Zincir dişlilerinde neden birden fazla malzeme kullanılmalı?


16

Neden tipik bir orta seviye yol üçlü aynakolunda, dış halkalar (daha büyük halkalar) alüminyum olurken, iç halka (küçük halka) kromo-mo olur?

Bana öyle geliyor ki, alüminyum bir tanesi için yeterince iyi olsaydı, herkes için yeterince iyi olurdu.

Her halkaya uygulanan kuvvet miktarı ile ilgili mi? Belki de en küçük halkanın, bisikletçi dururken tırmanma durumlarında kullanılması muhtemeldir, bu nedenle en fazla kuvvet o noktada kranka uygulanır (ve böylece daha güçlü bir halkaya ihtiyacınız vardır)?


Herhangi bir halkada durabileceğinizi düşünürsek, her iki halkaya uygulanan maksimum kuvvetin aynı olabileceğini tahmin ediyorum. Daha küçük halka daha az dişe ve daha az zincir temasına sahiptir, bu nedenle daha küçük halkada diş başına daha büyük bir kuvvet uygulanabilir.
Ritch Melton

6
Sadece küçük halka ile daha az diş kullanılmaz, aynı zamanda "kol kolu" etkileri nedeniyle halka üzerindeki toplam kuvvet daha yüksektir. İki efekt çoğalır.
Daniel R Hicks

Sağ. Torku unuttum. Lanet olsun tork!
Ritch Melton

Yanıtlar:


14

Bu aslında her aynakol dişlisinin sağladığı kuvvet çarpımı ve her aynakol dişlisinin boyutu / kütlesi ile ilgilidir.

Kuvvet farkı

Bir an için, yarıçapının krank uzunluğuyla neredeyse aynı olduğu kadar büyük bir aynakol dişlisine sahip olduğunuzu önerelim. Eğer sürücü aynakol dișlisini kullanırken (ve basit platform pedalları kullanarak) pedal çevirmeye devam ederse. Zincir üzerindeki maksimum teorik kuvvet binicinin ağırlığına eşit olacaktır. (Gidonu çekmediğini varsayarsak).

Şimdi, bu pratik ve gülünç derecede büyük aynakol dişlisinden kurtulalım ve krankın yaklaşık yarısının yarıçapına sahip olan daha gerçekçi bir zincir takalım. Binici önceki deneyi tekrarladığında, şimdi, maksimum teorik kuvvet binicinin ağırlığını uyguladı * 2.

Tüm deneyi tekrarlarsanız, ancak bu sefer krank uzunluğunun 1/4 yarıçapına sahip bir aynakol dişlisi ile, zincirdeki maksimum kuvvet binicinin ağırlığının 4 katı olacaktır.

Yani, aynakol gibi basit bir mekanizmada, çıkış kuvveti şu şekilde hesaplanabilir:

OF = EĞER * (Ir / Veya).

IF = Giriş kuvveti, Ir = giriş yarıçapı veya = Çıkış yarıçapı. Ve yarıçap, akstan kuvvetin uygulandığı noktaya olan mesafedir.

Tahmin edebileceğiniz gibi, işkembe aynakol aynakolunun yarıçapı yaklaşık yarım krank uzunluğuna sahip büyük bir aynakol dişlisine sahiptir. Daha küçük aynakol dişlisi yarısı kadar büyüktür. Etkili olarak, tipik üçlü aynakol küçük aynakol dişlisinde çıkış kuvvetini en büyüğüne göre iki katına çıkarır.

Ağırlık önemlidir

Ancak, bu konunun sadece bir parçasıdır. Aynakol dişlisi ne kadar büyükse, o kadar ağırdır. Ve aynı zamanda bisikletin dönen bir parçasıdır, bu nedenle bazıları dönme ataletinin önemli olacağını iddia edebilir. Tahmin edebileceğiniz gibi, CroMo aynakol dişlisi Al'dan daha ağırdır.

dayanıklılık

Bu hala kararı tam olarak açıklamıyor, ancak işte burada: alüminyum genellikle sürtünme aşınmasına karşı çelikten daha az direnç gösterir. Örneğin, bir alüminyum parçasında bir yumru dosyalamak zorunda olsaydınız, yumuşak çelikte bile benzer işe kıyasla düşük çaba ile yapardınız. Buna ek olarak, yeni bir aynakol dişlisinde yeni bir zincirin, tam silindir diş temasıyla birkaç dişe geçmesi ve yükü her temas noktası arasında etkili bir şekilde yaymasıdır. Küçük aynakol dişlisi, yükü yaymak için daha az temas noktası sağlayabilir, bu da her dişin binici tarafından uygulanan ve krank ile çarpılan toplam kuvvetin daha büyük bir kısmına maruz bırakıldığı anlamına gelir. Bu, küçük aynakol dişlisindeki bir dişin büyük aynakol dişlisindeki bir dişten çok daha fazla yük taşıdığı anlamına gelir.

