¿Son las bielas en forma de Z una buena idea?

Me topé con este proyecto kickstarter , que promueve una forma original para las bielas:

Reclaman un arco más amplio de empuje útil durante la rotación. Si bien su punto principal se vuelve discutible por los sistemas de recorte, no estoy seguro acerca de su reclamo en general.

¿Pueden estos realmente tener un impacto positivo en la potencia / par? ¿Existe algún riesgo debido al aumento del estrés en algunas partes del cuerpo?

Si el aluminio es lo suficientemente rígido, no hace ninguna diferencia: la manivela podría tener cualquier forma (un disco, una forma de S, etc.), pero la relación entre los dos puntos de contacto seguiría siendo la misma, y ​​eso es todo lo que cuenta.

El único efecto que podría tener la manivela es agregar un poco de resorte a la manivela, lo que podría ser bueno o malo para un arranque efectivo. Pero el aluminio produce muelles malos, y si se flexiona mucho, pronto se fatigará y fallará.

El riesgo para las partes de su cuerpo es ser cortado por bordes afilados cuando falla la manivela.

Los comentarios sobre el proyecto Kickstarter tienen algunas buenas explicaciones de por qué el diseño es efectivamente idéntico a una manivela recta y por qué el plan para hacer versiones de fibra de carbono es peligroso.

Ahora aproveche: si trató de presionar el pedal (como se muestra en el video) cuando estaba exactamente en el punto muerto superior y se detuvo, no importa si es una manivela normal o el Z-Torque, no querrá para mover. Son dos puntos rígidamente unidos en el espacio, por lo que no importa lo que use para conectarlos, la 'física' los trata como si estuvieran conectados por una barra recta.

Prueba simple: si mueve el torque Z hacia atrás solo 2 grados antes del punto muerto superior y aplica una fuerza (puede intentar con un peso en lugar de un pie para que sea científicamente válido), verá que no se mueve HACIA ADELANTE como sucedería si su manivela funcionara como argumenta (avanzando el apalancamiento debido a la curva), pero aún HACIA ATRÁS exactamente igual que una manivela normal.

Se ve diferente pero funciona LO MISMO.

..y por qué es peligroso:

2) Absolutamente no puede tomar un diseño que esté optimizado para mecanizar "moldearlos de fibra de carbono". La resistencia compuesta tejida es altamente anisotrópica. En todo caso, el diseño que se muestra en su imagen es más débil, no más fuerte, que la parte mecanizada, si está moldeado de fibra de carbono (y con eso supongo que quiere decir "moldeado de polímero fundido con una chapa de fibra de carbono en la superficie frontal )

Una verdadera manivela de fibra de carbono tendría la dirección de la fibra dispuesta (a menudo a mano) de tal manera que la dirección de la fibra (o la dirección del grano) se alinee con la fuerza ejercida sobre la pieza. Entonces, toda esa estructura de escalera que ha moldeado en la pieza, en realidad la haría MUCHO más débil. También habría mecanizado componentes metálicos colocados en la pieza y unidos a los materiales compuestos para una superficie de acoplamiento de metal sobre metal. Consulte http://www.zipp.com/support/identify/carbon_cranks.php para ver un ejemplo de la técnica de construcción: tenga en cuenta el uso de una araña de aluminio a la que está unida la manivela real.

[...]

5) Finalmente, y el punto más preocupante: se trata de una pieza importante del tren motriz de una bicicleta. El modo de falla en esto probablemente será un ciclista arrancando y su manivela cederá y se romperá. Este es el resultado de un accidente grave y posiblemente que altera la vida.

Las pruebas y el examen no destructivos de materiales compuestos no es broma. Les puedo asegurar que la gente de Shimano y RaceFace tiene años de experiencia construyendo, validando y probando estructuras compuestas que construyeron. Los modos de falla de los materiales compuestos también son muy diferentes a los del metal tradicional: hay muy poca o ninguna deformación inelástica.

El molde y la configuración que muestra son buenos para producir componentes compuestos cosméticos (como el pedal de freno y acelerador de "fibra de carbono" de mi amigo). Una pieza de tren de transmisión de misión crítica, no tanto.

El comentario completo vale la pena leer.

Esto es solo una repetición de una idea muy antigua y horrible. Ver PMP Cranks et al .

