Technika
O przełożeniach w rowerze słów kilka
- Szczegóły
- Utworzono: wtorek, 02, grudzień 2008 18:25
- Odsłony: 4111
Zapraszam do lektury artykułu traktującego o tzw. przełożeniach w rowerze. Wyprowadzam zależności wykorzystywane w internecie do analizowania przełożeń. Dyskutuję wyniki uzyskane przez innych autorów, w innych artykułach.
Zapraszam do lektury!
| Najprostszy model roweru :-) Cóż więc mamy? Ramę, czyli zbiór odpowiednio ze sobą połączonych odcinków i... nieco okręgów (por. Rys. 01). Skupmy uwagę na kilku z nich. |
Rys. 01 |
Dla podkreślenia, na Rys. 02 wszystko poza interesującymi nas okręgami zostało przyciemnione. Niektóre z okręgów są kołami zębatymi. Dla uproszczenia są one narysowane jako zwykłe okręgi, co nie wpływa na przedstawiony sposób rozumowania. Kołami zębatymi są:
|
Rys. 02 |
Koła zębate współśrodkowe z osią tylnego koła będą nazywane „wielotrybem”.
Koła zębate współśrodkowe z osią korby będą nazywane „koronkami”.
Podkreślam, że celowo unikam rozróżnienia pomiędzy tzw. „kasetą” a „wielotrybem”, gdyż w przedstawionym rozumowaniu nie ma ono znaczenia.
Spróbuję wyznaczyć zależności odpowiadające za coś, co po polsku nazywamy „przełożeniem”. Co to jest „przełożenie”? Mówiąc najprościej „przełożenie” powoduje, że jednemu obrotowi pedałów odpowiada „ileś”, przeważnie więcej niż jeden, obrotów koła.
Mając już model roweru przedstawiony na Rys. 01 oraz Rys. 02 wyznaczę zależność określającą drogę przebytą przez rower podczas jednego pełnego obrotu korby.
Na początek wprowadzam kilka oznaczeń oraz czynię pewne założenia.
Założenia:
- Względność ruchu. Wybrany punkt roweru, np. na ramie roweru, porusza się względem obserwatora położonego poza rowerem. Inercjalny układ odniesienia wiążemy z punktem położonym poza rowerem, np. z kartką papieru, na której narysowany jest model roweru.
- Ruch prostoliniowy, tzn. rowerek jedzie po linii prostej, nie skręca.
- Ruch jednostajny, tzn. rowerek nie przyspiesza i nie hamuje.
- Wyróżniamy kierunek ruchu. „Do przodu”, gdy najpierw wybrany punkt odniesienia skojarzony z kartką zostaje minięty przez koło przednie, a potem koło tylne.
(·) wskazuje na wielkość fizyczną; indeks wskazuje, której części roweru dotyczy:
| Oznaczenie | Opis |
| (·)wu | Indeks wu oznacza wielkość fizyczną opisującą wielotryb (wielotrybu) |
| (·)ka | Indeks ka oznacza wielkość fizyczną opisującą koło (koła) |
| (·)ky | Indeks ky oznacza wielkość fizyczną opisującą korbę (korby) |
| (·)ki | Indeks ki oznacza wielkość fizyczną opisującą koronkę (koronki) |
| (·)R | Indeks R oznacza wielkość fizyczną opisującą rower (Rower) |
Indeks (·) wskazuje na część, do której odnosi się dana wielkość, por. powyższą tabelę:
| Oznaczenie | Opis |
| v(·) | prędkość liniowa |
| ω(·) | prędkość kątowa |
| S(·) | droga liniowa |
| θ(·) | droga kątowa |
| R(·) | promień koła lub okręgu |
| N(·) | liczba zębów danego koła z zębami |
| ł | łuk okręgu |
| f | częstotliwość |
|
Kierunki obrotów, kierunki ruchu. Pedałujemy do przodu, wobec czego:
|
Rys. 03 |
Przez „~” oznaczyłem słowo „związek”, a przez „?” pytanie.
Po wprowadzeniu założeń i oznaczeń, zadanie poszukiwania zależności pomiędzy drogą przebytą przez rower podczas jednego pełnego obrotu korby można zapisać następująco:
Dowolny punkt leżący na okręgu koła (np. opona) przebywa drogę oznaczaną przez Ska. Wobec tego:
Zadanie można więc sformułować następująco:
Przekładnia, cześć 1
Przyjrzyjmy się następującym układom:
- dwóch gładkich kół (C1 oraz C2) zamocowanych na osiach w środkach kół w taki sposób, że mogą się obracać; oba koła w jednej płaszczyźnie ale dowolnie położone względem siebie; R1 różne R2,
- stykających się ze sobą,
- kół zębatych, stykających się ze sobą,
- kół z zębami połączonych łańcuchem.
| Na Rys. 04 dane są dwa koła stykające się ze sobą w jednym punkcie (przypadek 2). Okręgi kręcą się w przeciwne strony z prędkościami kątowymi ω1 oraz ω2. Wektory prędkości liniowych {tex}\vec{v_1}{/tex} (w2)oraz {tex}\vec{v_2}{/tex} (w3)są sobie równe w punkcie styku: {tex}\vec{v_1}=\vec{v_2}{/tex} (w4)
|
Rys. 04 |
Poza punktem styku występuje równość tylko wartości tych wektorów:
Stwierdzenie pozornie zaskakuje. Spróbujmy je odwrócić: gdyby wartości prędkości nie były równe, koła ślizgałyby się względem siebie. Skoro się więc nie ślizgają, to ich prędkości są równe.
Co nam daje taka przekładnia:
- pozwala na odwrócenie kierunku obrotu okręgów,
- pozwala na zwiększenie / zmniejszenie prędkości obrotowej,
- pozwala na przeniesienie ruchu obrotowego na inną oś obrotu,
- pozwala zsynchronizować ze sobą okręgi.
Zastąpienie zwykłych okręgów kołami zębatymi (ang. gear) dodatkowo:
- likwiduje niebezpieczeństwo poślizgu kół,
- ogranicza dostępny zbiór promieni okręgów do wielokrotności całkowitej liczby zębów; liczba zębów (N) jest proporcjonalna do promienia (R).
Zastąpienie kół zębatych kołami z zębami (ang. sprocket) i wprowadzenie łańcucha:
- pozwoliło na uzyskanie tego samego kierunku obrotu obu okręgów,
- pozwala na zwiększenie / zmniejszenie prędkości obrotowej,
- pozwala na przeniesienie ruchu obrotowego na inną oś obrotu, która może być oddalona o odległość większą niż suma promieni obu okręgów,
- pozwala zsynchronizować ze sobą okręgi.
Droga a łuk okręgu.
| Definicja miary kątowej kąta θ została przedstawiona na Rys. 05: {tex}\displaystyle {\theta} = \frac {l}{R}{/tex} (w6)
Związek między długością łuku a drogą ł = S
Stąd: {tex}\displaystyle \theta = \frac {S}{R}{/tex}(w7)
S = R · θ |
Rys. 05 |
Związek między prędkością liniową a prędkością kątową
Dzieląc ostatnie z równań stronami przez czas uzyskamy związek:
Przekładnia, część 2.
Wróćmy na chwilę do naszej przekładni (por. Rys. 03):
Ponieważ:
a) liczba zębów (N) jest proporcjonalna do promienia (R):
więc:
N1 ~ R1
oraz
N2 ~ R2
i dalej, podstawiając do podkreślonego równania:
b) prędkość kątowa (ω) w ruchu jednostajnym to:
gdzie:
θ – kąt,
t – czas.
