Arka fon

BMX yarış olarak da bilinen bisiklet motokros dünyasında , dişliler çok tartışılan bir konudur.

Bisikletlerin tümü tek hızlı olduğu için vites oranı chainwheel / cog(ön vitesin arka vitese bölünmesiyle) olarak tanımlanan sabit bir sayıdır . Vites oranınızı değiştirmek, hızlanma ve üst seviye hız arasında hemen fark edilebilir bir tradeoff olarak anlaşılıyor.

İşte bir dizi genel dişli oranı:

╔════════════╦═════╦════════╗
║ Chainwheel ║ Cog ║ Ratio  ║
╠════════════╬═════╬════════╣
║         43 ║  16 ║ 2.6875 ║
║         41 ║  15 ║ 2.7333 ║
║         44 ║  16 ║ 2.75   ║
╚════════════╩═════╩════════╝

2012'de Rennen Design Group adlı bir şirket "ondalık dişli" adı verilen atılımda bir yenilik yarattı . Buradaki iddia, diş profili ve halka çapının manipülasyonları yoluyla, dişli oranları arasında, örneğin oluşturulabildiğidir:

╔════════════╦═════╦════════╗
║ Chainwheel ║ Cog ║ Ratio  ║
╠════════════╬═════╬════════╣
║ 43         ║  16 ║ 2.6875 ║
║ 45.7       ║  17 ║ 2.6882 ║
║ 37.7       ║  14 ║ 2.6929 ║
║ 43.1       ║  16 ║ 2.6938 ║
║ 41         ║  15 ║ 2.7333 ║
║ 41.1       ║  15 ║ 2.74   ║
║ 52.2       ║  19 ║ 2.7473 ║
║ 44         ║  16 ║ 2.75   ║
║ 44.2       ║  16 ║ 2.7625 ║
╚════════════╩═════╩════════╝

Not: Tablo ayrıntılı değildir.

Örneğin - 44.2 diş dişlisi gerçekte sadece 44 dişe sahiptir, ancak diş boşluğu, diş profili ve zincir çarkı çapının daha büyük bir dişli oluşturmak için manipüle edildiği düşünülmektedir.

BMX yarış dünyasında, bunun gibi dişli oranlarının varlığı, Gerçekten Büyük Fırsattır. Rennen'in ardındaki adam MIT'den bir Üstatlığa sahip olduğundan - ve çoğu BMX çalışanı matematik yapmak ya da bir şeyleri ölçmekten ziyade atlayışlara girmeyi tercih ettiğinden - hiç kimse bunun gerçekten geçerli olup olmadığını kontrol etmedi. BMX forumunun tozlu köşelerinde uzun zaman önce bazı sorular sorulmuştu, ancak test yöntemleri tüm değişkenleri tam olarak kontrol etmiyordu ve iş parçacığı bir grup isim ve ad-hominem saldırısına indi.

Gerçek soru

Bu fiziksel olarak mümkün mü?

Tanımlanacak "dişli oranı" nı anlıyorum:

Belirli bir dişli oranı için x / yolan dişli bir dönüş xdiş neden olur x / yile dişlinin dönme ydiş.

44/16 dişli oranı için, 44 dişlinin (zincir tekerleği) tam bir dönüşü, 16 dişlinin (dişli) 2.75 dönüşüyle ​​sonuçlanmalıdır.

Bu nedenle, 44.2 / 16'lık bir "ondalık oran" için, 44.2 diş dişlisinin bir tam dönüşünün (yine - sadece 44 dişi vardır), 16 diş dişlisinin 2.7625 dönüşüyle ​​sonuçlanması beklenmektedir.

En büyük rezervasyonum, zincirle çalışan bir aktarma organının ZAMANLI DRIVETRAIN olması. Dişlileri ne kadar büyük ya da küçük yaparsanız yapın, zincir dişlisindeki dişlileri takarlarsa, zincir dişlileri dişlerde olduğu sürece dönüş başına sadece çok sayıda bağlantıyı iteceklerdir.

Gerçek bir 44.2 diş zincir dişlisi için, 442 bağlantının zincir dişlisinin 10 tam dönüşü boyunca itilmesi beklenir - ama durum böyle değil. Sadece 440 bağlantı dişlisine itilir çünkü zincir dişlinin tam dönüşü başına yalnızca 44 bağlantı itilir. Aslında tüm öğleden sonramı dün video çekerek, bağlantıları sayıp ölçerek geçirdim.

