Велосипедная передача - Bicycle gearing

А Rohloff Speedhub ступица

А Shimano Задний переключатель XT на горном велосипеде

Велосипедная коробка передач с натяжителем цепи

Велосипедная передача это аспект велосипед трансмиссия что определяет соотношение между каденция, скорость, с которой гонщик педалирует, и скорость, с которой колесо оказывается.

На некоторых велосипедах есть только одна передача, поэтому передаточное число является фиксированный, 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. Различные передаточные числа и диапазоны передач подходят для разных людей и разных стилей езды на велосипеде.

Ноги велосипедиста оптимально вырабатывают мощность в узком диапазоне скорости вращения педалей или каденции. Передачу можно оптимизировать, чтобы максимально эффективно использовать этот узкий диапазон. Как и в других типах передачи, передаточное отношение тесно связано с механическое преимущество трансмиссии велосипеда. На односкоростные велосипеды и многоскоростные велосипеды с использованием переключатели передач, передаточное число зависит от передаточного числа числа зубы на звездочка к количеству зубьев сзади звездочка (винтик). Для велосипедов, оборудованных ступичные шестерни, передаточное число также зависит от внутреннего планетарные передачи внутри концентратора. Для карданный велосипед передаточное число зависит от конические шестерни используется на каждом конце вала.

Чтобы велосипед двигался с одинаковой скоростью, использование более низкой передачи (большее механическое преимущество) требует, чтобы велосипедист крутил педали с большей частотой вращения педалей, но с меньшим усилием. И наоборот, более высокая передача (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. Длительное приложение слишком большой силы на слишком высокой передаче при слишком низкой частоте вращения педалей может увеличить шанс повреждения колена;^[1] частота вращения педалей выше 100 об / мин становится менее эффективной после коротких рывков, как во время спринта.^[1]

Измерение передаточных чисел

Методы

Есть как минимум четыре разных метода^[2] для измерения передаточных чисел: шестерни дюймы, метры развития (посадочная дистанция), коэффициент усиления, и указав количество зубьев на передней и задней звездочке соответственно. Первые три метода приводят к тому, что каждое возможное передаточное число представлено одним числом, которое позволяет сравнивать передачи любых велосипедов; числа, полученные разными методами, несопоставимы, но для каждого метода чем больше число, 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 звездочка и задняя звездочка. В дюймах шестерни и метрах развития также учитывается размер заднего колеса. Коэффициент усиления идет дальше и также учитывает длину кривошипа педали.

Зубчатые дюймы и метры развертки тесно связаны: чтобы преобразовать из зубчатых дюймов в метры развертки, умножьте их 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 выбранного передаточного числа ступицы. ^[3] (во многих онлайн-калькуляторах эти коэффициенты встроены для различных популярных ступичных передач).

• Шестерни дюймы = Диаметр из ведущее колесо в дюймах × (количество зубьев передней звездочки / количество зубьев задней звездочки). Обычно округляется до ближайшего целого числа.
• Метров развития = Длина окружности ведущего колеса в метрах × (количество зубьев передней звездочки / количество зубьев задней звездочки).
• Коэффициент усиления = (Радиус ведущего колеса / длина коленвала педали) × (количество зубьев передней звезды / количество зубьев задней звездочки). Измерьте радиус и длину в тех же единицах.

Как метры развития, так и коэффициенты усиления обычно округляются до одного десятичного знака.

Дюймы шестерни соответствуют диаметру (в дюймах) главного колеса старомодного пенни-фартинг велосипед с эквивалентной передачей. Метры развития соответствуют расстоянию (в метрах), пройденному велосипедом за один оборот педалей. Коэффициент усиления - это соотношение между расстоянием, пройденным велосипедом, и расстоянием, пройденным педалью, и представляет собой чистое число, не зависящее от каких-либо единиц измерения.

• При измерении передней / задней шестерни используются два числа (например, 53/19), где первое - это количество зубцов на передней звездочке, а второе - количество зубцов на задней звездочке. Без некоторых арифметических вычислений не сразу очевидно, что 53/19 и 39/14 фактически представляют одно и то же передаточное число.

Примеры

В следующей таблице представлено сравнение различных методов измерения шестерен (конкретные числа для велосипедов с шатунами 170 мм, колесами 700C и шинами 25 мм). Также указаны скорости для нескольких оборотов в минуту. В каждой строке относительные значения для шестерен в дюймах, метрах развития, передаточного числа и скорости более или менее верны, в то время 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 низшую передачу около 45 дюймов (или 35 дюймов, если они оснащены компактной шатуной).

Односкоростные велосипеды

Односкоростной горный велосипед

А односкоростной велосипед это тип велосипеда с одинарным передаточным числом. Эти велосипеды не имеют переключателей передач, ступичных передач или других методов для изменения передаточного числа велосипеда. Взрослые односкоростные велосипеды обычно имеют передаточное число от 55 до 75 дюймов, в зависимости от водителя и предполагаемого использования.