Więc:
ω1 = θ1· t
oraz
ω2 = θ2· t
i dalej, podstawiając do podkreślonego równania:
Dzielimy stronami przez czas, otrzymując ostatecznie:
|
Relacja „napędu” Czyli związek pomiędzy prędkością obrotową koronki (ωki) a prędkością obrotową wielotrybu (ωwu), por. Rys. 06: ωki ~ ωwu
Twierdzenie ωwu = kN · ωki
gdzie:kN to współczynnik proporcjonalności. {tex}\displaystyle k_N=\frac{N_{ki}}{N_{wu}}{/tex}(w9)
θwu = kN · θki
Dla konkretnego przykładu (por. Rys. 06):Rki > Rwu
Nki > Nwu
kN > 1
|
Rys. 06 |
|
Relacja „korby”
Czyli związek pomiędzy prędkością obrotową koronki (ωki), a prędkością obrotową końca korby (osi pedałów) oznaczonej jako ωky, por. Rys. 07: ωki ~ ωky
ωki = ωky
Jednocześnie zachodzi relacja: Rky > Rki
Z równości prędkości obrotowych wynika równość dróg kątowych (por. relacja „napędu”): θki = θky
|
Rys. 07 |
| Relacja „wielotrybu” Czyli związek pomiędzy prędkością obrotową wielotrybu (ωwu), a prędkością obrotową tylnego koła oznaczanej jako ωka, por. Rys. 08: ωwu ~ ωka
Ponieważ wielotryb jest połączony z kołem (co najmniej podczas ruchu całego roweru do przodu) i mają wspólną oś obrotu, to: ωwu = ωka
Jednocześnie zachodzi relacja:Rka > Rwu
Z równości prędkości obrotowych wynika równość dróg kątowych (por. relacja „napędu”):θka = θwu
|
Rys. 08 |
Spróbujmy znaleźć relację pomiędzy drogą kątową korby (θky) a drogą kątową koła (θka):
Wykorzystując 3 równania dla przedstawionych powyżej związków „napędu, „korby” i „wielotrybu”:
znajdujemy poszukiwany związek:
Bazując na powyższym związku możemy znaleźć związek pomiędzy drogami liniowymi przebytymi przez punkty na okręgach: korby oraz koła roweru:
Korzystając z powyższego związku możemy wyznaczyć drogę przebytą przez punkt na obwodzie koła roweru do drogi przebytej przez punkt na końcu korby:
Po podstawieniu za kN stosunku liczby zębów:
Co można także zapisać w postaci:
Wróćmy do naszego pytania: Jaką drogę pokona punkt na kole podczas pełnego obrotu korby?
Droga, jaką pokona koniec korby w trakcie jednego pełnego obrotu:
Podstawiając drogę, jaką pokona korba w trakcie pełnego obrotu otrzymujemy:
Miary „przełożenia”
W internecie można spotkać kilka konkurujących ze sobą parametrów określających „przełożenie” roweru. Np. w Wikpedii (http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_gear) rozważane są trzy miary przełożenia:
- Calowa miara przełożenia (ang. gear inces), w skrócie GI.
- Droga pokonywana przez rower podczas pełnego obrotu koła (ang. metres of development), w skrócie MoD.
- Współczynnik wzmocnienia (ang. gain ratio), w skrócie GR.
- „Rozstęp”, w skrócie RO.
Definicje:
(1) {tex}\displaystyle \text{GI ["]}=\text{d ["]} \cdot k_N= \text{d ["]} \cdot \frac{N_{ki}}{N_{wu}}=2 \cdot R_{ka} \text{["]} \cdot \frac{N_{ki}}{N_{wu}}{/tex} (w16)
(2) {tex}\displaystyle \text{MoD [m]} = S_{ka} \text{[m]} = k_N \cdot R_{ka} \text{[m]} \cdot 2\pi = \frac{N_{ki}}{N_{wu}} \cdot R_{ka} \text{[m]} \cdot 2\pi = \frac{N_{ki}}{N_{wu}} \cdot \text{d [m]} \cdot \pi{/tex}(w17)
(3) {tex}\displaystyle \text{GR [}\cdot \text{]}= \frac{S_{ka}}{S_{ky}} \text{[} \cdot \text{]}=k_N \cdot \frac{R_{ka}}{R_{ky}} \text{[} \cdot \text{]}= \frac{N_{ki}}{N_{wu}} \cdot \frac{R_{ka}}{R_{ky}} \text{[} \cdot \text{]}{/tex} (w19)
(4) {tex}\displaystyle \text{RO [\%]}= \frac{k_{\text{N, max}}}{k_{\text{N, min}}} \text{ [\%]}{/tex}(w20)
Nie potrafię zinterpretować fizycznie pierwszego z przedstawionych związków. Przyjęło się przedstawiać wyniki w calach (['']). Równie dobrze można by przedstawiać GI w dowolnych innych jednostkach długości. Cal nie jest jednostką SI. Dla przypomnienia: 1 [''] = 0,0254 [m].
Interpretacja fizyczna drugiego z przedstawionych związków została przedstawiona powyżej. Jest to droga pokonywana przez dowolny punkt położony na obwodzie tylnego koła lub na ramie roweru podczas jednego pełnego obrotu korby. Parametr MoD uwzględnia geometrię całego roweru, a nie tylko samą relację napędu (kN). Wynik przyjęło się przedstawiać w metrach ([m]). Równie dobrze można by przedstawiać MoD w dowolnych innych jednostkach długości. Metr jest jednak jednostką SI.
Interpretacja trzeciego z przedstawionych związków została przedstawiona powyżej. Jest to stosunek drogi przebywanej przez punkt położony na obwodzie koła do drogi przebywanej przez punkt położony na obwodzie korby. Jest to czysty stosunek wielkości wyrażonych w jednakowych jednostkach długości. Nie jest więc ważne, czy odległości Ska i Sky mierzymy w metrach, calach czy jeszcze jakichś innych jednostkach. Z tego względu współczynnik GR wydaje się najlepszy przy podawaniu miary „przełożenia”. Wprowadźmy dodatkowo następujące oznaczenie:
Możemy teraz zapisać GR następująco:
GR można więc wyrazić przez iloczyn dwóch współczynników: współczynnika charakteryzującego „relację napędu” (kN) oraz współczynnika charakteryzującego geometrię wybranych kół z Rys. 02 (kR).
RO uwzględnia tylko relację napędu (kN). Przedstawia maksymalne przełożenie do minimalnego przełożenia. Całemu zakresowi, czyli 100 % odpowiada kN,min. Pytamy o ile większe jest przełożenie kN,max. Przyjęło się, że parametr RO jest szczególnie chętnie wykorzystywany przez producentów przerzutek planetarnych.
Kilka przykładów
Przykłady ilustrują tzw. podejście analityczne, tzn. analizujemy już zastany kawałek świata. Zanalizujmy napędy w trzech rowerach:
- rower trekkingowy własnego pomysłu i wykonania na ramie Author Zenith, przerzutka zewnętrzna (3 x 7),
- rower holenderski marki Amsterdam, przerzutka planetarna,
- rower górski, Giant Anthem 2, przerzutka zewnętrzna (3 x 9).
