As manivelas em forma de Z são uma boa ideia?

Eu me deparei com esse projeto do kickstarter , que promove uma forma original para as manivelas:

Eles reivindicam um arco mais amplo de pressão útil durante a rotação. Embora seu ponto principal seja discutido pelos sistemas de recorte, continuo inseguro quanto à sua reivindicação em geral.

Eles podem realmente ter um impacto positivo na potência / torque? Existe algum risco devido ao aumento do estresse em algumas partes do corpo?

Se o alumínio é suficientemente rígido, não faz diferença nenhuma - a manivela pode ter qualquer forma (um disco, uma forma S, etc.), mas a relação entre os dois pontos de contato ainda permanece a mesma, e é isso que importa.

O único efeito que a manivela pode ter é adicionar um pouco de mola à manivela, o que pode ser bom ou ruim para uma manivela eficaz. Mas o alumínio produz molas ruins e, se flexionar muito, logo fadiga e falha.

O risco para as partes do seu corpo é cortado por arestas cortantes quando a manivela falha.

Os comentários sobre o projeto Kickstarter têm algumas boas explicações sobre por que o design é efetivamente idêntico a uma manivela reta e por que o plano de produzir versões de fibra de carbono é perigoso.

Agora aproveite: se você tentou pressionar o pedal (como mostrado no vídeo) quando ele estava exatamente no ponto morto e parou, não importa se é uma manivela normal ou o Z-Torque, ele não vai querer mover. Eles são dois pontos rigidamente fixados no espaço, portanto, não importa o que você use para conectá-los, a 'física' os trata como se estivessem conectados por uma barra reta.

Prova simples: se você mover o torque Z apenas 2 graus antes do ponto morto superior e aplicar uma força (você pode tentar com um peso, em vez de um pé, torná-lo cientificamente válido), você verá que ele não se move para a FRENTE como aconteceria se sua manivela funcionasse como você argumenta (avançando a alavancagem por causa da dobra), mas ainda assim VOLTA exatamente o mesmo que uma manivela normal.

Parece diferente, mas funciona AO MESMO.

..e por que é perigoso:

2) Você absolutamente não pode usar um design otimizado para usinagem "moldá-los em fibra de carbono". A resistência do tecido é altamente anisotrópica. De qualquer forma, seu design mostrado na sua imagem é mais fraco, não mais forte, do que a peça usinada, se moldada em fibra de carbono (e com isso suponho que você queira dizer "moldada em polímero fundido com um verniz de fibra de carbono na superfície frontal) )

Uma manivela de fibra de carbono verdadeira teria a direção da fibra definida (geralmente à mão) de forma que a direção da fibra (ou a direção do grão) se alinhe à força exercida sobre a peça. Portanto, toda essa estrutura de escada que você moldou na peça realmente a tornaria MUITO mais fraca. Também teria componentes de metal usinados colocados na peça e colados aos compósitos para uma superfície de encaixe de metal com metal. Consulte http://www.zipp.com/support/identify/carbon_cranks.php para obter um exemplo da técnica de construção - observe o uso de uma aranha de alumínio à qual a manivela real está ligada.

[...]

5) Finalmente, e o ponto mais preocupante: você está lidando com uma parte importante do trem de força de uma bicicleta. O modo de falha nisso provavelmente será o ciclista em marcha e sua manivela cedendo e interrompendo. Este é o resultado de um acidente grave e possivelmente que altera a vida.

Testes e exames não destrutivos de materiais compósitos não são brincadeira. Posso garantir que o pessoal da Shimano e RaceFace tem anos de experiência na construção, validação e teste de estruturas compostas que eles construíram. O modo de falha dos materiais compósitos também é muito diferente do metal tradicional - há muito pouca ou nenhuma deformação inelástica.

O molde e a configuração que você mostra são bons para a produção de componentes compostos cosméticos (como o pedal de freio e acelerador "De fibra de carbono" do meu amigo). Um trilho de trem de missão crítica, nem tanto.

O comentário completo vale a pena ler.

Isso é apenas uma reformulação de uma idéia muito antiga e horrível. Veja PMP Cranks et al .