Есть много типов современных односкоростных велосипедов; BMX велосипеды, некоторые велосипеды предназначены для детей (младшего возраста), велосипеды круизного типа, классический пригородные велосипеды, одноколесные велосипеды, велосипеды, предназначенные для трековых гонок, фиксированная передача дорожные велосипеды, и фиксированная передача горные велосипеды.

Односкоростной велосипед с фиксированной передачей - это самый простой тип велосипеда. Велосипед с фиксированной передачей не имеет свободный ход механизм, позволяющий двигаться накатом.

Общие Соображения

Передача, поставляемая производителем для нового велосипеда, выбрана так, чтобы она была полезна большинству людей. Некоторые велосипедисты выбирают точную настройку передач, чтобы лучше соответствовать их силе, уровню физической подготовки и предполагаемому использованию. При покупке в специализированных веломагазинах может быть дешевле заменить шестерни перед доставкой, чем позже. Современные передние звезды кривошипа можно менять, как и шестерни.

Хотя длинные крутые подъемы и / или большие нагрузки могут указывать на необходимость более низкой передачи, это может привести к очень низкой скорости. Балансировка велосипед становится сложнее на более низких скоростях. Например, нижняя передача около 16 дюймов дает эффективную скорость, возможно, 3 мили / час (5 км / час) или меньше, после чего можно будет быстрее ходить (если позволяет велосипедная обувь).

Относительное зацепление

Что касается ног велосипедиста, то при переключении передач относительная разница между двумя передачами более важна, чем абсолютная разница между передачами.^[4] 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.^[5] 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 большая абсолютная разница.

Для достижения таких постоянных относительных различий абсолютные передаточные числа должны быть в пределах логарифмический прогрессирование; большинство серийных зубчатых колес делают это с небольшими абсолютными различиями между меньшими звездочками и все более большими абсолютными различиями по мере увеличения звездочек. Поскольку звездочки должны иметь (относительно небольшое) целое число зубьев, невозможно добиться идеального хода; например, семь звездочек переключателя 14-16-18-21-24-28-32 имеют средний размер шага около 15%, но фактический шаг варьируется 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 значительно приблизиться к идеалу постоянных относительных различий, например Rohloff Speedhub предлагает 14 скоростей со средней относительной разницей 13,6% и отдельными вариациями 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 имеют передачи с умеренной относительной разницей около 15%; это позволяет использовать гораздо больший диапазон передач при приемлемом шаге между передачами. 3-х ступичные шестерни могут иметь относительную разницу от 33% до 37%;^[5] такие большие шаги требуют очень существенного изменения скорости вращения педалей и часто кажутся чрезмерными.^[6] Шаг в 7% соответствует смене 1 зуба с 14 зуба. звездочка на звездочку с 15 зубьями, а шаг в 15% соответствует замене на 2 зуба звездочки с 13 зубьями на звездочку с 15 зубьями.

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

Используемые шестерни

На велосипеде только с одним механизмом переключения передач (например, только задняя ступица или только задний переключатель), количество возможные передаточные числа такое же, как количество используемые передаточные числа, что также совпадает с количеством отличные передаточные числа.

На велосипеде с более чем одним механизмом переключения передач (например, передним и задним переключателями) эти три числа могут сильно отличаться в зависимости от относительной ступени переключения различных механизмов. Количество передач для велосипеда с таким переключателем часто указывается упрощенно, особенно в рекламе, и это может вводить в заблуждение.

Рассмотрим велосипед с переключателем передач с 3-мя звездочками и 8-звездочной звездочкой:

количество возможные передаточные числа 24 (= 3 × 8, это число обычно указывается в рекламных объявлениях);

количество используемые передаточные числа 22 года;

количество отличные передаточные числа обычно 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 перекрывающихся 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 наибольшей задней звездочке, наименьшая передняя звезда к наименьшей задней звездочке) приводят к очень диагональному выравниванию цепи, что неэффективно и вызывает чрезмерный износ цепи.^[7] Из-за перекрытия обычно будет несколько дубликатов или почти дубликатов, так что может быть только 16 или 18 различных передаточных чисел. В любом случае использование этих различных соотношений в строгой последовательности от низкого к высокому может оказаться невозможным из-за сложных схем 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 популярное передаточное число, то можно будет продлить срок службы зубчатой ​​передачи, используя различные версии этого популярного передаточного числа.

Диапазон передачи

Диапазон передач указывает на разницу между нижней и верхней передачами и дает некоторую меру диапазона условий (высокая скорость в сравнении с крутыми склонами), с которыми могут справиться передачи; 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.