Ama ben bilim adamı değilim. Benim lise hatta bir fizik kursu teklif etmedi. Ben sadece çok zorlayan ve temel matematik işlemlerini bilen bir yarışçıyım.

Bu kayış tahrikli bir sistem olsaydı, zincir çarkı çapındaki bir manipülasyonun etkili oranı nasıl değiştireceğini tamamen anlardım - ama değil. Zincirin fiziksel boyutlarıyla sınırlı, zamanlanmış bir aktarma organı.

Bu aptal motorlu çarklara birkaç yüz dolar ve aylarca eğitim ve ölçüm yaptım. Birisi teorilerimi onaylayabilir veya reddedebilirse, gerçekten minnettar olurum. Sadece biraz kapanmak istiyorum.

İşte 41.2 diş zincir dişlinin dişlerinin üstündeki 41 diş zincir dişlinin dişlerinin fotoğrafı - ikisi de Rennen dişliler:

İşte 41.2 tonun üstünde 41 ton:

İşte 41t'nin üstündeki 41.2t, arkadan:

Bunun cevabının, sonuçta dişli oranının diş sayısı yerine dişlilerin çap oranından kaynaklandığından şüpheleniyorum, çoğu durumda pratiklik orantılı olduklarını belirtiyor.

10 diş çarkına ve 40 diş aynakoluna sahip olduğunu söyle. Çapı aynı tutarken ve aynı dişli oranını korurken diğer tüm dişleri 40 diş çarkından çıkarabildiğinizi hayal etmek oldukça kolaydır. Benzer şekilde, dişli çarkı süren bir zinciri süren tamamen dişlisiz bir tekerleğe (kayma sorunlarını bir kenara koyar) sahip olabilirsiniz.

Bu zihinle şüphe ediyorum, yaptıklarının dişli çarkı çapını hafifçe arttırması, ancak aynı sayıda dişi biraz daha fazla aralıklarla tutması ve tüm sistemden kaçmak için yeterli tolerans olduğu yönünde olacaktır. Diş aralıklarının aynı olmadığı bile olabilir.

Bu, sık sık her zincir zincirinin atlandığını ve aynı zamanda dişlerin yalnızca küçük bir kısmının doğrudan zincirle herhangi bir zamanda birleştiğini gösterir.

Dişler ve zincir pimleri arasında çarpışmayı önleyen olası bir geometri olduğu sürece, çalışması gerektiğini düşünüyorum.

Daha fazla düşünce

Ayrıca dişli çarkının kendisinin hafifçe eliptik olması muhtemeldir; yani, geleneksel bir dişliyle aynı çevreye sahiptir, ancak bir eksende hafifçe ezilir. Bunu, sabit bir rasyon vermeyeceği için başlangıçta reddetmiştim, ama aynı zamanda, bir bisiklet krankına tork girişinin yine de tamamen sabit olmadığı ve dolayısıyla eliptik veya dairesel olmayan zincirli zincirlerin bir önemi olmadığı için ortaya çıktı. şey .

Diş sayısı tutarlı değilse diş sayısı ve dişli oranı arasındaki ilişkinin mutlak olmadığı yorumlarında birkaç kez bahsetmiştim. Dişlilerin / zincirlerin sabit bir aralık ve profili tutması genellikle arzu edilmekle birlikte, N dişlerini belirli bir çapa bağlayan temel bir prensip yoktur ve sonuç olarak dişli oranlarını belirleyen çapların oranıdır; Momentler arası, tork ve açısal hız. Bunun önemsiz bir kanıtı, belirli bir dişliden istediğiniz sayıda dişi çıkarabildiğiniz ve yine aynı tork oranını sağlayacağıdır (kaymadığı sürece).

Bunu akılda tutarak, efektif çapı artırarak ve aynı sayıda dişi sistemdeki toleranslar izin verdiği müddetçe koruyarak küçük bir fraksiyon oranı değişikliği elde etmenin makul olabileceği akla uygun.

Bunu göstermek için, bir zincir aracılığıyla D2 dişli çarkı ile bir diş örgüsü olan büyük çaplı D1 dişlisini düşünün. Bu durumda, bu sistemin sıfır kayma kasnağı gibi davrandığı açıktır ve D1'in boyutunu, tek diş zincirine girdiği sürece istediğiniz oranı (D1 / D2) elde etmek için değiştirebilirsiniz. saat ve saat 6).