Ad.1 rower trekkingowy własnego pomysłu i wykonania na ramie Author Zenith, przerzutka zewnętrzna (3 x 7)
| N koronki: | N wielotryb: | R korba: | R koła: | kN (relacja napędu) []: | ||||
| 52 | 11 | 170 | mm | 14 | '' | 4,73 | 3,82 | 2,73 |
| 42 | 13 | 0,17 | m | 0,36 | m | 4 | 3,23 | 2,31 |
| 30 | 15 | 3,47 | 2,8 | 2 | ||||
| 18 | 2,89 | 2,33 | 1,67 | |||||
| 21 | 2,48 | 2 | 1,43 | |||||
| 24 | 2,17 | 1,75 | 1,25 | |||||
| 28 | 1,86 | 1,5 | 1,07 | |||||
| kN min []: | kN max []: | kR []: | d: | pi * d [m]: | ||||
| 1,07 | 4,73 | 2,09 | 0,71 | m | 2,23 | |||
| 28 | '' | |||||||
| GI [''] | MoD [m] | GR [] | RO [%] | |||||
| min. | 30 | 2,39 | 2,24 | 441,21 | ||||
| maks. | 132,36 | 10,56 | 9,89 | |||||
| delta | 102,36 | 8,17 | 7,65 |
Ad. 2 rower holenderski marki Amsterdam, przerzutka planetarna
| N koronki: | N wielotryb: | R korba: | R koła: | kN (relacja napędu) []: | ||||
| 44 | 19 | 170 | mm | 14 | '' | 1,362 | 1,000 | 0,734 |
| 0,17 | m | 0,36 | m | |||||
| kN min []: | kN max []: | kR []: | d: | pi * d [m]: | ||||
| 0,734 | 1,362 | 2,09 | 0,71 | m | 2,23 | |||
| 28 | '' | |||||||
| GI [''] | MoD [m] | GR [] | RO [%] | |||||
| min. | 20,55 | 1,64 | 1,54 | 185,56 | ||||
| maks. | 38,14 | 3,04 | 2,85 | |||||
| delta | 17,58 | 1,4 | 1,31 |
Ad. 3 rower górski, Giant Anthem 2, przerzutka zewnętrzna (3 x 9)
| N koronki: | N wielotryb: | R korba: | R koła: | kN (relacja napędu) []: | ||||
| 44 | 11 | 175 | mm | 13 | '' | 4 | 2,91 | 2 |
| 32 | 13 | 0,18 | m | 0,33 | m | 3,38 | 2,46 | 1,69 |
| 22 | 15 | 2,93 | 2,13 | 1,47 | ||||
| 17 | 2,59 | 1,88 | 1,29 | |||||
| 20 | 2,2 | 1,6 | 1,1 | |||||
| 23 | 1,91 | 1,39 | 0,96 | |||||
| 26 | 1,69 | 1,23 | 0,85 | |||||
| 30 | 1,47 | 1,07 | 0,73 | |||||
| 34 | 1,29 | 0,94 | 0,65 | |||||
| kN min []: | kN max []: | kR []: | d: | pi * d [m]: | ||||
| 0,65 | 4 | 1,89 | 0,66 | m | 2,07 | |||
| 26 | '' | |||||||
| GI [''] | MoD [m] | GR [] | RO [%] | |||||
| min. | 16,82 | 1,34 | 1,22 | 618,18 | ||||
| maks. | 104 | 8,3 | 7,55 | |||||
| delta | 87,18 | 6,96 | 6,33 |
W Internecie można znaleźć sporo „kalkulatorów” przełożeń. Wystarczy podać kilka parametrów naszego roweru, by wyskoczyła cała masa różnych parametrów. Przykładowo polecam strony: [3] i [4]. W stopce artykułu znajduje się plik "rower_przelozenia.ods" (arkusz kalkulacyjny pakietu OpenOffice.org), z którego korzystałem w trakcie pisania artykułu.
Nie samymi przełożeniami jednak człowiek żyje. Z przykładów można by wyciągnąć pochopny wniosek, że rower holenderski z jego przełożeniami nie nadaje się za bardzo do jazdy. A co dopiero rower bez żadnej przerzutki? Jest to oczywiście błędne przekonanie :-] Z przełożeniami jeździ się łatwiej. Skoro więc można żyć w ogóle bez przerzutki, to pojawia się pytanie:
Po co nam przełożenia w rowerze?
Punktem wyjścia niech będzie tzw. pojęcie kadencji. Kadencja to nic innego, jak częstotliwość, z jaką jesteśmy w stanie kręcić korbą (fky). Za jednostkę przyjmuje się najczęściej liczbę obrotów w ciągu minuty [obr./min.]. Można przyjąć (założenie), że przeciętny rowerzysta na płaskiej drodze ma mniej więcej stałą kadencję, powiedzmy z zakresu [obr./min.]. Przy tej częstotliwości najsprawniej pracują te grupy mięśni, które decydują o wytrzymałości i są zdolne do długotrwałego, równomiernego wysiłku. Gdybyśmy teraz potrafili wyposażyć rowerzystę w układ mechaniczny, który pozwoli mu utrzymywać mniej więcej stałą kadencję niezależnie od nachylenia drogi, to teoretycznie będzie mógł się wysilać długo i z przyjemnością. Owym układem mechanicznym jest właśnie przerzutka.
Mamy więc dwie koncepcje sterowania.
Pierwsza: W rowerze z przerzutką zakładamy, że będziemy w stanie kręcić korbą z mniej więcej stałą częstotliwością niezależnie od nachylenia terenu. Prędkość, z jaką jedziemy, zależy od przełożenia, na którym jedziemy.
(Teoretycznie. W praktyce, nawet jeżeli mamy przerzutkę, zmienia się nam kadencja podczas jazdy pod górę. Przynajmniej mi się zmienia, a konkretnie spada :-[)
Druga: W rowerze bez przerzutki zmieniamy częstotliwość obrotów korby w zależności od nachylenia terenu. Zmieniamy częstotliwość obrotów korbą, a tym samym zmieniamy prędkość roweru. Prędkość, z jaką jedziemy, zależy od częstotliwości obrotów korby.
Dobieramy przełożenia
Dobieranie przełożeń to przykład podejścia syntetycznego: wiemy, co chcemy uzyskać i zaczynamy projektować, tworzyć, syntetyzować. Proces syntezy często przebiega w wielu krokach kończących się porównaniem uzyskanego wyniku z założeniami.
Skoro już wiemy, po co nam przerzutka, pozostaje teraz świadomie się przyjrzeć jej samej, jak i całej geometrii naszego metalowego rumaka. Jakie parametry możemy wziąć pod uwagę? Są to:
- zakres przełożeń,
- gęstość przełożeń,
- skok przełożeń.
Idealna przerzutka będzie miała szeroki zakres przełożeń, dzięki któremu pokonamy najbardziej strome podjazdy, jak i popędzimy z wiatrem w zawody. Przełożenia powinny być rozłożone równomiernie w całym zakresie, byśmy odnosili wrażenie równomiernej odległości pomiędzy kolejnymi biegami. Wreszcie skok przełożeń powinien być na tyle mały, byśmy przy zmianie biegów nie czuli 'szarpnięcia' czy przeskoku, a jednocześnie na tyle duże, by dały się wyczuć.
Dobieranie napędu jest możliwe w zasadzie tylko dla przerzutek zewnętrznych. W ich przypadku możemy dobrać (czytaj: kupić) gotowe zestawy koronek, wielotrybów i przerzutek. Co niektórzy być może pokuszą się o samodzielne złożenie zestawów koronek i wielotrybów o wymaganej przez siebie i niedostępnej w handlu liczbie zębów. W przypadku przerzutek planetarnych jesteśmy skazani na to, co przygotował dla nas producent.
