تروس الدراجة
تُعد تروس الدراجة الهوائية أحد جوانب نظام نقل الحركة في الدراجة الهوائية الذي يحدد العلاقة بين معدل الدوران ، أي المعدل الذي يقوم به الراكب بالدواسة، ومعدل دوران عجلة القيادة .
تحتوي بعض الدراجات على سرعة واحدة فقط، وبالتالي تكون نسبة التروس ثابتة ، بينما تحتوي معظم الدراجات الحديثة على سرعات متعددة، وبالتالي نسب تروس متعددة. تتيح آلية تغيير السرعات اختيار نسبة التروس المناسبة لتحقيق الكفاءة أو الراحة في الظروف السائدة؛ فعلى سبيل المثال، قد يكون من المريح استخدام سرعة عالية عند النزول، وسرعة متوسطة عند السير على طريق مستوٍ، وسرعة منخفضة عند الصعود. تناسب نسب التروس المختلفة ونطاقاتها أنماطًا مختلفة من ركوب الدراجات وأشخاصًا مختلفين.
تُنتج ساقا راكب الدراجة الطاقة على النحو الأمثل ضمن نطاق ضيق لسرعة الدواسة، أو ما يُعرف بالإيقاع. ويمكن تحسين نسب التروس للاستفادة القصوى من هذا النطاق الضيق. وكما هو الحال في أنواع نقل الحركة الأخرى ، ترتبط نسبة التروس ارتباطًا وثيقًا بالميزة الميكانيكية لنظام نقل الحركة في الدراجة. في الدراجات أحادية السرعة والدراجات متعددة السرعات التي تستخدم تروسًا خارجية ، تعتمد نسبة التروس على نسبة عدد أسنان مجموعة التروس الأمامية إلى عدد أسنان الترس الخلفي . أما في الدراجات المزودة بتروس داخلية ، فتعتمد نسبة التروس أيضًا على التروس الكوكبية الداخلية الموجودة داخل المحور. وفي الدراجات ذات نظام نقل الحركة عبر عمود، تعتمد نسبة التروس على التروس المخروطية المستخدمة في كل طرف من أطراف العمود.
للحفاظ على سرعة ثابتة للدراجة، يتطلب استخدام ترس منخفض (ميزة ميكانيكية أكبر) من الراكب زيادة سرعة الدواسة، ولكن ببذل جهد أقل. في المقابل، يوفر الترس العالي (ميزة ميكانيكية أقل) سرعة أعلى عند سرعة معينة، ولكنه يتطلب من الراكب بذل جهد أكبر أو الوقوف أثناء الدواسة. قد تختلف تفضيلات راكبي الدراجات فيما يتعلق بسرعة الدواسة، ووضعية الركوب، وقوة الدواسة. إن بذل جهد كبير لفترة طويلة بترس عالٍ جدًا وسرعة منخفضة جدًا قد يزيد من احتمالية إصابة الركبة؛ [ 1 ] كما أن سرعة الدواسة التي تتجاوز 100 دورة في الدقيقة تصبح أقل فعالية بعد فترات قصيرة من الجهد، كما هو الحال أثناء العدو السريع. [ 1 ]
قياس نسب التروس
طُرق
توجد أربع طرق على الأقل [ 2 ] لقياس نسب التروس: البوصات ، ومتر التطوير (الامتداد)، ونسبة الكسب ، وعدد أسنان التروس الأمامية والخلفية على التوالي. تُنتج الطرق الثلاث الأولى كل نسبة تروس ممكنة برقم واحد، مما يسمح بمقارنة نسب تروس أي دراجة بغض النظر عن قطر عجلة القيادة؛ الأرقام الناتجة عن الطرق المختلفة غير قابلة للمقارنة، ولكن في كل طريقة، كلما زاد الرقم زادت نسبة التروس. تأخذ الطريقة الثالثة، وهي نسبة الكسب، طول ذراع التدوير في الاعتبار، والذي قد يختلف من دراجة لأخرى. تستخدم الطريقة الرابعة رقمين، وهي مفيدة فقط في مقارنة الدراجات ذات قطر عجلة القيادة نفسه. في حالة دراجات الطرق، يكون هذا القطر عادةً حوالي 670 مم. يبلغ قطر حافة العجلة "القياسية" 700c حوالي 622 مم. يعتمد قطر العجلة النهائي على نوع الإطار، ولكنه سيكون تقريبًا 622 مم مضافًا إليه ضعف عرض الإطار.
لا يأخذ قياس نسبة التروس الأمامية/الخلفية في الاعتبار سوى حجمي ترس السلسلة والترس الخلفي. أما قياسات نسبة التروس بالبوصة والمتر فتأخذ في الحسبان حجم العجلة الخلفية. بينما تأخذ نسبة الكسب في الحسبان طول ذراع دواسة الدراجة.
ترتبط بوصات التروس وأمتار التطوير ارتباطًا وثيقًا: لتحويل بوصات التروس إلى أمتار التطوير، اضرب في 0.08 (بشكل أدق: 0.0798، أو بالضبط: 0.0254 · π).
تعتمد طرق الحساب التالية على افتراض أن أي ترس محوري يعمل بنظام الدفع المباشر. يلزم الضرب بمعامل إضافي لمراعاة أي نسبة تروس محورية أخرى مختارة [ 3 ] (تتضمن العديد من حاسبات التروس عبر الإنترنت هذه المعاملات لأنواع مختلفة من التروس المحورية الشائعة).
- نسبة التروس بالبوصة = قطر عجلة القيادة بالبوصة × (عدد أسنان الترس الأمامي / عدد أسنان الترس الخلفي). عادةً ما يتم تقريبها إلى أقرب عدد صحيح.
- أمتار التطوير = محيط عجلة القيادة بالأمتار × (عدد الأسنان في الترس الأمامي / عدد الأسنان في الترس الخلفي).
- نسبة الكسب = ( نصف قطر عجلة القيادة / طول ذراع الدواسة) × (عدد أسنان الترس الأمامي / عدد أسنان الترس الخلفي). قِس نصف القطر والطول بنفس الوحدات.