Kullanım oranı

Buna, çoğu sürücünün orta aynakol dişlisine, belki de küçük olana veya aralarında çok fazla atlamaya daha fazla zaman harcayacağına dair oldukça öznel bir argüman ekleyebiliriz, büyük olan daha genellikle, sürücünün kazandığı hızlı inişlerde tam gücünü kullanmaz, uzun süre kullanmaz.

Sonuç

Tüm bu argümanlar seçilen materyalleri ağırlık, dayanıklılık ve belki de maliyet arasında iyi bir uzlaşma yapar.

Alüminyum küçük ve orta aynakol dişlileri çok hızlı aşınırlar ve yanlış vites değiştirme tekniğinden bükülmeye eğilimlidirler. Çelikten yapılmış büyük bir aynakol dişlisi daha ağır olurdu ve aynakolu elinde tutarken fark kolayca algılanabilir, bu nedenle alüminyum büyük aynakol dişlisine sahip aynakol ikisi arasında en iyi alımı yapar.

Bu malzemelerden yapılmış küçük aynakol dişlileri arasındaki ağırlık farkı daha az algılanabilir ve alıcı bu kadar küçük bir kilo kaybı (kazanç?) İçin fiyat farkını ödemek için cazip olmayabilir.

Ayrıca, alüminyum küçük aynakol dişlileri ideal olarak düzgün bir şekilde sponsor olabilen profesyonel biniciler için daha uygun olabilir, bu nedenle yarış başına aynakol dişlisi geçirmek önemli değildir. Ayrıca, (ideal olarak) optimize edilmiş bir vites değiştirme tekniğine sahip olabilir (yani sürücü, vites değiştirme tekniği hatalarını tespit etmiş ve düzeltmiştir).


Mükemmel cevap. Kuvvet yönünü sezgisel olarak düşünürdüm, ancak büyük ve küçük halkada daha fazla dişe sahip olmak da önemli bir ayrım!
Stephen Touset

Birisi bu bağlamda kullanılan ne demek olduğunu açıklayabilir mi?
Jean-Bernard Pellerin

1
@ Jean-BernardPellerin: En az deneyimli biniciler, örneğin çapraz zincirleme gibi vites değiştirirken hata yapmaya eğilimlidir. Bunlar daha hassas (pahalı) bir malzemeden yapılmış bir aynakol dişlisinin daha hızlı aşınmasına veya hasar görmesine neden olabilir, bu nedenle bu bağlamda, sürücünün teknik hatalarını düzelttiği tespit edilmiştir.
Jahaziel

Bir "zorunlu değişim tekniğinden" bahsettiniz - bu başka bir dilden çevrilmemiş bir terim mi? Bu ne demek?
Simon MᶜKenzie

3
'Güvensiz'i' optimize edilmiş 'ile değiştirdim ve bir yazım hatası düzelttim.
RoboKaren

6

İyi soru! Farklı malzemelerin birkaç önemli nedeni vardır:

  • Aşınma : Çelik alüminyumdan daha uzun süre dayanır, düz ve basittir. Öyleyse neden tüm halkalarda çelik kullanılmıyor? Daha büyük halkaların yanlarında kaydırmayı kolaylaştıran rampalar vardır ve halka aşındıkça çevrilemezler. Büyükanne halkası olabilir, bu nedenle çok daha uzun sürebilir.

  • Fleksiyon / Bükme : Aynakol dişlisinin boyutu arttıkça, üzerindeki tork / yük nedeniyle esneme ve bükülmeye daha eğilimli hale gelir. Düz çelik aslında oldukça kolay bükülebilir, ancak CNC halkalarının şekli halkalarda daha fazla destek sağlar.

  • Ağırlık : Çelik, CroMo için aynı olan alüminyumdan daha ağırdır. Küçük bir halka için, fark daha büyük bir halkadan çok daha az olacaktır.

