체인 링에 여러 재료를 사용하는 이유는 무엇입니까?

일반적인 중간 수준의 도로 트리플 크랭크 셋에서 외부 링 (큰 링)이 알루미늄이고 내부 링 (작은 링)이 크로 모인 이유는 무엇입니까?

알루미늄이 한 사람에게 충분하다면 모두에게 충분할 것 같습니다.

각 링에 가해지는 힘의 크기와 관련이 있습니까? 아마도 가장 작은 링은 자전거 타는 사람이 서있을 때 등반 상황에서 사용될 가능성이 높으므로 그 시점에서 크랭크에 가장 많은 힘이 가해 지므로 더 강한 링이 필요합니까?

이것은 실제로 각 체인 링이 제공하는 힘의 곱과 각 체인 링의 크기 / 질량의 문제입니다.

힘 차이

반지름이 크랭크 길이와 거의 같은 체인 링을 가진 순간에 대해서만 제안합시다. 체인 링을 사용하는 동안 (그리고 간단한 플랫폼 페달을 사용하여) 라이더가 페달을 밟은 경우. 체인의 최대 이론적 힘은 라이더의 무게와 같습니다. (핸들을 잡아 당기지 않았다고 가정).

이제 비현실적이고 엄청나게 큰 체인 링을 제거하고 크랭크 길이의 약 절반 반경을 가진 더 현실적인 체인 링을 설치합시다. 이제 라이더가 이전 실험을 반복 할 때 이론상의 최대 힘이 라이더의 무게 * 2를 적용했습니다.

전체 실험을 반복하지만 이번에는 크랭크 길이의 1/4 반지름을 가진 체인 링으로 체인의 최대 힘은 라이더 무게의 4 배입니다.

즉, 크랭크 셋과 같은 간단한 메커니즘에서 출력 력은 다음과 같이 계산 될 수 있습니다.

OF = IF * (Ir / Or).

여기서 IF = 입력 힘, Ir = 입력 반경 또는 Or = 출력 반경. 그리고 반경은 차축에서 힘이 가해지는 지점까지의 거리입니다.

당신이 상상할 수 있듯이, 대부분의 트립 체인 링 크랭크 세트는 반경이 약 절반 크랭크 길이를 갖는 큰 체인 링을 가지고 있습니다. 작은 체인 링은 절반입니다. 효과적으로, 전형적인 삼중 크랭크 셋은 작은 체인 링에서 최대 힘에 비해 출력 력을 두 배로 증가시킵니다.

무게 문제

그러나 이것은 주제의 일부일뿐입니다. 체인 링이 클수록 무거워집니다. 또한 자전거의 회전 부분이므로 일부는 회전 관성이 중요하다고 주장 할 수 있습니다. 짐작할 수 있듯이 CroMo 체인 링은 Al보다 무겁습니다.

내구성

여전히 결정을 충분히 설명하지는 못하지만 여기서는 알루미늄이 일반적으로 강철보다 마찰 마모에 대한 저항이 적습니다. 예를 들어, 알루미늄 조각에 범프를 내려야한다면 연강에서도 비슷한 작업에 비해 적은 노력으로 처리 할 수 ​​있습니다. 여기에 새 체인 링의 새 체인이 롤러와 완전히 접촉하여 여러 개의 톱니가 결합되어 각 접점 사이에 하중이 효과적으로 분산된다는 사실이 추가되었습니다. 작은 체인 링은 하중을 분산시키기 위해 더 적은 접촉점을 제공 할 수 있으며, 이는 각 톱니에 라이더가 적용하고 크랭크를 곱한 총 힘의 더 큰 부분에 적용됨을 의미합니다. 즉, 작은 체인 링의 톱니가 큰 체인 링의 톱니보다 훨씬 큰 하중을 견뎌야합니다.

사용 비율

이것에 우리는 대부분의 라이더가 중간 체인 링에서 더 작은 시간에 더 많은 시간을 할애 할 수 있다고 주장하는 주관적인 주장을 추가 할 수 있습니다. 자신의 힘을 다 사용하지 말고 오랫동안 사용하지 마십시오.

결론

이러한 모든 주장은 선택된 재료를 무게, 내구성 및 비용 사이에서 좋은 절충안으로 만듭니다.

알루미늄 중소 체인 링이 너무 빨리 마모되어 잘못된 변속 기술로 인해 굽힘이 발생하기 쉽습니다. 크랭크 세트를 손에 쥐면 강철로 만든 큰 체인 링이 더 무거워지고 그 차이를 쉽게 알아볼 수 있으므로 알루미늄 큰 체인 링이있는 크랭크 셋이 두 가지 중에서 가장 잘 살 것입니다.

이러한 재료로 만들어진 작은 체인 링 사이의 무게 차이는 덜 알아볼 수 있으며 구매자는 그러한 작은 무게 손실 (게인?)에 대한 가격 차이를 지불하도록 호소하지 않을 수 있습니다.

