Tengo una bicicleta de carretera de disco hidráulico con un rotor de 160 mm en la parte delantera y 140 mm en la parte trasera. La configuración es exactamente la misma de adelante hacia atrás, excepto por el tamaño del rotor. Me gustaría saber la disparidad entre la fuerza que tendría que aplicar en la palanca del freno para que la fricción total o la potencia de frenado sea igual de adelante hacia atrás, para una velocidad dada en una distancia dada, hasta una parada completa, es decir, total trabajo realizado por cada uno sea exactamente igual. Dado que el rotor de 140 mm tiene 7/8 del tamaño del de 160 mm, estaría tentado a decir que un tirón de palanca igual produciría 7/8 de fricción en la parte trasera, pero estoy seguro de que hay más que eso.
Entonces, por ejemplo, si voy a 10 mph y me detengo a más de 100 pies, ¿con qué fuerza tendría que jalar cada palanca (como una proporción de freno delantero/freno trasero) para asegurar que mi impulso se convierta exactamente en el misma cantidad de calor por cada rotor respectivamente?
No se preocupe por el par igual. La rueda delantera hará hasta el noventa por ciento del trabajo en una parada máxima. Aprenderá a modular la parte trasera para evitar el bloqueo. La misma presión estará bien para paradas normales.
Hay algunas suposiciones en su pregunta que hacen que sea casi imposible de responder.
La fricción de cualquier rueda es directamente proporcional al peso que actualmente soporta esa rueda. A medida que frena, el "peso" efectivo se mueve de ambas ruedas a casi por completo en la rueda delantera. Cuanto más frene solo la rueda trasera, antes se bloqueará.
Casi cualquier freno puede bloquear una rueda, y una vez que bloqueas una rueda, tu distancia de frenado no será más corta [1] y habrás perdido una cantidad significativa de control sobre hacia dónde se dirige la bicicleta. El objetivo de los discos más grandes no es aumentar la potencia de frenado absoluta sino aumentar el control y la disipación de calor. La diferencia de apalancamiento entre un rotor de 140 mm y uno de 160 mm en comparación con el diámetro mucho mayor de la rueda es bastante mínima:
140/700 = 0,2
160/700 = 0,228
Un disco más grande le permite acercarse al punto de bloqueo y también sufre menos desvanecimiento de los frenos debido al calentamiento. En términos de la jerga de MTB, un rotor más grande proporciona una mejor "modulación", lo que significa control de la potencia de frenado, no una potencia de frenado absoluta.
La respuesta a su pregunta no es una razón simple, sino una curva que es una solución a un conjunto relativamente complejo de ecuaciones diferenciales.
[1]- Dependiendo de la superficie, en realidad puede alargarse.
Suponiendo la misma fuerza aplicada por el cilindro y los mismos materiales, con el mismo tamaño de pastilla, el rotor más grande tendrá un "brazo de palanca" más grande y será más "efectivo", en proporción al diámetro.
Su respuesta simple es esencialmente correcta. Un sistema hidráulico mantendrá una ventaja mecánica bastante constante y las pérdidas por fricción serán insignificantes. Entonces, 8/7 más de fuerza en la parte trasera proporcionará pares idénticos en cada rueda, siempre que la respuesta de fricción de la pastilla sea lineal. Como se señaló, los pares idénticos no significarán mucho ya que cada rueda está bajo una carga diferente. O para decirlo de otra manera, mientras ambas ruedas mantengan el contacto con la carretera, ambas desacelerarán al mismo ritmo, independientemente del freno que esté usando...
Suponiendo que el material hidráulico, las pastillas y el rotor sean idénticos, la fricción será lineal con la fuerza aplicada. Sin embargo, el disco más grande se mueve más rápido al pasar la pinza, lo que aumenta la distancia sobre la que actúa la fricción y, por lo tanto, la potencia de frenado. La relación será de aproximadamente 7/8 (con un rotor más grande que necesita menos fuerza) con algún ajuste por el hecho de que las almohadillas no están en el borde del disco (lo que hace que la diferencia sea algo mayor).
El frenado provoca la transferencia de peso: la rueda trasera tiende a levantarse mientras que la delantera lleva más peso. Esto significa que la rueda trasera se deslizará con una potencia de frenado significativamente menor que la delantera (escuché que es alrededor del 50% para los diseños comunes). Esto significa que, en algunas condiciones, algunos niveles de potencia de frenado que se pueden lograr con el freno delantero serán imposibles con el trasero.
(Una discusión detallada de cómo equilibrar y combinar el uso del freno delantero y trasero está fuera del alcance de esta pregunta).
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