Tại sao sử dụng nhiều vật liệu trên chainrings?


16

Tại sao trên một crankset đường giữa cấp trung điển hình, các vòng ngoài (vòng lớn hơn) sẽ bằng nhôm, trong khi vòng trong (vòng nhỏ) là chro-mo?

Dường như với tôi rằng nếu nhôm đủ tốt cho một người, nó sẽ đủ tốt cho tất cả.

Nó có phải làm với lượng lực tác dụng lên mỗi vòng không? Có lẽ chiếc nhẫn nhỏ nhất có khả năng được sử dụng trong các tình huống leo núi, khi người đi xe đạp đang đứng, do đó, lực mạnh nhất đang được áp dụng cho tay quay tại thời điểm đó (và do đó bạn cần một vòng mạnh hơn)?


Xem xét rằng bạn có thể đứng trong bất kỳ chiếc nhẫn nào, tôi cho rằng lực tối đa tác dụng lên một trong hai chiếc nhẫn có thể giống nhau. Vòng nhỏ hơn có ít răng hơn và ít tiếp xúc chuỗi hơn, do đó có thể có lực lớn hơn được áp dụng cho mỗi răng trong vòng nhỏ hơn.
Ritch Melton

6
Không chỉ có ít răng được sử dụng với vòng nhỏ, mà, do hiệu ứng "cánh tay đòn", lực tổng thể trên vòng cũng cao hơn. Hai hiệu ứng nhân lên.
Daniel R Hicks

Đúng. Tôi quên mất mô-men xoắn. Chết tiệt mô-men xoắn!
Ritch Melton

Câu trả lời:


14

Đây thực sự là một vấn đề của phép nhân lực mà mỗi chuỗi cung cấp, và kích thước / khối lượng của mỗi chuỗi.

Chênh lệch lực lượng

Hãy đề xuất, chỉ trong một khoảnh khắc bạn có một sợi xích lớn đến mức bán kính của nó gần bằng chiều dài tay quay. Nếu người lái đứng để đạp trong khi sử dụng xích đó (và sử dụng bàn đạp nền tảng đơn giản). Lực lý thuyết tối đa trên dây chuyền sẽ bằng trọng lượng của người lái. (Giả sử anh ấy / cô ấy không kéo tay lái).

Bây giờ, chúng ta hãy loại bỏ chuỗi xích lớn không thực tế và lố bịch đó, và cài đặt một chuỗi thực tế hơn, có bán kính khoảng một nửa chiều dài của tay quay. Bây giờ khi người lái lặp lại thí nghiệm trước đó, bây giờ, lực lý thuyết tối đa đã áp dụng trọng lượng của người lái * 2.

Nếu bạn lặp lại toàn bộ thí nghiệm, nhưng lần này với một dây xích có bán kính bằng 1/4 chiều dài tay quay, lực tối đa trong chuỗi sẽ gấp 4 lần trọng lượng của người lái.

Đó là, trong một cơ chế đơn giản như crankset, lực đầu ra có thể được tính như sau:

OF = IF * (Ir / Hoặc).

Trong đó IF = Lực đầu vào, Ir = bán kính đầu vào, Hoặc = Bán kính đầu ra. Và bán kính là khoảng cách từ trục đến điểm mà lực tác dụng.

Như bạn có thể tưởng tượng, hầu hết các crankset tripe có một chuỗi lớn có bán kính khoảng một nửa chiều dài tay quay. Một chainring nhỏ hơn là một nửa lớn. Có hiệu quả, bộ ba crankset điển hình tăng gấp đôi lực đầu ra trong chuỗi nhỏ so với lớn nhất.

Vấn đề cân nặng

Tuy nhiên, đây chỉ là một phần của chủ đề. Chainring càng lớn, nó càng nặng. Và nó cũng là một bộ phận quay của xe đạp, vì vậy, một số người có thể lập luận rằng quán tính quay của nó sẽ có vấn đề. Như bạn có thể đoán, chuỗi CroMo nặng hơn Al.

Độ bền

Điều đó vẫn chưa giải thích đầy đủ về quyết định, nhưng ở đây có nghĩa là: nhôm thường có khả năng chống mài mòn ma sát ít hơn thép. Ví dụ, nếu bạn phải tạo ra một vết sưng trong một miếng nhôm, bạn sẽ làm điều đó với nỗ lực thấp, so với công việc tương tự trên thép thậm chí nhẹ. Thêm vào đó là thực tế là một chuỗi mới trong một chuỗi mới tham gia vào một số răng có tiếp xúc với răng lăn đầy đủ, có hiệu quả lan truyền tải trọng giữa mỗi điểm tiếp xúc. Chuỗi xích nhỏ có thể cung cấp ít điểm tiếp xúc hơn để truyền tải trọng, có nghĩa là mỗi chiếc răng phải chịu một phần lớn hơn trong tổng lực tác dụng của người lái và nhân với tay quay. Điều đó có nghĩa là một chiếc răng trong xích nhỏ chịu tải trọng lớn hơn nhiều so với răng trong xích lớn.