Pochylmy się nieco nad napędem składającym się z przerzutek zewnętrznych oraz wielotrybu i koronek. Trzeba niestety pamiętać, że zbiór dostępnych kombinacji kół z zębami jest skończony. Możemy co prawda spróbować złożyć nietypowe kombinacje koronek, ale musimy też brać pod uwagę możliwości dostępnych w handlu przerzutek. Niemniej jednak podejście syntetyczne wielu osobom może się wydać atrakcyjne. Po szczegóły odsyłam do [2].
Autor artykułu [2] dobrał przełożenia napędu w taki sposób, by uzyskać możliwie najbardziej równomiernie gęsty rozkład przełożeń minimalizując dublowanie się przełożeń.
Oznaczenia:
- i: oznacza kolejne koła z zębami,
- n oznacza sumaryczną liczbę kół z zębami,
- K oznacza koło z zębami Koronki,
- Ki oznacza kolejne koła z zębami koronki,
- W oznacza koło z zębami Wielotrybu,
- Wi oznacza kolejne koła z zębami wielotrybu,
- (·), liczba w nawiasach oznacza liczbę zębów N danego koła zębatego.
Stosując powyższe oznaczenia opiszemy napęd następująco
- koronki (n = 3): K1 (46), K2 (34), K3 (22),
- wielotryb (n = 9): W1 (34), W2 (30), W3 (26), W4 (23), W5 (20), W6 (18), W7 (16), W8 (14), W9 (12).
Autor [2] chce zmieniać biegi w takiej kolejności, by kolejne przełożenia różniły się od siebie możliwie mało. Skoro wszystkie biegi są rozłożone równomiernie w całym zakresie przełożeń, to taka strategia pozwoli mu teoretycznie na najbardziej racjonalne dopasowanie kadencji do warunków terenowych. Przyjrzyjmy się sekwencji ruchów manetek przerzutek, które zrealizują przedstawioną strategię. Zacznijmy „od dołu”, czyli od najbardziej „sportowych” przełożeń (koronka o największej liczbie zębów, koło z zębami wielotrybu o najmniejszej liczbie zębów):
- K1 (46) – W9 (12),
- K1 (46) – W8 (14),
- K1 (46) – W7 (16),
- K2 (34) – W9 (12),
- K1 (46) – W6 (18),
- K2 (34) – W8 (14),
- K1 (46) – W5 (20),
- K2 (34) – W7 (16),
- K1 (46) – W4 (23),
- K3 (22) – W9 (12),
- K2 (34) – W6 (18),
- K1 (46) – W3 (26),
- K3 (22) – W8 (14),
- K2 (34) – W5 (20),
- K1 (46) – W2 (30),
- K3 (22) – W7 (16),
- K2 (34) – W4 (23),
- K1 (46) – W1 (34),
- K3 (22) – W6 (18),
- K2 (34) – W3 (26),
- K3 (22) – W5 (20),
- K2 (34) – W2 (30),
- K3 (22) – W4 (23),
- K2 (34) – W9 (34),
- K3 (22) – W3 (26),
- K3 (22) – W2 (30),
- K3 (22) – W1 (34)
Spróbujmy to sobie narysować, np. w arkuszu kalkulacyjnym:
Rys. 09

Rys. 10

Rys. 11

Rys. 12

Rys. 13

Rys. 14

Rys. 15

Rys. 16

Rys. 17
Z powyższych rysunków wynika, że chcąc przestawiać biegi o optymalną odległość, powinniśmy je zmieniać w następującej sekwencji:
- W: 2 w górę: Wi ‹ Wi+2, K: 1 w górę: Ki ‹ Ki+1;
- W: 3 w dół: Wi ‹ Wi-3, K: 1 w dół: Ki ‹ Ki-1.
Tak więc jeżeli chcemy skorzystać z optymalnie rozłożonych przełożeń, musimy się nauczyć intensywnie zmieniać przerzutki i to wg podanego algorytmu. To nie dla mnie.
Powyższe rysunki ilustrują jeszcze jedno zjawisko. Przerzutki zewnętrzne są względem siebie zorientowane w taki sposób, że koronki są umieszczone mniej więcej w środku szerokości wielotrybu. Jeżeli wrzucamy bieg, który jest np. kombinacją największej koronki i największego koła z zębami wielotrybu, to łańcuch jest przekoszony. Taki układ zagraża trwałości łańcucha. Jest znacznie więcej takich kombinacji koronka-wielotryb, które powodują przekaszanie łańcucha. Kolorem zielonym zaznaczono te kombinacje, które nie powodują niebezpiecznego przekoszenia. Kolorem czerwonym oznaczono przekoszenia. Wszystkich kombinacji koronka-wielotryb przy układzie: koronki (n = 3) – wielotryb (n = 9) jest 27. Biorąc pod uwagę kombinacje, które przekaszają łańcuch, tych bezpiecznych zostaje teoretycznie tylko 12.
Osobiście raczej stosuję następujacy sposób zmiany biegów :
- K3 - W1, W2, W3, W4,
- K2 - W4, W5, W6, W7,
- K1 - W6, W7, W8, W9.
Gęstość i skok przełożeń
Na dobry początek zbadajmy, jakie możliwości jeśli chodzi o gęstość i skok przełożeń daje nam idealny wielotryb. Przez idealny wielotryb rozumiem taki, w którym każde kolejne koło z zębami ma tylko o jeden ząb więcej od koła poprzedniego. Za minimalną liczbę zębów przyjąłem 11, za maksymalną 34.
Policzmy przyrosty zębów względem poprzedniego koła z zębami co 1, co 2 zęby itd.:
| liczba zębów | Co 1 | Co 2 | Co 3 | Co 4 |
| 11 | ||||
| 12 | 9,09 | |||
| 13 | 8,33 | 18,18 | ||
| 14 | 7,69 | 16,67 | 27,27 | |
| 15 | 7,14 | 15,38 | 25 | 36,36 |
| 16 | 6,67 | 14,29 | 23,08 | 33,33 |
| 17 | 6,25 | 13,33 | 21,43 | 30,77 |
| 18 | 5,88 | 12,5 | 20 | 28,57 |
| 19 | 5,56 | 11,76 | 18,75 | 26,67 |
| 20 | 5,26 | 11,11 | 17,65 | 25 |
| 21 | 5 | 10,53 | 16,67 | 23,53 |
| 22 | 4,76 | 10 | 15,79 | 22,22 |
| 23 | 4,55 | 9,52 | 15 | 21,05 |
| 24 | 4,35 | 9,09 | 14,29 | 20 |
| 25 | 4,17 | 8,7 | 13,64 | 19,05 |
| 26 | 4 | 8,33 | 13,04 | 18,18 |
| 27 | 3,85 | 8 | 12,5 | 17,39 |
| 28 | 3,7 | 7,69 | 12 | 16,67 |
| 29 | 3,57 | 7,41 | 11,54 | 16 |
| 30 | 3,45 | 7,14 | 11,11 | 15,38 |
| 31 | 3,33 | 6,9 | 10,71 | 14,81 |
| 32 | 3,23 | 6,67 | 10,34 | 14,29 |
| 33 | 3,13 | 6,45 | 10 | 13,79 |
| 34 | 3,03 | 6,25 | 9,68 | 13,33 |
| min. | 6,25 | 13,33 | 21,43 | 30,77 |
| maks. | 9,09 | 18,18 | 27,27 | 36,36 |
| średnia | 7,53 | 15,57 | 24,19 | 33,49 |
Przykład:
Co 2, pomiędzy kołami z zębami o liczbie zębów 21 i 23: [(23 – 21) / 21] 100 [%] = 9,52 [%]. Czyli przejście o 2 zęby z koła z zębami o 21 zębach na koło z zębami o 23 zębach to zwiększenie liczby zębów o 9,5 %. Może brzmi zabawnie, ale zaraz się wyjaśni, po co nam to potrzebne.
