QuánFabricants de bicicletes de muntanyaInicieu nous models, sovint destaquen la rigidesa, el pes, la comoditat o el rendiment aerodinàmic del nou model. D’aquests paràmetres, la rigidesa és la més important, que és el factor clau per fer una bicicleta el més eficient possible en la transmissió de força. Tot i això, hi ha molts detalls ocults sota el concepte general de rigidesa.
Entre els molts punts de venda que mencionen els fabricants de bicicletes de muntanya per tal de vendre els seus productes, apareix sempre la "rigidesa augmentada". En realitat és un paràmetre del qual parla molta gent, però poca gent entén el que significa realment. Tot i això, de la mateixa manera que el pes de la bicicleta, molta gent sobreestima el paper de la rigidesa augmentada. La rigidesa no és necessàriament més forta.
Què és la rigidesa
Abans de començar a analitzar què significa aquest paràmetre, el primer que cal fer és aclarir quina rigidesa és. Segons la definició que s’utilitza habitualment en l’enginyeria, la rigidesa és la capacitat d’un element estructural (en el cas d’una bicicleta, el marc) de resistir la deformació causada per l’aplicació de forces externes.
És per això que quan parlem de rigidesa, la majoria de la gent pensa immediatament en la força que apliquem als pedals i la quantitat que el fotograma es deforma lateralment amb cada cop de pedal.
Tanmateix, aquesta és només una de les forces que afecten el marc i altres forces, com ara els efectes de la força centrífuga quan s’enfila, sovint no es té en compte la reacció als cops de la carretera i altres irregularitats que es troben a la carretera.
Els enginyers que desenvolupen bicicletes han de tenir en compte tots aquests aspectes per aconseguir no només una producció extremadament forta de la bicicleta, sinó també la capacitat d’absorció d’impacte correcta, alhora que la bicicleta sencera el més lleugera possible.
Per tant, quan parlem de la rigidesa del marc, hem d’avaluar -lo en diferents àrees del marc, de manera que trobareu que aquest paràmetre és més interessant que l’altre.
En termes senzills, aconseguir la màxima rigidesa possible no és un problema. Simplement apilant els materials, sobretot si les matèries primeres tenen una resistència a la tracció elevada, donarà lloc a una estructura més rígida. A més del material, la secció transversal del tub també és important. Com més gran sigui la secció transversal, més gran és la rigidesa. Però l'efecte secundari és que el pes augmentarà inevitablement.
L’arranjament de les fibres de carboni és, per descomptat, també molt important. El mètode principal actual es basa en diferents arranjaments de fibres unidireccionals, que es caracteritzen per una alta rigidesa en la direcció de la disposició de fibra, però molt poca rigidesa en la direcció perpendicular a la fibra. Això fa possible que els enginyers aconsegueixin usos corresponents en diferents zones del marc en funció de la posició de cada drap de fibra.
Obtenir un ajust perfecte requereix un treball computacional molt complex, que afortunadament ho fan els enginyers al segle XXI, principalment en ordinadors d’alt rendiment mitjançant el programari d’anàlisi d’elements finits (FEA), que permet als enginyers generar centenars de marcs virtuals i simular la seva resposta a diferents forces aplicades.
L’objectiu de disseny del marc és aconseguir l’equilibri i afegir rigidesa només allà on es necessita. Amb aquesta finalitat, definim diversos tipus de rigidesa en els marcs de la bicicleta.
Pedalització rígida: rigidesa lateral
Primer, el que normalment considerem que és la rigidesa lateral, que es mesura en els seus laboratoris aplicant una càrrega al suport inferior per simular les forces aplicades pel pedaleig. Aquesta rigidesa mesura principalment el grau en què la zona de la part inferior deforma cada cop que les cames trepitgen les manivelles. Curiosament, la rigidesa lateral ha de ser el més elevada possible, perquè minimitzant el desplaçament lateral, la força vectorial que generem pot ser la força màxima transmesa a la roda posterior.