Dişli oranı

Bu bir Roller Chain tahrik sistemidir ve zamanlanmış bir sistemdir. Bağlanan iki parça arasındaki oran tamamen her iki uçtaki diş sayısına bağlıdır .

Her dişin kökünün çapını değiştirmiş olsanız bile, zincir daha yüksek veya daha alçakta oturabilse bile, 1000 devir sonunda, zincir ne olursa olsun, değişen dişlilerle aynı sayıda dişe sahip dişliler üzerinde aynı miktarda hareket etmiş olacaktır. kök çapı veya diş profili. Zincir takılı olduğu ve bağlantıları geçmediği sürece, dişli oranı aynı sayıda dişe sahip diğer tüm viteslerle aynıdır.

Eğer "normal" 41t teçhizatınızı alıp 10 kez döndürürseniz, değiştirilen 41 t teçhizat ile aynı miktarda zinciri (dişliler ve zincir toleransları dahilinde) hareket ettirir.

Toleranslar, zincirin dişlerde daha yüksek veya daha düşük durmasına ve çapı "değiştirmesine" izin veriyorsa, gerçek şu ki, aynı miktarda zincir hareket ettirilir, ancak zincir sallanıyor (gevşek) veya gıcırdayarak daha fazla gürültü yaşarsınız. (sıkı) değiştirilmiş dişli etrafında.

Bu nedenle, pedallar ve tekerlek arasındaki dişli oranı değişmez. Eğer öyleyse, ne değişir?

Tork oranı

Diş profili biraz gevşeyecek şekilde değiştirilirse, zincir gerilim altında ayrılmaya başlar ve dişlinin üstünden pedala doğru ilerlerken dişin üstünden biraz çeker.

Bu, dişliye tork transferinin gerçekte dişli merkezinden biraz daha uzakta olduğu anlamına gelir; bu da, tam olarak kavranabilen karşılaştırılabilir bir dişliyle aynı zincir gerilimine göre daha fazla tork sağlar.

Bu, zincirin dişliye ne kadar iyi geçtiğini azaltır ve hem zincir hem de dişli aşınmasını arttırır. Tork arttırıldığında, bu kabul edilebilir bir denge olabilir.

Bu viteslerin nispeten düşük hızlarda kullanıldığını ve torkun dişli oranından daha önemli olduğunu unutmayın. Aslında, dağ bisikleti için, tork oranının dişli oranından daha önemli olduğunu söyleyebilirsiniz.

Bu nedenle, eğer dişli zinciri dişlinin merkezinden yukarı doğru yaklaştıracak şekilde uzatacak şekilde tasarlanırsa ve dolayısıyla tork oranını arttırırsa, bu iddia mümkün olur ve etki ölçülebilir olmalıdır.

Test yapmak

Pedala 200 lb'lik bir ölçek koyun ve jantın etrafındaki yaya dizmek için çok ağır bir ağırlık bağlayın. Bir halkanın daha yüksek veya daha düşük bir tork aktarımı ürettiğini bulmalısınız. Bunu daha hafif ağırlıklarla yaparsanız, zincirdeki gerginliğin, zinciri dişlinin merkezinden uzağa çeken dişliye tasarlanan eğimleri yukarı çekmek için yeterli olmayabileceğini unutmayın.

Bir "44.2 diş" dişlisi, devir başına sadece 44 zincir iterek hala 16 diş dişlisini 2.75 kez itiyor. Etrafında dolaşmak yok.

Bence bu herkesin kafasında sigara içen bir soru. Bu yüzden bir görselleştirme yaptım.

Burada sırasıyla 40px çapında ve 4 çarklı küçük dişli ve 80px çapında ve 8 çarklı büyük bir dişli var. Zincir kırmızı noktalarla gösterilir ve dişlilere mükemmel bir şekilde uyar. Tahmin edilebileceği gibi, zincir bağlantıları dişlinin üstünden tutulur ve alttan serbest bırakılır.

