Головоломка для механиков

Привет коллеги. Подкину головоломку для механиков, думаю есть здесь такие.

Я сравниваю два варианта передачи для велосипеда.

При обеих вариантах спереди в шатунном узле встроен планетарный редуктор. Тоесть скорость вращения шатунов отличается от скорости цепной звезды стоящей на той же оси каретки. Каретка соединяется с задним колесом цепной передачей, как у обычного велосипеда. Сзади переключателя передач нет, просто одна ведомая звездочка соединенная с колесом через трещоку. Задняя ведомая звезда цепной передачи 16 зубьев в обеих случаях. Цепь натянута фиксированно без пружинных натяжителей.
Планетарный редуктор переключаемый, тоесть может работать с редукцией и напрямую, тоесть две передачи - прямая и с редукцией.

Различие в вариантах в типе планетарного редуктора и размераз ведущей (передней) звезды.

Первый вариант имеет повышающий редуктор, тоесть, скорость вращения ведущей цепной звезды, на нем сидящей, в 2.5 раза больше скорости вращения педалей. Размер ведущей цепной звезды мал, 27 зубьев. С учетом редукции, виртуальная звезда будет иметь 68 зубьев.
В случае выключения редуктора, ведущая цепная звезда жестко сцепляется с педалями - пониженная передача.

Во втором варианте, планетарный редуктор понижающий, тоже в 2.5 раза. Передняя ведущая цепная звезда соответственно увеличена до 68 зубьев, в 2.5 раза.
При включенном редукторе в данном случае будет понижающая передача, как бы виртуальной звездой на 27.
При отключенном - прямая с педалей на звезду 68.

С точки зрения передаточного отношения варианты равны. В обеих случаях велосипед будет иметь две скорости с одинаковыми передаточными отношениями. Это я хоть и давно, но из механики помню.

А вопрос в том какой из вариантов будет надежнее и экономичнее с точки потерь на трение и износа редуктора и цепи. Шестеренки в редукторе маленькие.
Преимущественно будет использоваться повышенная, во втором случае она прямая, передача, в первом через редуктор.

nabludatel
Я сравниваю два варианта передачи для велосипеда.

Каким образом планируете переключение передач в редукторе? Туда и обратно. Тросиком об шайбу по валу от руля? Подпружиненной обратной тягой для возврата из двух фиксируемых положений? Синхронизация вращения зубчатых пар при переключении предусмотрена? Или как "судьба ляжет" по эвольвентным заходным лыскам на зуб шестеренки?
Извините меня за механистический бред. 😊
P.S.

nabludatel
С учетом редукции, виртуальная звезда будет иметь 68 зубьев.

Или у Вас смещается ось вращения при изменении нагрузки?

Зануда
На каком легче подниматься в горку?
Вот тот и выбирайте.

Я обычно выбираю противоположное. Я "ломовик" не могу часто крутить, а давить сильно могу.

Nikofar
Каким образом планируете переключение передач в редукторе? Туда и обратно. Тросиком об шайбу по валу от руля? Подпружиненной обратной тягой для возврата из двух фиксируемых положений? Синхронизация вращения зубчатых пар при переключении предусмотрена? Или как "судьба ляжет" по эвольвентным заходным лыскам на зуб шестеренки?
Извините меня за механистический бред. 😊
P.S.
Поясните, пожалуйста, что Вы понимаете под термином "виртуальная звезда"?

Или у Вас смещается ось вращения при изменении нагрузки?

Редукторы оба готовые, покупные. Оба выглядят как обычные шатунные группы на велосипеде, редуктор встроен в плоский цилиндр, к которому прикручивается звезда. Переключение осуществляется нажатием на кнопки по торцам оси. Работает беспроблемно.
И я делаю выбор - купить один из этих редукторов, вопрос выбрать понижающий с большой звездой или повышающий с малой. Итоговое передаточное отношение одинаковое.
Повышающий редуктор хорош тем что звезда меньше, дорожный просвет больше, цепь кожухом проще закрыть.
Понижающий хорош тем что ездить я буду в основном на прямой передаче, а редуктор включать только в гору или в грязи. Но звезда больше, это недостаток.
Склоняюсь пока к понижающему с большой звездой, ибо редуктор дорогой, а цепь со звездой дешевле.

