PDA

Просмотр полной версии : Износ цепи и звёзд. Теория.



Were1325
10.01.2021, 23:37
Просьба к модераторам: если вы посчитаете, что этому сообщению не место в техническом разделе в качестве отдельной темы, лучше перенесите в другой раздел, вместо объединения с темами обо всём на сотни страниц.
Поскольку часто возникают вопросы (и споры) о том, как связан износ цепи с износом кассеты, и что делать если он уже случился - решил написать развёрнутое описание данных процессов.

Цепь.
Картинка про устройство цепи взята отсюда (https://www.sportek.in.ua/blogs/stati/iznos-velosipednoy-tsepi-chto-eto-takoe-i-kak-izmerit-iznos-velotsepi), там же есть статья про её износ, но в ней много лишнего (а может кому-то и не лишнего, но способы измерения износа там не идеальные, хоть и повсеместно распространённые ввиду простоты).
634699
Износ цепи происходит из-за трения пинов о загибы внутренних пластин - материал в этом шарнире стирается, появляется люфт, который позволяет цепи растянуться (а цепь всегда натянута) длиннее чем она была изначально.
Идеальное (и реальное - у новой не бракованной цепи) расстояние между осями двух соседних пинов - ровно 12.7мм, при износе оно увеличивается (в растянутом состоянии). Некоторые пишут, что у новых цепей Campagnolo это расстояние меньше - с расчётом на более длинный износ - сначала дойти до 12.7 а потом дальше как у всех. Сам данными цепями не пользовался и не проверял.

Надо отметить, что на первый взгляд непонятно, какая беда от того, что полузвено станет не 12.7 а 12.8 (1% износа) или даже 12.9 (2% износа) миллиметров - вроде же мелочи и не должны ни на что влиять.
Проблемы тут две (впрочем причина у них общая). Звёзды рассчитаны именно на цепь с 12.7мм полузвеньями. Для наглядности нарисовал ряд картинок, как цепь лежит на звезде с 22 зубами.
Предупреждение: картинки старался делать приближенными к реальности, но сложно всё учесть. Например, совсем не учтён сопромат (деформации металла под нагрузкой), а форма зубьев думаю не совсем такая как в реальности. Поэтому конкретные проценты износа могут отличаться, но общие тенденции, тем не менее, проследить можно.
Вот как лежит нормальная новая цепь на новой звезде:
634688
А вот так - изношенная на 1%
634689
Тут видно, что, в отличие от первой картинки, где цепь равномерно тянет за все зубья, изношенная цепь "цепляет" только первые два зуба, остальные же работают вхолостую. Это значит, что на эти два зуба приходится вся нагрузка, которая рассчитана на 10 зубов. Это приводит к:
1) сама по себе большая нагрузка на зубья механически их повреждает
2) в месте большой нагрузки, когда цепь слезает с зуба, больше трение, что в свою очередь снижает КПД трансмиссии и ускоренно изнашивает зуб
А если цепь изношена ещё сильнее?
634690
634691
Видно, что цепь перестаёт влезать в пазы между зубьями, в результате чего может наматываться на кассету неправильным способом и прыгать по ней.
Эти две картинки сделаны для 4% и 10% износа, но см. предупреждение выше.
Таким образом, достаточно изношенная цепь:
1) портит КПД трансмиссии
2) ускоренно изнашивает зубья звезды
3) при совсем тяжёлом случае не влезает нормально в звезду и скачет по ней

Цепь - ролики.
По поводу износа роликов. Неправильные способы измерения износа цепи в распорку измерительного прибора между роликами (без расклинивания одного из них) через 10 полузвеньев фактически измеряют не только удлинение расстояния между осями соответствующих пинов, но и утоньшение тех роликов, за которые зацеплен инструмент. В недавно возникшем споре я кому-то сказал, что износ роликов ни на что не влияет, поэтому измерять его не надо. Оказывается, это не так - влияет. Но сильно меньше, чем износ пинов и удлинение цепи, поэтому если их и измерять - то отдельно, а не в сумме с удлинением. Влияет вот как: более тонкий ролик позволяет цепи оказаться ближе к центру звезды (оси втулки или каретки), а это значит что длина окружности на этом уменьшившемся расстоянии будет тоже чуть-чуть меньше, на тот же процент. Радиус 22Т звезды - примерно 44мм. Износ ролика на 0.1мм даст эффект 0.1/44 = 0.0023 = 0.23%. На 44Т звезде эффект будет вдвое меньше - 0.11%. В то же время износ пина на 0.1мм даст 0.1/12.7 = 0.008 = 0.8% эффект износа - явно больше чем от ролика. На самом деле всё может оказаться сложнее - цепь ведь не идеально ровно в ямках лежит.
Насколько цепь может оказаться ближе к оси вращения - зависит от двух слагаемых. Одно из них - износ ролика снаружи от трения об зубья. Новые ролики на той цепи, что я измерял, были 7.7мм в диаметре, но вообще не обязаны быть такими. Износ следует считать по радиусу (=половине диаметра). Вторая - люфт между роликом и втулкой (загибами внутренних пластин), возможно там тоже может происходить износ с увеличением люфта (аналогично - смотрим зазор по радиусу). Cтоит учитывать, что у них есть некоторый люфт и на новой цепи, который стоит принять за нулевой износ. У меня получилось что он где-то 0.2-0.3мм (т.е. начальный зазор 0.1-0.15мм), но за точность не ручаюсь, да и от модели цепи может зависеть. Люфт ролика при измерении износа цепи будет как раз разницей между измерением в распорку и измерением в распорку с расклиненым одним роликом.