- يتم عادةً تقريب كل من أمتار التطوير ونسب الكسب إلى منزلة عشرية واحدة.
- تُشير "بوصات التروس" إلى قطر العجلة الرئيسية (بالبوصات) لدراجة "بيني فارثينغ" القديمة ذات التروس المكافئة. أما "أمتار التطوير" فتُشير إلى المسافة (بالأمتار) التي تقطعها الدراجة في دورة واحدة للدواسات. و"نسبة الكسب" هي النسبة بين المسافة التي تقطعها الدراجة والمسافة التي تقطعها الدواسة، وهي قيمة عددية مجردة، لا تعتمد على أي وحدات قياس.
- يستخدم قياس نسبة التروس الأمامية/الخلفية رقمين (مثلاً 53/19)، حيث يمثل الأول عدد أسنان الترس الأمامي، والثاني عدد أسنان الترس الخلفي. وبدون إجراء بعض العمليات الحسابية، قد لا يكون من الواضح للوهلة الأولى أن 53/19 و39/14 يمثلان فعلياً نفس نسبة التروس.
أمثلة
يُقدّم الجدول التالي مقارنة بين طرق قياس نسب التروس المختلفة (الأرقام المذكورة خاصة بالدراجات ذات ذراع التدوير بطول 170 مم، وعجلات 700C، وإطارات 25 مم). كما يُبيّن الجدول سرعات الدوران عند معدلات دوران مختلفة باللفات في الدقيقة. في كل صف، تُعتبر القيم النسبية لنسبة التروس (بوصة التروس)، ومسافة التفرع (متر)، ونسبة الكسب، والسرعة دقيقة إلى حد كبير، بينما تُمثّل قيم التروس الأمامية/الخلفية أقرب تقدير ممكن باستخدام أحجام التروس الأمامية والخلفية الشائعة. تجدر الإشارة إلى أن الدراجات المُخصصة للسباقات قد تحتوي على أدنى نسبة تروس تبلغ حوالي 45 بوصة (3.6 متر)، أو 35 بوصة (2.8 متر) في حال استخدام ذراع تدوير صغير.
| معدات | بوصة التروس | تطوير متري | نسبة الربح | أمامي/ خلفي | 60 دورة في الدقيقة | 80 دورة في الدقيقة | 100 دورة في الدقيقة | 120 دورة في الدقيقة | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ميل في الساعة | كم/ساعة | ميل في الساعة | كم/ساعة | ميل في الساعة | كم/ساعة | ميل في الساعة | كم/ساعة | |||||
| مرتفع جداً | 125 | 10.0 | 9.4 | 53/11 | 22.3 | 36 | 29.7 | 47.8 | 37.1 | 59.7 | 44.5 | 72 |
| عالي | 100 | 8.0 | 7.5 | 53/14 | 18 | 29 | 24 | 38.6 | 30 | 48.3 | 36 | 57.9 |
| واسطة | 70 | 5.6 | 5.2 | 53/19 أو 39/14 | 12.5 | 20 | 16.6 | 26.7 | 21 | 33.6 | 25 | 40 |
| قليل | 40 | 3.2 | 3.0 | 34/23 | 7.2 | 11.6 | 9.6 | 15.4 | 11.9 | 19.2 | 14.3 | 23 |
| منخفض جداً | 20 | 1.6 | 1.5 | 32/42 | 3.5 | 5.6 | 4.7 | 7.6 | 5.9 | 9.5 | 7.1 | 11.4 |
الدراجات ذات السرعة الواحدة
الدراجة أحادية السرعة هي نوع من الدراجات ذات نسبة تروس واحدة وآلية تروس حرة. لا تحتوي هذه الدراجات على تروس خارجية أو تروس داخلية أو أي طرق أخرى لتغيير نسبة التروس. عادةً ما تتراوح نسبة التروس في الدراجات أحادية السرعة للبالغين بين 55 و75 بوصة، وذلك حسب الراكب والاستخدام المتوقع.
هناك أنواع عديدة من الدراجات الحديثة ذات السرعة الواحدة؛ دراجات BMX ، وبعض الدراجات المصممة للأطفال (الأصغر سناً)، ودراجات من نوع كروزر ، ودراجات التنقل الكلاسيكية ، والدراجات أحادية العجلة ، والدراجات المصممة لسباقات المضمار .
عادةً ما تكون الدراجات الهوائية ذات التروس الثابتة ، سواءً كانت دراجات طريق أو دراجات جبلية، أحادية السرعة، أي أنها لا تحتوي على أي تعديل لنسبة التروس. مع ذلك، لا تحتوي هذه الدراجات على آلية تعشيق حر تسمح بالانزلاق.
اعتبارات عامة
يتم اختيار نسب التروس التي توفرها الشركة المصنعة في الدراجة الجديدة لتكون مناسبة لمعظم المستخدمين. يختار بعض راكبي الدراجات تعديل نسب التروس لتناسب قوتهم ولياقتهم البدنية واستخدامهم المتوقع. عند الشراء من متاجر الدراجات المتخصصة، قد يكون تعديل التروس قبل التسليم أقل تكلفة من تعديلها لاحقًا. يمكن استبدال حلقات السلسلة الأمامية الحديثة، وكذلك مجموعات التروس .
رغم أن صعود التلال الطويلة شديدة الانحدار أو حمل أوزان ثقيلة قد يشير إلى الحاجة إلى تروس منخفضة، إلا أن ذلك قد يؤدي إلى سرعة منخفضة للغاية. يصبح الحفاظ على توازن الدراجة أكثر صعوبة عند السرعات المنخفضة. على سبيل المثال، يوفر الترس الأدنى الذي يبلغ حوالي 16 بوصة سرعة فعالة تبلغ حوالي 3 أميال في الساعة (5 كيلومترات في الساعة) أو أقل، وعند هذه النقطة قد يكون المشي أسرع (إذا سمحت أحذية ركوب الدراجات بذلك).