A més, el triangle posterior també ha de ser prou rígid per no deformar -se quan la cadena transmet la força a la part posterior.
Aquest és el paràmetre que els revisors de bicicletes intenten avaluar la facilitat que una bicicleta pot accelerar ràpidament, i aquest rendiment és especialment important per als escaladors i els sprinters que exigeixen que la bicicleta encara pugui mantenir tota la potència en llançar un atac o enfrontar -se a un sprint de gran grup. Tanmateix, a velocitats de creuer, es pot dir que la majoria de marcs del mercat són molt eficients, perquè la sortida de potència és més estable i no és gaire diferent de la producció dels entusiastes ordinaris.
Per assolir l’objectiu de la rigidesa de la part inferior de la part inferior, els fabricants de bicicletes s’han compromès a seleccionar claudàtors més amplis i bressols de 30 mm. Les cadenes també són sovint molt gruixudes, sobretot als seus costats, però no són massa gruixudes per evitar la compatibilitat amb la roda posterior. El suport inferior i les cadenes són sovint asimètriques per equilibrar la resposta a les diferents forces generades al costat de la unitat i al costat no de la unitat. També s’utilitzen diferents disposicions de fibra de carboni per maximitzar aquest efecte.
Control de precisió: rigidesa torsional
Un paràmetre més important però menys esmentat és la rigidesa torsional. Això defineix la quantitat que es retorça el marc sota diferents forces. Aquest gir afecta l’alineació de les rodes frontals i posteriors i, per tant, té un impacte significatiu en la manipulació de la bicicleta, sobretot quan s’enreda.
Quan s’enfila a gran velocitat, la bicicleta aplica força centrípeta a l’interior de la corba, cosa que crea força centrífuga que tendeix a desplaçar -nos de la corba. A causa de les diferències en l'estructura de la forquilla i el triangle posterior, les forces de les rodes frontals i posteriors no són les mateixes, cosa que fa que les rodes no es facin malmesos en la seva línia mòbil.
Per al motorista, ho descriuríem com a maneig imprecis. Bàsicament, quan el genet dibuixa una línia a la cantonada com un pinzell, la bicicleta no us dóna la resposta estreta que desitgeu. Al contrari, quan una bicicleta funciona bé en aquest paràmetre, no només és fàcil dibuixar una corba, sinó també amb un moviment senzill, podeu apuntar la bicicleta al centre de la flexió i, després de tallar el centre de la flexió, corregeix gradualment el vostre angle longitudinal de la flexió amb una progressió molt uniforme i la reacció a canvis sobtats en la direcció de la part frontal de la bicicleta a la línia de corretja també serà més fuga. En general, tot el control de la volta es farà lleugera i directa, i no hi haurà cap sensació lenta d’aquests models menys rígids.
Per evitar que el marc es torci fàcilment, els fabricants solen reforçar el cos de la forquilla i utilitzar un tub de direcció més gran. De fet, el rodament dels auriculars ha augmentat any rere any, des de la tradicional polzada fins al rodament de 1,5 polzades que sovint es veu al bol inferior. Aquesta és també la raó per la qual el dipòsit d’una bicicleta sol ser la secció transversal més àmplia, perquè és la part principal de suport de l’estructura del marc.
Però hi ha un altre aspecte a tenir en compte. És que la rigidesa lateral i la torsió ha de ser equilibrada per donar al marc el millor rendiment sense cap compromís. D'altra banda, la rigidesa lateral a la part davantera i els eixos posteriors pot dificultar la bicicleta quan les condicions de la carretera no siguin perfectes, perquè es rebotarà després de cada impacte de la carretera. Per tant, hi ha més aspectes a considerar que aquests.
Passeig suau: rigidesa vertical
Si l’objectiu dels punts anteriors és aconseguir la rigidesa més forta possible, aleshores en el pla vertical, és el contrari: una certa rigidesa per evitar l’efecte rebot, però alhora, la capacitat de deformació suficient per resoldre les irregularitats de la superfície de la carretera.