Dodatkowo w tabeli umieszczono wartości: najmniejszą, największą, rozstęp (różnica między wartością największą i najmniejszą), średnią oraz odchylenie standardowe (miara skupienia wokół średniej).
Spróbujmy to narysować:

Rys. 18
Kontynuując zbadajmy, jakie możliwości jeśli chodzi o gęstość i skok przełożeń dają nam idealne koronki. Przez idealne koronki rozumiem takie, w którym każde kolejne koło z zębami ma tylko o jeden ząb więcej od koła poprzedniego. Za minimalną liczbę zębów przyjąłem 2, za maksymalną 53.
Policzmy przyrosty zębów względem poprzedniego koła z zębami co 1, co 2 zęby itd.:
| Przyrosty do poprzedniego biegu [%] | ||||||||||
| liczba zębów | Co 1 | Co 2 | Co 3 | Co 4 | Co 5 | Co 6 | Co 7 | Co 8 | Co 9 | Co 10 |
| 22 | ||||||||||
| 23 | 4,55 | |||||||||
| 24 | 4,35 | 9,09 | ||||||||
| 25 | 4,17 | 8,7 | 13,64 | |||||||
| 26 | 4 | 8,33 | 13,04 | 18,18 | ||||||
| 27 | 3,85 | 8 | 12,5 | 17,39 | 22,73 | |||||
| 28 | 3,7 | 7,69 | 12 | 16,67 | 21,74 | 27,27 | ||||
| 29 | 3,57 | 7,41 | 11,54 | 16 | 20,83 | 26,09 | 31,82 | |||
| 30 | 3,45 | 7,14 | 11,11 | 15,38 | 20 | 25 | 30,43 | 36,36 | ||
| 31 | 3,33 | 6,9 | 10,71 | 14,81 | 19,23 | 24 | 29,17 | 34,78 | 40,91 | |
| 32 | 3,23 | 6,67 | 10,34 | 14,29 | 18,52 | 23,08 | 28 | 33,33 | 39,13 | 45,45 |
| 33 | 3,13 | 6,45 | 10 | 13,79 | 17,86 | 22,22 | 26,92 | 32 | 37,5 | 43,48 |
| 34 | 3,03 | 6,25 | 9,68 | 13,33 | 17,24 | 21,43 | 25,93 | 30,77 | 36 | 41,67 |
| 35 | 2,94 | 6,06 | 9,38 | 12,9 | 16,67 | 20,69 | 25 | 29,63 | 34,62 | 40 |
| 36 | 2,86 | 5,88 | 9,09 | 12,5 | 16,13 | 20 | 24,14 | 28,57 | 33,33 | 38,46 |
| 37 | 2,78 | 5,71 | 8,82 | 12,12 | 15,63 | 19,35 | 23,33 | 27,59 | 32,14 | 37,04 |
| 38 | 2,7 | 5,56 | 8,57 | 11,76 | 15,15 | 18,75 | 22,58 | 26,67 | 31,03 | 35,71 |
| 39 | 2,63 | 5,41 | 8,33 | 11,43 | 14,71 | 18,18 | 21,88 | 25,81 | 30 | 34,48 |
| 40 | 2,56 | 5,26 | 8,11 | 11,11 | 14,29 | 17,65 | 21,21 | 25 | 29,03 | 33,33 |
| 41 | 2,5 | 5,13 | 7,89 | 10,81 | 13,89 | 17,14 | 20,59 | 24,24 | 28,13 | 32,26 |
| 42 | 2,44 | 5 | 7,69 | 10,53 | 13,51 | 16,67 | 20 | 23,53 | 27,27 | 31,25 |
| 43 | 2,38 | 4,88 | 7,5 | 10,26 | 13,16 | 16,22 | 19,44 | 22,86 | 26,47 | 30,3 |
| 44 | 2,33 | 4,76 | 7,32 | 10 | 12,82 | 15,79 | 18,92 | 22,22 | 25,71 | 29,41 |
| 45 | 2,27 | 4,65 | 7,14 | 9,76 | 12,5 | 15,38 | 18,42 | 21,62 | 25 | 28,57 |
| 46 | 2,22 | 4,55 | 6,98 | 9,52 | 12,2 | 15 | 17,95 | 21,05 | 24,32 | 27,78 |
| 47 | 2,17 | 4,44 | 6,82 | 9,3 | 11,9 | 14,63 | 17,5 | 20,51 | 23,68 | 27,03 |
| 48 | 2,13 | 4,35 | 6,67 | 9,09 | 11,63 | 14,29 | 17,07 | 20 | 23,08 | 26,32 |
| 49 | 2,08 | 4,26 | 6,52 | 8,89 | 11,36 | 13,95 | 16,67 | 19,51 | 22,5 | 25,64 |
| 50 | 2,04 | 4,17 | 6,38 | 8,7 | 11,11 | 13,64 | 16,28 | 19,05 | 21,95 | 25 |
| 51 | 2 | 4,08 | 6,25 | 8,51 | 10,87 | 13,33 | 15,91 | 18,6 | 21,43 | 24,39 |
| 52 | 1,96 | 4 | 6,12 | 8,33 | 10,64 | 13,04 | 15,56 | 18,18 | 20,93 | 23,81 |
| 53 | 1,92 | 3,92 | 6 | 8,16 | 10,42 | 12,77 | 15,22 | 17,78 | 20,45 | 23,26 |
| min. | 1,92 | 3,92 | 6 | 8,16 | 10,42 | 12,77 | 15,22 | 17,78 | 20,45 | 23,26 |
| maks. | 4,55 | 9,09 | 13,64 | 18,18 | 22,73 | 27,27 | 31,82 | 36,36 | 40,91 | 45,45 |
| średnia | 2,88 | 5,82 | 8,83 | 11,91 | 15,06 | 18,29 | 21,6 | 24,99 | 28,46 | 32,03 |
| liczba zębów | Co 11 |
Co 12 |
| 22 | ||
| 23 | ||
| 24 | ||
| 25 | ||
| 26 | ||
| 27 | ||
| 28 | ||
| 29 | ||
| 30 | ||
| 31 | ||
| 32 | ||
| 33 | 50 | |
| 34 | 47,83 | 54,55 |
| 35 | 45,83 | 52,17 |