نسبة التروس النسبية
بالنسبة لساقي راكب الدراجة، عند تغيير التروس، يكون الفرق النسبي بين ترسين أهم من الفرق المطلق بينهما. [ 4 ] يُعبّر عن هذا التغيير النسبي، من ترس أدنى إلى ترس أعلى، عادةً كنسبة مئوية، وهو مستقل عن نظام قياس التروس المستخدم. يشعر راكب الدراجة براحة أكبر عندما يكون الفرق النسبي بين جميع تغييرات التروس متقاربًا. [ 5 ] على سبيل المثال، يُشعر تغيير التروس من ترس ذي 13 سنًا إلى ترس ذي 15 سنًا (15.4%) براحة مماثلة لتغييرها من ترس ذي 20 سنًا إلى ترس ذي 23 سنًا (15%)، على الرغم من أن الفرق المطلق في الحالة الأخيرة أكبر.
لتحقيق فروق نسبية ثابتة، يجب أن تكون نسب التروس المطلقة متدرجة لوغاريتميًا ؛ وتُحقق معظم مجموعات التروس الجاهزة ذلك بفروق مطلقة صغيرة بين التروس الصغيرة، وتزداد هذه الفروق كلما كبرت التروس. ولأن التروس يجب أن تحتوي على عدد صحيح (صغير نسبيًا) من الأسنان، فمن المستحيل تحقيق تدرج مثالي؛ فعلى سبيل المثال، يبلغ متوسط حجم الخطوة في تروس ناقل الحركة الخلفي السبعة (14-16-18-21-24-28-32) حوالي 15%، بينما تتراوح الخطوات الفعلية بين 12.5% و16.7%. تتمتع التروس الكوكبية المستخدمة في تروس المحور بنطاق أوسع لتغيير عدد الأسنان مقارنةً بتروس ناقل الحركة الخلفي، لذا قد يكون من الممكن الاقتراب أكثر من الوضع الأمثل للفروق النسبية الثابتة، فعلى سبيل المثال، يوفر محور Rohloff Speedhub 14 سرعة بمتوسط فرق نسبي يبلغ 13.6%، واختلافات فردية تبلغ حوالي 0.1%.
غالبًا ما يمتلك راكبو الدراجات المحترفون تروسًا بفارق نسبي صغير يتراوح بين 7% و10%؛ مما يسمح بضبط دقيق لنسب التروس لتناسب الظروف والحفاظ على سرعة ثابتة للدواسة. أما الدراجات الجبلية والهجينة، فغالبًا ما تمتلك تروسًا بفارق نسبي متوسط يبلغ حوالي 15%؛ مما يتيح نطاقًا أوسع للتروس مع وجود تفاوت مقبول بينها. قد يصل الفارق النسبي في تروس المحور ثلاثية السرعات إلى حوالي 33% إلى 37%؛ [ 5 ] تتطلب هذه التفاوتات الكبيرة تغييرًا ملحوظًا في سرعة الدواسة، وغالبًا ما تبدو مفرطة. [ 6 ] يُعادل التفاوت بنسبة 7% تغيير سن واحد من ترس ذي 14 سنًا إلى ترس ذي 15 سنًا، بينما يُعادل التفاوت بنسبة 15% تغيير سنتين من ترس ذي 13 سنًا إلى ترس ذي 15 سنًا.
وعلى النقيض من ذلك، توفر محركات السيارات الطاقة على نطاق سرعات أكبر بكثير من نطاق سرعات أرجل راكبي الدراجات، لذا فإن الاختلافات النسبية التي تبلغ 30٪ أو أكثر شائعة في علب تروس السيارات.
معدات قابلة للاستخدام
في الدراجة ذات آلية تغيير التروس الواحدة فقط (مثل المحور الخلفي فقط أو المحول الخلفي فقط)، يكون عدد نسب التروس الممكنة هو نفسه عدد نسب التروس القابلة للاستخدام ، وهو نفسه عدد نسب التروس المميزة .
في الدراجات الهوائية المزودة بأكثر من آلية لتغيير السرعات (مثل ناقل الحركة الأمامي والخلفي)، قد تختلف هذه الأرقام الثلاثة اختلافًا كبيرًا، وذلك تبعًا لنسب تروس كل آلية. غالبًا ما يُذكر عدد السرعات في هذه الدراجات المجهزة بناقل حركة بشكل مبسط، خاصةً في الإعلانات، وقد يكون هذا مضللًا.
لنفترض دراجة هوائية مزودة بمبدل سرعات بثلاث حلقات أمامية ومجموعة تروس بثمانية أسنان:
- عدد نسب التروس الممكنة هو 24 (=3×8، وهذا هو الرقم الذي عادة ما يتم ذكره في الإعلانات)؛
- عدد نسب التروس القابلة للاستخدام هو 22؛
- يتراوح عدد نسب التروس المختلفة عادةً بين 16 و 18.
لا ينتج عن الجمع بين ثلاث تروس أمامية وثمانية تروس خلفية 24 نسبة تروس قابلة للاستخدام. بل يوفر ثلاث نطاقات متداخلة من 7 و8 و7 نسب تروس. تحتوي النطاقات الخارجية على 7 نسب فقط بدلاً من 8 لأن التركيبات القصوى (من أكبر ترس أمامي إلى أكبر ترس خلفي، ومن أصغر ترس أمامي إلى أصغر ترس خلفي) تؤدي إلى محاذاة مائلة للسلسلة، مما يجعلها غير فعالة ويسبب تآكلاً مفرطاً. [ 7 ] وبسبب التداخل، عادةً ما يكون هناك بعض النسب المكررة أو شبه المكررة، بحيث قد لا يتجاوز عدد نسب التروس المختلفة 16 أو 18 نسبة. وقد لا يكون من الممكن استخدام هذه النسب المختلفة بتسلسل منخفض-عالي صارم على أي حال بسبب أنماط تغيير السرعات المعقدة (مثل تغيير مزدوج أو ثلاثي متزامن على المحول الخلفي وتغيير واحد على المحول الأمامي). في أسوأ الأحوال، قد لا يتجاوز عدد نسب التروس المختلفة عشر نسب، إذا كانت نسبة التغيير بين تروس السلسلة الأمامية مساوية لنسبة التغيير بين تروس العجلة الخلفية. مع ذلك، إذا تكررت النسبة الأكثر شيوعًا، فقد يكون من الممكن إطالة عمر مجموعة التروس باستخدام نسخ مختلفة من هذه النسبة الشائعة.