Tỷ lệ sử dụng

Về vấn đề này, chúng ta có thể thêm vào lập luận khá chủ quan rằng hầu hết các tay đua sẽ dành nhiều thời gian hơn cho vòng xích giữa, có thể là ở vòng nhỏ hoặc nhảy rất nhiều giữa họ, trong khi cuộc đua lớn được sử dụng một cách rời rạc hơn, thường là trong những cuộc đua nhanh Không sử dụng toàn bộ sức mạnh của anh ấy / cô ấy và không lâu.

Phần kết luận

Tất cả những lập luận này làm cho các vật liệu được lựa chọn thỏa hiệp tốt giữa trọng lượng, độ bền và có thể, chi phí.

Dây xích nhôm nhỏ và giữa sẽ bị mòn quá nhanh và dễ bị uốn cong do kỹ thuật dịch chuyển không chính xác. Một dây xích lớn làm bằng thép sẽ nặng hơn và sự khác biệt sẽ dễ dàng nhận thấy trong khi cầm crankset trong tay, do đó, crankset với dây xích lớn bằng nhôm sẽ mua tốt nhất trong số hai.

Chênh lệch trọng lượng giữa các dây xích nhỏ làm bằng các vật liệu này sẽ ít được cảm nhận hơn và người mua có thể không quá hấp dẫn để trả chênh lệch giá cho việc giảm cân nhỏ như vậy (tăng?).

Ngoài ra, dây xích nhỏ bằng nhôm có thể phù hợp hơn cho các tay đua chuyên nghiệp, người có thể được tài trợ một cách lý tưởng, do đó, chi tiêu cho một cuộc đua dây chuyền không phải là một vấn đề lớn. Ngoài ra, anh ấy / cô ấy có thể (lý tưởng) có một kỹ thuật sang số được tối ưu hóa (tức là người lái đã xác định được lỗi kỹ thuật dịch chuyển của mình và đã sửa chúng).


Câu trả lời tuyệt vời. Tôi có thể đã xem xét trực giác khía cạnh lực lượng, nhưng có nhiều răng tham gia vào vòng lớn so với vòng nhỏ cũng là một sự khác biệt quan trọng!
Stephen Touset

Ai đó có thể giải thích những gì dep dep có nghĩa là trong bối cảnh này?
Jean-Bernard Pellerin

1
@ Jean-BernardPellerin: Những tay đua ít kinh nghiệm nhất thường dễ mắc sai lầm khi sang số, ví dụ như vượt biên. Những điều này có thể dẫn đến hao mòn hoặc hư hỏng nhanh hơn trên dây xích được làm bằng vật liệu tinh tế (đắt tiền) hơn, vì vậy trong bối cảnh này, có nghĩa là người lái đã xác định được lỗi kỹ thuật của mình.
Jahaziel

Bạn đã đề cập đến một "kỹ thuật dịch chuyển được mô tả" - đây có phải là một thuật ngữ chưa được dịch từ một ngôn ngữ khác không? Nó có nghĩa là gì?
Simon MᶜKenzie

3
Tôi đã thay thế 'depured' bằng 'được tối ưu hóa' và sửa lỗi chính tả.
RoboKaren

6

Câu hỏi hay! Có một vài lý do quan trọng cho các vật liệu khác nhau:

  • Hao mòn : Thép bền hơn nhôm, trơn và đơn giản. Vậy tại sao không sử dụng thép trên tất cả các vòng? Các vòng lớn hơn có các đường dốc ở hai bên tạo điều kiện cho việc dịch chuyển và không thể lật khi vòng đeo. Vòng granny có thể, do đó nó có thể tồn tại lâu hơn rất nhiều.

  • Độ uốn / uốn : Khi kích thước của xích tăng lên, nó sẽ dễ bị uốn cong hơn và uốn cong do mô-men xoắn / tải trọng trên nó. Thép thẳng thực sự sẽ uốn cong khá dễ dàng, nhưng cách mà các vòng CNC của chúng cho phép hỗ trợ nhiều hơn trên các vòng.

  • Trọng lượng : Thép nặng hơn nhôm, tương tự đối với CroMo. Đối với một chiếc nhẫn nhỏ, sự khác biệt sẽ ít hơn rất nhiều so với một chiếc nhẫn lớn hơn.

  • Chi phí : Giống như một chiếc xe đạp khung thép đẹp so với nhôm, vật liệu tốt hơn sẽ tốn nhiều tiền hơn, nó có thể chỉ là một góc tiết kiệm chi phí. (Lưu ý, điều này áp dụng cho các vật liệu khác giống như titan).

