Велосипедная передача

редактировать

A Rohloff Speedhub ступичная передача A Shimano Задний переключатель XT на горном велосипеде Велосипедная коробка передач с натяжителем цепи

Велосипедная передача - это аспект велосипеда трансмиссии, который определяет соотношение между каденсом, скорость при педали водителя, и скорость вращения ведущего колеса.

На некоторых велосипедах есть только одна передача, и, следовательно, передаточное число равно фиксированное, но большинство современных велосипедов имеют несколько передач и, следовательно, несколько передаточных чисел. Механизм переключения позволяет выбрать подходящее передаточное число для эффективности или комфорта в преобладающих обстоятельствах: например, может быть удобно использовать высокую передачу при езде на спуске, среднюю передачу при езде по ровной дороге и низкую передачу, когда езда на велосипеде в гору. Разные передаточные числа подходят для разных людей и стилей езды на велосипеде.

Ноги велосипедиста оптимально вырабатывают мощность в узком диапазоне вращения педалей или каденции. Передачу можно оптимизировать, чтобы максимально эффективно использовать этот узкий диапазон. Как и в других типах трансмисс, передаточное число связано с механическим преимуществом трансмиссии велосипеда. На односкоростных велосипедах и многоскоростных велосипедах с шестернями переключателя передаточное число зависит от числа зубьев на передней звезде . к количеству зубьев на задней звездочке (шестерня). Для оснащенных ступицами, передаточное число также зависит от внутренних планетарных шестерен внутри ступицы. Для велосипеда с приводом от вала передаточное число зависит от конических шестерен, используемых на каждом конце вала.

Для того, чтобы велосипед двигался с одинаковой скоростью, использование более низкой передачи (большее механическое преимущество) требует от велосипедиста крутить педали с большей скоростью педалей, но с меньшим усилием. И наоборот, более высокая скорость (меньшее механическое преимущество) обеспечивает более высокую скорость для данной каденции, но требует от гонщика приложения большей силы. У разных велосипедистов могут быть разные предпочтения в отношении частоты вращения педалей и силы педалирования. Продолжительное приложение слишком большое усилие на слишком высокой передаче при слишком низкой частоте вращения педалей может увеличить повреждения колена; частота вращения педалей выше 100 об / мин становится менее эффективной после коротких рывков, как во время спринта.

Содержание
  • 1 Измерение передаточного числа
    • 1.1 Методы
    • 1.2 Примеры
  • 2 Односкоростные велосипеды
  • 3 Общие соображения
    • 3.1 Относительная передача
    • 3.2 Используемые шестерни
    • 3.3 Диапазон передачи
  • 4 Типы механизмов переключения передач
    • 4.1 Внешний (переключатель)
      • 4.1.1 Перекрестная передача
      • 4.1.2 Мульти -диапазонная передача
      • 4.1.3 Зубчатая передача Alpine
      • 4.1.4 Полушаговая передача
      • 4.1.5 Полушаговая передача плюс бабочка
    • 4.2 Внутренняя (ступица)
    • 4.3 Внутренняя (нижний кронштейн)
    • 4.4 Комбинированное внутреннее и внешнее
    • 4.5 Другое
  • 5 КПД
    • 5.1 Обзор
    • 5.2 Подробности
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
Измерение передаточного числа

Методы

Существует как минимум различных методов измерения передаточных чисел: дюймов передачи, метров развития (выкатка), передаточного числа, указав количество зубьев на передней и задней звездочке соответственно. Первые три метода приводят к тому, что возможное передаточное число является одним, которое позволяет сравнивать передачи любых велосипедов; числа, указанные разными методами, несопоставимы, но для каждого метода чем больше, тем выше шестерня. Четвертый метод использует два числа и полезен только при сравнении велосипедов с одинаковым диаметром ведущего колеса. В случае дорожных велосипедов это обычно около 670 мм. «Стандартное» колесо 700c имеет диаметр обода 622 мм. Окончательный диаметр колеса зависит от конкретной шины, но будет примерно 622 мм плюс двойная ширина шины.