Перекрывающиеся диапазоны с шестернями переключателя означают, что 24- или 27-скоростные переключатели могут иметь только тот же общий диапазон передач, что и (намного дороже). Rohloff 14-ступенчатая ступичная шестерня. Велосипеды с редуктором с внутренней ступицей обычно имеют более ограниченный диапазон передач, чем сопоставимые велосипеды с переключателем, и имеют меньшее передаточное число в этом диапазоне.

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

Диапазон передач почти 700% может быть достигнут на настройках переключателя, хотя это может привести к некоторым довольно большим шагам между передачами или некоторым неудобным переключениям 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 велосипеды, туристические велосипеды 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 что предпочтительнее, 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.

Внешний (переключатель)

Заднее колесо велосипеда, показывающее переднее и заднее переключатели, а сзади зубчатый венец

Внешняя передача называется так потому, что все задействованные звездочки хорошо видны. Может быть до 4-х звездочек^[11] прикреплены к шатунной системе и педалям и обычно от 5 до 11 звездочек^[12] составляя зубчатый венец прикреплен к заднему колесу. Современные передний и задний переключатели обычно состоят из подвижной направляющей цепи, которая управляется дистанционно с помощью Боуденовский трос прикреплен к оборотень установлен на нижней трубе, выносе руля или руле. Переключатель может быть одним рычагом, парой рычагов или поворотный захват; некоторые переключатели могут быть объединены с тормозными рычагами в единый блок. Когда всадник управляет переключателем во время педалированияизменение 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 оснащаются 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 рекламируемых передаточных чисел. У наиболее распространенных конфигураций есть определенные имена^[13] которые обычно связаны с относительными размерами шага между передними звездочками и задней звездочкой.

Передача кроссовера

Поворотная ручка

Этот стиль обычно встречается на горных, гибридных и туристических велосипедах с тремя звездочками. 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 такого расположения включают:

• Может быть доступен широкий выбор передач, подходящих как для туристических поездок, так и для езды по бездорожью.
• Редко возникает необходимость в одновременной замене переднего и заднего переключателей, поэтому, как правило, это больше подходит для обычных 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 встречается на гоночных велосипедах с двумя звездочками. 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 постоянного скорость вращения педалей, но любое изменение передней звезды должно сопровождаться одновременной заменой 3 или 4 звездочек на зубчатом колесе, если целью является переключение на следующее передаточное число, более высокое или низкое.

Альпийская передача

Этот термин не имеет 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 текущий эквивалент исходного значения можно найти в Shimano Зубчатые колеса Megarange, у которых большая часть звездочек имеет относительную разницу примерно в 15%, за исключением самой большой звездочки, у которой разница 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 втором переключении передач.

Шатуны Half-step plus granny с 28, 45 и 50 зубьями на туристическом велосипеде Trek 620

Полушаг плюс бабушка передача

Есть три передние звезды с разницей в полшага между двумя большими и разницей в нескольких диапазонах между двумя меньшими, например звездочки 24-42-46 и шестеренки 12-14-16-18-21-24-28-32-36.^[14] Эта общая компоновка подходит для путешествий, когда большинство переключений передач осуществляется с помощью заднего переключателя, а иногда и с помощью двух больших звездочек.^[13] Маленькая передняя звезда (бабушка) - это спасение при движении на крутых холмах, но для эффективного использования требуется некоторое предвкушение.

Внутренний (концентратор)

Внутренняя передача называется так потому, что все задействованные шестерни скрыты внутри ступицы колеса. Ступичные шестерни работают с внутренним планетарная или планетарная передача который изменяет скорость корпуса ступицы и колеса относительно скорости ведущей звездочки. У них есть 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)

Современные системы имеют шестерни, встроенные в шатуны или же Нижняя скоба. Патенты на такие системы появились еще в 1890 году.^[15] В Schlumpf Mountain Drive и Speed ​​Drive выпускаются с 2001 года.^[16] Некоторые системы предлагают прямой привод плюс один из трех вариантов (уменьшение 1: 2,5, увеличение 1,65: 1 и увеличение 2,5: 1). Для переключения передач используйте ногу, чтобы нажать кнопку, выступающую с каждой стороны Нижняя скоба шпиндель. 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 своего широкого диапазона и низкого центра тяжести, подходящая для велосипедов с полной подвеской, но она все же несколько тяжелее, чем трансмиссия на основе переключателя.^[17]

Комбинированные шестерни переключателя и ступица SRAM Dual Drive

Внутренний и внешний комбинированный

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

• Один стандартный вариант для Складной велосипед Brompton заключается в использовании 3-скоростной ступицы (разница между передаточными числами примерно 30%) в сочетании с 2-скоростной переключателем передач (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 одновременное переключение всех трех наборов передач.
• В системе SRAM DualDrive используется стандартная 8- или 9-скоростная зубчатая передача, установленная на трехскоростной втулке с внутренним зацеплением, что обеспечивает такой же диапазон передач, как у велосипеда с зубчатым колесом и тройными передними звездами.
• Реже используется двойная или тройная передняя звезда в сочетании со ступицей с внутренним зацеплением, что увеличивает диапазон передач без необходимости установки нескольких звездочек на ступицу. Однако для этого требуется какой-то натяжитель цепи, что сводит на нет некоторые преимущества ступичных шестерен.
• В крайнем случае, в отличие от односкоростного велосипеда, ступичные передачи можно комбинировать как с передним, так и с задним переключателями, что дает очень широкий диапазон трансмиссии за счет веса и сложности управления - всего имеется три набора 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.

