Kugghjulstummar

Växeltum är ett av flera relativa mått på cykelutväxling , vilket ger en indikation på den mekaniska fördelen med olika växlar. Värdena för 'växeltum' varierar vanligtvis från 20 (mycket låg utväxling) via 70 (medelstor utväxling) till 125 (mycket hög utväxling); som i en bil är låg växel för att gå uppför backar och hög växel är för att gå fort.

"Gear inches" är egentligen diametern i tum på drivhjulet på en cykel med likvärdig utväxling.

Termens ursprung

När high wheeler eller penny-farthing var den "vanliga" cykelformen, var den jämförande diametern i tum av det drivna hjulet en indikation på relativ hastighet och ansträngning. Ett 60-tums hjul drev en cykel snabbare än ett 50-tums hjul när båda vevades i samma kadens . Tekniken för den höghjuliga motorn satte en naturlig gräns - ett 60-tums hjul var ungefär den maximala storleken som kunde gränsas av vanliga ben. När "säkerheter" ersatte "vanliga" gjorde kedjor och kedjehjul att små hjul kunde vridas snabbare än pedalvevarna. Som ett resultat kan ett 28-tums hjul fås för att flytta en cykel i samma hastighet som ett 60-tums hjul. En sådan cykel sades då vara växlad på 60 växeltum och trampas likt en vanlig med ett 60-tums hjul. På en cykel med 72 växeltum flyttar ett varv av pedalerna fram cykeln den sträcka som ett 72-tums hjul skulle göra på ett varv.

Beräknar växeltum

Växeltum uttrycker utväxlingsförhållanden i termer av diametern på ett ekvivalent direktdrivet hjul, och beräknas enligt följande:

{\text{gear inches}}={\text{drivhjulets diameter i tum}}\times {\frac { \text{antal tänder i främre kedjekransen}}{\text{antal tänder i bakre kedjehjulet}}}

Denna formel förutsätter att valfri navväxel är i direktdrift. Ytterligare en faktor behövs för andra växlar (många online växelräknare har dessa faktorer inbyggda för vanliga navväxlar).

För enkelhetens skull avrundas 'växeltum' normalt till närmaste heltal.

Anta till exempel att drivhjulet faktiskt är 26 tum i diameter. Om det främre kedjedrevet och det bakre drevet har lika många tänder, ger ett varv av pedalerna exakt ett varv på drivhjulet, precis som om pedalerna direkt driver drivhjulet. Den kombinationen av växlar och hjul sägs vara "26 gear inches." Om det främre kedjedrevet har 48 tänder och det bakre drevet har 24 tänder, ger varje varv på pedalerna två varv på bakhjulet. Detta motsvarar en fördubbling av storleken på drivhjulet; det vill säga den är som en direktdriven cykel med ett 52-tums hjul. Den växeln sägs vara "52 gear inches."

En cykel med ett 26-tums hjul, ett 48-tands kedjehjul och en kassett med växlar från 11 till 34 tänder har en lägsta växel på 26 × 48 / 34 = 37 växeltum och en högsta växel på 26 × 48 / 11 = 113 växeltum.

För cyklar med 700c-hjul anger vissa cyklister växeltum baserat på en nominell hjuldiameter på 27 tum, vilket motsvarar den gamla brittiska däckstorleken på 27 x 1¼" (ETRTO 630). Strängt taget kan rullningsdiametern för ett 700c-hjul vara betydligt högre eller lägre än 27", beroende på däckstorlek, t.ex. nästan 27,5" för ett 700x38-däck, eller drygt 26" för ett 700x20-däck. Detta kan vara källan till viss förvirring när man jämför växlar om det inte är klart om växeltum har beräknats med den faktiska hjulstorleken eller en konventionell 27".

Ett sätt att uppskatta hjuldiametern är att lägga till dubbelt det nominella däckets tvärsnitt till fälgdiametern. Tänk till exempel på ett 700c × 23 mm däck, som har ett nominellt tvärsnitt på 23 mm. 700c hjul har en fälgdiameter på 622 mm. Därför är hjuldiametern (2 × 23 mm) + 622 mm = 668 mm vilket är lika med 26,3 tum (avrundat till 1 decimal). 26 tums mountainbikehjul har en fälgdiameter på 559 mm. Detta bortser från faktorer som bidrar till den faktiska rullradien för däcket och fälgen tillsammans: däckets vertikala avböjning ovanför kontaktytan och skillnaden mellan tillverkarens angivna storlek och den faktiska däckradien när det är monterat och pumpat.

Växeltum, tillsammans med kadens, kan konverteras till hastighet enligt följande:

{\displaystyle {\text{hastighet i mph}}=({\text{växeltum}}\ gånger {\text{π}}){\frac {\text{tum}}{\text{revolution}}}\ gånger {\text{kadens}}{\frac {\text{revolutioner}}{\text{minut }}}\ gånger {\frac {\text{1 mil}}{\text{63 360 tum}}}\ gånger {\frac {\text{60 minuter}}{\text{1 timme}}}} hastighet

{\text{hastighet i mph}}={\text{gear tum}}\ gånger {\text{kadens i rpm}}\ gånger {\frac {\ text{π}}{1056}}

{\text{hastighet i mph}}{\text{ ≈ }}{\text{gear inches}} \times {\text{kadens i rpm}}\times {\frac {1}{336}}

Förhållande till meter av utveckling

Ett likvärdigt system som vanligtvis används av kontinentaleuropeiska cyklister är utvecklingsmeter , som mäter avståndet som tillryggalagts med varje vevsväng. Det vill säga, meter av utveckling beräknas som (normalt avrundat till en decimal):

{\text{utveckling}}={\text{drivhjulsomkrets i meter}}\ gånger {\frac {\text {antal tänder i främre kedjekransen}}{\text{antal tänder i det bakre kedjehjulet}}}

Således skiljer sig växeltummar och utveckling med en faktor π gånger imperial-till-metrisk omvandling. För att konvertera från kugghjulstum till utvecklingsmeter, multiplicera med 0,08 (mer exakt: 0,0254π).

förordningar

Fram till 2023 begränsade UCI juniorryttare till 7,93 meters utveckling (~99 växeltum).

Förhållande till vinstförhållande

Både "växeltum" och "utvecklingsmeter" handlar om avståndet per varv av pedalerna, och är i slutändan sätt att indikera den mekaniska fördelen med drivlinan, men ingen av dem tar hänsyn till vevaxelns längd, vilket kan variera från cykel till cykel. Vevaxeln är en hävarm. Om två cyklar har olika vevlängd men i övrigt är identiska ger en längre spakarm en större mekanisk fördel. För att ta hänsyn till detta Sheldon Brown ett växelmätningssystem som kallas "gain ratio", vilket beräknas av den sträcka som cykeln tillryggalagt delat med pedalaxelns rotationsavstånd under ett varv av veven. Han hävdade att det också har fördelen av att vara dimensionslöst .

Se även

externa länkar

Sheldon Browns växelkalkylator Online-kalkylator för växeltum, mätareutveckling och förstärkningsförhållande
BikeCAD har ett grafiskt sätt att visa växeltum som beskrivs här
Vinstkvoter – ett nytt sätt att utse cykelredskap
Kalkylator för förstärkning och watt
Mike Shermans växelkalkylator Online-kalkylator för växelväxlar, med användbara grafiska displayer
HPV Drivetrain Analyzer En drivlinaanalysator och växelräknare för HPV:s (Human Powered Vehicles) som kommer att hantera sammansatta drivningar och växlade vevar och nav.