Велоиндустрия — Что лучше: однокоронка против двухкоронки и перевёртыша

Хотели — получите! Тов. Primoz с vitalmtb продолжает свою тему с тестами сферических вилок в Солиде. В этот раз к своему сравнению он добавил ещё и двухкоронки. Получился обширный тест, сравнивающий жесткость всех распространённых типов вилок. Результаты и выводы под катом.

Тем, кто не читал первую часть, настоятельно рекомендую с ней ознакомиться.

TL;DR

— Торсионная жесткость двухкоронных перевёртышей где-то в 2 раза ниже чем у аналогичной вилки обычной компоновки
— Добавление второй короны заметно увеличивает торсионку и чуть-чуть увеличивает жесткость на изгиб
— Добавление второй короны даёт больше бонусов перевёртышу и меньше обычной вилке
— 20мм ось даёт всё ещё даёт 20% буст к торсионке против 15мм оси
— Горилла — всё ещё лучшее решение для увеличения торсионки без увеличения жесткости на изгиб

Многабукав с картинками и графиками

Предпосылками к написанию второй части послужили довольно рациональные вопросы народа по поводу выхода новых 180мм Fox 38 и RS Zeb. Не проще ли вместо этих полумер уже воткнуть двухкоронку?

Как и в прошлый раз — за основу автор взял Rock Shox Lyrik. Однако теперь модели знатно доработали, появился конический шток с зонами приложения усилий и полая корона. Анализ проводился на одинаковом расстоянии от оси до короны для всех вилок, ~600мм. Использовались те же диаметры ног — 35, 36, 38 и 40мм, что в купе с двухкоронностью и перевёрнутостью покрывает практически все вилки, от Intend до Fox, Rock Shox, DVO (но не Emerald), SR Suntour, Xfusion, Ohlins и Marzocchi (даже стареньких).

Детализированные модели вилок

Обычная вилка, или RSU

Перевёртыш, или USD

Обычная двухкоронка RSU

Двухкоронка перевёртыш USD

Короны и штоки

Автор переработал модели корон и штоков, и теперь это не просто металлические бруски. Модели больше походят на реальные образцы и отличаются у однокоронного и двухкоронного вариантов. Так же переработана модель штока, который теперь исполнен не просто в качестве фиксированной трубы, а с зонами приложения усилий.

Однокоронка

Полая корона и конический шток у всех моделей. Толщина штока у основания — 5мм, вверху 2 мм. Толщина стенки в месте фиксации ног — 5мм. Высота короны 60мм (сумма высоты корон у двухкоронки).

Двухкоронка

У неё конструкция корон попроще, но тоже примерно похожа на реальность. Высота нижней 40мм, верхней 20мм, что примерно соответствует показателям Boxxer. Толщина стенок постоянна для всех диаметров ног — 5мм. Шток прямой, 1.1/8, толщина 2мм. У перевертышей всё идентично.

Дропауты

Конструкция с прошлого раза не изменилась. Левый и правый дропаут одинаковые.

Башинги и Штаны

За основу были взяты размеры башингов Lyrik'a. Штаны одинаковые у всех образцов, кроме двухкоронки перевёртыша. Естественно, чтобы достать до верхней короны штаны перевёртыша должны быть длиннее.

В перевёртыше скорее всего нижний башинг будет больше верхнего, но автор проверил как увеличение размеров башинга влияет на жесткость и получил минимальные изменения.

Однокоронка

Однокоронка перевёртыш

Двухкоронка аля Fox 40 с 40мм ногами

Двухкоронка перевёртыш

Горилла

С прошлого раза автор не менял модель гориллы и рисунок ещё с неправильной короной. Очевидно, есть только на обычной RSU вилке. Использовалась довольно простая сплошная модель без рёбер жесткости и всего такого. Для всех вариантов она оставалась неизменной и увеличение размеров гориллы не проверялось.

Ось

Ось тоже прежняя, но есть одно важное изменение. Теперь диаметр оси на всех образцах — 20мм. Здесь небольшой промах, т.к. современные однокоронки поголовно на 15мм осях. Но можно экстраполировать данные с прошлой статьи и держать в уме, что 20мм ось на 20% увеличивает торсионку у обычной вилки.

Сама ось выполнена в виде прямой трубки с толщиной стенки 3мм и шириной обхвата дропаутом 25мм. Для имитации нагрузки от подшипников втулки ось была поделена на соответствующие части.

Ноги

У обычной и у перевёрнутой вилки это просто прямая труба с постоянным диаметром и сечением 2мм.

Материалы

За основу всех узлов был взят алюминий 6061.

Что проверялось

В этот раз всё сильно проще

— Диаметр ног: 35, 36, 38 и 40мм.
— Ход вилки: На сэге — 20% (36 и 40мм для 180 и 200мм вилок). После середины хода — 60% (108 и 120мм соответственно).
За базовые значения (100%) на этот раз взяли 38мм вилку. На всех графиках она выделена жирной черной обводкой.

Детали расчёта

Все параметры расчёта остались прежними. Кроме башингов и ног все узлы были соединены между собой. Для башингов использовали фрикционный контакт с минимальным значением трения, которое позволяло любое скольжение ног внутри них. Размер сетки для расчётов — 3мм. Это позволило получить результаты довольно быстро и малой кровью, 3 — 5 минут на расчётную точку (всего их было 144) и 10ГБ оперативы. Уменьшение сетки до 0.6мм увеличивало расчёт на 2.5 часа на точку и требовало ~80ГБ оперативы, а разница в результатах была всего 1.3%. При 0.8мм разница всего 1%. Так что размер сетки остался неизменным.