نطاق التروس
يشير نطاق التروس إلى الفرق بين الترس الأدنى والترس الأعلى، ويُعطي مؤشرًا على نطاق الظروف (السرعة العالية مقابل التلال شديدة الانحدار) التي يمكن للتروس التعامل معها؛ كما أن قوة الدراج وخبرته ولياقته البدنية عوامل مهمة أيضًا. نطاق 300% أو 3:1 يعني أنه عند نفس سرعة الدواسة، يمكن للدراج أن يسير بسرعة أكبر بثلاث مرات في الترس الأعلى مقارنةً بالترس الأدنى (بافتراض قوة كافية، وما إلى ذلك). في المقابل، عند نفس جهد الدواسة، يمكن للدراج صعود تلة أكثر انحدارًا بكثير في الترس الأدنى مقارنةً بالترس الأعلى.
بسبب تداخل نطاقات التروس في نظام التبديل الخارجي، قد لا توفر تروس التبديل الخارجية ذات 24 أو 27 سرعة سوى نفس النطاق الإجمالي للتروس الذي توفره تروس المحور من نوع روهلوف ذات 14 سرعة (وهي أغلى ثمناً بكثير) . عادةً ما يكون نطاق تروس الدراجات ذات المحور الداخلي أضيق من نطاق تروس الدراجات المماثلة المزودة بنظام التبديل الخارجي، كما أنها تحتوي على عدد أقل من النسب ضمن هذا النطاق.
إن نطاقات التروس التقريبية التي تليها هي مجرد مؤشر على إعدادات التروس النموذجية، وستختلف إلى حد ما من دراجة إلى أخرى.
| يتراوح | الانتقال | تروس قابلة للاستخدام | الخطوة المتوسطة |
|---|---|---|---|
| 180% | تروس محور بثلاث سرعات | 3 | 34.2 % |
| 250% | تروس محور بخمس سرعات | 5 | 25.7 % |
| 300% | تروس محور بسبع سرعات | 7 | 20.1 % |
| 307% | تروس محورية بثمانية سرعات | 8 | 17.4 % |
| 327% | إعداد نموذجي لمبدل سرعات ذي ترس أمامي واحد (1×10، 11-36) | 10 | 14.1 % |
| 327 % | إعداد ناقل الحركة الأمامي للطرق (1×11، 11-36) | 11 | 12.6 % |
| 380% | ناقل الحركة المتغير باستمرار NuVinci | مستمر | لا أحد |
| 409% | تروس محورية ذات 11 سرعة | 11 | 15.1 % |
| 420% | مجموعة تروس أمامية جبلية 1 (1×11، 10-42) | 11 | 15.4 % |
| 428 % | إعداد ناقل الحركة ذو حلقتين للطريق (2×10، 50-34 × 11-32) | 13 | 12.9 % |
| 441 % | إعداد ناقل الحركة الأمامي ذو 3 حلقات (3×10، 52/39/30 × 11-28) | 15 | 11.2 % |
| 500% | إعداد مُبدِّل سرعات أمامي ذو ترس واحد (1×12، 10-50) | 12 | 15.8 % |
| 518 % | مجموعة تروس أمامية مزدوجة للدراجات الجبلية (2×10، 38-24 × 11-36) | 14 | 13.5 % |
| 526% | محور تروس روهلوف سبيد هاب ذو 14 سرعة | 14 | 13.6 % |
| 630% | إعداد ناقل الحركة الجبلي 2×11 (24/36 × 10-42) [ 8 ] | 14 | 15.2 % |
| 636% | علبة تروس ذات 18 سرعة مع محور سفلي [ 9 ] | 18 | 11.5 % |
| 655 % | مجموعة تروس أمامية ثلاثية للدراجات الجبلية (3×10، 44-33-22 × 11-36) | 16 | 13.3 % |
| 698 % | إعداد ناقل الحركة بثلاث حلقات أمامية للرحلات (3×10، 48-34-20 × 11-32) | 15 | 14.9 % |
يمكن تحقيق نطاقات تروس تصل إلى 700% تقريبًا في أنظمة ناقل الحركة الخلفي، مع أن ذلك قد ينتج عنه فجوات كبيرة بين التروس أو تغييرات غير سلسة. مع ذلك، من خلال الاختيار الدقيق للتروس الأمامية والخلفية، مثل 3 تروس أمامية 48-34-20 وكاسيت خلفي 10 سرعات 11-32، يمكن الحصول على نطاق واسع جدًا من التروس مع الحفاظ على تباعد مناسب بينها. وقد أثبت هذا النوع من الأنظمة جدواه في العديد من الدراجات، مثل دراجات الشحن والدراجات السياحية والدراجات الترادفية. ويمكن تحقيق نطاقات تروس أعلى باستخدام ترس محوري ثنائي السرعات مع ناقل حركة خلفي مناسب.
أنواع آليات تغيير التروس
يوجد نوعان رئيسيان من آليات تغيير السرعات، وهما المحولات والتروس المحورية. لكل نظام مزايا وعيوب ، ويعتمد اختيار النظام الأفضل على الظروف الخاصة. توجد أنواع أخرى قليلة نسبياً من آليات تغيير السرعات ، سنذكرها بإيجاز قرب نهاية هذا القسم. لا يمكن استخدام المحولات إلا مع أنظمة نقل الحركة بالسلسلة، لذا يجب أن تكون الدراجات ذات أنظمة نقل الحركة بالحزام أو العمود إما أحادية السرعة أو تستخدم التروس المحورية.
