Навіщо використовувати багато матеріалів на ланцюгах?


16

Чому на типовому потрійному колінчастому колісі середнього рівня зовнішні кільця (більші кільця) будуть алюмінієвими, тоді як внутрішнє кільце (мале кільце) - хромо-мо?

Мені здається, що якби алюміній був достатньо хорошим для одного, він був би досить хорошим для всіх.

Чи це стосується величини сили, прикладеної до кожного кільця? Можливо, найменше кільце, швидше за все, буде використано в скелелазіннях, коли велосипедист стоїть, тому найбільше зусиль прикладається до кривошипа в цій точці (і, отже, вам потрібне міцніше кільце)?


Враховуючи, що ви можете стояти на будь-якому кільці, я вважаю, що максимальна сила, прикладена до будь-якого кільця, може бути однаковою. Менше кільце має менше зубів і менше ланцюгового контакту, тому в меншому кільці може бути прикладена більша сила на зуб.
Річ Мелтон

6
Мале кільце використовується не лише в меншій кількості зубів, але, завдяки ефекту "важеля", загальна сила на кільце вище. Два ефекти множиться.
Даніель Р Хікс

Правильно. Я забув про крутний момент. Чорт ти крутний момент!
Ritch Melton

Відповіді:


14

Це насправді питання множення сили, яке забезпечує кожен ланцюг, і розміру / маси кожного ланцюга.

Різниця сил

Давайте запропонуємо, лише на мить, щоб у вас був ланцюг настільки великий, що радіус його майже такий же, як довжина кривошипа. Якщо вершник стояв на педалі, користуючись цим ланцюжком (і використовуючи прості педалі платформи). Максимальна теоретична сила на ланцюг буде дорівнює вазі вершника. (Припустимо, що він / вона не тягне за руль).

Тепер давайте позбудемось цього непрактичного та смішно великого ланцюга і встановимо більш реалістичний, той, який має радіус приблизно половини довжини кривошипа. Тепер, коли вершник повторює попередній експеримент, тепер максимальна теоретична сила застосувала вагу вершника * 2.

Якщо ви повторите весь експеримент, але цього разу з ланцюжком, що має радіус 1/4 довжини колінчастого колеса, максимальна сила в ланцюзі була б у 4 рази більшою від ваги вершника.

Тобто, у такому простому механізмі, як кривошип, вихідна сила може бути обчислена як:

OF = ЯК * (Ir / Or).

Де IF = вхідна сила, Ir = вхідний радіус, або = радіус виходу. А радіус - це відстань від осі до точки, де діє сила.

Як ви можете собі уявити, більшість колінчастого колінчастого колінчастого колеса мають велику ланцюгову стрічку, яка має радіус приблизно наполовину довжини кривошипа. Менший ланцюжок наполовину більший. Ефективно, типовий потрійний кривошип подвоює силу виходу в малому ланцюговому ланцюзі відносно найбільшого.

Вага має значення

Однак це лише частина теми. Чим більше ланцюг, тим він важчий. І це також обертається частина велосипеда, тому деякі можуть стверджувати, що інерція обертання мала б значення. Як ви здогадаєтесь, ланцюги CroMo важчі, ніж Al.

Довговічність

Це все ще не повністю пояснює рішення, але ось що: алюміній, як правило, має меншу стійкість проти зносу тертя, ніж сталь. Наприклад, якби вам довелося подати кусок алюмінієвого шматка, ви зробили б це з невеликими зусиллями порівняно з аналогічною роботою навіть на м'якій сталі. До цього додається той факт, що нова ланцюг в новій ланцюговій коробці залучає кілька зубів при повному контакті ролика-зуба, ефективно розподіляючи навантаження серед кожної точки контакту. Невеликий ланцюговий механізм може забезпечити менше контактних точок для розповсюдження вантажу, тобто кожен зуб піддається більшій частці від загальної сили, прикладеної вершником і помноженої на кривошип. Це означає, що зуб у малому ланцюгу несе набагато більше навантаження, ніж зуб у великому ланцюговому.

Коефіцієнт використання

До цього ми можемо додати досить суб'єктивний аргумент, що більшість вершників проводить більше часу в середньому ланцюжку, можливо, в малому або багато стрибає між ними, тоді як великий використовується більш епізодично, як правило, у швидких спусках, де перемагає вершник Не використовую його повноту сили і не надовго.

Висновок

Всі ці аргументи роблять вибрані матеріали хорошим компромісом між вагою, міцністю і, можливо, вартістю.

Алюмінієві малі та середні ланцюжки дуже швидко зношуються, і вони будуть схильні до вигину внаслідок неправильної техніки зсуву. Великий ланцюжок із сталі був би важчим, і різниця була б легко помітна, тримаючи кривошип в руці, тому кривошип з алюмінієвим великим ланцюжком зробив би кращу покупку серед двох.

Різниця у вазі між маленькими ланцюжками, виготовленими з цих матеріалів, була б менш помітною, і покупець може не так звернутися до оплати різниці в цінах за таке невелике зниження ваги (виграш?).

Крім того, невеликі алюмінієві пружини можуть краще підходити для професійних гонщиків, які в ідеалі можуть бути належним чином спонсоровані, тому витрачати ланцюжок на гонку не є великою справою. Крім того, він / вона може (в ідеалі) мати оптимізовану техніку зсуву (тобто вершник виявив свої помилки в техніці перемикання та виправив їх).