При измерении спереди / сзади учитываются только размеры передней звезды и задней звездочки. В дюймах шестерни и двигателя развития также учитывается размер заднего колеса. Коэффициент усиления идет дальше и учитывает длину кривошипа педали.

Зубчатые дюймы и метры развертки связаны: для преобразования из зубчатых дюймов в метры умножьте на 0,08 (точнее: 0,0798, или точно: 0,0254π).

Приведенные ниже методы расчета предполагают, что любая ступичная шестерня находится в прямом приводе. Умножение на дополнительный коэффициент необходимо для учета любого другого передаточного числа ступицы (во многих онлайн-калькуляторах эти коэффициенты встроены для различных ступичных передач).

  • Шестерни, дюйммы = Диаметр ведущего колеса в дюйммах × (количество зубьев передней звездочки / количество зубьев задней звездочки). Обычно округляется до ближайшего целого числа.
  • Метры развития = Окружность ведущего колеса в метрах × (количество зубьев передней звезды / количество зубцов задней звездочки).
  • Коэффициент усиления = (Радиус ведущего колеса / длина кривошипа педали) × (количество зубцов на передней звездочке / количество зубцов на задней звездочке). Измерьте радиус и длину в одних и тех же
Как метры развития, так и коэффициенты усиления обычно округляются до одного десятичного знака.
Зубчатые дюймы соответствуют диаметру (в дюймах) главного колеса старомодного колеса Пенни-фартинг велосипед с эквивалентной передачей. Метры развития соответствуют расстоянию, пройденному велосипедом за один оборот педалей. Коэффициент усиления - это соотношение между расстояниями, пройденным велосипедом, расстоянием, пройденным педалью, и представляет собой чистое число, не зависящее от каких-либо измерений.
  • При измерении передней / задней передачи используются два числа (например, 53/19) где первое - это количество зубьев на передней звездочке, а второе - это количество зубцов на задней звездочке. Без некоторых арифметических действий не сразу очевидно, что 53/19 и 39/14 фактически одно и то же передаточное число.

Примеры

В следующем представленном примере представлены различные методы измерения шестерен (основные числа для велосипедов с шатунами 170 мм, колесами 700C и шинами 25 мм). Также указаны скорости для нескольких оборотов в минуту. В каждой оси развития шестерен в дюймах, более или менее верны, как значения переднего / заднего колеса являются ближайшим приближением, которое может быть сделано с использованием типичных размеров передней звезды и зубчатого колеса. Обратите внимание, что велосипеды, предназначенные для гонок, могут иметь низкую передачу около 45 дюймов (или 35 дюймов, если они имеют компактную шатуной).

ШестерняШестерня. дюймовМетр. разработкаУсиление. соотношениеПередний /. задний60 об / мин80 об / мин100 об / мин120 об / мин
миль / чкм / чмиль / чкм / чмиль / чкм / чмиль / чкм / ч
Очень высокий125109,453/1122,33629,747,837,159,744,572
Высокий10087,553/1418292438,63048,33657,9
Среднее705,65,253/19 или 39/1412,52016,626,72133,62540
Низкое403,23,034/237,211,69,615,411,919,214,323
Очень низкий201,61,532/423,55,64,77,65,99,57,111,4
Односк оростные велосипеды
Односкоростной горный велосипед

A односкоростной велосипед - это тип велосипеда с одним передаточным числом. Эти велосипеды не имеют переключателей передач, ступичных передач или других методов для изменения передаточного числа велосипеда. Односкоростные велосипеды для взрослых обычно имеют передаточное число от 55 до 75 дюймов, в зависимости от гонщика и предполагаемого использования.

Есть много типов современных односкоростных велосипедов; BMX велосипеды, некоторые велосипеды, предназначенные для (младших) детей, велосипеды круизного типа, классические пригородные велосипеды, одноколесные велосипеды, велосипеды разработаны для трековых гонок, шоссейных велосипедов с фиксированной передачей и горных велосипедов с фиксированной передачей .

. Односкоростной велосипед с фиксированной передачей является самым основным типом велосипедов. Велосипед с фиксированной передачей не имеет механизма свободного хода, позволяющего двигаться накатом.