İkinci resimde, daha büyük dişlilerin çapını 90px'e çıkardım, fakat hala sadece 8 çarkı var (buna 89999/4 oranı diyoruz). Gördüğünüz gibi, daha büyük çevreye uyum sağlamak için dişlileri birbirine yaklaştırmam gerekiyordu (41'den 41.2'ye kadar daha az anlamlı bir artışla zincir sadece biraz daha sıkı oturabilirdi).

Öyleyse, yarıçap artışı, daha küçük dişlilerin daha hızlı hareket ettiği anlamına mı geliyor? Şunu söyleyebilirim: Hayır
. İkinci resimde gördüğünüz gibi, zincir bağlantıları yalnızca dişlinin en alt kısmından geçer. Dişli çarklar zincir bağlantılarından daha hızlı hareket eder, bu da dişlinin zincirin altındaki hafifçe kaydığı anlamına gelir.

Diğer bazı cevaplar, bu kurulumun daha yüksek torklara yol açabileceğini öne sürdü. Ancak, sanmıyorum.

$W = \tau\phi$$\phi$$\tau$

Düzenle:

Bu kurulumda, zincir yalnızca zincir tekerleğinin tepesinde tutulur (daha büyük dişli); Bunu görsel olarak doğruladım. Diğer silindirler, viteste inerken dişler arasında yüzer.

Resimlerinize yakından bakarsak, çark dişlerinin birbirine çok yakın olduğunu görebiliriz, bu yüzden zincir bağlantılarının tam olarak birbirine oturduğundan şüpheleniyorum. Üste doğru çark dişleri incelir. Bu, sıkı zincir bağlantılarının yukarı kaymasına ve daha fazla gevşemesine neden olabilir.

İşte başka bir örnek (yine, etkisini fazlasıyla abarttım):

Kivetros tarafından sağlanan portre görüntülerine ilişkin yorumum, dişlerin üstlerinin daha geniş veya daha dar olmaları ve dişlerin her aralığın "altına" kadar uzanma hızlarının, eksene zincirleme ekseninin ne kadar uzağa yöneldiğidir. bağlantılar düşebilir. Öyleyse, aradaki boşluğu tutan ancak zincirin zincir tekerleğinde belirli bir yarıçapa düşmesine izin veren dişler elde edilir. Bu şekilde, bağlantı boşluğu, zinciri tahrip etmeyecek şekilde korunur, ancak gerçek işlem çapı, kesirli bir dişin eşdeğeri ile kontrol edilir.

Bu, sanırım, tüm "normal" zincirli çarkların standart bir diş derinliğine sahip olduğunu varsayar.

Bu makale daha fazla ayrıntı sağlar.

Vites oranınızı değiştirmek, hızlanma ve üst seviye hız arasında hemen fark edilebilir bir tradeoff olarak anlaşılıyor.

Genel olarak bu doğrudur.

Bununla birlikte, bir yorumda dediğim gibi, dişli oranının uygun başlığı altında iki şeyi birleştiriyorsunuz.

üst düzey hız

gelişme ile sınırlıdır: maksimum rpm'de (krankların) döndüğünüzde, diş oranı - tekerlek + lastik çevresi ile birleştiğinde - tam olarak ne kadar hızlı gittiğinizi gösterir.

Ancak, en azından düşük hızlarda,

hızlanma

Bütün bir devrime göre daha az sayıda dişe ne kadar güç uygulayabileceğinizle sınırlıdır. Bu, krank> zincir halkası -> dişli -> tekerlek / lastik sisteminin mekanik avantajı ile sınırlıdır. Oradaki kaldıracı etkileyen 4 farklı etkili yarıçapınız var ve krank uzunluğu değiştirirse (ki), zincirleme yarıçapının neden böyle olmaması gerektiğini anlamıyorum.

Artık diş sayısı ve yarıçapın bu şekilde ayrışmasına izin verip vermediğine, gerçekten işe yarayacağına ya da başka dezavantajlara sahip olup olmadığı hakkında hiçbir fikrim yok. İşe yaraması durumunda oldukça küçük bir etki olacak gibi görünüyor.

Dürüst olmak gerekirse, kesirli diş sayımları vermek yanıltıcıdır, çünkü bu konflasyonu teşvik eder: 44.2, tam hızdaki amaçlar için tam 44 diş halkası gibi söylediğiniz gibidir, ancak hızlanma için biraz daha fazla kaldıraç sağlar (veya ima eder). Gelişim ölçümünüz (devir başına taşınan zincir bağlantıları) bunu ele almaz.

