Ako sa meria účinnosť

Aký účinný je SPEEDHUB, zhŕňa článok Účinnosť. Tento článok vysvetľuje, prečo rôzne merania dávajú pre ten istý pohon rôzne čísla – a ako meral Rohloff.

1. Šliapanie nie je rovnomerné

Jazdec šliape takmer stálou kadenciou, ale krútiaci moment počas každej otáčky kľuky silno pulzuje: merania ukázali kolísanie kadencie približne o 5 %, ale krútiaceho momentu o viac ako 90 %. Každý diel, ktorý prenáša zaťaženie – reťaz, prevodník, ložiská, ozubené kolesá –, sa počas jednej otáčky dvakrát zaťaží a odľahčí.

Výkon a kadencia	100 W, 75 ot./min	300 W, 75 ot./min	575 W, 50 ot./min
Maximálny krútiaci moment	21,6 Nm	68 Nm	200 Nm
Minimálny krútiaci moment	3,8 Nm	8 Nm	20 Nm

Skúšobné stolice poháňa elektromotor so stálym krútiacim momentom. Otázka teda znie, aký stály výkon zodpovedá skutočnému, pulzujúcemu zaťaženiu. Odpoveď dala skúšobná stolica Rohloffu na opotrebovanie reťazí a prevodníkov: diely jazdené pri priemerných 150 W, pulzujúcich medzi 5 a 30 Nm, sa opotrebovali rovnako ako skúšobné diely bežiace pri stálych 30 Nm. Keďže opotrebovanie aj trecie straty vznikajú z rovnakých faktorov, stolica musí pracovať pri maxime krútiaceho momentu, nie pri jeho priemere – zjednodušene, jazda pri 80 W sa pri rovnakej kadencii napodobní približne 160 W na stolici.

2. Dva druhy strát

• Strata závislá od zaťaženia: trenie dielov, ktoré sa pohybujú pod zaťažením – článkov reťaze, ozubených kolies, ložísk. Rastie úmerne s prenášaným výkonom.
• Strata nezávislá od zaťaženia: tesnenia, bežné plochy, premiešavanie maziva. Nezávisí od hnacej sily, len od rýchlosti, teploty a viskozity maziva.

Dva vymyslené pohony, oba s účinnosťou 91 % pri 50 W:

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

Pri nízkom výkone prevažuje strata nezávislá od zaťaženia, pri vyššom výkone strata závislá od zaťaženia. Krivky C a D sú tie isté pohony, keď strata v tesneniach stúpne z 1 W na 2 W vplyvom tepla alebo zmeny mazacieho filmu (A → C), alebo klesne z 3 W na 2 W (B → D):

Pod 200 W posunie výkyv len ±1 W výsledok o niekoľko percent – a môže k nemu dôjsť počas jedného merania, pretože samotné trecie teplo mení podmienky. Pod 200 W preto platí údaj o účinnosti len z mnohých opakovaných meraní, a vždy ako pásmo s hornou a dolnou hranicou. Nad 200 W je výkyv zanedbateľný.

3. Počíta sa aj tvoja účinnosť

Cieľom nie je najlepšie mechanické číslo, ale to, koľko z energie, ktorú vložíš, sa premení na pohyb vpred. Účinnosť svalov dosahuje približne 25 % pri správnej sile a rýchlosti pohybu, ale na nevhodnom prevode je ľahko o 10 percentuálnych bodov horšia – oveľa viac, ako je rozdiel medzi systémami prevodov.

Účinnosť	Jazdec A	Jazdec B
Účinnosť svalov	24 %	22 %
Účinnosť pohonu	93 %	97 %
Celková	22 %	21 %

Jazdec A na správnom prevode je s horším pohonom účinnejší ako jazdec B na nesprávnom prevode. Športová medicína odporúča odstup medzi susednými prevodmi pod 15 %, aby sedeli smerom nahor aj nadol – preto k účinnosti vždy patrí aj rozsah a počet prevodov. Pozri Porovnanie prevodov.

4. Meranie Rohloffu

Meral sa celý pohon – stredové zloženie, reťaz, prevodníky, náboj alebo prevodovka – so simuláciou športového jazdca pri približne 160 W s vrcholmi krútiaceho momentu 50 Nm (285 N na pedáli):

Parameter	Hodnota
Kadencia	60 ot./min
Brzdný výkon (stály)	314 W
Hnací krútiaci moment	50 Nm

Na porovnanie sa merala 24-rýchlostná prehadzovačka (prevodníky so 46, 36 a 26 zubami, kazeta 11–28) a SPEEDHUB (46/16), oba zabehnuté približne 100 km. Merania sa niekoľkokrát opakovali; tolerancia je ±0,5 %.

• Prehadzovačka: meraná čistá a dobre namazaná, potom so znečistenou reťazou a pastorkami s nájazdom približne 1000 km – s použitými dielmi bola účinnosť v priemere o 1 % nižšia.
• SPEEDHUB: meraný tiež s reťazou a pastorkom s nájazdom 1000 km – bez merateľného rozdielu.

Účinnosť SPEEDHUB presne kopíruje, koľko planétových stupňov je na danom prevode zaťažených:

Prevod	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Zaťažené stupne	2	2	3	1	3	2	2	1	1	2	0	2	1	1

Najlepší je 11. prevod – priamy prevod, pri ktorom nepracuje žiadny stupeň. Prevody 1–7 opakujú rovnaký priebeh ako prevody 8–14, len približne o 2 % nižšie, pretože tam redukuje aj tretí stupeň. Ktorý stupeň pracuje na ktorom prevode: 14 prevodov zvnútra.

Čo si zapamätať

• Meranie so stálym krútiacim momentom pod 200 W v praxi veľa neznamená – pri športovom tempe jazdec podáva oveľa viac ako 100 W.
• Účinnosť porovnávaj vždy s jej tolerančným pásmom a spolu s rozsahom a počtom prevodov.
• Nečistoty, mazanie a opotrebovanie najviac ovplyvňujú otvorené pohony – utesnený SPEEDHUB takmer vôbec.