  • Maliyet : Tıpkı alüminyumdan güzel bir çelik çerçeve bisikleti gibi, daha iyi malzeme daha fazla paraya mal olur, sadece bir maliyet tasarrufu açısı olabilir. (Bu, titanyum gibi diğer malzemeler için de geçerlidir).

Yani üreticinin / satıcının farklı zil malzemelerine sahip olmasının birçok nedeni var. Büyük olasılıkla yukarıdakilerin bir kombinasyonu ve bir veya daha fazla (daha fazla ağırlık daha az güç vb.)


4

Esas olarak, "kaldıraç kolu" sorunları nedeniyle, en küçük halkanın dişlerine çok daha fazla kuvvet uygulanır ve en güçlü olmaları gerekir. Bu, kuvvetin daha az dişe yayılmasıyla daha da artmaktadır.

# 2 için ağırlığı listelerdim - alüminyum kullanan küçük halka çok az ağırlık tasarrufu sağlar.


1

Tek kelime: tork. Kol kolu olarak da bilinir.

Bu durumda, kol kolu, krank kolunun (pedalın bağlı olduğu) yarıçapı ve zincir dişlisi arasındaki farktır. Biz binicilerin pedallara uygulayabileceğimiz sınırlı bir kuvvete sahibiz ve krank kolunda bir tork yaratıyoruz. Ataletimiz, seçilen dişli halkasındaki zincir yoluyla zıt bir kuvvet yaratır. Yeterli seviye kol farklılıkları ile, insan gücümüz zincir halkasının malzeme mukavemetinin üstesinden gelebilecek tork üretebilir.

Bu nedenle, artan torka dayanmak için, en küçük aynakol dişlisi genellikle daha güçlü malzemeden, çoğu zaman çelikten yapılır.

GÜNCELLEME: moderatörler genişleme istedi. İşte burada.

Tork , bir bisiklete pedal çevirdiğimizde sürücülerin yarattığımız şey olan bir "bükme kuvveti" dir. Pedallara uyguladığımız kuvvet miktarı, bizim durumumuzda, krank kollarının alt braketten pedala ( s). Aynı ekseni çevreleyen ön zincir dişlileri de vardır. Pedal çevirme yarıçapımız ile dişli çark yarıçapı arasındaki fark, verilen dişli için etkili "tork kolu" veya "mekanik avantaj" dır. Mekanik avantaj arttıkça, pedallardan ürettiğimiz tork veya dönme kuvveti de artar. En küçük yarıçap dişlisine pedal çevirirken maksimum mekanik avantaj elde ederiz.

Bu kuvvetlerimizi özetler. Şimdi malzemeler hakkında bir kelime. Göreceli olarak, çelik yumuşak ve hafifken, alüminyum yumuşak ve hafiftir. Bununla birlikte, alaşımlar ve çeşitli işlemler, genellikle ilave maliyetlerle bu doğal özellikleri değiştirir. Sonuç olarak, malzemenin doğal mukavemetine karşı kuvvetlerin (tork) bir gerilim / gerinim analizidir. Ve sonra seçilen mevcut seçenekleri ve seçimleri etkileyen para bütçesi var. Aday dişli malzemelerinin gözden geçirilmesi bu cevabın kapsamı veya şimdiki bilgilerimin çok ötesindedir.

Söylemek yeterli, üreticiler hedef kitleleri için en uygun maliyetli ürünleri kullanacaklar. Bu, yerel bisiklet mağazalarımızdan alabileceğiniz şeylerin aksine, Tour de France ekipleri için farklı malzemeler anlamına gelebilir.

Gündelik sürücüler için zincir dişlileri söz konusu olduğunda, torka indirilir. Ve gerekli stres / gerilme direncini karşılayan en ucuz iki malzeme alüminyum alaşımları ve çelik alaşımlarıdır.

OP'nin "kromo-mo" teriminin , kromol çelik olarak da adlandırılan krom-molibden çeliği ifade ettiğini unutmayın.


1
Bisiklet SE hoş geldiniz. Tork etkilerinin farklı malzemeler ve farklı boyut zincir halkaları ile ilişkili olarak nasıl farklı olduğunu açıklamak için lütfen bu cevabı genişletmeyi düşünür müsünüz? Aksi takdirde, bu cevabın indirilmesi ve / veya silinmesi muhtemeldir.
jimchristie
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.