Mengapa beberapa sepeda memiliki roda yang jauh lebih besar daripada kebanyakan sepeda motor?

Mari kita pertimbangkan sepeda gunung dan sepeda motor. Masing-masing memiliki kebutuhan untuk dapat digunakan sebaik mungkin dan mengatasi hambatan lebih efektif. Roda yang lebih besar biasanya berarti kemampuan lintas negara yang lebih besar. Jadi apa teori di balik sepeda yang biasanya memiliki roda lebih besar dari sepeda motor?

Gearing adalah faktor, meskipun bukan satu-satunya faktor. Ukuran roda umum memungkinkan sprocket berukuran nyaman, baik depan dan belakang. Industri sepeda selalu didorong oleh apa yang dibutuhkan pembalap, dan pengendara sepeda profesional dapat mencapai kecepatan 100 km per jam di jalur menurun. Semakin tinggi gigi Anda, semakin kecil kemungkinan Anda untuk "berputar" dan tidak lagi bisa mengayuh pedal secara efektif. Semakin besar roda, semakin jauh Anda bergerak dalam satu revolusi. Mesin pembakaran internal dapat mencapai RPM 1000-an, urutan besarnya di atas yang dapat dipertahankan kaki manusia, yang setidaknya dalam pengaturan lab mulai kehilangan efisiensi sekitar 100 rpm ( http://link.springer.com/article/10.1007 % 2Fs00421-004-1175-5), dan di atas titik tertentu (yang mungkin merupakan topik dari pertanyaannya sendiri) sama sekali tidak dapat mengimbangi pedal, apalagi menerapkan kekuatan yang berarti. Itu sebabnya sepeda gaya sen-kentut memiliki roda besar, karena engkol terpasang langsung ke roda, satu-satunya cara untuk pergi lebih cepat adalah untuk mendapatkan roda yang lebih besar.

Drive rantai dan gearing memperbaiki masalah ini, memungkinkan untuk roda yang lebih kecil dan lebih ringan dan tabung atas di bawah ketinggian selangkangan. Tapi ada batasan praktis untuk seberapa besar chainring dan seberapa kecil sproket belakang yang bisa Anda gunakan. Chainring yang terlalu besar akan mulai lentur (ini lebih merupakan masalah sebelum material modern), dan saat ini sproket belakang terkecil pada kaset standar adalah 11 gigi, pada freewheels 5 kecepatan lama biasanya 14 gigi. Roda 700c dengan ban 25mm dapat mencapai ~ 73kph @ irama 120 rpm dengan balap standar 53 chainring gigi dan 11 sproket belakang. Untuk mendapatkan persneling yang sama, roda BMX 20 "akan membutuhkan 75 chainring gigi yang berdiameter sekitar 12", dan roda sepeda lipat 16 inci akan membutuhkan 83 gigi, chainring diameter 14 ". Serta melenturkan,

Dan beberapa sepeda sebenarnya memiliki roda yang sangat kecil, seperti sepeda lipat. Tetapi kecepatan tertinggi mereka terbatas. Beberapa kaset belakang dengan 9 sprocket terkecil yang terbuat dari gigi telah dibuat (Lihat http://www.sheldonbrown.com/capreo.html ), tetapi masalah teknis membuatnya mahal dan rentan untuk dikenakan. Dan bahkan kemudian, standar 26 "dan 28" (alias 700C alias 29 ") ukuran roda ditetapkan 100+ tahun yang lalu, dan sepeda lipat cenderung terlihat" konyol "untuk orang-orang dibandingkan dengan sepeda yang lebih konvensional. Dan UCI suka memberi mandat yang modern sepeda balap kira-kira memiliki bentuk yang sama seperti yang mereka lakukan di tahun 70-an, termasuk bingkai berlian dan roda antara 55 dan 70 cm.

Alasan standar lain yang diberikan mengapa pengendara sepeda gunung harus mendukung 29 "roda lebih dari 26" roda inci adalah bahwa mereka "menggulung lebih baik". Diameter yang lebih besar berarti bahwa ia terjebak kurang dalam bekas roda dan lubang kecil, berguling di atasnya daripada turun ke dalamnya. Ban yang lebih besar juga berarti volume udara yang lebih besar, dan dengan demikian lebih sedikit kebutuhan untuk suspensi. Sepeda motor sudah jauh lebih berat (dengan tenaga yang dibutuhkan untuk bergerak jauh lebih berat), jadi menambah suspensi tidak terlalu menjadi masalah. Pertanyaan 26 "vs 29" (vs 27.5 ") masih jauh dari selesai, tetapi tren bergerak ke arah roda yang lebih besar, bukan yang lebih kecil.