Общие соображения

Передача, бесплатная доставка нового велосипеда, чтобы быть полезной для людей. Некоторые велосипедисты выбирают точную настройку передач, чтобы соответствовать их силе, уровню физической подготовки и предполагаемому использованию. При покупке в услуги веломагазинах может быть дешевле заменить шестерни перед доставкой, чем позже. Современные передние звезды кривошипа могут быть заменены, как и зубчатые колеса.

. Хотя длинные крутые подъемы и / или большие нагрузки могут указывать на необходимость более низкой передачи, это может привести к очень низкой скорости. Балансировка велосипеда становится труднее на более низких скоростях. Например, нижняя передача около 16 дюймов дает эффективную скорость, возможно, 3 мили / час (5 км / час) или меньше, и в этот момент можно будет быстрее ходить.

Относительное переключение передач

Что касается ног велосипедиста, при переключении передач относительная разница между двумя передачами более важна, чем абсолютная разница между передачми. Это относительное изменение от более низкой передачи к более высокой передаче обычно выражается в процентах и ​​не зависит от того, какая система используется для измерения передач. Езда на велосипеде имеет тенденцию чувствовать себя более комфортно, если почти все переключения передач имеют более или менее одинаковую процентную разницу. Например, замена звездочки с 13 зубьями на звездочку с 15 зубьями (15,4%) очень похожа на замену звездочки с 20 зубьями на звездочку с 23 зубьями (15%), хотя последняя имеет большую абсолютная разница.

Для достижения таких постоянных относительных различий абсолютные передаточные числа быть в логарифмической прогрессии; Большинство серийных зубчатых колес делают это с небольшими абсолютными различиями между меньшими звездочками и все большими большими различиями по мере увеличения звездочек. Звездочки должны иметь (относительно небольшое) целое число зубьев, добиться идеального хода; например, семь звездочек переключателя 14-16-18-21-24-28-32 имеют средний размер шага около 15%, но фактический шаг колеблется от 12,5% до 16,7%. Эпициклические шестерни, используемые в ступичных зубчатых колесах, имеют больше возможностей для изменения количества зубьев, чем звездочки переключателей, поэтому можно приблизиться к идеалу постоянных относительных различий, например, Rohloff Speedhub предлагает 14 скоростей со средней относительной разницей 13,6% и отдельные вариации около 0, 1%.

Велогонщики часто используют передачи с небольшой относительной разницей от 7% до 10%; это позволяет точно регулировать передаточные числа в соответствии с условиями и поддерживать постоянную скорость вращения педалей. Горные велосипеды и гибридные велосипеды часто передачи с умеренной относительной разницей около 15%; это позволяет использовать гораздо больший диапазон передач при приемлемом шаге между передачей. 3-х ступичные шестерни могут иметь относительную разницу от 33% до 37%; такие большие шаги требуют очень существенного изменения скорости педалей и часто кажутся чрезмерными. Шаг в 7% соответствует замене на 1 зуба от звездочки с 14 зубьями на звездочку с 15 зубьями, шаг в 15% соответствует замене на 2 зуба со звездочки с 13 зубьями. к 15-зубной звездочке.

Напротив, автомобильные двигатели мощность в гораздо большем диапазоне скоростей, чем ноги велосипедистов, для автомобильных коробок передач характерны относительные различия в 30% и более.

Используемые передачи

На велосипеде только с одним механизмом переключения передач (например, только задняя ступица или только задний переключатель) количество применяемых передаточных чисел такое же, как количество использует передаточных чисел, которое также совпадает с помощью различных передаточных чисел .

. На велосипеде с более чем одним механизмом переключения передач (например, передним и задним переключателями) эти три числа могут быть совершенно разными, в зависимости от относительных ступеней переключения различных механизмов. Количество передач для велосипеда с таким переключателем часто предлагается упрощенно, особенно в рекламе, и это может вводить в заблуждение.