| 36 | 44 | 50 |
| 37 | 42,31 | 48 |
| 38 | 40,74 | 46,15 |
| 39 | 39,29 | 44,44 |
| 40 | 37,93 | 42,86 |
| 41 | 36,67 | 41,38 |
| 42 | 35,48 | 40 |
| 43 | 34,38 | 38,71 |
| 44 | 33,33 | 37,5 |
| 45 | 32,35 | 36,36 |
| 46 | 31,43 | 35,29 |
| 47 | 30,56 | 34,29 |
| 48 | 29,73 | 33,33 |
| 49 | 28,95 | 32,43 |
| 50 | 28,21 | 31,58 |
| 51 | 27,5 | 30,77 |
| 52 | 26,83 | 30 |
| 53 | 26,19 | 29,27 |
| min. | 26,19 | 29,27 |
| maks. | 50 | 54,55 |
| średnia | 35,69 | 39,45 |
| l. z. W | 53 | 52 | 51 | 50 | 49 | 48 | 47 | 46 | 45 |
| 11 | 4,82 | 4,73 | 4,64 | 4,55 | 4,45 | 4,36 | 4,27 | 4,18 | 4,09 |
| 12 | 4,42 | 4,33 | 4,25 | 4,17 | 4,08 | 4 | 3,92 | 3,83 | 3,75 |
| 13 | 4,08 | 4 | 3,92 | 3,85 | 3,77 | 3,69 | 3,62 | 3,54 | 3,46 |
| 14 | 3,79 | 3,71 | 3,64 | 3,57 | 3,5 | 3,43 | 3,36 | 3,29 | 3,21 |
| 15 | 3,53 | 3,47 | 3,4 | 3,33 | 3,27 | 3,2 | 3,13 | 3,07 | 3 |
| 16 | 3,31 | 3,25 | 3,19 | 3,13 | 3,06 | 3 | 2,94 | 2,88 | 2,81 |
| 17 | 3,12 | 3,06 | 3 | 2,94 | 2,88 | 2,82 | 2,76 | 2,71 | 2,65 |
| 18 | 2,94 | 2,89 | 2,83 | 2,78 | 2,72 | 2,67 | 2,61 | 2,56 | 2,5 |
| 19 | 2,79 | 2,74 | 2,68 | 2,63 | 2,58 | 2,53 | 2,47 | 2,42 | 2,37 |
| 20 | 2,65 | 2,6 | 2,55 | 2,5 | 2,45 | 2,4 | 2,35 | 2,3 | 2,25 |
| 21 | 2,52 | 2,48 | 2,43 | 2,38 | 2,33 | 2,29 | 2,24 | 2,19 | 2,14 |
| 22 | 2,41 | 2,36 | 2,32 | 2,27 | 2,23 | 2,18 | 2,14 | 2,09 | 2,05 |
| 23 | 2,3 | 2,26 | 2,22 | 2,17 | 2,13 | 2,09 | 2,04 | 2 | 1,96 |
| 24 | 2,21 | 2,17 | 2,13 | 2,08 | 2,04 | 2 | 1,96 | 1,92 | 1,88 |
| 25 | 2,12 | 2,08 | 2,04 | 2 | 1,96 | 1,92 | 1,88 | 1,84 | 1,8 |
| 26 | 2,04 | 2 | 1,96 | 1,92 | 1,88 | 1,85 | 1,81 | 1,77 | 1,73 |
| 27 | 1,96 | 1,93 | 1,89 | 1,85 | 1,81 | 1,78 | 1,74 | 1,7 | 1,67 |
| 28 | 1,89 | 1,86 | 1,82 | 1,79 | 1,75 | 1,71 | 1,68 | 1,64 | 1,61 |
| 29 | 1,83 | 1,79 | 1,76 | 1,72 | 1,69 | 1,66 | 1,62 | 1,59 | 1,55 |
| 30 | 1,77 | 1,73 | 1,7 | 1,67 | 1,63 | 1,6 | 1,57 | 1,53 | 1,5 |
| 31 | 1,71 | 1,68 | 1,65 | 1,61 | 1,58 | 1,55 | 1,52 | 1,48 | 1,45 |
| 32 | 1,66 | 1,63 | 1,59 | 1,56 | 1,53 | 1,5 | 1,47 | 1,44 | 1,41 |
| 33 | 1,61 | 1,58 | 1,55 | 1,52 | 1,48 | 1,45 | 1,42 | 1,39 | 1,36 |
| 34 | 1,56 | 1,53 | 1,5 | 1,47 | 1,44 | 1,41 | 1,38 | 1,35 | 1,32 |
| l. z. W | 44 | 43 | 42 | 41 | 40 | 39 | 38 | 37 | 36 |
| 11 | 4 | 3,91 | 3,82 | 3,73 | 3,64 | 3,55 | 3,45 | 3,36 | 3,27 |
| 12 | 3,67 | 3,58 | 3,5 | 3,42 | 3,33 | 3,25 | 3,17 | 3,08 | 3 |
| 13 | 3,38 | 3,31 | 3,23 | 3,15 | 3,08 | 3 | 2,92 | 2,85 | 2,77 |
| 14 | 3,14 | 3,07 | 3 | 2,93 | 2,86 | 2,79 | 2,71 | 2,64 | 2,57 |
| 15 | 2,93 | 2,87 | 2,8 | 2,73 | 2,67 | 2,6 | 2,53 | 2,47 | 2,4 |
| 16 | 2,75 | 2,69 | 2,63 | 2,56 | 2,5 | 2,44 | 2,38 | 2,31 | 2,25 |
| 17 | 2,59 | 2,53 | 2,47 | 2,41 | 2,35 | 2,29 | 2,24 | 2,18 | 2,12 |
| 18 | 2,44 | 2,39 | 2,33 | 2,28 | 2,22 | 2,17 | 2,11 | 2,06 | 2 |
| 19 | 2,32 | 2,26 | 2,21 | 2,16 | 2,11 | 2,05 | 2 | 1,95 | 1,89 |
| 20 | 2,2 | 2,15 | 2,1 | 2,05 | 2 | 1,95 | 1,9 | 1,85 | 1,8 |
| 21 | 2,1 | 2,05 | 2 | 1,95 | 1,9 | 1,86 | 1,81 | 1,76 | 1,71 |
| 22 | 2 | 1,95 | 1,91 | 1,86 | 1,82 | 1,77 | 1,73 | 1,68 | 1,64 |
| 23 | 1,91 | 1,87 | 1,83 | 1,78 | 1,74 | 1,7 | 1,65 | 1,61 | 1,57 |
| 24 | 1,83 | 1,79 | 1,75 | 1,71 | 1,67 | 1,63 | 1,58 | 1,54 | 1,5 |
| 25 | 1,76 | 1,72 | 1,68 | 1,64 | 1,6 | 1,56 | 1,52 | 1,48 | 1,44 |
| 26 | 1,69 | 1,65 | 1,62 | 1,58 | 1,54 | 1,5 | 1,46 | 1,42 | 1,38 |
| 27 | 1,63 | 1,59 | 1,56 | 1,52 | 1,48 | 1,44 | 1,41 | 1,37 | 1,33 |
| 28 | 1,57 | 1,54 | 1,5 | 1,46 | 1,43 | 1,39 | 1,36 | 1,32 | 1,29 |