Es tracta d’un paràmetre molt difícil d’ajustar perquè està afectat pel pes del motorista i el disseny de la bicicleta té en compte diferents tipus de pilots. Per descomptat, ara és possible inferir la mida mitjana d’un motorista d’una certa mida mitjançant l’anàlisi de grans dades de pilots, de manera que els enginyers puguin ajustar aquest paràmetre amb més precisió.
En general, com la rigidesa lateral, la secció transversal del tub de fotograma i la disposició del drap de carboni tindran un impacte significatiu en la rigidesa vertical. L’ajust de la rigidesa vertical també s’esforça per aconseguir un equilibri perfecte entre l’absorció de vibracions i l’eficiència de la transmissió de la força sense afectar la rigidesa lateral.
La rigidesa vertical sol afectar l’aerodinàmica, perquè el tub aerodinàmic augmentarà la secció vertical del tub, augmentant així la rigidesa vertical i reduint la secció transversal horitzontal, que afectarà la rigidesa lateral, que és completament oposada al que el marc busca.
La solució a aquest problema es basa generalment en un tub de cua virtual truncat i augmentant l’àrea de secció horitzontal del tub, sinó que això no només afecta el pes, sinó també el rendiment aerodinàmic.
Què passa si la bicicleta és massa rígida o massa suau?
Com dèiem al principi, si el valor absolut de la rigidesa és important, és molt fàcil fer una bicicleta extremadament rígida amb materials moderns. Tot i això, pocs de nosaltres podem durar més d’una hora amb una bicicleta, no només perquè els canvis a la superfície de la carretera ens trenquen ràpidament els braços i l’esquena, sinó també perquè la reacció a qualsevol petita operació és massa ràpida, obligant -nos a estar nerviosos tot el temps.
De fet, en un període determinat de la història, una vegada vam tenir una bicicleta i, tot i que es van sentir extremadament meravellosos quan vau trepitjar -la, sobretot en accelerar, aviat va quedar clar que una bicicleta no era pràctica al món real. A mesura que passaven els quilòmetres, ens va fer mal més del que va ajudar, o a cada doblet de baixada, no ens va donar res positiu, excepte massa confiança en la volada. Crec que tothom encara recorda els models de carreres d’alumini que eren populars a principis del segle XXI. Es tractava de "dues rodes i un pol, res més a fer".
A l’altre extrem, solíem pensar en ells com a “bicicletes de cotó”. Probablement el tipus de bicicletes que requereixen una sortida contínua d’alta intensitat per mantenir la velocitat de creuer i sentireu que més de la meitat del vostre poder ha desaparegut, sense oblidar-vos de la resposta d’un vell quan s’accelereu.
Aquestes bicicletes també evocaran els records de malson de la gent quan es dirigeixen i es troben. Crec que els pilots que posseeixen bicicletes de ruta de marc d’acer de gamma mitjana poden entendre el que vull dir. Tot i que podem anomenar aquestes bicicletes "elegants de forma i luxosa en textura", els que entenen ho entendran.
Després de la introducció anterior, sabem que en la majoria dels casos, la rigidesa més elevada serà definitivament més popular, però s’ha de provar rigorosament a totes les àrees del marc i finalment aconseguir un equilibri perfecte de diversos indicadors. En resum, la rigidesa global del marc ha augmentat significativament al llarg dels anys. A la darrera generació de models, potser només haureu de trepitjar -ho algunes vegades, mentre que en el mateix model que pot ser que hi hagi deu anys, potser haureu de trepitjar -ho molt més. Mitjançant aquesta comparació, podeu sentir molt intuïtivament l’impacte enorme del desenvolupament del coneixement del disseny de fotogrames, l’enriquiment d’eines de disseny i la millora de la qualitat del material sobre el rendiment de la bicicleta.