Рассмотрим велосипед, оборудованный переключателем, с 3 передними звездами и зубчатым колесом с 8 звездами:

число использовало передаточных чисел равно 24 (= 3 × 8, обычно это число цитируется в рекламных объявлениях);
количество использованных передаточных чисел равно 22;
количество различных передаточных чисел обычно составляет от 16 до 18.

Комбинация из 3-х звездочек и 8-звездочного зубчатого колеса не дает 24 пригодных для использования передаточных чисел. Вместо этого он обеспечивает 3 перекрываемого диапазона с 7, 8 и 7 передаточными числами. Внешние диапазоны имеют только 7 передаточных чисел, а не 8, потому что крайние комбинации (наибольшая передняя звезда к наименьшей задней звездочке, наименьшая передняя звезда к наименьшей задней звездочке) приводят к очень диагональному выравниванию цепи, что неэффективно и вызывает чрезмерный износ цепи. Из-за перекрытия обычно будет несколько дубликатов или почти дубликатов, так что может быть только 16 или 18 различных передаточных чисел. В использовании этих различных вариантов использования в схемой установке системы низкого к высокому может оказаться невозможным из-за сложного переключения (например, одновременное двойное или тройное переключение на заднем переключателе и одинарное переключение на переднем переключателе). В худшем случае может быть только 10 различных передаточных чисел, если процентный шаг между звездочками такой же, как процентный шаг между звездочками. Однако, если продублировать наиболее удобное передаточное число, возможно, будет целесообразно продлить срок службы зубчатой ​​передачи, используя различные версии этого популярного передаточного числа.

Диапазон переключения

Диапазон переключения диапазона между нижней и верхней передачей и дает некоторую меру диапазона условий (высокая скорость по сравнению с крутыми склонами). также важны сила, опыт и физическая подготовка велосипедиста. Диапазон 300% или 3: 1 означает, что при одинаковой скорости вращения педалей велосипедист может двигаться в 3 раза быстрее на верхней передаче, чем на нижней передаче (при условии достаточной силы и т. Д.). И наоборот, при одинаковом усилии педалирования велосипедист может подняться на более крутой холм на нижней передаче, чем на верхней.

Перекрытие диапазонов с шестерней переключателя означает, что 24- или 27-скоростные переключатели могут иметь только тот же диапазон передач, что и (более дорогая) 14-скоростная ступичная шестерня Rohloff. Велосипеды с редуктором с внутренней ступицей обычно имеют более широкий диапазон передач, чем сопоставимые велосипеды с переключателем, и меньшее передаточное число в этом диапазоне.

Приведенные ниже диапазоны передач являются показательными для типичных настроек передачи и могут несколько отличаться от велосипеда к велосипеду.

диапазонпередачаиспользованные шестернисредний шаг
180%3-ступичные шестерни334,2%
250%5-ступичные ступичные шестерни525,7%
300%7-ступенчатые ступичные шестерни720,1%
307%8-ступенчатые ступичные шестерни817,4%
327%типичная установка переключателя с одной звездой (1x10, 11-36)1014,1%
327%установка переключателя передач Road 1 (1x11, 11-36)1112,6%
380%NuVinci бесступенчатаямиссиянепрерывнаянет
409%11-скоростная ступица1115,1%
420%настройка переключателя передней звезды Mountain 1 (1x11, 10 -42)1115,4%
428%установка переключателя переднего колеса Road 2 (2x10, 50-34 x 11-32)1312,9%
441%установка переключателя передачи Road 3 (3x10, 52/39 / 30 x 11-28)1511,2%
500%установка крайнего 1 переключателя передней звезды (1x12, 1 0-50)1215,8%
518%Установка переключателя передней звезды Mountain 2 (2x10, 38-24 x 11-36)1413,5%
526%Rohloff Speedhub 14-ступенчатая ступица1413,6%
630%Настройка переключателя Mountain 2x11 (24/36 x 10-42)1415,2%
636%18-ступенчатая коробка передач с кареткой1811,5%
655%установка переключателя на 3 звезды (3x10, 44-33-22 x 11-36)1613,3%
698%3-х звездочный переключатель передач (3x10, 48-34-20 x 11-32)1514,9%