Другие

Были и остаются несколько совершенно разных методов выбора другого передаточного числа:

• Ретро-прямой трансмиссии, которые использовались 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, так как он фактически должен образовывать восьмерку, а также следовать обычному цепному пути.
• Шлепанцы иметь двухстороннее 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.^[18] 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.

• Бесступенчатые трансмиссии являются относительно новой разработкой в ​​области велосипедов (хотя и не новой). Такие механизмы, как NuVinci В системе передачи используются шарики, соединенные с двумя дисками посредством статического трения - изменение точки контакта изменяет передаточное число.
• Автоматические трансмиссии были продемонстрированы и проданы как для механизмов переключения передач, так и для ступичных передач, часто сопровождаемые предупреждением о выключении 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 Американский Звездный Велосипед и Стрингбайк.

Эффективность

Цифры в этом разделе относятся к эффективности трансмиссии, включая средства трансмиссии и любую систему зубчатых передач. В этом контексте эффективность связана с тем, сколько мощности передается на колесо по сравнению с тем, сколько мощности прикладывается к педалям. Для хорошо обслуживаемой системы передачи КПД обычно составляет от 86% до 99%, как подробно описано ниже.

Факторы, помимо передачи, которые влияют спектакль включают сопротивление качению и сопротивление воздуха:

• Сопротивление качению может варьироваться в 10 и более раз в зависимости от типа и размеров шина и давление в шинах.^[19]
• Сопротивление воздуха значительно увеличивается с увеличением скорости и является наиболее важным фактором на скоростях от 10 до 12 миль (от 15 до 20 км) в час ( тащить сила увеличивается пропорционально квадрату скорости, поэтому мощность, необходимая для ее преодоления, увеличивается пропорционально кубу скорости).^[20]

Человеческий фактор также может иметь значение. Rohloff демонстрирует^[21] что общая эффективность может быть улучшена в некоторых случаях 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 книги «Велосипедная наука».^[22] 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 регулировка), размер используемых звездочек, величина входной мощности, скорость вращения педалей и степень ржавчины цепи. Для конкретной системы зубчатой ​​передачи разные передаточные числа обычно имеют разный КПД.

В некоторых экспериментах использовался электродвигатель для привода вала, к которому прикреплены педали, в то время как в других использовались средние значения ряда реальных велосипедистов. Неясно, как стабильная мощность двигателя сравнивается с циклической мощностью педалей. Рохлофф утверждает^[21] что постоянная мощность двигателя должна соответствовать максимальной мощности педали, а не средней (которая составляет половину максимальной мощности).

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

Подробности

Механизмы типа переключателя типичного продукта среднего класса (типа, используемого серьезными любителями) достигают от 88% до 99% механического КПД при 100 Вт. В механизмах переключения передач наивысший КПД достигается за счет больших звездочек. Эффективность обычно снижается с уменьшением размеров звездочки и передней звезды.^[23]Эффективность переключателя также снижается из-за перекрестная цепь, или переход от большого кольца к большой звездочке или от малого кольца к маленькой звездочке. Это перекрестное соединение также приводит к повышенному износу из-за бокового прогиба цепи.

Честер Кайл и Фрэнк Берто сообщили в "Human Power" 52 (лето 2001 г.)^[24] что испытания трех систем переключателей (от 4 до 27 передач) и восьми ступичных трансмиссий (от 3 до 14 передач), выполненные с входными мощностями 80 Вт, 150 Вт, 200 Вт, дали следующие результаты:

Проверка эффективности велосипедных зубчатых передач осложняется рядом факторов - в частности, все системы имеют тенденцию быть лучше при более высоких значениях 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%.^[25]

При более типичной мощности 150 Вт ступичные шестерни имеют тенденцию быть примерно на 2% менее эффективными, чем система переключения передач, если обе системы находятся в хорошем состоянии.^[26]

Смотрите также

• Cogset
• Звездочка
• Шестерни дюймы
• Кататься на велосипеде
• катание на горных велосипедах
• Электронная система переключения передач
• Велосипедная терминология
• Схема езды на велосипеде

Рекомендации