| 29 | 1,52 | 1,48 | 1,45 | 1,41 | 1,38 | 1,34 | 1,31 | 1,28 | 1,24 |
| 30 | 1,47 | 1,43 | 1,4 | 1,37 | 1,33 | 1,3 | 1,27 | 1,23 | 1,2 |
| 31 | 1,42 | 1,39 | 1,35 | 1,32 | 1,29 | 1,26 | 1,23 | 1,19 | 1,16 |
| 32 | 1,38 | 1,34 | 1,31 | 1,28 | 1,25 | 1,22 | 1,19 | 1,16 | 1,13 |
| 33 | 1,33 | 1,3 | 1,27 | 1,24 | 1,21 | 1,18 | 1,15 | 1,12 | 1,09 |
| 34 | 1,29 | 1,26 | 1,24 | 1,21 | 1,18 | 1,15 | 1,12 | 1,09 | 1,06 |
| l. z. W | 35 | 34 | 33 | 32 | 31 | 30 | 29 | 28 | 27 |
| 11 | 3,18 | 3,09 | 3 | 2,91 | 2,82 | 2,73 | 2,64 | 2,55 | 2,45 |
| 12 | 2,92 | 2,83 | 2,75 | 2,67 | 2,58 | 2,5 | 2,42 | 2,33 | 2,25 |
| 13 | 2,69 | 2,62 | 2,54 | 2,46 | 2,38 | 2,31 | 2,23 | 2,15 | 2,08 |
| 14 | 2,5 | 2,43 | 2,36 | 2,29 | 2,21 | 2,14 | 2,07 | 2 | 1,93 |
| 15 | 2,33 | 2,27 | 2,2 | 2,13 | 2,07 | 2 | 1,93 | 1,87 | 1,8 |
| 16 | 2,19 | 2,13 | 2,06 | 2 | 1,94 | 1,88 | 1,81 | 1,75 | 1,69 |
| 17 | 2,06 | 2 | 1,94 | 1,88 | 1,82 | 1,76 | 1,71 | 1,65 | 1,59 |
| 18 | 1,94 | 1,89 | 1,83 | 1,78 | 1,72 | 1,67 | 1,61 | 1,56 | 1,5 |
| 19 | 1,84 | 1,79 | 1,74 | 1,68 | 1,63 | 1,58 | 1,53 | 1,47 | 1,42 |
| 20 | 1,75 | 1,7 | 1,65 | 1,6 | 1,55 | 1,5 | 1,45 | 1,4 | 1,35 |
| 21 | 1,67 | 1,62 | 1,57 | 1,52 | 1,48 | 1,43 | 1,38 | 1,33 | 1,29 |
| 22 | 1,59 | 1,55 | 1,5 | 1,45 | 1,41 | 1,36 | 1,32 | 1,27 | 1,23 |
| 23 | 1,52 | 1,48 | 1,43 | 1,39 | 1,35 | 1,3 | 1,26 | 1,22 | 1,17 |
| 24 | 1,46 | 1,42 | 1,38 | 1,33 | 1,29 | 1,25 | 1,21 | 1,17 | 1,13 |
| 25 | 1,4 | 1,36 | 1,32 | 1,28 | 1,24 | 1,2 | 1,16 | 1,12 | 1,08 |
| 26 | 1,35 | 1,31 | 1,27 | 1,23 | 1,19 | 1,15 | 1,12 | 1,08 | 1,04 |
| 27 | 1,3 | 1,26 | 1,22 | 1,19 | 1,15 | 1,11 | 1,07 | 1,04 | 1 |
| 28 | 1,25 | 1,21 | 1,18 | 1,14 | 1,11 | 1,07 | 1,04 | 1 | 0,96 |
| 29 | 1,21 | 1,17 | 1,14 | 1,1 | 1,07 | 1,03 | 1 | 0,97 | 0,93 |
| 30 | 1,17 | 1,13 | 1,1 | 1,07 | 1,03 | 1 | 0,97 | 0,93 | 0,9 |
| 31 | 1,13 | 1,1 | 1,06 | 1,03 | 1 | 0,97 | 0,94 | 0,9 | 0,87 |
| 32 | 1,09 | 1,06 | 1,03 | 1 | 0,97 | 0,94 | 0,91 | 0,88 | 0,84 |
| 33 | 1,06 | 1,03 | 1 | 0,97 | 0,94 | 0,91 | 0,88 | 0,85 | 0,82 |
| 34 | 1,03 | 1 | 0,97 | 0,94 | 0,91 | 0,88 | 0,85 | 0,82 | 0,79 |
| l. z. W | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 |
| 11 | 2,36 | 2,27 | 2,18 | 2,09 | 2 |
| 12 | 2,17 | 2,08 | 2 | 1,92 | 1,83 |
| 13 | 2 | 1,92 | 1,85 | 1,77 | 1,69 |
| 14 | 1,86 | 1,79 | 1,71 | 1,64 | 1,57 |
| 15 | 1,73 | 1,67 | 1,6 | 1,53 | 1,47 |
| 16 | 1,63 | 1,56 | 1,5 | 1,44 | 1,38 |
| 17 | 1,53 | 1,47 | 1,41 | 1,35 | 1,29 |
| 18 | 1,44 | 1,39 | 1,33 | 1,28 | 1,22 |
| 19 | 1,37 | 1,32 | 1,26 | 1,21 | 1,16 |
| 20 | 1,3 | 1,25 | 1,2 | 1,15 | 1,1 |
| 21 | 1,24 | 1,19 | 1,14 | 1,1 | 1,05 |
| 22 | 1,18 | 1,14 | 1,09 | 1,05 | 1 |
| 23 | 1,13 | 1,09 | 1,04 | 1 | 0,96 |
| 24 | 1,08 | 1,04 | 1 | 0,96 | 0,92 |
| 25 | 1,04 | 1 | 0,96 | 0,92 | 0,88 |
| 26 | 1 | 0,96 | 0,92 | 0,88 | 0,85 |
| 27 | 0,96 | 0,93 | 0,89 | 0,85 | 0,81 |
| 28 | 0,93 | 0,89 | 0,86 | 0,82 | 0,79 |
| 29 | 0,9 | 0,86 | 0,83 | 0,79 | 0,76 |
| 30 | 0,87 | 0,83 | 0,8 | 0,77 | 0,73 |
| 31 | 0,84 | 0,81 | 0,77 | 0,74 | 0,71 |
| 32 | 0,81 | 0,78 | 0,75 | 0,72 | 0,69 |
| 33 | 0,79 | 0,76 | 0,73 | 0,7 | 0,67 |
| 34 | 0,76 | 0,74 | 0,71 | 0,68 | 0,65 |
Możemy to sobie narysować:

Rys. 20
Pozostaje teraz już tylko usiąść nad projektem „wymarzonego napędu” ;-]
Dla porównania wyliczę i narysuję te same wielkości dla 3 przypadków:
- roweru trekkingowego,
- górskiego,
- referencyjnego, opisanego w artykule [2].