Диапазон передач почти 700% может быть достигнут на настройках переключателя, хотя это может привести к некоторые довольно большие шаги между передачами или некоторые неудобные переключения передач. Однако благодаря тщательному выбору передних звезд и задних шестерен, например 3 звезды 48-34-20 и 10-скоростная кассета 11-32, можно получить чрезвычайно широкий диапазон передач, которые все еще хорошо разнесены. Такая установка оказалась полезной на множестве велосипедов, таких как грузовые, туристические и тандемы. Еще более высокие диапазоны передач могут быть достигнуты при использовании 2-скоростной ступицы каретки в сочетании с подходящими переключателями.

Типы механизмов переключения передач

Существует два основных типа механизмов переключения передач, известных как переключатели и ступичные передачи. Обе системы имеют преимущества и недостатки, и то, что является предпочтительным, зависит от конкретных обстоятельств. Есть несколько других относительно необычных типов механизма переключения передач, которые кратко упомянуты в конце этого раздела. Механизмы переключения могут использоваться только с трансмиссиями с цепным приводом, поэтому велосипеды с ременной передачей или трансмиссией с валом должны быть либо односкоростными, либо использовать ступичные передачи.

Внешнее (переключатель)

Заднее колесо велосипеда с передним и задним переключателями и задним зубчатым колесом

Внешняя передача называется так, потому что все задействованные звездочки хорошо видны. К шатунной системе и педалям может быть прикреплено до 4-х звездочек, и обычно от 5 до 11 звездочек, составляющих зубчатую передачу, прикрепленную к заднему колесу. Современные передний и задний переключатели обычно состоят из подвижной направляющей цепи, которая управляется дистанционно с помощью троса Боудена, прикрепленного к переключателю, установленному на нижней трубе, выносе руля или руле. Переключатель может быть одним рычагом или парой рычагов, или поворотной рукояткой ; некоторые переключатели могут быть объединены с тормозными рычагами в единый блок. Когда всадник управляет переключателем во время вращения педалей, изменение натяжения троса перемещает направляющую цепи из стороны в сторону, «сходя с рельсов» цепь на разные звездочки. Задний переключатель также имеет подпружиненные опорные колеса, которые компенсируют любое провисание цепи.

Большинство гибридных, туристических, горных и гоночных велосипедов оснащено как передним, так и задним переключателями. Есть несколько передаточных чисел, которые имеют прямой путь цепи, но при большинстве передаточных чисел цепь будет двигаться под углом. Использование двух переключателей обычно приводит к дублированию или почти дублированию передаточных чисел, так что количество различных передаточных чисел обычно составляет около двух третей количества заявленных передаточных чисел. Более распространенные конфигурации имеют определенные названия, которые обычно связаны с относительными размерами шага между передними звездочками и задними зубчатыми колесами.

Кроссоверная передача

Поворотная ручка

Этот стиль обычно встречается на горных, гибридных и туристических велосипедах с тремя передними звездами. Относительный шаг на передних звездах (скажем, от 25% до 35%) обычно примерно в два раза больше относительного шага на зубчатом колесе (скажем, 15%), например звездочки 28-38-48 и шестерни 12-14-16-18-21-24-28.

Преимущества такой компоновки:

  • Может быть доступен широкий диапазон передач, подходящих как для туристических поездок, так и для езды по бездорожью.
  • Редко возникает необходимость менять переднюю и заднюю части. переключателей одновременно, так что это, как правило, больше подходит для случайных или неопытных велосипедистов.

Одним из недостатков является то, что перекрывающиеся диапазоны передач приводят к большому или почти дублированию передаточных чисел.

Многодиапазонная передача

Этот стиль обычно используется на гоночных велосипедах с двумя передними звездами. Относительный шаг на передних звездах (скажем, 35%) обычно примерно в три или четыре раза больше относительного шага на зубчатом колесе (скажем, 8% или 10%), например звездочки 39-53 и шестерни ближнего действия 12-13-14-15-16-17-19-21 или 12-13-15-17-19-21-23-25. Такое расположение обеспечивает гораздо больше возможностей для регулировки передаточного числа для поддержания постоянной скорости вращения педалей, но любое изменение передней звезды должно сопровождаться одновременной заменой 3 или 4 звездочек на зубчатом колесе, если целью является переключение к следующему более высокому или более низкому передаточному отношению.