خارجي (مبدل السرعات)
يُطلق على نظام التروس الخارجي هذا الاسم لأن جميع التروس المسننة فيه ظاهرة للعيان. قد يصل عدد حلقات السلسلة الأمامية [ 10 ] المتصلة بمجموعة التروس الأمامية والدواسات إلى أربعة، بينما يتراوح عدد التروس الخلفية المتصلة بالعجلة الخلفية عادةً بين 5 و12 ترساً. تتكون المحولات الأمامية والخلفية الحديثة عادةً من دليل سلسلة متحرك يتم تشغيله عن بُعد بواسطة كابل باودن متصل بذراع تغيير السرعات المثبت على الأنبوب السفلي أو جذع المقود أو المقود نفسه. قد يكون ذراع تغيير السرعات عبارة عن ذراع واحد، أو ذراعين، أو مقبض دوار ؛ وقد تُدمج بعض أذرع تغيير السرعات مع مقابض الفرامل في وحدة واحدة. عندما يُشغل الراكب ذراع تغيير السرعات أثناء التبديل ، يُؤدي تغير شد الكابل إلى تحريك دليل السلسلة من جانب إلى آخر، مما يُغير مسار السلسلة إلى تروس مختلفة. يحتوي المحول الخلفي أيضاً على بكرات شد زنبركية تُزيل أي ارتخاء في السلسلة.
معظم الدراجات الهجينة، ودراجات الرحلات، والدراجات الجبلية، ودراجات السباق مزودة بمبدل سرعات أمامي وخلفي. توجد بعض نسب التروس التي يكون فيها مسار السلسلة مستقيمًا، ولكن في معظم نسب التروس الأخرى، يكون مسار السلسلة مائلًا. يؤدي استخدام مبدلي سرعات عادةً إلى وجود نسب تروس مكررة أو شبه مكررة، بحيث يكون عدد نسب التروس المختلفة عادةً حوالي ثلثي عدد نسب التروس المعلن عنها. للتكوينات الأكثر شيوعًا أسماء محددة [ 11 ] ترتبط عادةً بأحجام الخطوات النسبية بين تروس السلسلة الأمامية والتروس الخلفية.
تروس متقاطعة
يُستخدم هذا النمط عادةً في الدراجات الجبلية والهجينة والسياحية ذات ثلاث تروس أمامية. وتكون نسبة التفاوت بين التروس الأمامية (من 25% إلى 35% مثلاً) ضعف نسبة التفاوت بين التروس الخلفية (15% مثلاً)، على سبيل المثال: تروس أمامية 28-38-48 وتروس خلفية 12-14-16-18-21-24-28.
تشمل مزايا هذا الترتيب ما يلي:
- قد تتوفر مجموعة واسعة من التروس المناسبة للرحلات والقيادة على الطرق الوعرة.
- نادراً ما تكون هناك حاجة لتغيير كل من المحول الأمامي والخلفي في وقت واحد، لذا فهو مناسب بشكل عام لراكبي الدراجات العاديين أو عديمي الخبرة.
من عيوبها أن نطاقات التروس المتداخلة تؤدي إلى الكثير من التكرار أو شبه التكرار لنسب التروس.
تروس متعددة النطاقات
يُستخدم هذا النمط عادةً في دراجات السباق ذات الترسين الأماميين. وتكون نسبة التغيير بين الترسين الأماميين (مثلاً 35%) عادةً ثلاثة أو أربعة أضعاف نسبة التغيير بين الترسين الخلفيين (مثلاً 8% أو 10%)، على سبيل المثال، الترسين الأماميين 39-53 والتروس الخلفية ذات النطاق المتقارب 12-13-14-15-16-17-19-21 أو 12-13-15-17-19-21-23-25. يوفر هذا الترتيب مجالاً أوسع لضبط نسبة التروس للحفاظ على سرعة ثابتة للدواسة ، ولكن أي تغيير في الترسين الأماميين يجب أن يصاحبه تغيير متزامن لثلاثة أو أربعة تروس خلفية إذا كان الهدف هو الانتقال إلى نسبة تروس أعلى أو أقل.
تروس جبال الألب
لا يوجد تعريف متفق عليه لهذا المصطلح. في الأصل، كان يشير إلى نظام تروس يتميز بترس منخفض للغاية (لتسلق ممرات جبال الألب)؛ وغالبًا ما كان هذا الترس المنخفض يتميز بفارق كبير عن الترس الأدنى التالي. في ستينيات القرن الماضي، استخدم مندوبو المبيعات هذا المصطلح للإشارة إلى الدراجات ذات العشر سرعات المتوفرة آنذاك (حلقتان أماميتان، وخمس تروس خلفية)، دون مراعاة معناه الأصلي. أقرب ما يُعادل المعنى الأصلي حاليًا هو تروس شيمانو ميغارينج، حيث يبلغ الفرق النسبي بين معظم التروس حوالي 15%، باستثناء الترس الأكبر الذي يبلغ الفرق النسبي فيه حوالي 30%؛ وهذا يوفر ترسًا أقل بكثير من المعتاد على حساب فارق كبير في نسب التروس.
تروس نصف خطوة
يوجد ترسان أماميان، الفرق بينهما (مثلاً 10%) يُعادل نصف الفرق النسبي في مجموعة التروس الخلفية (مثلاً 20%). استُخدم هذا النظام في منتصف القرن العشرين عندما كانت مُبدلات السرعة الأمامية قادرة على التعامل مع فرق بسيط بين التروس الأمامية، وعندما كانت مجموعات التروس الخلفية تحتوي على عدد قليل من التروس، مثلاً التروس الأمامية 44-48 ومجموعة التروس الخلفية 14-17-20-24-28. يُتيح هذا النظام نطاقين مُتداخلين من التروس دون أي تكرار. مع ذلك، يتطلب التغيير المُتتابع بين نسب التروس تغيير التروس الأمامية والخلفية في آنٍ واحد مع كل تغيير للتروس.
نصف خطوة بالإضافة إلى تروس الجدة
يوجد ثلاثة تروس أمامية، يفصل بين أكبر ترسين منها نصف خطوة، بينما يفصل بين أصغر ترسين نطاقات متعددة، على سبيل المثال: التروس الأمامية 24-42-46 والتروس الخلفية 12-14-16-18-21-24-28-32-36. [ 12 ] هذا الترتيب العام مناسب للرحلات الطويلة، حيث يتم تغيير معظم التروس باستخدام المحول الخلفي، مع إجراء تعديلات دقيقة بين الحين والآخر باستخدام الترسين الأماميين الكبيرين. [ 11 ] يُستخدم الترس الأمامي الصغير (الترس الصغير جدًا) كحل بديل عند صعود التلال شديدة الانحدار، ولكنه يتطلب بعض التخطيط المسبق لاستخدامه بفعالية.
