เหตุใดจึงต้องใช้วัสดุหลายรายการกับห่วงโซ่


16

ทำไมบนถนนสามระดับกลางทั่วไปวงแหวนรอบนอก (วงแหวนใหญ่) จะเป็นอลูมิเนียมในขณะที่วงแหวนภายใน (วงแหวนเล็ก) คือ chro-mo

สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าถ้าอลูมิเนียมดีพอสำหรับตัวหนึ่งมันก็จะดีพอสำหรับทุกคน

มันเกี่ยวข้องกับปริมาณแรงที่ใช้กับแต่ละวงแหวนหรือไม่? บางทีแหวนที่เล็กที่สุดน่าจะถูกใช้ในสถานการณ์ปีนเขาเมื่อนักปั่นกำลังยืนอยู่ดังนั้นกำลังส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้กับข้อเหวี่ยงในจุดนั้น (และคุณต้องการแหวนที่แข็งแรงกว่า)?


เมื่อพิจารณาว่าคุณสามารถยืนอยู่ในวงแหวนใด ๆ ฉันก็คาดการณ์ว่าแรงสูงสุดที่ใช้กับวงแหวนใดวงหนึ่งอาจเหมือนกัน วงแหวนขนาดเล็กนั้นมีฟันน้อยกว่าและมีโซ่สัมผัสน้อยกว่าดังนั้นจึงอาจมีแรงที่มากขึ้นต่อฟันในวงแหวนที่เล็กกว่า
Ritch Melton

6
ไม่เพียง แต่จะมีฟันที่ใช้กับวงแหวนเล็ก ๆ น้อยลงเท่านั้น แต่ยังส่งผลให้แรงโดยรวมของวงแหวนนั้นสูงขึ้น เอฟเฟกต์ทั้งสองทวีคูณ
Daniel R Hicks

ขวา. ฉันลืมเกี่ยวกับแรงบิด คุณแรงบิด!
Ritch Melton

คำตอบ:


14

นี่เป็นเรื่องของการคูณแรงที่ห่วงโซ่แต่ละอันให้และขนาด / มวลของห่วงโซ่แต่ละอัน

แรงแตกต่าง

ขอเสนอเพียงชั่วขณะหนึ่งที่คุณมีโซ่ตรวนใหญ่ว่ารัศมีของมันนั้นเกือบจะเหมือนกับความยาวข้อเหวี่ยง หากผู้ขับขี่ยืนเหยียบขณะที่ใช้โซ่โซ่นั้น (และใช้แป้นเหยียบแพลตฟอร์มแบบง่าย) แรงทางทฤษฎีสูงสุดในห่วงโซ่จะเท่ากับน้ำหนักของผู้ขับขี่ (สมมติว่าเขา / เธอไม่ได้ดึงที่แฮนด์)

ทีนี้ลองกำจัด chainring ขนาดใหญ่ที่ใช้งานไม่ได้และไร้สาระและติดตั้งห่วงโซ่ที่สมจริงมากขึ้นหนึ่งอันที่มีรัศมีประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวข้อเหวี่ยง ตอนนี้เมื่อผู้ขับขี่ทำการทดสอบก่อนหน้าซ้ำอีกครั้งตอนนี้กำลังทางทฤษฎีสูงสุดจะใช้น้ำหนักของผู้ขับขี่ * 2

หากคุณทำการทดลองซ้ำทั้งหมด แต่คราวนี้ด้วยห่วงโซ่ที่มีรัศมี 1/4 ของความยาวข้อเหวี่ยงแรงสูงสุดในโซ่จะเป็นน้ำหนักของนักปั่น 4 เท่า

นั่นคือในกลไกอย่างง่าย ๆ เช่น crankset กำลังส่งออกสามารถคำนวณได้ดังนี้:

OF = IF * (Ir / หรือ)

โดยที่ IF = แรงส่งเข้า, Ir = รัศมีอินพุตหรือ = รัศมีการส่งออก และรัศมีคือระยะทางจากเพลาถึงจุดที่แรงกระทำ

อย่างที่คุณสามารถจินตนาการได้ chain chain tripe ส่วนใหญ่มี chainring ขนาดใหญ่ที่มีรัศมีความยาวข้อเหวี่ยงประมาณครึ่ง ลูกโซ่ที่เล็กกว่านั้นใหญ่กว่าครึ่งหนึ่ง ประสิทธิภาพสาม crankset ทั่วไปสองเท่ากำลังส่งออกใน chainring ขนาดเล็กเมื่อเทียบกับที่ใหญ่ที่สุด

