Hogyan mérjük a hatásfokot?

Hogy mennyi a SPEEDHUB hatásfoka, azt a Hatásfok cikk foglalja össze. Ez a cikk arról szól, miért kapnak különböző mérések ugyanarra a hajtásra eltérő számokat — és hogyan mért a Rohloff.

1. A pedálozás nem egyenletes

A kerékpáros közel állandó fordulatszámmal teker, de a nyomaték egy hajtókar-fordulaton belül erősen lüktet: a mérések kb. 5%-os fordulatszám-, de akár 90% feletti nyomatékingadozást mutattak. Minden erőátvivő alkatrész — lánc, lánckerék, csapágy, fogaskerék — fordulatonként kétszer terhelődik és tehermentesül.

Teljesítmény és fordulatszám	100 W, 75/perc	300 W, 75/perc	575 W, 50/perc
Nyomatékcsúcs	21,6 Nm	68 Nm	200 Nm
Nyomatékminimum	3,8 Nm	8 Nm	20 Nm

A próbapadokat egyenletes nyomatékú villanymotor hajtja. Kérdés tehát, mekkora állandó teljesítmény felel meg a valódi, lüktető terhelésnek. A Rohloff lánc- és lánckerék-kopáspadján derült ki: az átlagosan 150 W-tal, 5 és 30 Nm között lüktetve futtatott alkatrészekhez hasonló kopást csak az állandó 30 Nm-rel futtatott tesztalkatrészek mutattak. Mivel a kopást és a súrlódási veszteséget ugyanazok a tényezők okozzák, a próbapadnak a nyomaték csúcsértékével kell dolgoznia, nem az átlagával — egyszerűen: egy 80 W-os menetet azonos fordulatszámon kb. 160 W-os próbapadi teljesítménnyel lehet utánozni.

2. Kétféle veszteség

• Teljesítménytől függő veszteség: a terhelés alatt mozgó alkatrészek — láncszemek, fogaskerekek, csapágyak — súrlódása. Az átvitt teljesítménnyel arányosan nő.
• Teljesítménytől független veszteség: tömítések, futófelületek, a kenőanyag „gyúrása”. Nem függ a hajtóerőtől, csak a fordulatszámtól, a hőmérséklettől és a kenőanyag sűrűségétől.

Két kitalált hajtás, mindkettő 91%-os 50 W-on:

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

Alacsony teljesítménynél a teljesítménytől független, nagyobbnál a teljesítménytől függő veszteség dönt. A C és a D görbe ugyanez, ha a tömítés vesztesége melegedés vagy kenőfilm-változás miatt 1 W-ról 2 W-ra nő (A → C), illetve 3 W-ról 2 W-ra csökken (B → D):

200 W alatt már ±1 W ingadozás is több százalékot mozgat — és ez egy mérésen belül is előfordulhat, mert a súrlódási hő maga is változtatja a viszonyokat. Ezért 200 W alatt csak sokszor megismételt méréssel, és mindig felső–alsó tűréssávval szabad hatásfokot megadni. 200 W fölött ez az ingadozás elhanyagolható.

3. A tiéd is számít

A cél nem a legjobb mechanikai szám, hanem az, hogy a beletett energiából mennyi lesz előrehaladás. Az izom hatásfoka optimális erő és mozgássebesség mellett akár 25%, kedvezőtlen fokozatban viszont könnyen 10 százalékponttal rosszabb — ez jóval nagyobb, mint a váltórendszerek közti különbség.

Hatásfok	A kerékpáros	B kerékpáros
Izom hatásfoka	24%	22%
Hajtás hatásfoka	93%	97%
Összesen	22%	21%

A jó fokozatban tekerő A rosszabb hajtással is hatékonyabb, mint a rossz fokozatban tekerő B. Sportorvosi vizsgálatok szerint a fokozatugrásnak 15% alatt kell lennie, hogy a szomszédos fokozatok fel- és lefelé is illeszkedjenek — ezért kell a hatásfok mellett mindig a tartományt és a fokozatszámot is nézni. Lásd: Áttétel-összehasonlítás.

4. A Rohloff mérése

A teljes hajtást mérték — középcsapágy, lánc, lánckerekek, agy, illetve hajtómű —, egy kb. 160 W-tal, 50 Nm-es nyomatékcsúcsokkal (285 N pedálerő) tekerő sportos kerékpárost utánozva:

Paraméter	Érték
Fordulatszám	60/perc
Fékteljesítmény (állandó)	314 W
Hajtónyomaték	50 Nm

Összehasonlításul egy 24 fokozatú láncváltó (46, 36 és 26 fogas lánckerék, 11–28-as kazetta) és egy SPEEDHUB (46/16) futott, mindkettő kb. 100 km-rel bejáratva. A méréseket többször megismételték, a tűrés ±0,5%.

• Láncváltó: tisztán és jól kenve, majd kb. 1000 km-t futott, szennyezett lánccal és fogaskerékkel is mérték — a használt alkatrészekkel a hatásfok átlagosan 1%-kal alacsonyabb lett.
• SPEEDHUB: ugyanígy 1000 km-es lánccal és ritzellel is mérték — mérhető különbség nem volt.

A SPEEDHUB hatásfoka pontosan követi, hány bolygómű dolgozik terhelés alatt az adott fokozatban:

Fokozat	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Terhelt bolygóművek	2	2	3	1	3	2	2	1	1	2	0	2	1	1

A legjobb a 11. fokozat — ez a közvetlen fokozat, egyik bolygómű sem dolgozik. Az 1–7. fokozat görbéje ugyanazt a mintát rajzolja, mint a 8–14., csak kb. 2%-kal lejjebb, mert ott a harmadik bolygómű is lassít. Hogy melyik fokozatban melyik bolygómű dolgozik: A 14 fokozat belülről.

Amit ebből érdemes megjegyezni

• 200 W alatti, állandó nyomatékú mérésnek kevés a gyakorlati értelme — sportos tempóban a kerékpáros jóval 100 W fölött teker.
• Hatásfokot mindig tűréssávval együtt, és a tartománnyal és a fokozatszámmal együtt érdemes összevetni.
• A szennyeződés, a kenés és a kopás a nyitott hajtásokat érinti leginkább — a zárt SPEEDHUB-ot alig.