داخلي (مركز)
يُطلق على نظام التروس الداخلي هذا الاسم لأن جميع التروس المستخدمة فيه مخفية داخل محور العجلة. تعمل تروس المحور باستخدام تروس كوكبية داخلية، أو تروس دائرية، تُغير سرعة غلاف المحور والعجلة بالنسبة لسرعة ترس القيادة. تحتوي هذه التروس على ترس أمامي واحد وترس خلفي واحد، وغالبًا ما يكون مسار السلسلة بينهما مستقيمًا. تتوفر تروس المحور بسرعات تتراوح بين 2 و14 سرعة؛ ويزداد الوزن والسعر مع زيادة عدد التروس. جميع السرعات المعلن عنها متوفرة كنسب تروس مختلفة يتم التحكم بها بواسطة ذراع تغيير سرعات واحد (باستثناء بعض الطرازات القديمة ذات الخمس سرعات التي كانت تستخدم ذراعين لتغيير السرعات). يُستخدم نظام تروس المحور غالبًا في الدراجات الهوائية المُخصصة للتنقل داخل المدينة.
داخلي (قوس سفلي)
تتضمن الأنظمة الحالية تروسًا مدمجة في مجموعة التروس الأمامية أو المحور المركزي . وقد ظهرت براءات اختراع لهذه الأنظمة منذ عام 1890. [ 13 ] يتوفر نظاما Schlumpf Mountain Drive وSpeed Drive منذ عام 2001. [ 14 ] توفر بعض الأنظمة نظام نقل الحركة المباشر بالإضافة إلى أحد ثلاثة خيارات (نسبة تخفيض 1:2.5، ونسبة زيادة 1.65:1، ونسبة زيادة 2.5:1). يتم تغيير التروس بالضغط بالقدم على زر بارز على جانبي محور المحور المركزي . والنتيجة هي دراجة مزودة بحلقتين أماميتين بفارق كبير في الحجم. في عام 2010، طرحت شركة Pinion GmbH نموذجًا لعلبة تروس بـ 18 سرعة، يوفر نطاقًا متساويًا بنسبة 636%. يتم تشغيل علبة التروس هذه بواسطة ذراع تغيير تروس تقليدي، وتستخدم كابلين لتغيير التروس. يُعد نظام Pinion مناسبًا تمامًا للدراجات الجبلية نظرًا لنطاقه الواسع ومركز ثقله المنخفض المناسب للدراجات ذات التعليق الكامل، ولكنه لا يزال أثقل نوعًا ما من نظام نقل الحركة القائم على المحول. [ 15 ]
داخلي وخارجي مجتمعين
من الممكن أحيانًا دمج تروس المحور مع تروس ناقل الحركة. وهناك العديد من الخيارات المتاحة تجاريًا:
- أحد الخيارات القياسية لدراجة برومبتون القابلة للطي هو استخدام ترس محوري ثلاثي السرعات (بفارق 30% تقريبًا بين نسب التروس) مع ترس خارجي ثنائي السرعات (بفارق 15% تقريبًا) لتوفير 6 نسب تروس مختلفة؛ وهذا مثال على نظام التروس بنصف خطوة. كما يقدم بعض موردي برومبتون نظام تروس أمامي ثنائي السرعات يُسمى "Mountain Drive"، والذي يوفر 12 نسبة تروس مختلفة بنطاق يتجاوز 5:1؛ في هذه الحالة، يتطلب الانتقال من الترس السادس إلى السابع تغيير جميع مجموعات التروس الثلاث في آن واحد.
- يستخدم نظام SRAM DualDrive مجموعة تروس قياسية من 8 أو 9 سرعات مثبتة على محور تروس داخلي ثلاثي السرعات، مما يوفر نطاق تروس مشابهًا للدراجة المزودة بمجموعة تروس وثلاث حلقات أمامية.
- يُعدّ استخدام ترس أمامي مزدوج أو ثلاثي مع محور تروس داخلي أقل شيوعًا، إذ يُوسّع نطاق التروس دون الحاجة إلى تركيب عدة تروس على المحور. مع ذلك، يتطلب هذا استخدام شداد سلسلة من نوع ما، مما يُقلّل من بعض مزايا تروس المحور.
- على النقيض تمامًا من الدراجة أحادية السرعة، يمكن دمج تروس المحور مع كلٍ من المحولات الأمامية والخلفية، مما يوفر نطاقًا واسعًا جدًا من السرعات على حساب الوزن وتعقيد التشغيل - إذ يوجد ما مجموعه ثلاث مجموعات من التروس. قد يكون هذا النهج مناسبًا للدراجات ثلاثية العجلات المائلة ، حيث يمكن استخدام تروس منخفضة جدًا دون مشاكل في التوازن، كما يسمح الوضع الانسيابي باستخدام تروس أعلى من المعتاد.
آحرون
كانت هناك، ولا تزال، بعض الطرق المختلفة تمامًا لاختيار نسبة تروس مختلفة:
- أعاد هواة الدراجات إحياء أنظمة نقل الحركة العكسية المباشرة التي كانت تُستخدم في بعض دراجات أوائل القرن العشرين. تتميز هذه الأنظمة بنسبتي تروس محتملتين، ولكنها لا تحتوي على ذراع تغيير السرعات؛ إذ يقوم الراكب ببساطة بتحريك الدواسات للأمام للحصول على إحدى النسبتين وللخلف للحصول على الأخرى. مسار السلسلة معقد نوعًا ما، حيث يتعين عليها أن ترسم شكل الرقم ثمانية بالإضافة إلى اتباع مسار السلسلة المعتاد.
- تتميز محاور العجلات ذات الوجهين بوجود عجلة خلفية مزدوجة الجوانب مزودة بترس (بحجم مختلف) على كل جانب. لتغيير السرعة: توقف، أزل العجلة الخلفية، اقلبها، أعد تركيب العجلة، اضبط شد السلسلة، ثم استأنف ركوب الدراجة. تحتوي العجلات ذات الوجهين الحالية عادةً على ترس ثابت على جانب وترس حر على الجانب الآخر.