А виртуальная звезда это мой термин для учета передаточного отношения редуктора.

nabludatel
Понижающий хорош тем что ездить я буду в основном на прямой передаче, а редуктор включать только в гору или в грязи.

С точки зрения теор. механики разница в двух предложенных вариантах - только в угле обхвата ведомой звездочки, а разница эта пренебрежимо мала. С точки зрения механики практической - "надежнее" будет вариант повышающего редуктора, т.к. при велосипедных скоростях основным фактором износа является усилие, а не скорость. А вот в Вашем случае, наоборот, "дольше проживет" понижающий редуктор, т.к. бОльшую часть времени будет включена передача 68:16 (прямая в редукторе).
А каков, кстати, диаметр колеса? Потому как для 26" 68:16 не самый быстрый вариант... Для 28" вроде и ничего.
Что касается Вашей манеры езды... Не мое дело, конечно, но мой Вам совет - поберегите коленки, не злоупотребляйте силовым педалированием... Делайте хотя бы 80 педалирований в минуту и подбирайте соответствующие передачи.

А надежнее всего, если уж так хочется планетарную передачу поставить, переключаемая задняя втулка. А они бывают и 3, и 5, и 7-скоростные. ИМХО обсуждаемый рудуктор как раз в пару к такой втулке и предназначен.

Ironic
А надежнее всего, если уж так хочется планетарную передачу поставить, переключаемая задняя втулка. А они бывают и 3, и 5, и 7-скоростные. ИМХО обсуждаемый рудуктор как раз в пару к такой втулке и предназначен.

Задняя планетарка само собой, я о ее наличии не упоминаю для простоты. Задние к стати бывают 3, 4, 5, 7, 8, 9 и 14 передач и с плавным вариатором.
Я как раз и сравниваю разные варианты с точки зрения надежности и диапазона скоростей, веса и цены.

nabludatel

Задняя планетарка само собой...

Ну тогда какие вопросы... Для Вас самым надежным будет тот передний редуктор, который бОльшую часть времени будет на прямой передаче. Хотя звезда 68 без малого по асфальту будет чиркать...

А кстати, какие передачи (планируются) в задней втулке? А то мне попадались планетарки, рассчитанные на 48 впереди... Или колеса экзотического размера?

Ironic
А каков, кстати, диаметр колеса? Потому как для 26" 68:16 на самый быстрый вариант... Для 28" вроде и ничего.
Что касается Вашей манеры езды... Не мое дело, конечно, но мой Вам совет - поберегите коленки, не злоупотребляйте силовым педалированием... Делайте хотя бы 80 педалирований в минуту и подбирайте соответствующие передачи.

Диаметр колеса 28", В случае с понижающим редуктором спереди будет стоять звезда 56, сзади 16. Сзади будет стоять трехскоростная Нексус, с средней прямой передачей и понижением и повышением на 1.33.
Что касается силового педалирования, то я думаю если 45 лет такового не повредили моим коленям, то и не повредят. На этот предмет я дискутировал с коллегами в двух ветках на этом форуме. Я считаю что это индивидуально. Силовое педалирование создает нагрузки на ноги, а скоростное на сердце. У меня ноги от природы крепкие. Нагрузку на сердце я ощущаю гораздо раньше чем на ноги.

А редукция у него 2,5?

Ironic
А кстати, какие передачи (планируются) в задней втулке? А то мне попадались планетарки, рассчитанные на 48 впереди... Или колеса экзотического размера?

Сейчас вырисовывается такой вариант. Спереди понижающий редуктор со звездой 53 или 56 зубьев, я еще не решил точно. При включении редуктор дает понижение на 2.5, тоесть звезда 53 как бы превращается в 21. Сзади ставлю втулку Шимано Нексус с тремя внутренними пердачами 1.33-1-1.33 и звездой 16 зубьев. Колеса 28" = 700с = 622-38.