เรื่องน้ำหนัก

อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของหัวข้อ ยิ่งโซ่ยิ่งใหญ่ก็ยิ่งหนัก และมันก็เป็นส่วนที่หมุนได้ของจักรยานดังนั้นบางคนอาจโต้แย้งว่ามันเป็นแรงเฉื่อยของการหมุน อย่างที่คุณสามารถเดาได้ CroMo chainring นั้นหนักกว่า Al

ความทนทาน

ซึ่งยังไม่สามารถอธิบายการตัดสินใจได้อย่างสมบูรณ์ แต่โดยทั่วไปแล้วอลูมิเนียมจะมีความต้านทานต่อการเสียดสีน้อยกว่าเหล็กกล้า ตัวอย่างเช่นถ้าคุณต้องชนกระแทกชิ้นส่วนอลูมิเนียมคุณจะต้องใช้ความพยายามน้อยเมื่อเทียบกับงานที่คล้ายกันกับเหล็กที่ไม่รุนแรง เพิ่มไปนี้เป็นความจริงที่ว่าห่วงโซ่ใหม่ใน chainring ใหม่ประกอบฟันหลายคนที่มีการติดต่อแบบลูกกลิ้งฟันเต็มรูปแบบการกระจายภาระได้อย่างมีประสิทธิภาพในแต่ละจุดติดต่อ chainring ขนาดเล็กสามารถให้จุดสัมผัสน้อยลงในการกระจายน้ำหนักด้วยหมายความว่าฟันแต่ละซี่จะถูกเศษส่วนที่ใหญ่กว่าของแรงทั้งหมดที่ผู้ขับขี่ใช้และคูณด้วยข้อเหวี่ยง นั่นหมายความว่าฟันใน chainring ขนาดเล็กมีภาระมากกว่าฟันใน chainring ขนาดใหญ่

อัตราส่วนการใช้งาน

ในเรื่องนี้เราสามารถเพิ่มอาร์กิวเมนต์ที่เป็นอัตนัยที่นักขี่ม้าส่วนใหญ่จะใช้เวลามากขึ้นใน chainring กลางบางทีในขนาดเล็กหรือกระโดดมากระหว่างพวกเขาในขณะที่ขนาดใหญ่จะใช้เป็นระยะมากขึ้นโดยทั่วไปในผู้สืบทอดที่ผู้ชนะ อย่าใช้กำลังเต็มที่และไม่นาน

ข้อสรุป

ข้อโต้แย้งทั้งหมดเหล่านี้ทำให้วัสดุที่เลือกได้รับการประนีประนอมระหว่างน้ำหนักความทนทานและค่าใช้จ่าย

โซ่อลูมิเนียมขนาดเล็กและขนาดกลางจะเสื่อมสภาพเร็วเกินไปและมีแนวโน้มที่จะโค้งงอจากเทคนิคการเปลี่ยนเกียร์ที่ไม่ถูกต้อง ลูกโซ่ขนาดใหญ่ที่ทำจากเหล็กจะหนักกว่าและความแตกต่างจะสังเกตได้ง่ายในขณะที่ถือ crankset ในมือดังนั้น crankset กับ chainring อลูมิเนียมขนาดใหญ่จะซื้อที่ดีที่สุดในทั้งสอง

ความแตกต่างน้ำหนักระหว่าง chainrings ขนาดเล็กที่ทำจากวัสดุเหล่านี้จะสังเกตเห็นได้น้อยกว่าและผู้ซื้ออาจไม่ได้รับการร้องขอให้จ่ายส่วนต่างราคาสำหรับการลดน้ำหนักขนาดเล็กเช่นนี้ (กำไร?)

นอกจากนี้ห่วงโซ่อลูมิเนียมขนาดเล็กอาจเหมาะสำหรับนักปั่นมืออาชีพซึ่งอาจได้รับการสนับสนุนอย่างเหมาะสมดังนั้นการใช้ห่วงโซ่ต่อการแข่งขันจึงไม่ใช่เรื่องใหญ่ นอกจากนี้เขา / เธออาจ (ในอุดมคติ) มีเทคนิคการเปลี่ยนที่ดีที่สุด (เช่นผู้ขับขี่ได้ระบุข้อบกพร่องของเทคนิคการเปลี่ยนของเขา / เธอและได้แก้ไขพวกเขา)