- قبل عام 1937، كان هذا هو الشكل الوحيد المسموح به لتغيير التروس في سباق فرنسا للدراجات. [ 16 ] كان بإمكان المتسابقين استخدام ترسين على كل جانب من العجلة الخلفية، ولكن كان عليهم مع ذلك التوقف لتحريك السلسلة يدويًا من ترس إلى آخر وضبط وضع العجلة الخلفية للحفاظ على شد السلسلة الصحيح.
- تُعدّ أنظمة نقل الحركة المتغيرة باستمرار تطوراً حديثاً نسبياً في الدراجات الهوائية (مع أنها ليست فكرة جديدة). تستخدم آليات مثل نظام تروس NuVinci كرات متصلة بقرصين عن طريق الاحتكاك الساكن - ويؤدي تغيير نقطة التلامس إلى تغيير نسبة التروس.
- تم عرض وتسويق ناقلات الحركة الأوتوماتيكية لكل من آليات التروس الخارجية والداخلية، وغالبًا ما كانت مصحوبة بتحذير لفصل نظام تغيير السرعات التلقائي في حالة الوقوف على الدواسات. وقد حققت هذه الناقلات نجاحًا محدودًا في السوق.
- يؤدي تحريك نقطة الاتصال على ذراع إلى تغيير الميزة الميكانيكية لنظام القيادة بطريقة مماثلة لتغيير نسب التروس. ومن الأمثلة على ذلك دراجة أمريكان ستار ودراجة سترينغبايك .
كفاءة
تشير الأرقام الواردة في هذا القسم إلى كفاءة نظام نقل الحركة، بما في ذلك وسائل النقل وأي نظام تروس. في هذا السياق، تُعنى الكفاءة بكمية الطاقة المُوَصَّلة إلى العجلة مقارنةً بكمية الطاقة المُوَجَّهة إلى الدواسات. بالنسبة لنظام نقل حركة مُصان جيدًا، تتراوح الكفاءة عمومًا بين 86% و99%، كما هو مُفصَّل أدناه.
تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على الأداء، إلى جانب نسبة التروس، مقاومة التدحرج ومقاومة الهواء:
- يمكن أن تختلف مقاومة التدحرج بمعامل 10 أو أكثر اعتمادًا على نوع الإطار وأبعاده وضغط الإطار. [ 17 ]
- تزداد مقاومة الهواء بشكل كبير مع زيادة السرعة، وهي العامل الأكثر أهمية عند السرعات التي تتجاوز 15 إلى 20 كيلومترًا في الساعة ( تزداد قوة السحب بما يتناسب مع مربع السرعة، وبالتالي تزداد الطاقة اللازمة للتغلب عليها بما يتناسب مع مكعب السرعة). [ 18 ]
يمكن أن تكون العوامل البشرية مهمة أيضاً. يجادل روهلوف [ 19 ] بأنه يمكن تحسين الكفاءة الإجمالية في بعض الحالات باستخدام نسبة تروس أقل كفاءة قليلاً عندما يؤدي ذلك إلى كفاءة بشرية أكبر (في تحويل الطعام إلى طاقة دواسة) لأنه يتم استخدام سرعة دواسة أكثر فعالية.
ملخص
يمكن الاطلاع على نظرة عامة شاملة في الفصل التاسع من كتاب "علم ركوب الدراجات" [ 20 ] ، والذي يغطي كلاً من النظرية والنتائج التجريبية. وتُقدَّم بعض التفاصيل المستخلصة من هذه التجارب وغيرها في القسم الفرعي التالي، مع الإشارة إلى التقارير الأصلية.
تشمل العوامل التي ثبت تأثيرها على كفاءة نظام نقل الحركة نوع نظام النقل (سلسلة، عمود، حزام)، ونوع نظام التروس (ثابت، مُبدِّل سرعات، محور، متغير باستمرار)، وحجم التروس المستخدمة، ومقدار الطاقة المُدخلة، وسرعة الدواسة، ومدى صدأ السلسلة. وبالنسبة لنظام تروس مُحدد، فإن نسب التروس المختلفة تُؤدي عمومًا إلى كفاءات مُختلفة.
استخدمت بعض التجارب محركًا كهربائيًا لتحريك العمود المتصل بالدواسات، بينما اعتمدت تجارب أخرى على متوسطات أداء عدد من راكبي الدراجات. ولا يزال من غير الواضح كيف تُقارن القدرة الثابتة التي يُوفرها المحرك بالقدرة الدورية التي تُوفرها الدواسات. ويُجادل روهلوف [ 19 ] بأن قدرة المحرك الثابتة يجب أن تُطابق ذروة قدرة الدواسات بدلًا من المتوسط (الذي يُساوي نصف الذروة).
لا تتوفر سوى معلومات مستقلة قليلة تتعلق بكفاءة محركات الأحزمة وأنظمة التروس المتغيرة باستمرار؛ حتى أن المصنعين/الموردين يبدو أنهم مترددون في تقديم أي أرقام.
تفاصيل
تحقق آليات ناقل الحركة من النوع المتوسط (الذي يستخدمه الهواة المحترفون) كفاءة ميكانيكية تتراوح بين 88% و99% عند قدرة 100 واط. في هذه الآليات، تُحقق أعلى كفاءة باستخدام التروس الأكبر حجمًا. وتقل الكفاءة عمومًا مع صغر حجم التروس الأمامية والخلفية. [ 21 ] كما تتأثر كفاءة ناقل الحركة سلبًا بالتبديل المتقاطع ، أي استخدام ترس خلفي كبير مع ترس أمامي كبير أو ترس خلفي صغير مع ترس أمامي صغير. ويؤدي هذا التبديل المتقاطع أيضًا إلى زيادة التآكل نتيجةً لانحراف السلسلة الجانبي.