| wielotryby | |||
| trekking | góral | referencyjny | |
| nr trybu | 7 | 9 | 9 |
| 1 | 11 | 11 | 12 |
| 2 | 13 | 13 | 14 |
| 3 | 15 | 15 | 16 |
| 4 | 18 | 17 | 18 |
| 5 | 21 | 20 | 20 |
| 6 | 24 | 23 | 23 |
| 7 | 28 | 26 | 26 |
| 8 | 30 | 30 | |
| 9 | 34 | 34 |
| przyrosty zębów | |||
| trekking | góral | referencyjny | |
| nr trybu | 7 | 9 | 9 |
| 1 | |||
| 2 | 2 | 2 | 2 |
| 3 | 2 | 2 | 2 |
| 4 | 3 | 2 | 2 |
| 5 | 3 | 3 | 2 |
| 6 | 3 | 3 | 3 |
| 7 | 4 | 3 | 3 |
| 8 | 4 | 4 | |
| 9 | 4 | 4 |
| Przyrosty do poprzedniego biegu [%] | |||
| trekking | góral | referencyjny | |
| nr trybu | 7 | 9 | 8 |
| 1 | |||
| 2 | 18,18 | 18,18 | 16,67 |
| 3 | 15,38 | 15,38 | 14,29 |
| 4 | 20 | 13,33 | 12,5 |
| 5 | 16,67 | 17,65 | 11,11 |
| 6 | 14,29 | 15 | 15 |
| 7 | 16,67 | 13,04 | 13,04 |
| 8 | 15,38 | 15,38 | |
| 9 | 13,33 | 13,33 | |
| min. | 14,29 | 13,04 | 11,11 |
| maks. | 20 | 18,18 | 16,67 |
| średnia | 16,86 | 15,16 | 13,92 |

Rys. 21

Rys. 22
To samo można zrobić dla parametru kN:
| Przyrosty między koronkami (trekking): | |||
| zębów | [%] | ||
| 30 | |||
| 42 | 12 | 40 | |
| 52 | 10 | 23,81 | |
| trekking | [%] | ||
| 52 | 42 | 30 | |
| 1 | 18,18 | 18,18 | 18,18 |
| 2 | 15,38 | 15,38 | 15,38 |
| 3 | 20 | 20 | 20 |
| 4 | 16,67 | 16,67 | 16,67 |
| 5 | 14,29 | 14,29 | 14,29 |
| 6 | 16,67 | 16,67 | 16,67 |
| 7 |
| Przyrosty między koronkami (góral): | |||
| zębów | [%] | ||
| 22 | |||
| 32 | 10 | 45,45 | |
| 42 | 10 | 31,25 | |
| góral | [%] | ||
| 42 | 32 | 22 | |
| 1 | 18,18 | 18,18 | 18,18 |
| 2 | 15,38 | 15,38 | 15,38 |
| 3 | 13,33 | 13,33 | 13,33 |
| 4 | 17,65 | 17,65 | 17,65 |
| 5 | 15 | 15 | 15 |
| 6 | 13,04 | 13,04 | 13,04 |
| 7 | 15,38 | 15,38 | 15,38 |
| 8 | 13,33 | 13,33 | 13,33 |
| 9 |
| Przyrosty między koronkami (referencyjny): | |||
| zębów | [%] | ||
| 24 | |||
| 34 | 10 | 41,67 | |
| 46 | 12 | 35,29 | |
| referencyjny | [%] | ||
| 46 | 34 | 24 | |
| 1 | 16,67 | 16,67 | 16,67 |
| 2 | 14,29 | 14,29 | 14,29 |
| 3 | 12,5 | 12,5 | 12,5 |
| 4 | 11,11 | 11,11 | 11,11 |
| 5 | 15 | 15 | 15 |
| 6 | 13,04 | 13,04 | 13,04 |
| 7 | 15,38 | 15,38 | 15,38 |
| 8 | 13,33 | 13,33 | 13,33 |
| 9 |
Wykresy uzyskanych zależności:
Rys. 23

Rys. 24

Rys. 25
Wnioski subiektywne, czyli rozumowanie własne:
- Rower trekkingowy. Po płaskim często jeździłem z niską kadencją, z przodu duża koronka, z tyłu jedno z mniejszych kół wielotrybu. Uznawałem za zupełnie normalne, że inni kręcą nogami znacznie szybciej (z wyższą kadencją). Nie zauważyłem, żebym się jakoś od nich szybciej męczył. W zasadzie nigdy nie byłem w stanie uzyskać stanu, w którym przy ustawieniu: z przodu duża koronka, z tyłu najmniejsze z kół wielotrybu doszedłem do kresu możliwości, tzn. czułem, że brakuje mi przełożenia, bo mogę kręcić nogami szybciej. Przy jeździe pod górę często dochodziłem do wniosku, że brakuje mi przełożeń, wobec czego traciłem swoją naturalną kadencję i zaczynałem zmniejszać kadencję. Dodatkowo przy jeździe pod górę mocno mi przeszkała wysokość roweru, co powodowało utratę kontaktu pomiędzy oponą przedniego koła z gruntem i powstawanie poślizgu.
- Rower holenderski. Geometria ramy znacznie odbiega od geometrii pozostałych przykładowych rowerów. Nie bez znaczenia jest też spora masa roweru, około 20 kg. Często brakowało mi przełożeń podczas jazdy pod górę.
- Rower górski. Jestem w stanie wykorzystać wszystkie przełożenia w układzie: największa koronka, najmniejsze koło wielotrybu. Przy jeździe pod górę udaje mi się utrzymywać stałą kadencję, choć wymaga to ode mnie nieco skupienia. Rower ma tak duży zakres przełożeń w układzie: najmniejsza koronka, największe koła wielotrybu, że nie jestem w stanie wykorzystać wszystkich przełożeń. Zdarza mi się teraz podjeżdżać pod na tyle strome zbocza, że tylne koło traci przyczepność i zaczyna się ślizgać, kręcić w miejscu („buksować”).
- „Koszenie” łańcucha. Nie chcąc kosić łańcucha nie wykorzystamy wszystkich przełożeń roweru. Osobiście trudno mi się zgodzić z twierdzeniem, że warto dobrać napęd przerzutki zewnętrznej tak, by uzyskać możliwie jednakową gęstość przełożeń. Autor artykułu [2] przekonuje, że taki układ jest optymalny z punktu widzenia długodystansowca. Być może, ale pojawia się problem zmiany biegów. Chcąc zmieniać biegi wg przedstawionego wcześniej algorytmu, trzeba każdorazowo przestawiać zarówno koronkę jak i koła wielotrybu. Wymaga to wyrobienia w sobie odpowiedniego zwyczaju.
- Przerzutka zewnętrzna ma skończoną, dyskretną liczbę przełożeń. Liczba przełożeń jest pochodną kilku czynników: liczby zębów, jakie da się upakować w wielotrybie i na koronce, długości ramienia przerzutki tylnej, która wybiera nadmiar łańcucha, szerokości łańcucha, wielkości ogniw łańcucha, wielkości zębów. Istnieje przekładnia, która nie ma tych ograniczeń. Jest to przekładnia, która mieści się w środku piasty i posiada teoretycznie nieskończoną liczbę stanów, ze względu na płynną regulację. Nazwa własna produktu to NuVinci. Takie rozwiązanie napędu nosi angielską nazwę „continuously variable transmission (CVT)”. Po polsku wariator. I wszystko byłoby pięknie, gdyby nie zniechęcająca waga takiej piasty. Po szczegóły odsyłam do [5]
- Oceniając różne parametry przekładni doszedłem do wniosku, że tą idealną jest planetarna Rohloff Speedhub, 14 biegów. Najbardziej równomierna gęstość przełożeń przy skoku pomiędzy wszystkimi biegami na poziomie 13%, GR min.: 1,4, GR maks.: 7.1. Czego chcieć więcej?
- Na rowerze bez przerzutek też da się jeździć :-)
- Nie są to wszystkie typy przekładni stosowane w pojazdach napędzanych siłą mięśni. Nie są to też wszystkie typy skrzyń biegów, czy też napędów stosowanych w pojazdach napędzanych siłą mięśni, ale to już temat na osobny artykuł.
Post scriptum:
Jeżeli w powyższym rozumowaniu znalazłeś błąd, nie zgaszasz się z przedstawioną argumentacją lub dostrzegłeś inną nieścisłość, skontaktuj się z autorem. Autor nie jest nieomylny. Jest hobbystą, który napisał powyższy tekst w dobrej wierze, licząc, że być może kiedyś Ci się przyda.
Źródła:
- http://www.kenkifer.com/bikepages/touring/gears.htm Cycling Cadence and Bicycle Gearing
- http://www.geocities.com/SiliconValley/Port/2945/Gears/Gears.html Bicycle gearing
- http://www.soulbikes.com/gears/ HPV Drivetrain Analyzer
- http://www.sheldonbrown.com/gain.html Gain Ratios - A New Way to Designate Bicycle Gears
- http://www.fallbrooktech.com/home.asp NuVinci
Do pobrania:
- Plik rower_przelozenia.ods
- Rysunki: rower1.svg
Licencja:
CC Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne 2.5 Polska