Відмінна відповідь. Я б інтуїтивно вважав силовим аспектом, але велика кількість зубів у великому та малому кільці - також важлива відмінність!
Стівен Тусет

Чи може хтось пояснити, що депутат означає в цьому контексті?
Жан-Бернар Пеллерін

1
@ Жан-Бернар Пеллерін: Найменш досвідчені гонщики схильні робити помилки під час перемикання, наприклад, кросшинг. Це може призвести до більш швидкого зносу або пошкодження ланцюга, виготовленого з більш делікатного (дорогого) матеріалу, тому в цьому контексті знешкоджений означає, що вершник виявив виправлені недоліки в техніці.
Ягазіель

Ви згадали про "техніку зсуву депутатів" - це неперекладний термін з іншої мови? Що це означає?
Саймон МenКензі

3
Я замінив 'depured' на 'optimized' та виправив помилку на друку.
RoboKaren

6

Гарне питання! Є кілька важливих причин для різних матеріалів:

  • Знос : Сталь прослужить довше, ніж алюміній, звичайна і проста. То чому б не використовувати сталь на всіх кільцях? Більші кільця мають рамки з боків, які полегшують зсув, і їх не можна перевернути, коли кільце носить. Кільце бабусі може, тому може прослужити набагато довше.

  • Згинання / згинання : Коли розмір ланцюга збільшується, він стає більш схильним до згинання та згинання через крутного моменту / навантаження на нього. Пряма сталь насправді згинається досить легко, але спосіб, коли вони мають кільця з ЧПУ, забезпечує більшу підтримку на кільцях.

  • Вага : сталь важить більше, ніж алюміній, те ж саме для CroMo. Для невеликого кільця різниця буде набагато меншою, ніж для більшого кільця.

  • Вартість : Як і приємний велосипед із сталевого каркаса проти алюмінію, тим кращий матеріал коштує більше грошей, це може бути просто кутом економії коштів. (Зверніть увагу, це стосується й інших матеріалів, таких як титан).

Отже, у вас є кілька причин, чому виробник / продавець має різні кільцеві матеріали. Це, швидше за все, комбінація вищезазначеного та компроміс для одного або декількох (більша вага проти меншої сили тощо).


4

В основному, через проблеми "важеля", на зуби найменшого кільця прикладається набагато більше сил, і вони повинні бути найсильнішими. Це посилюється тим, що сила поширюється на меншу кількість зубів.

Для №2 я б перерахував вагу - мале кільце з використанням алюмінію дозволить заощадити дуже мало ваги.


1

Одне слово: крутний момент. Також відомий як важільна рука.

У цьому випадку важільна ручка - це різниця в радіусах кривошипа (до якої прикріплена педаль) і зірочки. У нас, мотоциклістів, обмежена сила, яку ми можемо застосувати до педалей, створюючи крутний момент у рукоятці кривошипа. Наша інерція створює протилежну силу через ланцюг у вибраному шестерні. Маючи достатню різницю між рівнем руки, наша людська сила може створити крутний момент, який може подолати міцність матеріалу ланцюгового кільця.

Отже, щоб протистояти збільшенню крутного моменту, найменший ланцюжок зазвичай виготовляється з міцного матеріалу, часто сталі.

ОНОВЛЕННЯ: модератори вимагали розширення. Ось.

Крутний момент - це «сила скручування», саме це ми створюємо вершниками, коли педалюємо велосипед. Величину сили, яку ми застосовуємо до педалей, можна посилити за довжиною "крутного моменту" - це, в нашому випадку, довжина центрально-центральної довжини колінчастої руки від нижнього кронштейна до педалі ( з). Також оточують ту саму вісь, як передні ланцюгові зірочки. Різниця між нашим радіусом обертання педалі та радіусом зірочки полягає в ефективному «крутильному моменті» або «механічній перевазі» для даної зірочки. Із збільшенням механічної переваги збільшується крутний момент чи сила скручування, які ми створюємо з педалей. Ми отримуємо максимальну механічну перевагу при педалюванні на найменшу зірку радіуса.

Це підсумовує наші сили. Тепер слово про матеріали. Щодо кажучи, сталь міцна і важка, а алюміній - м'який і легкий. Однак сплави та різні способи обробки змінюють ці властивості, як правило, із додатковими витратами. Суть полягає в аналізі напруги / деформації сил (крутного моменту), пов'язаних із міцністю матеріалу. А потім є грошовий бюджет, який впливає на доступні варіанти та вибір. Огляд матеріалів зірочки-кандидата далеко не виходить за межі цієї відповіді, або моїх теперішніх знань.

Досить сказати, що виробники використовуватимуть найбільш рентабельну продукцію для своєї цільової аудиторії. Це може означати різні матеріали для команд «Тур де Франс», на відміну від того, що ви та я можете отримати у наших місцевих магазинах велосипедів.

Коли справа зводиться до зірочок для щоденних гонщиків, вона зводиться до крутного моменту. А два найменш дорогі матеріали, які задовольняють необхідну стійкість до напруги / деформації - це алюмінієві сплави та сталеві сплави.

Зауважимо, що термін ОП "хромо-мо" стосується хромомолібденової сталі , яку також називають хромолічною сталлю.


1
Ласкаво просимо в Велосипеди SE. Чи можете ви розглянути можливість розширення цієї відповіді, щоб пояснити, як вплив крутного моменту відрізняється залежно від різних матеріалів та різного розміру ланцюгових кілець? Інакше ця відповідь буде ймовірною та / або видаленою.
jimchristie
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.