نحوه محاسبه توانایی صعود: رابطه بین گشتاور، وزن کل و شیب، و چرا سه چرخه ها باید از

1. ابتدا یک مدل فیزیکی صحیح ایجاد کنید

توانایی بالا رفتن اساساً مسئله "چه مقدار قدرت" نیست بلکه "آیا کشش کافی است". با سرعت ثابت در شیب، کشش مورد نیاز برابر با مقاومت شیب به علاوه مقاومت غلتشی است (کشیدگی آیرودینامیکی در سرعت پایین ناچیز است):

F(N) = m × g × sinθ + m × g × cosθ × f

که در آن m جرم کل شامل وسیله نقلیه و مسافران (کیلوگرم)، g = 9.8، θ زاویه شیب و f ضریب مقاومت غلتشی است (تقریباً 0.015-0.03 برای لاستیک‌های بادی روی سطوح سخت).

عمل مهندسی شیب‌ها را به صورت درصد بیان می‌کند: شیب 10% ≈ 5.71 درجه، 20% ≈ 11.31 درجه.

2. یک مثال قابل محاسبه مجدد

یک سه‌چرخه تفریحی با وزن کل 250 کیلوگرم که از شیب 10% بالا می‌رود:

F = 250 × 9.8 × sin(5.71°) + 250 × 9.8 × cos(5.71°) × 0.02 ≈ 244N + 48.8N ≈ 293N

با سرعت بالا رفتن 6 کیلومتر در ساعت (1.67 متر بر ثانیه)، قدرت مورد نیاز در چرخ:

P = 293N × 1.67 m/s ≈ 489W

با در نظر گرفتن 85% راندمان موتور و 96% راندمان کنترلر، سمت باتری حدود 600W نیاز دارد. این بدان معناست که یک واحد با توان 500 وات در شیب 10% با سرعت 6 کیلومتر در ساعت در حال حاضر در بار کامل قرار دارد یا از آن فراتر رفته است و در عمل به سرعت 4-5 کیلومتر در ساعت کاهش می‌یابد. این موضوع بازخورد رایج "توان نامی 800 وات است اما نمی‌تواند شیب محله را بالا برود" را توضیح می‌دهد.

3. چرا موتورهای هاب در شیب‌ها مشکل دارند: مشکل ضرب گشتاور

موتور هاب چرخ را مستقیماً و بدون دنده کاهنده می‌راند، بنابراین کل گشتاور چرخ باید از موتور تأمین شود:

گشتاور چرخ T = F × r (r شعاع چرخ است، معمولاً 0.25 متر)

در مثال بالا: T = 293 × 0.25 ≈ 73Nm.

بیشتر موتورهای هاب درایو مستقیم دارای گشتاور نامی در محدوده 20-40 نیوتن متر هستند و فقط می‌توانند با اتکا به اضافه بار کوتاه مدت بالا بروند که منجر به گرمای شدید، افت راندمان و کاهش عمر طولانی مدت می‌شود. این دقیقاً دلیل فنی "در زمین صاف خوب است، در هر شیبی بیش از حد گرم شده و کند می‌شود" است.

موتورهای مید-درایو یا راه‌حل‌های دنده‌ای از طریق نسبت دنده گشتاور را ضرب می‌کنند و به موتور اجازه می‌دهند چندین برابر گشتاور چرخ را تحویل دهد - اما با ساختار پیچیده‌تر و هزینه بالاتر. سه‌چرخه‌ها از راه‌حل متفاوتی استفاده می‌کنند.

4. چرا سه‌چرخه‌ها باید از محور عقب دیفرانسیلی استفاده کنند

اگر دو موتور هاب مستقل مستقیماً به دو چرخ عقب سه‌چرخه نصب شوند، چرخ‌ها باید در پیچ شعاع‌های متفاوتی را طی کنند (چرخ بیرونی مسیر طولانی‌تری را طی می‌کند). بدون دیفرانسیل:

• چرخ داخلی مجبور به لغزش یا کشیده شدن می‌شود و باعث سایش سریع لاستیک می‌شود؛
• مقاومت فرمان افزایش می‌یابد و فرمان در سرعت پایین سفت می‌شود؛
• بدنه در پیچ‌ها بیشتر می‌چرخد و پایداری را کاهش می‌دهد.

یک دیفرانسیل مکانیکی به دو چرخ اجازه می‌دهد با سرعت‌های متفاوت بچرخند و در عین حال گشتاور موتور را بین آنها توزیع می‌کند. بنابراین معماری صحیح برای سه‌چرخه‌های تفریحی و وسایل نقلیه توریستی "تک موتور + محور عقب دیفرانسیلی" است، نه "موتورهای دوقلو هاب". این اغلب در انتخاب نادیده گرفته می‌شود اما مستقیماً دوام و ایمنی در پیچ‌ها را تعیین می‌کند.

5. متغیرهای دیگر مؤثر بر بالا رفتن

1. وزن کل: مسافران، بار سبد بار، سایبان و باتری همه حساب می‌شوند؛ 250 کیلوگرم در مقابل 400 کیلوگرم به معنای 60% تفاوت در تقاضا در همان شیب است؛
2. لاستیک‌ها: کم باد بودن و سایش آج مقاومت غلتشی را افزایش می‌دهد؛
3. محدودیت جریان کنترلر: محدودیت جریان، گشتاور قابل تحویل واقعی را تعیین می‌کند؛ توان نامی به تنهایی آن را به طور کامل منعکس نمی‌کند؛
4. دما: موتور و کنترلر در دمای بالا کاهش می‌یابند و توانایی بالا رفتن را بیشتر کاهش می‌دهند؛
5. پلتفرم ولتاژ باتری: با افت ولتاژ در حالت شارژ پایین، هم سرعت و هم گشتاور کاهش می‌یابد.

6. توصیه‌های انتخاب برای مشتریان خارج از کشور

1. ارائه حداکثر شیب، طول شیب و وزن کل - نه فقط "ما اینجا تپه داریم"؛
2. صعودهای طولانی (بیش از 200 متر) نیاز به ارزیابی تعادل حرارتی دارند؛ صعودهای کوتاه می‌توانند به اضافه بار کوتاه مدت متکی باشند؛
3. برای پروژه‌های کوهستانی یا املاک، موتور مید-درایو با دنده کاهنده یا محور عقب دیفرانسیلی با موتور گشتاور بالا را ترجیح دهید؛
4. محدودیت جریان کنترلر و گشتاور نامی/حداکثر را مشخص کنید تا اینکه فقط "اعداد قدرت" را مقایسه کنید.