Alpine gearing

У этого термина нет общепринятого значения. Первоначально это относилось к зубчатой ​​передаче, которая имела одну особенно низкую передачу (для прохождения альпийских перевалов); на этой пониженной передаче часто переход на следующую низшую передачу был больше среднего. В 1960-х годах этот термин использовался продавцами для обозначения современных 10-скоростных велосипедов (2 передние звезды, 5-звездочная зубчатая передача) без какого-либо отношения к его первоначальному значению. Ближайший ток, эквивалентный исходному значению, можно найти в зубчатых колесах Shimano Megarange, где большая часть звездочек имеет относительную разницу примерно в 15%, за исключением самой большой звездочки, которая имеет разницу примерно 30%; это обеспечивает гораздо более низкую передачу, чем обычно, за счет большого скачка передачи.

Полушаговая передача

Есть две передние звезды, относительная разница которых (скажем, 10%) составляет примерно половину относительного шага на зубчатой ​​передаче (скажем, 20%). Это использовалось в середине 20-го века, когда передние переключатели могли выполнять только небольшой шаг между звездочками, а задние шестерни имели только небольшое количество звездочек, например звездочки 44-48 и шестеренки 14-17-20-24-28. Эффект состоит в том, чтобы обеспечить два чересстрочных диапазона передач без дублирования. Однако для последовательного переключения передаточных чисел требуется одновременное переднее и заднее переключение при каждом другом переключении передач.

Шатуны полушага плюс бабочка с 28, 45 и 50 зубьями на туристическом велосипеде Trek 620

Полушаг плюс шестерня бабушка

Есть три передние звезды с разницей в полшага между два больших и многодиапазонные различия между двумя меньшими, например звездочки 24-42-46 и шестеренки 12-14-16-18-21-24-28-32-36. Эта общая компоновка подходит для путешествий, когда большинство переключений передач осуществляется с помощью заднего переключателя, а иногда и с помощью двух больших звездочек. Маленькая передняя звезда (бабушка) - это спасение при работе на крутых склонах, но для эффективного использования требуется некоторое предвкушение.

Внутренняя (ступица)

Внутренняя передача называется так, потому что все задействованные шестерни скрыты внутри ступицы колеса. Ступичные шестерни работают с использованием внутренней планетарной или планетарной передачи, которая изменяет скорость корпуса ступицы и колеса относительно скорости ведущей звездочки. У них только одна передняя звезда и одна задняя звездочка, почти всегда с прямым цепным путем между ними. Доступны ступичные шестерни с 2–14 скоростями; вес и цена имеют тенденцию к увеличению с увеличением количества передач. Все заявленные скорости доступны как отдельные передаточные числа, управляемые одним переключателем (за исключением некоторых ранних 5-ступенчатых моделей, в которых использовалось два переключателя). Ступичная передача часто используется для велосипедов, предназначенных для езды по городу и поездок на работу.

Внутренний (нижний кронштейн)

В современных системах шестерни встроены в кривошипную систему или нижнюю скобу. Патенты на такие системы появились еще в 1890 году. Schlumpf Mountain Drive и Speed ​​Drive доступны с 2001 года. Некоторые системы предлагают прямой привод плюс один из трех вариантов (уменьшение 1: 2,5, увеличение 1,65: 1, и увеличиваем 2,5: 1). Для переключения передач используйте ногу для нажатия кнопки, выступающей с каждой стороны шпинделя каретки. Эффект такой же, как у велосипеда с двумя передними звездами с огромной разницей в размерах. Компания Pinion GmbH представила в 2010 году 18-ступенчатую коробку передач с равномерно распределенным диапазоном 636%. Эта коробка передач приводится в действие традиционным поворотным переключателем и использует два троса для переключения передач. Система Pinion хорошо подходит для горных велосипедов из-за ее широкого диапазона и низкого центра тяжести, подходящая для велосипедов с полной подвеской, но она все же несколько тяжелее, чем трансмиссия на основе переключателя.