@Chris Johns ', iki sentimi de ekleyeceğim halde, hemen cevap veriyor. Görünüşe göre, BMX yarış dünyasında 44 diş ve 45 diş zincir tekerleği arasındaki fark, orta oranlar için bir talep olacak kadar büyüktür.
Farklı bağlantı aralıklarına sahip yeni bir zincir yapmak yerine, bunu yapmanın tek yolunun bağlantılarla tam olarak uyuşmayan bir diş deseni oluşturmak için bağlantı aralıklarındaki mekanik toleranslardan faydalanmak olduğunu düşünüyorum. Rennen'in dişlerinin normalden biraz daha uzağa yerleştirildiğini tahmin ediyorum (zincir çapını arttırmak için), ancak zincirin ve bağlantılarının biraz gerilme kabiliyeti buna izin veriyor. Zincir dişindeki dişlerin yaklaşık yarısı herhangi bir zamanda takılı olmalıdır, bu nedenle diş ile bağlantı arasındaki uyuşmazlığı 22 dişin üzerinde ya da öylesine uzağa yayarsınız.

Aynı sayıda dişi tutarken genel dişlileri biraz daha küçük hale getirerek, size aynı oranda biraz daha fazla tork sağlarlar.

Bununla birlikte, dişler arasındaki boşluk bağlantılar arasındaki mesafeden daha kısa ise, o zaman sadece bir linke bağlanan son diş gerçekten bağlanmış gibi, bu biraz tehlikeli görünüyor. Bu, dişin biraz daha erken çekmeye başladığı anlamına da gelir.

Öte yandan, dişliyi daha büyük hale getirerek, yalnızca gerçekten bağlanan ilk dişi çekerken, tork biraz daha düşüktür ve bağlı bağlantı dişliden ayrıldığında zincir bir sonraki dişe düşer.

Çok ilginç bir soru!

Burada yapılanların genel olarak Dişli Profil Değişimi olarak bilindiğini düşünüyorum .

Bu prosedür diş profilini ve dişlinin çalışma adım çapını değiştirir.

Bu makale , profil değişimi hakkında bilgi sağlar ve bu makale ¹ , viteslerle ilgili teknik bir referanstır.

^{1 Ön} _{uyarıda, dişli kılavuzu 13 MB büyüklüğündedir.}

Düzenle:

Başka bir şey: Çok profesyonel bir düzeyde BMX yarışları yapıyormuşsunuz gibi gözüküyor, bu yüzden zaten yaptığınızı farz ediyorum - yine de sormak zorundayım:

Yeni ondalık zincir tekerleği test ederken, diğer tüm transmisyon bileşenlerini (arka göbek dişlisi ve zincir) de yeni parçalarla değiştirdiniz mi?

Kullanılmış bir bisiklet zinciri kalıcı olarak gerilir ve bu nedenle daha geniş bir perdeye sahip olduğundan, yeni bir zincir tekerleğine tam olarak uymaz.

Bir bisiklet aynakolunun kesirli sayıda dişe sahip olması mümkün mü?

TLDR: Evet, fakat BMX için uygun değiller.

Genişleyen chainwheels olabilir sürekli değişken iletimi sağlar. Yıllar boyunca birkaç kez yeniden icat edildiler. Son örneklerden biri Wavetrans Bisiklet Şanzımanı. Oran, dişliler segmentini radyal olarak bir taşıyıcı üzerinde hareket ettirerek ayarlanır. Tamsayı olmayan etkin oranlar, ayrılan sektörün kesirli etkin bir uzunluğu olduğunda ortaya çıkar. Oran değiştikçe boşluğu almak için bir zincir gergisine ihtiyaç vardır.

Bu sistem yıllar içinde ticari bir başarı elde etmedi, çünkü satıcı ve hub dişliler daha etkili oldu.

Bir inceleme: http://bikeretrogrouch.blogspot.co.uk/2016/01/new-is-old-again-expanding-chainring.html

Bir düşünce: Eğer dişlinin disiplin için kritik öneme sahip olması ve maliyetin önemsiz olması durumunda, hafifçe değişen çapta bir dizi arka tekerlek / lastiğe sahip olmak, lastik basıncını hafifçe değiştirecek şekilde ara dişli ilerlemesi sağlayacaktır.