Editado para informações adicionais:

RE: Manivelas PMP

Um momento de reflexão mostra que uma manivela reta e uma manivela L sempre têm a mesma relação entre pedais, corrente e suporte inferior. Assim, não há vantagem para as manivelas em L. E uma manivela L sempre tem mais material do que uma manivela reta, portanto, está sempre em desvantagem em termos de peso, resistência, rigidez e / ou custo.

As manivelas PMP têm uma aranha aparafusada à manivela direita, com o cone quadrado formado pelas duas peças. O cone quadrado é carregado com muita força e, em pedaços, especialmente com alguns parafusos leves para mantê-los juntos, é provável que aumente muito as cargas e, portanto, leve a falhas prematuras. Portanto, pode ser imprudente usá-las, mesmo para valor artístico ou de humor.

RE: Manivelas de torque Z

A manivela do Z Torque consegue ter uma idéia ruim e piorar: a aranha da manivela não é simplesmente parafusada no braço direito. Em vez disso, representa cerca de 1/3 do cone quadrado, enquanto o braço é o outro 2/3. Isso coloca uma junta no meio de uma junta altamente estressada - tão estressada que os eixos de aço temperado às vezes quebram aqui.

O Z-Torque também possui muito menos distância ao solo do que uma manivela reta, muito menos que uma manivela PMP.

E depois há isso em seu próprio vídeo :

Os participantes alcançaram um consumo máximo semelhante de oxigênio, potências de saída de pico e eficiências brutas nas configurações de torque Z e de manivela normal (Tabela 1). Além disso, as classificações de esforço percebido (EPR) em 150 e 200 W, freqüência cardíaca (FC) no pico de potência, 150 e 200 W e cadência em 150 e 200 W não foram significativamente diferentes. No entanto, os participantes perceberam que seu esforço era significativamente menor no pico de potência com a manivela Z-Torque.

Mesmo seu próprio estudo e material não mostraram diferença significativa entre a manivela Z e uma manivela normal. A noção "percebida" é falha porque não é um teste cego / duplo cego.

Infelizmente isso não ajuda. As figuras de exemplo demonstram mal-entendidos mecânicos clássicos elementares e, mais especificamente, estática . Momento, também conhecido como torque, é definido como

M = F * d

Onde

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

A forma da manivela também não tem efeito. Fé a força proveniente da perna / pé e dé definida apenas pela distância entre o pedal e o cubo, multiplicada pelo seno do ângulo entre Fe o vetor definido pelo pedal e pelo cubo.

Na segunda foto de exemplo,

a mão que empurra é erroneamente posicionado para a frente de modo que dé aumentada, e que irá aumentar momento. No entanto, o pedal está diretamente acima do cubo, portanto, empurrar para baixo ainda cria um momento zero.

Se a manivela normal é A, você acha que a adição de braços Be Ce faria uma diferença (exceto a adição de massa)? Remova Ae você tem um sistema "em forma de Z".

Ele apenas adiciona peso extra e provavelmente é menos confiável devido ao aumento da flexão. O "braço da alavanca", para vantagem mecânica, é o mesmo de um braço que foi direto ao pedal. É como aqueles anúncios para "aprimoramento masculino".

Esse projeto não agrega nada de novo, muitas manivelas semelhantes a essa foram desenvolvidas durante os mais de 100 anos de design do ciclo e todas falharam em alcançar a suposta vantagem de potência e se tornarem populares.

Compre isso se você gosta da aparência do flex no eixo do pedal, compre-o.

Não.

• Você tem menos espaço para girar a roda dianteira quando a parte mais longa da manivela estiver na horizontal em relação ao solo.

• Você tem menos distância ao solo quando a parte mais longa da manivela está mais próxima do solo.

• O Flex sempre perde força e, mesmo que estes fossem perfeitamente rígidos, não há vantagem mecânica, pois a força não é aplicada no final do Z, mas no mesmo lugar que uma manivela tradicional.

No entanto, essas manivelas são perfeitas para manivelas (pessoas excêntricas) ou raspadores que desejam um pouco de brilho e não se preocupam com segurança ou eficiência.