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本帖最后由 xuxuxu88 于 2013-9-12 11:25 编辑
人肉马达一二 最近小试了几次多档变速的山地车,感到无论是起步、爬坡或是冲刺、平地,都可以有不同的变速档位来适配人肉马达的最佳出力状态,的确是很爽。早年也曾在自行车上下过点功夫,在此班门弄斧侃点人力变速车档位与车速之间的理论,个人观点仅供版内车友们玩车时参考。
一、人肉马达的特点:
人体的出力与汽油机出力的特性大不相同;人体的出力在慢速度时力量较大,而汽油机的出力特性多数在慢转速时力矩较小。人体的出力随着运动频率的升高而力量减少,而汽油机出力的特性多在中等转速时力矩最大。人体的出力与汽油机出力特性相同之处是:输出的总功率都是随转速的上升而上升的,虽然这两者的输出功率都不是与转速成正比。
人体的出力还有一点与汽油机出力的特性大不相同的是,人体可以在短时间内发出比平时多几倍的力量,这点在汽油机来说是做不到的。(汽油机的短时间内最大功率最多+30%)鉴于人体的出力在慢速度与瞬间力量较大的特点,满足了车辆在起步、上坡时的大力矩需要,所以一般的自行车在固定传动比的情况下,也能骑得很好,这点是汽油机出力特性所望尘莫及的。
人体的出力与汽油机出力的特性不相同的地方还有:人体的出力的频率不宜太快或太慢;太快时力量跟不上,出不了多大的力量。在慢速度时力量较大,但长时间用力肌肉很容易疲劳。对有多档变速的自行车来说,加多档位的好处就是将脚踏的转速改变到最适于人肉马达的状态,让人体的力量能充分发挥。车速的提高不是因为增加了人体的力量,而是因为提高了人力应用的效率。
人肉马达倒底有多大的力量,这是个范围很大的数据;一般常人在几秒钟内可以发出一个马力,几分钟内可以发出1/3的马力,但长时间(半天)踩车就只好按1/10马力来计算。别小看了人肉马达的这点力道,用在老牙二八大杠的单飞车上,也可以在平地上跑出18MA的车速来。人肉马达的特性优点虽多,但毕竟与汽油机不能抗衡的是:人体的力量太小而且还很难持久。从运输经济上来讲,人力车翻越上千米高的山头约需消耗一碗大面,而同样费用的汽油则够摩托车载人翻越三次以上的。所以脱离了体育锻炼的意义来讲,长途旅游还是用轻摩较好。
二、平地车速与所需功率的关系:
自行车行车时所需功率与车速、风阻系数、滚动阻力、风速、上行坡度、等五项有关,自行车在好车好胎好路面情况下的“滚动阻力”较小,可以忽略不计,再排除了非常规路况下的“风速”与“坡度”,余下的就是“车速”与“风阻系数”的问题。“风阻系数”由人体迎风面积与阻力系数构成,因人而异变化多端,在草算时图方便往往就当它是半个平方米的平板,以此来取代一个复杂化的标准人体,在一般的理论计算上也还大致可以如此推算。
由于自行车行车时所受到的迎面风阻是车速的平方,行车所需功率与车速就是立方值的关系。(行车功率的问题在摩托版里早有详细谈论,在此简略。)按简单推算风阻功耗的结果大致如下:
9码=0.0125HP,12码=0.03HP,15码=0.058HP,18码=0.1HP。
21码=0.16HP, 24码=0.24HP,27码=0.34HP, 30码=0.46HP。
33码=0.62HP, 36码=0.8HP, 39码=1.02HP, 42码=1.27HP。
由此可见,如果不是在减少“风阻系数”上下功夫,一般人肉马达的力量短时间可以冲刺到40码,但多数时间只适宜在12- -24码的车速下运行。 |
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