Звезда на 68 упоминалась потому что минимальная звезда на повышающем редукторе 27 зубьев, вот и получилось 27 * 2.5 = 68

Если передняя 56 и пересчитать на мою любимую 51 зуб, получается сзади ряд 11-15-19, что очень даже неплохо. Если при редукции 2,5 пересчитать на переднюю 28, получается ряд 14-18-24. Тоже нормально вроде. Все ровненько получается, через 1,33 все 6 передач...
З.Ы. Я просто по-старинке на перекидные звезды пересчитываю...

Ironic
Если передняя 56 и пересчитать на мою любимую 51 зуб, получается сзади ряд 11-15-19, что очень даже неплохо. Если при редукции 2,5 пересчитать на переднюю 28, получается ряд 14-18-24. Тоже нормально вроде. Все ровненько получается, через 1,33 все 6 передач...
З.Ы. Я просто по-старинке на перекидные звезды пересчитываю...

Вы немного ошиблись 56 : 2.5 = 22 а не 28. Поэтому разрыв между тройками получается побольше, но приемлемый. Да и низшая передача уже не 28, а 35 получается, что редко, но всеже бывает нужно. Тоесть на шоссе, за исключением действительно крутых подьемов будет хватать прямой передней передачи и работа только задним переключателем, а на пересеченке перейти на пониженную спереди.
Можно конечно поставить сзади Шимано восьмерку, но по отзывам и минимальному собственному опыту, тройка гораздо надежнее. Да это и понятно, шестеренки там должны быть пошире. А моя цель - простой и надежный туристский велосипед.

Тут еще такой нюанс - где собираетесь ездить?
Если по городу то (имхо) 53 предпочтительней, при нынешнем движении лучше иметь пусть небольшой, но запас по тяге, чем по скорости.

nabludatel

Вы немного ошиблись 56 : 2.5 = 22 а не 28.

Я не ошибся, я пересчитал передачи так, как будто впереди звезда 28 - как более распространненная и более понятная, по крайней мере для меня 😊

Ironic

Я не ошибся, я пересчитал передачи так, как будто впереди звезда 28 - как более распространненная и более понятная, по крайней мере для меня 😊

Понятно. Я тоже часто пересчитываю на привычные мне 622-40 колеса, и звезды 53 и 47 и 14, 18, 22 и 28 на которых я ездил болше всего в СССР. Хотя уже начал ориетироваться болше в понятии "шаг велосипеда" в метрах, как более универсальной единице измерения в связи с многообразием размеров колес и шын сейчас.
По любому сочетание редуктора 2.5 и трехскоростной задней втулки дает 6 передач с достаточно равномерным шагом и общий диапазон в 4.4 раза что достаточно для большинства применений велосипеда. И компоненты просты и надежны, правда редуктор дороговат.

semen
Тут еще такой нюанс - где собираетесь ездить?
Если по городу то (имхо) 53 предпочтительней, при нынешнем движении лучше иметь пусть небольшой, но запас по тяге, чем по скорости.

Езжу я сейчас в основном по велодорожкам, асфальтовым и гравийным, в спокойном стиле со скоростью 15-20 км в час.
В США, в районе где я живу, (Мидвест - малые городки и фермы) много велодорожек, как впрочем и автодорог, и трафик небольшой. Правда в отличие от Европы, в США велосипед не используется массово как средство транспорта, слишком велики расстояния, слишком велики даже небольшие по населению города из односемейных домиков.
Иногда учавствую в многодневных массовых велопробегах.
В прошлом, в СССР активно занимался велотуризмом, вот к нему собираюсь вернуться.

Мой однокурсник писал диплом на похожую тему. Подробностей не помню, но планетарная передача (как и любая другая) плохо компоновались в педальный узел. Хотя сейчас выпускаются такие велосипеды и даже с передачей вращения на колесо карданным валом.

------------------
C уважением...