Комбинированные переключатели передач SRAM Dual Drive и ступица

Комбинация внутреннего и внешнего

Иногда можно комбинировать ступицу с шестернями переключения. Существует несколько коммерчески доступных возможностей:

  • Один из стандартных вариантов для складного велосипеда Brompton - использование 3-скоростной ступицы (разница между передаточными числами примерно 30%) в сочетании с 2-скоростной. понижающая передача (разница примерно 15%) для получения 6 различных передаточных чисел; это пример полушаговой передачи. Некоторые поставщики Brompton также предлагают двухскоростную звезду Mountain Drive, которая обеспечивает 12 различных передаточных чисел с диапазоном, превышающим 5: 1; в этом случае переключение с 6-й на 7-ю передачу включает переключение всех трех наборов передач одновременно.
  • В системе SRAM DualDrive используется стандартная 8- или 9-ступенчатая зубчатая передача, установленная на трехступенчатой ​​ступице с внутренним зацеплением, что обеспечивает диапазон передач, аналогичный диапазону передач велосипеда с зубчатым колесом и тройными звездами.
  • Менее распространено использование двойной или тройной звезды в сочетании со ступицей с внутренним зацеплением, что увеличивает диапазон передач без необходимости установки нескольких звездочек для концентратор. Однако для этого требуется какой-то натяжитель цепи, что сводит на нет некоторые преимущества ступичных передач.
  • В крайнем случае, противоположном односкоростному велосипеду, ступичные редукторы можно комбинировать как с передним, так и с задним переключателями, что дает очень широкий диапазон трансмиссии за счет веса и сложности управления - всего три комплекта шестерен. Этот подход может быть подходящим для лежачих трициклов, где можно использовать очень низкие передачи без проблем с балансом, а аэродинамическое положение позволяет использовать более высокие передачи, чем обычно.

Другое

Были и остаются некоторые весьма различные методы выбора другого передаточного числа:

  • Прямые обратные передачи, использовавшиеся на некоторых велосипедах начала 20 века, были возрождены велосипедистами-любителями. У них есть два возможных передаточных числа, но нет рычага переключения передач; оператор просто крутил педали вперед для одной передачи и назад для другой. Цепной путь довольно сложен, поскольку он фактически должен образовывать восьмерку, а также следовать по обычному пути цепи.
  • Втулки с перекидным переключателем имеют двустороннее заднее колесо со звездочкой (разного размера) с каждой стороны. Чтобы переключить передачу: остановитесь, снимите заднее колесо, переверните его, замените колесо, отрегулируйте натяжение цепи, возобновите движение. Современные двусторонние колеса обычно имеют фиксированную звездочку с одной стороны и звездочку свободного хода с другой.
До 1937 года это была единственная разрешенная форма переключения передач на Тур де Франс. У участников могло быть по 2 звездочки с каждой стороны заднего колеса, но все равно приходилось останавливаться, чтобы вручную переместить цепь с одной звездочки на другую и отрегулировать положение заднего колеса, чтобы поддерживать правильное натяжение цепи.
  • Постоянно регулируемые трансмиссии - относительно новая разработка в велосипедах (хотя и не новая идея). В таких механизмах, как зубчатая передача NuVinci, используются шарики, соединенные с двумя дисками посредством статического трения - изменение точки контакта изменяет передаточное число.
  • Автоматические трансмиссии были продемонстрированы и проданы как для переключателя, так и для ступицы механизмы переключения передач, часто сопровождаемые предупреждением об отключении автоматического переключения, если вы стоите на педалях. Они имели ограниченный успех на рынке.
  • Перемещение точки соединения на рычаге изменяет механическое преимущество системы привода аналогично изменению передаточного числа. Примеры включают American Star Bicycle и Stringbike.
Efficiency

. Числа в этом разделе относятся к эффективности трансмиссии, включая средства трансмиссии и любые зубчатые передачи. система. В этом контексте эффективность связана с тем, какая мощность передается на колесо по сравнению с мощностью педалей. Для хорошо обслуживаемой системы передачи КПД обычно составляет от 86% до 99%, как подробно описано ниже.