또한 알루미늄 소형 체인 링은 프로페셔널 라이더에게 더 적합 할 수 있습니다. 프로 라이더에게는 이상적으로 적절하게 후원 될 수 있으므로 레이스 당 체인 링을 소비하는 것이 큰 문제가 아닙니다. 또한, (적절하게) 최적화 된 변속 기술을 가질 수있다 (즉, 라이더가 변속 기술 결함을 식별하여 수정했다).

좋은 질문! 재료가 다른 몇 가지 중요한 이유가 있습니다.

• 마모 : 강철은 알루미늄보다 길고 평범하며 단순합니다. 그렇다면 모든 링에 강철을 사용하지 않겠습니까? 더 큰 링은 측면에 램프가있어 변속을 용이하게하며 링이 마모되면 뒤집을 수 없습니다. 할머니 반지는 오래 지속될 수 있습니다.

• 굴곡 / 굽힘 : 체인 링의 크기가 증가하면 토크 / 부하로 인해 굽힘 및 굽힘이 발생하기 쉽습니다. 스트레이트 스틸은 실제로 매우 쉽게 구부러 질 수 있지만 CNC 링 방식으로 링을 더 많이지지 할 수 있습니다.

• 무게 : 강철의 무게는 알루미늄보다 크며 CroMo와 동일합니다. 작은 링의 경우 차이는 더 큰 링보다 훨씬 적습니다.

• 비용 : 알루미늄과 비교하여 멋진 강철 프레임 자전거와 마찬가지로 더 좋은 재료는 더 많은 돈이 들며 비용 절감 각도 일 수 있습니다. (이것은 티타늄과 같은 다른 재료에도 적용됩니다).

따라서 제조업체 / 판매자에 다른 링 재료가있는 여러 가지 이유가 있습니다. 위의 조합과 하나 이상의 트레이드 오프 (더 많은 무게 대 더 적은 강도 등) 일 가능성이 큽니다.

주로 "레버 암"문제로 인해 가장 작은 링의 톱니에 훨씬 더 많은 힘이 가해지며 가장 강해야합니다. 이것은 힘이 더 적은 치아에 퍼진다는 사실로 인해 악화됩니다.

# 2의 경우 무게를 나열합니다. 알루미늄을 사용하는 작은 링으로 무게를 거의 절약 할 수 있습니다.

한마디 : 토크. 레버 암이라고도합니다.

이 경우 레버 암은 크랭크 암 (페달이 부착 된 크랭크 암)과 스프로킷의 반경의 차이입니다. 우리 라이더는 페달에 적용 할 수있는 힘이 제한되어있어 크랭크 암에 토크를 발생시킵니다. 우리의 관성은 선택한 기어 링의 체인을 통해 반대의 힘을 만듭니다. 충분한 수준의 암 차이로 인해, 인간의 힘은 토크를 발생시켜 체인 링의 재료 강도를 극복 할 수 있습니다.

따라서, 증가 된 토크를 견디기 위해 가장 작은 체인 링은 일반적으로 강철과 같은 더 강한 재료로 만들어집니다.

업데이트 : 중재자가 확장을 요청했습니다. 여기있어.

토크 는 "트위스트 포스 (twisting force)"로, 자전거를 밟을 때 라이더가 만드는 것입니다. 우리가 페달에 적용하는 힘의 양은 "토크 암"의 길이, 즉 우리의 경우 바텀 브래킷에서 페달까지 크랭크 암의 중심 간 길이로 증폭 될 수 있습니다. 에스). 또한 같은 축을 둘러싸는 프론트 체인 스프로킷이 있습니다. 페달링 반경과 스프로킷 반경의 차이는 주어진 스프로킷에 대한 효과적인 "토크 암"또는 "기계적 이점"입니다. 기계적 이점이 증가함에 따라 페달에서 발생하는 토크 또는 비틀림 힘도 증가합니다. 가장 작은 반경의 스프라켓에 페달을 밟을 때 기계적인 장점이 극대화됩니다.

그것은 우리의 힘을 요약합니다. 이제 재료에 관한 단어. 상대적으로 말하자면, 강철은 강하고 무거 우며 알루미늄은 부드럽고 가볍습니다. 그러나 합금 및 다양한 처리는 일반적으로 추가 비용으로 이러한 고유 특성을 수정합니다. 결론은 재료의 고유 강도와 관련된 힘 (토크)의 응력 / 변형 해석입니다. 그리고 사용 가능한 옵션과 선택에 영향을 미치는 금전적 예산이 있습니다. 후보 스프로킷 재료에 대한 검토는이 답변의 범위를 넘어서는 것입니다.

말할 것도없이 제조업체는 대상 고객에게 가장 비용 효율적인 제품을 사용할 것입니다. 현지 자전거 상점에서 얻을 수있는 것과는 대조적으로 투르 드 프랑스 팀에게 다른 재료를 의미 할 수 있습니다.

평상시 라이더를위한 스프라켓이 나오면 토크가 줄어 듭니다. 필요한 응력 / 변형 저항을 만족시키는 가장 저렴한 두 재료는 알루미늄 합금과 강철 합금입니다.

OP의 용어 " 크로 모 (Chro-mo)"는 크롬 스틸 이라고도 하는 크롬 몰리브덴 스틸을 나타냅니다 .