Какие силы прикладывались

Все расчётные точки проверялись на изгиб и жесткость. Силы прикладывались спереди (перпендикулярно оси втулки, 100Н) и на скручивание (50Нм). Силы прилагались к точкам контакта подшипников втулки с осью и помечены буквами A и B.

Как уже было написано выше — шток теперь не жестко зафиксирован, т.к. для двухкоронок такой подход не сработает. Так что автор сделал имитацию рулевой и по аналогии с осью втулки поделил шток на 4 части, имитируя рулевую колонку. Сразу над нижней короной была 10мм область для нижнего подшипника рулевой. А через 130мм ещё одна такая вставка для верхнего подшипника. Уже над ней крепилась верхняя корона у двухкоронок или вынос для однокоронок и эта область жестко фиксировалась (С). Итоговая высота рулевой в обеих вариантах составила 150мм. «Подшипники» виртуальной рулевой были жестко зафиксированы в пространстве, но позволяли штоку свободно изгибаться и скручиваться.

Также не учитывалось, что в реальности фланцы колпачков на втулках упираются в дропаут и добавляют жесткости всей конструкции.

Картинка с местами приложения нагрузок

Имитация подшипников в рулевой

Картинки с максимальной деформацией под нагрузкой. Для наглядности значения увеличены в 10 раз.

Результаты

Ну наконец-то, да? Как уже говорилось, за точку отсчёта берётся вилка с 38мм ногами, будь то однокоронка или двухкоронка. Ей присваиваются показания в 100%.

Также, для пущей наглядности была проведена цветовая дифференциация ~~штанов~~ вилок. Базовый вариант отмечен зелёным, обычная вилка желтая, перевёртыш синий. В шашечку покрашены двухкоронки. Думаю вы разберётесь.

Диаметр ног

Обычная однокоронка. Изгиб и торсионка

И вот первое место, где есть заметные изменения. Значения изгиба остались примерно такими же, как и в прошлом тесте. А вот с торсионкой всё чуть интереснее. Из-за того, что шток теперь не жестко зафиксирован на всю длину, а только за свою верхушку, и может слегка скручиваться — увеличение диаметра ног практически ничего не прибавляет к торсионке.

Однокоронка перевёртыш

У однокоронных перевёртышей профит от увеличения диаметра ног ещё меньше. Здесь можно брать вилку с 35мм ногами и не париться. Увеличение диаметра ног только увеличит вес вилки.

Обычная двухкоронка

Увеличение диаметра ног даёт двухкоронкам неплохой буст к изгибу. Торсионка увеличивается незначительно.

Двухкоронка перевёртыш

Здесь в среднем 10% буст к изгибу и к торсионке для каждого значения диаметра ног. И если первый параметр не так важен у изначально очень жестких на изгиб перевёртышей, то прибавка к торсионке — приветствуется!

Сравнение обычной однокоронки с однокоронкой перевёртышем

Однокоронный перевёртыш примерно на 66% жестче на изгиб и на 60% проигрывает в торсионке. 35мм ноги снова идеальный вариант.

Сравнение обычной двухкоронки с двукоронным перевёртышем

Если 66% в жесткости на изгиб были внушительными, то как вам 125% перевес в пользу перевёртыша? С торсионкой примерно те же 60% проигрыша, что и у однокоронок.

Сравнение обычной однокоронки и двухкоронки

Есть ли смысл ставить вместо условного 38мм однокоронного Zeb поставить 35мм двухкоронный Boxxer? Если вам не хватает торсионки, то определённо да! У торсионки почти 40% прирост (а это ещё без учёта того, что у однокоронок 15мм ось, которая даёт на 20% меньше торсионной жесткости). А вот во фронтальной жесткости двухкоронка внезапно проигрывает 14%. Хотя тут уже можно воткнуть условную Fox 40 и получить большие бонусы по обоим параметрам.

Сравнение однокоронного и двухкоронного перевёртыша

Здесь безоговорочная победа двухкоронки.

Наконец-то мы добрались до самого интересного. Вы готовы дети?

Сравнение всех 4-х типов вилок в одном месте

Жесткость на изгиб — явно прерогатива двухкоронных перевёртышей. Такой перевёртыш с 40мм ногами в 3 (три) раза жестче однокоронки с 38мм ногами. Торсионку вы видите сами, не забудьте сделать поправку -20% к торсионке на всех вилках с 15мм осью.

На 60% хода

Немного путающий график, но пусть будет. Здесь отмечается увеличение жесткости при 60% хода (против изначальных 20%). Только прирост показан не относительно соседей, а относительно типов вилок. Т.е. у однокороки фронтальная жесткость вырастает на 56%, а у однокоронки перевёртыша на 46%. И вот эти значения уже нужно прибавлять к графикам сравнения этих вилок.

Выводы

Основной вывод написан ещё в самом начале статьи в разделе TL;DR.

Стоит помнить, что выводы показывают только общую картину. В реальности вилки имеют разные короны, гориллы и прочие параметры. Так что 38 Zeb не равен Fox 38. Плюс, стоит делать поправку на ось. В этот раз у автора все вилки с 20мм осью, чего в реальности на однокоронках сейчас не встретишь. Хз почему он не стал заморачиваться с диаметрами оси. Наверно устал.

Какой самый оптимальный вариант? Ответ банален до безобразия — «чудо-таблетки» не существует. Пробуйте, экспериментируйте, выбирайте железку для себя.