ذكر تشيستر كايل وفرانك بيرتو في "Human Power" 52 (صيف 2001) [ 22 ] أن الاختبارات التي أجريت على ثلاثة أنظمة ناقل حركة (من 4 إلى 27 سرعة) وناقلات حركة ذات ثمانية تروس (من 3 إلى 14 سرعة)، والتي أجريت باستخدام مدخلات 80 واط و150 واط و200 واط، أعطت النتائج التالية:
| نوع ناقل الحركة | متوسط الكفاءة عند 150 واط |
|---|---|
| محولات السرعة | 93-95% |
| محاور تروس ثلاثية السرعات | 92-95% |
| محاور تروس بـ 7 و 14 سرعة | 89-91% |
يُعدّ اختبار كفاءة أنظمة تروس الدراجات الهوائية عملية معقدة لعدة أسباب ، ولا سيما أن جميع الأنظمة تميل إلى أن تكون أفضل عند معدلات الطاقة العالية. فمثلاً، يمكن لمحرك بقوة 200 واط أن يدفع دراجة هوائية عادية بسرعة 32 كم/ساعة ، بينما يستطيع الرياضيون الوصول إلى قوة 400 واط، وعندها تُعلن كفاءة "تقترب من 98%". [ 23 ]
عند قدرة نموذجية تبلغ 150 واط، تميل تروس المحور إلى أن تكون أقل كفاءة بنسبة 2% تقريبًا من نظام المحول الخارجي، بافتراض صيانة كلا النظامين بشكل جيد. [ 24 ]
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 إد بافيلكا (1999). تقنيات تدريب راكبي الدراجات من مجلة Bicycling: قوة أكبر، سرعة أكبر . روديل، إنك. الصفحات 4-5 . ISBN 9781579541682هناك
الكثير من راكبي الدراجات الذين عانوا من صدمات شديدة نتيجة استخدام تروس كبيرة جدًا... تبدأ فوائد الدوران في التلاشي فوق 100 دورة في الدقيقة.
- ↑ "نسب الكسب؛ طريقة جديدة للتفكير في تروس الدراجات" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مارس 2014 .
- ↑ "نادي راكبي الدراجات السياحية: نسب التروس الداخلية" . مؤرشف من الأصل في 2 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 29 يونيو 2011 .
- ↑ "إيقاع الدوران ونسبة تروس الدراجة" . مؤرشف من الأصل في 4 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه في 18 يوليو 2011 .
- 1 2 "مراجعة محور التروس الداخلي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يوليو 2011 .
- ↑ "ما نوع الدافع الذي يحتاجه راكب الدراجة؟" . مؤرشف من الأصل في 3 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 20 يوليو 2011 .
- ↑ "تروس ناقل الحركة: دليل عملي لاستخدامها وتشغيلها" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يونيو 2011 .
- ↑ ديرك فيكين. "آلة حاسبة للتروس" .
- ↑ مايك ليفي (30 أغسطس 2011). "علبة تروس بينيون ذات 18 سرعة - معرض يوروبايك 2011" . PinkBike.com . تاريخ الاسترجاع: 12 سبتمبر 2011 .
- ↑ ميشيل غانيون (15 أغسطس 2010). "تركيب 4 تروس أمامية لتسلق أي شيء تقريبًا دون صعوبة" . تم الاطلاع عليه في 15 مارس 2018 .
- 1 2 "نظرية التروس لراكبي الدراجات" . مؤرشف من الأصل في 10 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه في 20 يونيو 2011 .
- ↑ شركة تريك للدراجات (1983). "تريك 620" . Vintage-Trek . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أغسطس 2012. مجموعة التروس الأمامية: Sugino
Aero Mighty Tour Forged Alloy Triple 28-45-50. مجموعة التروس الخلفية: Atom Helicomatic 6 سرعات 13-28 (13/14/17/20/24/28)
- ^ بيرتو، فرانك (2010). سلسلة الرقص ( الطبعة الثالثة). منشورات فان دير بلاس. ص 39 – 47. ردمك 978-1-892495-59-4.
- ↑ بيتر إيلاند (12 أغسطس 2002). "شلومبف تعلن عن محرك عالي السرعة جديد" . فيلو فيجن. مؤرشف من الأصل في 24 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 17 مايو 2011 .
- ↑ "Pinion P1.18" . شركة Pinion GmbH.
- ↑ "جولة فرنسا 1937" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2011 .
- ↑ "مقاومة دوران إطارات الدراجات" . مؤرشف من الأصل في 17 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 20 يوليو 2011 .
- ↑ "كفاءة الدراجات وقوتها - أو لماذا تحتوي الدراجات على تروس" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يوليو 2011 .
- 1 2 "قياس كفاءة ناقل الحركة في الدراجات الهوائية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 29 سبتمبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2011 .
- ↑ ويلسون، ديفيد ج.؛ ج. بابادوبولوس (2004). علم ركوب الدراجات ( الطبعة الثالثة). معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. الصفحات 311-352 . ISBN 0-262-73154-1.
- ↑ ويت، فرانك ر.؛ ديفيد ج. ويلسون (1982). علم ركوب الدراجات ( الطبعة الثانية). معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. الصفحات 277-300 . ISBN 0-262-23111-5.
- ↑ "الكفاءة الميكانيكية لناقل الحركة في الدراجات الهوائية" (ملف PDF) . مؤرشف (PDF) من الأصل بتاريخ 25 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2011 .
- ↑ "قياسات كفاءة ناقلات الحركة للدراجات" ( مؤرشف في 14 نوفمبر 2012 في Wayback Machine ) برنارد رولوف وبيتر جريب (ترجمة توماس سيمان) 2004. اختبار رولوف "عند 400 واط، ضعف ما فعلناه ووجدنا كفاءات تقترب من 98٪".
- ↑ "قياسات كفاءة ناقلات الحركة في الدراجات" ( مؤرشف في 14 نوفمبر 2012 على موقع Wayback Machine ) برنارد روهلوف وبيتر غريب (ترجمة توماس سيمان) 2004. "خلصنا في مقالنا إلى أن تروس المحور أقل كفاءة بنسبة 2% تقريبًا من ناقلات الحركة الخارجية في ظل ظروف الاستخدام العادية. ولا نرى أي سبب لتغيير هذا الاستنتاج."
- معدات الدراجات