Vì vậy, bạn có nhiều lý do tại sao nhà sản xuất / người bán có vật liệu nhẫn khác nhau. Đây rất có thể là sự kết hợp của những điều trên và một sự đánh đổi cho một hoặc nhiều (trọng lượng nhiều hơn so với sức mạnh ít hơn, v.v.).


4

Chủ yếu, do các vấn đề "cánh tay đòn", lực tác động mạnh hơn vào răng của vòng nhỏ nhất và chúng cần phải mạnh nhất. Điều này trở nên trầm trọng hơn bởi thực tế là lực lan truyền trên ít răng hơn.

Đối với # 2 tôi sẽ liệt kê trọng lượng - với vòng nhỏ sử dụng nhôm sẽ tiết kiệm được rất ít trọng lượng.


1

Một từ: mô-men xoắn. Còn được gọi là cánh tay đòn.

Trong trường hợp này, tay đòn là sự khác biệt về bán kính của tay quay (được gắn bàn đạp) và bánh xích. Chúng tôi người lái có một lực hạn chế mà chúng tôi có thể áp dụng cho bàn đạp, tạo ra một mô-men xoắn trong cánh tay quay. Quán tính của chúng ta tạo ra một lực đối lập thông qua chuỗi trong vòng bánh răng được chọn. Với sự khác biệt đủ mức cánh tay, lực lượng con người của chúng ta có thể tạo ra mô-men xoắn có thể vượt qua sức mạnh vật chất của vòng xích.

Vì vậy, để chịu được mô-men xoắn tăng lên, dây xích nhỏ nhất thường được làm bằng vật liệu mạnh hơn, thường là thép.

CẬP NHẬT: người điều hành yêu cầu mở rộng. Nó đây rồi

Mô-men xoắn là một "lực xoắn", đó chính xác là những gì người lái chúng tôi tạo ra khi chúng tôi đạp xe đạp. Lượng lực mà chúng ta tác dụng lên bàn đạp có thể được khuếch đại theo chiều dài của "cánh tay mô-men xoắn" - trong trường hợp của chúng ta là chiều dài từ trung tâm đến trung tâm của tay quay từ khung dưới đến bàn đạp ( S). Cũng xung quanh cùng trục là các con quay chuỗi phía trước. Sự khác biệt giữa bán kính đạp của chúng tôi và bán kính bánh xích là "cánh tay đòn" hiệu quả, hay "lợi thế cơ học", cho bánh xích đã cho. Khi lợi thế cơ học tăng lên, mô-men xoắn hoặc lực xoắn mà chúng ta tạo ra từ bàn đạp cũng tăng theo. Chúng tôi đạt được lợi thế cơ học tối đa khi đạp vào bánh xích bán kính nhỏ nhất.

Điều đó tóm tắt lực lượng của chúng tôi. Bây giờ một từ về vật liệu. Nói một cách tương đối, thép mạnh và nặng trong khi nhôm thì mềm & nhẹ. Tuy nhiên, hợp kim và các phương pháp điều trị khác nhau sửa đổi các đặc điểm bản địa, thường có thêm chi phí. Điểm mấu chốt là phân tích ứng suất / biến dạng của các lực (mô-men xoắn) liên quan so với cường độ vốn có của vật liệu. Và sau đó là ngân sách tiền tệ, ảnh hưởng đến các lựa chọn và lựa chọn có sẵn của một người được chọn. Một đánh giá về các tài liệu bánh xích ứng cử viên vượt xa phạm vi của câu trả lời này, hoặc kiến ​​thức hiện tại của tôi.

Đủ để nói, các nhà sản xuất sẽ sử dụng các sản phẩm hiệu quả nhất cho đối tượng mục tiêu của họ. Điều đó có thể có nghĩa là các vật liệu khác nhau cho các đội Tour de France, trái ngược với những gì bạn và tôi có thể nhận được từ các cửa hàng xe đạp địa phương của chúng tôi.

Khi nói đến sprockets cho người lái hàng ngày, nó đi xuống mô-men xoắn. Và hai vật liệu ít tốn kém nhất đáp ứng khả năng chống căng thẳng / căng thẳng cần thiết là hợp kim nhôm và hợp kim thép.

Lưu ý rằng thuật ngữ "chro-mo" của OP dùng để chỉ thép crôm-molypden , còn được gọi là thép chromoly.


1
Chào mừng bạn đến với Xe đạp SE. Bạn có thể xem xét việc mở rộng câu trả lời này để giải thích sự ảnh hưởng của mô-men xoắn khác nhau như thế nào trong mối quan hệ với các vật liệu khác nhau và các vòng chuỗi kích thước khác nhau? Mặt khác, câu trả lời này có khả năng bị hạ cấp và / hoặc bị xóa.
jimchristie
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.