คำตอบที่ยอดเยี่ยม ฉันจะพิจารณาเรื่องแรงอย่างสังหรณ์ใจ แต่การมีฟันมากขึ้นในแหวนใหญ่กับแหวนเล็กก็เป็นความแตกต่างที่สำคัญเช่นกัน!
Stephen Touset

ใครสามารถอธิบายสิ่งที่ depured หมายถึงในบริบทนี้
Jean-Bernard Pellerin

1
@ Jean-BernardPellerin: นักปั่นที่มีประสบการณ์น้อยมักจะทำผิดพลาดเมื่อขยับเช่นการสลับสาย สิ่งเหล่านี้อาจส่งผลให้เกิดการสึกหรอหรือความเสียหายที่เร็วขึ้นในห่วงโซ่ที่ทำจากวัสดุที่ละเอียดอ่อนกว่า (ราคาแพง) ดังนั้นในบริบทนี้ depured หมายความว่าผู้ขับขี่ได้ระบุข้อบกพร่องของเทคนิคการแก้ไขของเขา / เธอ
Jahaziel

คุณพูดถึง "เทคนิคการเปลี่ยนที่กดดัน" - นี่เป็นคำที่ไม่แปลจากภาษาอื่นหรือ มันหมายความว่าอะไร?
Simon MᶜKenzie

3
ฉันแทนที่ 'depured' ด้วย 'optimization' และแก้ไขการพิมพ์ผิด
RoboKaren

6

คำถามที่ดี! มีเหตุผลสำคัญสองประการสำหรับวัสดุที่แตกต่าง:

  • การสึกหรอ : เหล็กมีความยาวมากกว่าอลูมิเนียมธรรมดาและเรียบง่าย เหตุใดจึงไม่ใช้เหล็กกับวงแหวนทั้งหมด วงแหวนขนาดใหญ่มีทางลาดด้านข้างที่ช่วยให้สามารถเลื่อนได้และไม่สามารถพลิกได้เมื่อสวมแหวน แหวนยายสามารถดังนั้นจึงสามารถอยู่ได้นานมาก

  • การดัดงอ / การดัด : เมื่อขนาดของโซ่เพิ่มขึ้นจะมีแนวโน้มที่จะโค้งงอและโค้งงอมากขึ้นเนื่องจากแรงบิด / โหลดบน เหล็กตรงจะงอสวยได้ง่าย แต่วิธีที่แหวน CNC ให้การสนับสนุนมากขึ้นกับแหวน

  • น้ำหนัก : เหล็กมีน้ำหนักมากกว่าอลูมิเนียมเหมือนกับ CroMo สำหรับแหวนเล็ก ๆ ความแตกต่างจะน้อยกว่าวงแหวนที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก

  • ค่าใช้จ่าย : เช่นเดียวกับจักรยานโครงเหล็กที่ดีกับอลูมิเนียมวัสดุที่ดีกว่าต้องเสียเงินมากขึ้นมันอาจเป็นมุมการประหยัดต้นทุน (หมายเหตุสิ่งนี้ใช้ได้กับวัสดุอื่นเช่นไทเทเนียม)

ดังนั้นคุณมีเหตุผลหลายประการว่าทำไมผู้ผลิต / ผู้ขายมีวัสดุแหวนที่แตกต่างกัน เป็นไปได้มากว่าเป็นการรวมกันของด้านบนและการแลกเปลี่ยนสำหรับหนึ่งหรือมากกว่านั้น (น้ำหนักมากกว่าเทียบกับความแข็งแกร่งน้อยกว่า ฯลฯ )


4

สาเหตุหลักมาจากปัญหา "แขนคันโยก" แรงมากขึ้นนั้นถูกนำไปใช้กับฟันของแหวนที่เล็กที่สุดและพวกเขาจำเป็นต้องแข็งแกร่งที่สุด นี่คือที่มาของความจริงที่ว่าแรงจะกระจายไปทั่วฟันน้อยลง

สำหรับ # 2 ฉันต้องการระบุน้ำหนัก - ด้วยวงแหวนขนาดเล็กที่ใช้อลูมิเนียมจะช่วยลดน้ำหนักได้น้อยมาก


1

หนึ่งคำ: แรงบิด หรือที่เรียกว่าแขนงัด

ในกรณีนี้แขนก้านคือความแตกต่างในรัศมีของแขนหมุน (ซึ่งติดอยู่กับคันเหยียบ) และเฟือง เรานักปั่นมีแรงที่ จำกัด ที่เราสามารถนำไปใช้กับคันเหยียบสร้างแรงบิดในแขนข้อเหวี่ยง ความเฉื่อยของเราสร้างแรงต้านผ่านโซ่ในวงแหวนเกียร์ที่เลือก ด้วยความแตกต่างของแขนในระดับที่เพียงพอกำลังของมนุษย์ของเราสามารถสร้างแรงบิดที่อาจเอาชนะความแข็งแรงของวัสดุของวงแหวนโซ่

ดังนั้นเพื่อที่จะทนต่อแรงบิดที่เพิ่มขึ้นโซ่ลูกโซ่ที่เล็กที่สุดนั้นมักจะทำจากวัสดุที่แข็งแรงกว่าซึ่งก็คือเหล็กที่มักจะเกิดขึ้น

UPDATE: ผู้ดูแลขอการขยายตัว นี่มันคือ

แรงบิดเป็น "แรงบิด" ซึ่งเป็นสิ่งที่นักปั่นสร้างขึ้นเมื่อเราเหยียบจักรยาน ปริมาณของแรงที่เรานำไปใช้กับคันเหยียบสามารถขยายได้ตามความยาวของ "แขนบิด" - ซึ่งในกรณีของเราความยาวกึ่งกลางถึงกลางของแขนข้อเหวี่ยงจากวงเล็บด้านล่างถึงคันเหยียบ ( s) นอกจากนี้รอบ ๆ แกนเดียวกันก็คือเฟืองโซ่ด้านหน้า ความแตกต่างระหว่างรัศมีการปั่นถีบของเรากับรัศมีเฟืองคือ "แขนบิด" ที่มีประสิทธิภาพหรือ "ข้อได้เปรียบเชิงกล" สำหรับสกรูที่กำหนด เมื่อความได้เปรียบเชิงกลเพิ่มขึ้นแรงบิดหรือแรงบิดที่เราสร้างขึ้นจากคันเหยียบก็ไม่เช่นกัน เราได้รับความได้เปรียบเชิงกลสูงสุดเมื่อเหยียบกับเฟืองรัศมีที่เล็กที่สุด

นั่นเป็นการสรุปกองกำลังของเรา ตอนนี้คำเกี่ยวกับวัสดุ เหล็กค่อนข้างแข็งแรงและหนักขณะที่อลูมิเนียมมีน้ำหนักเบา อย่างไรก็ตามโลหะผสมและทรีทเม้นต์ต่าง ๆ จะปรับเปลี่ยนลักษณะดั้งเดิมเหล่านั้นซึ่งมักจะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม บรรทัดล่างคือการวิเคราะห์ความเครียด / ความเครียดของแรง (แรงบิด) ที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแรงโดยธรรมชาติของวัสดุ แล้วก็มีงบประมาณการเงินซึ่งมีอิทธิพลต่อตัวเลือกและการเลือกที่เลือก การตรวจสอบวัสดุสไปเดอร์ของผู้สมัครนั้นอยู่นอกเหนือขอบเขตของคำตอบนี้หรือความรู้ปัจจุบันของฉัน

เพียงกล่าวว่าผู้ผลิตจะใช้ผลิตภัณฑ์ที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับกลุ่มเป้าหมายของพวกเขา นั่นอาจหมายถึงสื่อต่าง ๆ สำหรับทีมตูร์เดอฟรองซ์ซึ่งตรงข้ามกับสิ่งที่คุณและฉันจะได้รับจากร้านจักรยานในท้องถิ่นของเรา

เมื่อลงมาสู่เฟืองสำหรับนักปั่นในชีวิตประจำวันมันจะลงมาที่แรงบิด และวัสดุที่มีราคาถูกที่สุดสองชิ้นที่ตอบสนองต่อความต้านทานความเครียด / ความเครียดที่จำเป็นคือโลหะผสมอลูมิเนียมและโลหะผสมเหล็ก

โปรดทราบว่าคำว่า "chro-mo" ของ OP หมายถึงเหล็กกล้าโครเมี่ยมโมลิบดีนัมหรือที่เรียกว่าเหล็กโครเมียม


1
ยินดีต้อนรับสู่ Bicycles SE คุณช่วยลองขยายคำตอบนี้เพื่ออธิบายว่าผลกระทบของแรงบิดแตกต่างกันอย่างไรเมื่อเทียบกับวัสดุที่แตกต่างกันและแหวนโซ่ขนาดต่างกัน มิฉะนั้นคำตอบนี้น่าจะถูกลดระดับลงและ / หรือถูกลบ
jimchristie
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.