Saya tidak berpikir "jauh lebih besar" adalah deskripsi yang tepat:

Paling-paling, roda sepeda cenderung "sedikit lebih besar".

Dan harus dicatat bahwa dalam kedua kasus satu faktor pembatas adalah "tinggi standover" - posisi terendah pengendara (untuk gaya bingkai yang relatif lurus ke depan) pada dasarnya dibatasi oleh ukuran roda. Roda yang lebih besar membutuhkan kaki yang lebih panjang pada desain pengendara, bingkai rangka yang aneh (yang membuat motor lebih panjang dan lebih berat), atau pemasangan / pembongkaran gaya "sen dolar".

Ringkasan: sepeda motor memiliki roda yang lebih berat, membuatnya lebih kecil membuatnya lebih mudah bermanuver. Sepeda motor berjalan lebih cepat, jadi hambatan udara lebih penting dan roda yang lebih besar memiliki lebih banyak. Sepeda motor memiliki lebih banyak daya yang tersedia, dan melaju lebih cepat, sehingga suspensi lebih mudah dibawa dan lebih diperlukan.

Ada lebih banyak pertimbangan daripada sekadar gundukan. Ya, roda yang lebih besar menangani gundukan lebih baik daripada yang kecil. Jika Anda hanya peduli bahwa ukuran roda hanya akan dibatasi oleh roda yang dapat Anda beli - inilah mengapa ukuran roda 36 "/ ISO787 populer di beberapa tempat. Anda bisa mendapatkan roda yang lebih besar, tetapi ban menjadi sangat sulit ditemukan dan kemungkinan harus membuat sendiri ban, tabung dan pelek.

Roda yang lebih besar lebih lemah untuk bobot yang sama , dan bobot lebih penting untuk sepeda. Secara efektif, Anda menyebarkan jumlah material yang sama pada pelek dan ban yang lebih besar, sehingga semuanya menjadi lebih tipis. Pada saat yang sama, karena sepeda setidaknya memiliki lebar hub yang cukup terbatas, roda menjadi lebih lemah secara lateral karena sudut antara jari-jari kiri dan kanan semakin kecil pada saat yang sama ketika lengan tuas menjadi lebih besar.

Roda yang lebih besar memiliki lebih banyak hambatan udara karena mereka memiliki area yang lebih frontal. Tentu, Anda bisa mengatasinya, tetapi apa pun yang bisa Anda lakukan untuk mengurangi hambatan udara dari roda bit Anda juga bisa lakukan pada roda kecil ... dan jika Anda melihat sepeda Battle Mountain, mereka menggunakan teknik yang sama seperti Sepeda UCI di atas roda kecil mereka.

Misalnya, rekor kecepatan dunia sepeda yang ditetapkan oleh sepeda roda kecil Moulton :

Pada tahun 1986 Jim Glover mengendarai sepeda ini dengan kecepatan 51 mph pada jalur terbang 200 meter untuk mencetak rekor kecepatan dunia yang bertahan hingga hari ini.

Jadi mengapa sepeda memiliki roda yang lebih besar?

Seperti yang Anda katakan, roda yang lebih besar menangani gundukan dengan lebih baik. Ini terutama benar ketika ada sedikit atau tidak ada suspensi (sepeda jalan), tetapi juga berlaku untuk sepeda gunung. Roda yang lebih besar tidak jatuh terlalu jauh, sehingga Anda kehilangan lebih sedikit energi untuk suspensi.

Sepeda motor melaju lebih cepat daripada sepeda, dan memiliki kecepatan tertinggi yang lebih tinggi. Banyak hal mengikuti dari itu.