Факторы, помимо зубчатой ​​передачи, которые влияют на характеристики , включают сопротивление качению и сопротивление воздуха:

  • Сопротивление качению может варьироваться в 10 или более раз в зависимости от типа и размеров шина и давление в шинах.
  • Сопротивление воздуха значительно увеличивается с увеличением скорости и является наиболее значимым фактором на скоростях выше 10–12 миль (15–20 км) в час (сопротивление сила увеличивается пропорционально квадрату скорости, поэтому сила, необходимая для ее преодоления, увеличивается пропорционально кубу скорости).

Человеческий фактор также может иметь значение. Rohloff демонстрирует, что в некоторых случаях общая эффективность может быть улучшена за счет использования немного менее эффективного передаточного числа, когда это приводит к большей эффективности человека (в преобразовании еды в мощность педали), поскольку используется более эффективная скорость вращения педалей.

Обзор

Энциклопедический обзор можно найти в главе 9 «Велосипедной науки», который охватывает как теорию, так и экспериментальные результаты. Некоторые детали, извлеченные из этих и других экспериментов, представлены в следующем подразделе со ссылками на исходные отчеты.

Факторы, которые, как было показано, влияют на эффективность трансмиссии, включают тип системы трансмиссии (цепь, вал, ремень), тип системы зубчатой ​​передачи (фиксированная, переключатель, ступица, бесступенчатая), размер используемых звездочек, величиной входной мощности, скоростью вращения педалей и степенью ржавчины цепи. Для конкретной системы зубчатой ​​передачи разные передаточные числа обычно имеют разную эффективность.

В некоторых экспериментах использовался электродвигатель для приведения в движение вала, к которому прикреплены педали, в то время как в других использовались средние значения ряда реальных велосипедистов. Неясно, как стабильная мощность, выдаваемая двигателем, сравнивается с циклической мощностью, обеспечиваемой педалями. Рохлофф утверждает, что постоянная мощность двигателя должна соответствовать пиковой мощности педали, а не средней (которая составляет половину максимальной мощности).

Имеется мало независимой информации, касающейся эффективности ременных передач и бесступенчатых зубчатых передач; даже производители / поставщики не хотят предоставлять какие-либо цифры.

Подробности

Механизмы типа переключателя типичного продукта среднего класса (того типа, который используют серьезные любители) достигают от 88% до 99% механического КПД при 100 Вт. В механизмах переключения высшая эффективность достигается за счет больших звездочек. Эффективность обычно снижается с уменьшением размеров звездочки и передней звезды. Derailleur efficiency is also compromised with cross-chaining, or running large-ring to large-sprocket or small-ring to small-sprocket. This cross-chaining also results in increased wear because of the lateral deflection of the chain.

Chester Kyle and Frank Berto reported in "Human Power" 52 (Summer 2001) that testing on three derailleur systems (from 4 to 27 gears) and eight gear hub transmissions (from 3 to 14 gears), performed with Входы мощностью 80 Вт, 150 Вт, 200 Вт дали следующие результаты:

Тип трансмиссииСредний КПД при 150 Вт
Дроссели93% - 95%
Ступицы трехскоростных передач92% - 95%
7- и 14-ступенчатые ступицы89% - 91%

Проверка эффективности велосипедных зубчатых передач осложняется рядом факторов, в частности, все системы имеют тенденцию быть лучше при более высоких показателях мощности. 200 Вт будут управлять типичным велосипедом со скоростью 20 миль в час, в то время как спортсмены могут достичь 400 Вт, при этом заявленная эффективность "приближается к 98%".

При более типичных 150 Вт ступицы, как правило, составляют около 2%. менее эффективен, чем система переключения, при условии, что обе системы находятся в хорошем состоянии.

См. также
Ссылки

.

Последняя правка сделана 2021-05-12 03:59:05
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте