trebuie mereu puse lângă randament. Vezi Comparația rapoartelor de transmisie.

4. Măsurătoarea Rohloff

A fost măsurată întreaga transmisie — pedalier, lanț, foi, butuc sau cutie de viteze —, simulând un ciclist sportiv la aproximativ 160 W, cu vârfuri de cuplu de 50 Nm (285 N pe pedală):

Parametru	Valoare
Cadență	60 rpm
Putere de frânare (constantă)	314 W
Cuplu de antrenare	50 Nm

Pentru comparație au fost rulate un deraior cu 24 de viteze (foi de 46, 36 și 26 de dinți, casetă 11–28) și un SPEEDHUB (46/16), ambele rodate aproximativ 100 km. Rulările au fost repetate de mai multe ori; toleranța este de ±0,5 %.

• Deraior: măsurat curat și bine lubrifiat, apoi cu un lanț și pinioane murdare, cu aproximativ 1.000 km parcurși — cu piesele folosite, randamentul a fost în medie cu 1 % mai mic.
• SPEEDHUB: măsurat și el cu un lanț și un pinion de 1.000 km — nicio diferență măsurabilă.

Randamentul SPEEDHUB urmează exact câte trepte planetare preiau sarcina în fiecare viteză:

Viteza	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Trepte sub sarcină	2	2	3	1	3	2	2	1	1	2	0	2	1	1

Cea mai bună este viteza 11 — viteza directă, fără nicio treaptă care să lucreze. Vitezele 1–7 urmează același tipar ca vitezele 8–14, doar cu aproximativ 2 % mai jos, pentru că acolo reduce și a treia treaptă. Ce treaptă lucrează în ce viteză: Cele 14 viteze din interior.

De reținut

• O măsurătoare cu cuplu constant sub 200 W spune puțin în practică — la un ritm sportiv, un ciclist dezvoltă mult peste 100 W.
• Compară randamentul întotdeauna cu banda lui de toleranță și împreună cu plaja și numărul de viteze.
• Murdăria, lubrifierea și uzura afectează cel mai mult transmisiile deschise — SPEEDHUB-ul etanș aproape deloc.