Itu berarti sepeda motor harus memiliki suspensi , di mana itu opsional untuk sepeda. Jika sepeda motor menabrak gundukan dan mengudara, itu mengasyikkan dan tidak biasa. Tetapi bahkan banyak pengendara sepeda tidak menyadari bahwa roda sepeda mereka terlepas dari tanah, karena itu hanya bagian dari mengendarai sepeda Anda (Anda "melepas pelana" sepeda dengan gundukan dan menggunakan tubuh Anda sebagai bagian dari suspensi). Tapi begitu Anda memiliki suspensi, keuntungan besar roda yang lebih besar sebagian besar hilang.

Sisi lain dari "roda yang lebih besar lebih lemah" adalah bahwa sepeda motor memberi tekanan lebih besar pada roda . Mereka lebih berat, lebih banyak daya, dan lebih cepat. Mereka juga menempuh jarak yang lebih jauh - mengendarai sepeda sejauh 1000 km adalah perjalanan yang jauh dan membutuhkan waktu berhari-hari, tetapi dengan sepeda motor itu tidak luar biasa kecuali ada faktor luar biasa. Banyak dan banyak pengendara sepeda motor melakukan perjalanan lebih dari, katakanlah, 50.000 km per tahun dengan sepeda motor tetapi hampir tidak ada pengendara sepeda melakukan hal yang sama. Jadi sepeda motor harus bertahan lebih lama dari sepeda yang membuat kekuatan lebih penting. Kegagalan juga lebih berbahaya pada kecepatan yang lebih tinggi, dan dengan motor yang lebih berat yang dapat jatuh pada pengendara dalam kecelakaan. Sekali lagi, lebih kuat adalah penting dan roda kecil lebih kuat.

Ban yang lebih besar memiliki lebih banyak karet, sehingga lebih awet . Ban sepeda harus tipis agar bisa lentur, yang berarti solusi sepeda motor untuk membuat ban lebih tebal agar umurnya lebih panjang benar-benar tidak berfungsi. Itu membuat roda yang lebih besar salah satu dari beberapa pilihan.

Naik kenyamanan dan efisiensi pada permukaan kasar keduanya berperan. Roda yang lebih besar membantu keduanya - menghaluskan gundukan untuk kenyamanan, dan mengurangi gerakan vertikal (energi yang terbuang).

Sepeda roda kecil seperti sepeda lipat dapat ditoleransi pada permukaan yang halus, tetapi tidak terkenal karena kemampuan, kenyamanan, atau kecepatan di luar jalan.

Ekstrim di roda besar adalah sepeda Biasa, (alias sen dolar) yang memberikan "gearing" yang tepat dengan roda penggerak langsung - tetapi juga memberikan kenyamanan dan efisiensi (tidak begitu banyak keselamatan!) Di jalan-jalan yang belum dirapikan pada zaman itu.

Ketika roda gigi menjadi praktis dan dapat diterima, ukuran roda berkurang untuk kenyamanan dan keselamatan - memang, sepeda roda gigi dikenal sebagai "Keselamatan" sebagai lawan dari sepeda "Biasa" - tetapi hanya sejauh ini, berkat perlunya kenyamanan dan efisiensi di jalan yang kasar.

Sepeda motor tidak memiliki kebutuhan yang sama untuk efisiensi, karena mereka memiliki sedikit lebih dari 1/4 tenaga kuda untuk dimainkan, sehingga mereka dapat menggunakan suspensi yang lebih canggih, dan ban yang jauh lebih lembut dan lebih gemuk, untuk memenangkan kenyamanan di depan bahkan dengan roda yang lebih kecil.

Ban yang lebih gemuk juga penting untuk roadholding yang lebih baik pada kecepatan yang biasanya tidak dialami oleh pengendara sepeda.

Jadi kedua bentuk transportasi tampaknya telah menentukan ukuran roda yang paling sesuai dengan kondisi mereka.

Jawaban sebelumnya membahas rasio roda gigi yang berbeda, daya tahan yang berbeda dan kenyamanan yang berbeda. Ada alasan lain juga.

1. Torsi

tl; dr Sepeda lebih dibatasi oleh irama; sepeda motor dibatasi oleh kekuatan tarik ultimat material.

Mesin Morotbike dapat menjalankan 12.000 RPM dengan torsi yang relatif kecil di crankshaft. Manusia dapat melakukan 100 RPM dengan torsi yang relatif tinggi. Di sepeda motor ada roda gigi, gearbox dan rantai gigi (cardan gear) antara mesin dan roda. Semua roda gigi mengurangi kecepatan sudut (bagian RPM) tetapi meningkatkan torsi. Roda gigi antara kaki manusia dan roda meningkatkan kecepatan dan mengurangi torsi.