Editado para obtener información adicional:

RE: manivelas PMP

Un momento de reflexión muestra una manivela recta y una manivela L siempre tiene la misma relación entre los pedales, la cadena y el pedalier. Por lo tanto, no hay ventaja para las bielas L. Y una manivela L siempre tiene más material que una manivela recta, por lo que siempre está en desventaja en cuanto a peso, resistencia, rigidez y / o costo.

Las bielas PMP tienen una araña atornillada a la biela derecha, con el cono cuadrado formado por ambas piezas. Es probable que el cono cuadrado se cargue mucho y, al hacerlo en pedazos, especialmente con unos pocos pernos ligeros para mantenerlos unidos, es probable que aumenten enormemente las cargas y, por lo tanto, provoquen fallas prematuras. Por lo tanto, puede ser imprudente montarlos, incluso por valor artístico o humorístico.

Bielas RE: Z Torque

La manivela Z Torque logra tomar una mala idea y empeorarla: la araña de la manivela no está simplemente atornillada al brazo derecho. En cambio, es aproximadamente 1/3 del cono cuadrado, mientras que el brazo es el otro 2/3. Esto coloca una junta en el medio de una junta muy estresada, tan estresada que a veces se rompen husillos de acero endurecido.

Z-Torque también tiene mucha menos distancia al suelo que una manivela recta, mucho menos incluso que una manivela PMP.

Y luego está esto de su propio video :

Los participantes lograron un consumo de oxígeno máximo similar, salidas de potencia pico y eficiencias brutas con el Z-Torque y las configuraciones de manivela normales (Tabla 1). Además, las clasificaciones de esfuerzo percibido (RPE) a 150 y 200 W, la frecuencia cardíaca (FC) a la salida de potencia máxima, 150 y 200 W, y la cadencia a 150 y 200 W no fueron significativamente diferentes. Sin embargo, los participantes percibieron que su esfuerzo era significativamente menor en la salida de potencia máxima con la manivela Z-Torque.

Incluso su propio estudio y material no mostraron diferencias significativas entre la manivela Z y una manivela normal. La noción "percibida" es defectuosa porque no es una prueba ciega / doble ciega.

Lamentablemente esto no ayuda. Las imágenes de ejemplo demuestran malentendidos mecánicos clásicos elementales y más específicamente, estáticos . Momento, también conocido como torque, se define como

M = F * d

dónde

F = the force applied
d = the perpendicular distance from the axis to the line of action of the force.

La forma de la manivela no tiene efecto en ninguno. Fes la fuerza que proviene de la pierna / pie, y dse define únicamente por la distancia entre el pedal y el buje, multiplicada por el seno del ángulo entre Fy el vector definido por el pedal y el buje.

En la segunda imagen de ejemplo,

la mano de empuje es engañosamente posicionada hacia adelante de modo que dse incrementa, y que va a aumentar el momento. Sin embargo, el pedal está recto sobre el cubo, por lo que presionar hacia abajo todavía crea un momento cero.

Si la manivela normal es A, ¿cree que la adición de los brazos By Cy haría una diferencia (excepto la adición de masa)? Elimine Ay tendrá un sistema "en forma de Z".

Simplemente agrega peso extra y probablemente sea menos confiable debido al aumento de la flexión. El "brazo de palanca" para la ventaja mecánica es el mismo que sería para un brazo que fue directo al pedal. Esto es como los anuncios de "mejora masculina".

Este diseño no agrega nada nuevo, muchas bielas similares a esta se han desarrollado durante los más de 100 años de diseño del ciclo y todas no han logrado la supuesta ventaja de potencia y se han convertido en la corriente principal.

Compre esto si le gusta la apariencia de flexión en el eje del pedal cómprelo.

No.

• Tiene menos espacio para que gire la rueda delantera cuando la parte más larga de la manivela está horizontal al suelo.

• Tiene menos distancia al suelo cuando la parte más larga de la manivela está más cerca del suelo.

• Flex siempre pierde potencia, e incluso si estos fueran perfectamente rígidos, no hay ventaja mecánica ya que la fuerza no se aplica en el extremo de la Z, sino en el mismo lugar que una manivela tradicional.

Sin embargo, estas bielas son perfectas para bielas (personas excéntricas) o raspadores que desean algo de brillo y no les importa la seguridad o la eficiencia.