Untuk Yamaha YZF-R1 (2003) rasio roda gigi (engkol / gandar) bervariasi dari 10,6: 1 hingga 4,7: 1. Untuk gigi pertama; itu berarti, rodanya melakukan RMPs 10 kali lebih rendah daripada mesin dan torsi 10 kali lebih tinggi pada poros roda daripada pada poros engkol.

Untuk sepeda dengan 11 - 25 casette dan 26 - 48 chainwheel, rasio roda gigi (kaki / gandar) berkisar antara 0,96: 1 (1: 1,04) hingga 0,22: 1 (1: 4,36).

Misalkan torsi diukur pada poros (membagi gaya hanya dengan lingkar roda) dan gigi atas. Torsi maksimum Yamaha adalah sekitar 100 Nm pada gandar, yang memberikan 21,28 Nm pada poros engkol dan 225,57 Nm pada gandar dengan gir pertama. Pria 80kg dapat menghasilkan 140 Nm di chainwheel dan 30,8 - 134,4 Nm di gandar.

Jika kita ingin menggunakan ukuran roda sepeda motor (190/55 R17, 2013 mm), yang 1,05 kali lebih kecil daripada sepeda (700x38C, 2117 mm), kita perlu mengurangi rasio roda gigi yang mengarah ke torsi man-geanerated mulai dari 29,3 - 127,8 Nm.
Jika kita ingin menggunakan ukuran roda sepeda, kita perlu meningkatkan rasio roda gigi yang menghasilkan torsi yang dihasilkan mesin mulai dari 105,2 hingga 237,2 Nm.

2. Kemampuan manuver

Dalam sistem biker-sepeda biker adalah bagian yang berat. Dalam sistem biker-motor sepeda biasanya lebih berat, kadang-kadang berat bikers hampir diabaikan. Roda yang lebih besar berarti momentum yang lebih besar dan efek giroskopik yang lebih besar. Untuk sepeda itu berarti stabilitas yang lebih baik; Anda kurang rentan jatuh atau berbelok liar. Untuk sepeda motor itu mengarah pada resistensi yang lebih tinggi terhadap belok dan kemampuan manuver yang lebih buruk.

3. Sensitivitas permukaan

tl; dr. Roda yang lebih kecil lebih rentan tersangkut daripada roda yang lebih besar.

Ini sudah disebutkan, tetapi saya akan mengembangkannya lebih lanjut. Roda yang lebih kecil dapat tersangkut di lubang yang jauh lebih mudah daripada yang lebih besar. Ini seperti memasukkan koin besar ke dalam lubang untuk koin yang lebih kecil.
Ketika roda yang lebih kecil mengalami benturan, ia memiliki sudut pasang yang lebih besar daripada roda yang lebih besar. Roda yang lebih kecil akan cenderung berhenti pada gundukan itu, tetapi roda yang lebih besar akan cenderung melewatinya. Sebagai contoh luar biasa, bandingkan roller-skater dan biker di trotoar kerikil.
Roda yang lebih kecil juga cenderung lebih tersangkut di permukaan lunak (lumpur, pasir, salju) yang lebih besar. Untuk kedalaman penetrasi yang sama, roda yang lebih besar memiliki lebih banyak bahan yang terlibat, sehingga membuang beban ke area yang lebih besar dan juga memiliki sudut serang yang lebih baik daripada roda yang lebih kecil. Roda yang lebih besar juga memiliki rantai lebih jauh dari puing-puing.

Sepeda motor lebih berat dan memiliki tenaga / torsi lebih besar daripada pengendara sepeda. Ketika macet, sepeda motor memiliki keunggulan di pusat massa yang lebih rendah (kurang rentan untuk berputar di sekitar roda depan), momentum yang lebih tinggi (akan membajak melalui lumpur) dan kekuatan (akan menggali). Sepeda motor jauh lebih khusus - yang hampir tidak dapat menggunakan sepeda jalan offroad dan sebaliknya. Di sisi lain, sepeda dapat berjalan cukup nyaman di jalan dan di medan yang kasar.