Звёзды.
Теперь об износе звёзд. Он бывает трёх видов.
(1) Первый - единственный из них неизбежный со временем, но, к счастью, он совершенно не вреден до тех пор, пока не достигнет 100% (тогда кассету остаётся только выкинуть) - это равномерное стачивание зубов цепью с более-менее сохранением профиля.
Вот картинка (анимация) от новой звезды до 100% износа:
634692

(2) Второй - неравномерный износ зубов изношенной цепью (с новой цепью это произойти не может). Если присмотреться к звёздам кассеты или системы (главное - многоскоростным), можно увидеть, что зубья у них не одинаковые - на них в странном порядке присутствуют всяческие поперечные скосы и профили. Это не брак и не плохое качество, это сделано специально для улучшения качества переключения. Но в контексте износа это играет вредную роль (ещё, возможно, стоит учесть что металл сам по себе не может быть строго везде одинакового качества) - одни зубья склонны стачиваться чуть-чуть быстрее чем другие. Причём, если цепь новая, то это неравномерное стачивание не происходит: зуб, который сточился чуть больше остальных, перестаёт опираться на цепь и дальше изнашиваться, пока остальные его не догонят. А если какой-то зуб слишком прочный и сточился меньше - он начинает выпирать и усиленно изнашиваться за счёт этого, догоняя остальных. То есть, если на изношенную таким образом старой цепью кассету одеть новую цепь - новая цепь подровняет зубья, "притрётся". До тех же пор, пока она не притёрлась, будет скакать, вот наглядные картинки (неравномерность износа на них преувеличена для наглядности):
Старая растянутая цепь, и изношенная звезда, но два зуба на звезде оказались прочнее остальных:
634693
Теперь ставим на неё новую цепь:
634694
Цепь, выровненная по тонким изношенным зубам, наткнулась на два более толстых почти подряд и не налезла. При дальнейшем вращении будет это:
634695
634697
В момент, когда начало не влезшего куска цепи докрутится до верха, будет слышен известный звук скачущей цепи - звенья встанут на место, прокрутившись вперёд на один зуб.

(3) Третий - искажение формы зубов, отдельных или всех. По некоторым свидетельствам, иногда такое происходит, видимо надо долго издеваться над кассетой или же использовать сильно некачественную. Ещё подозреваю, что зуб из второго варианта может превратиться в третий, если делать притирку силовым педалированием с множеством проскоков. Крайний случай:
634698
Цепь на такой звезде держится плохо, может соскальзывать целиком через зуб. Притиркой это не исправится - зубья просто будут слизываться ещё дальше. Исправить можно - подточив зубья напильником (или другим инструментом) до более менее адекватной формы. Нужно ли это делать или легче сменить кассету - другой вопрос.

Project70
11.01.2021, 01:48
Титанический труд.

boris047
11.01.2021, 06:34
:good:

smol_
11.01.2021, 08:27
Не. Прочитать не смог.
Вещь, наверно, полезная.
Но неподъемная.
Нужно краткое изложение для чайников на 1/2 монитора.

al_giorno
11.01.2021, 09:25
Were1325, труд титанический! :good:
Но есть заход с другой стороны, выглядит примерно следующим образом.

В идеале - новая цепь на новой звезде: траектория укладки цепи совпадает с делительной окружностью звезды (это окружность, проходящая по центрам впадин и где расстояние между центрами соответствует шагу цепи). Все пучком, ничего не скачет, ролики сразу ложатся во впадины, все работает как надо, кпд максимальный.

Вариант два - растянутая цепь: диметр, а значит и длина делительной окружности звездочки не меняется (новая она либо изношенная - почти не важно). Длина укладки соответствующего участка растянутой цепи, естественно, больше, чем новой, а это значит, что траектория укладки уже не будет совпадать с делительной окружностью звезды. Правильно ляжет только один ролик - в точке, где натяжения ветвей уравновешены. Все остальные ролики уже займут другое положение, вплоть до того момента, когда какой-то соскочит.

Вариант три - цепь не растянута, но ролики изношены. Снова идем в точку, где уравновешены натяжения ветвей: из-за износа ролика, пин ляжет во впадину глубже, чем в норме и если в этой точке траектория укладки цепи не совпадает с делительной окружностью, то они в принципе с не совпадают.

Варианты два и три в реальности существуют одновременно. То есть траектория укладки цепи изменяется одновременно и под влиянием растяжения, и под влиянием износа роликов и проскок появляется где-то еще раньше.

Вариант четыре - изношенная звезда и новая цепь. Шаг укладки цепи равен шагу делительной окружности. Но, первый ролик на рабочей ветви, при сбегании или набегании под нагрузкой, ложится не во впадину, а ближе к вершине (из-за новой формы зубьев). Как и раньше, если не совпадает положение одного ролика - траектории не совпадают в принципе, и если эта разница велика, то в какой-то момент появляется проскок.

Jerob
11.01.2021, 10:13
Вообще ни о чём. Уважающие технику люди используют твёрдую смазку цепи и там износ совсем другого характера. Цепь почти не растягивается. Она как-бы ушатывается в поперечном сечении.

al_giorno
11.01.2021, 10:41
Jerob, начни с интимного применения ;)

amk
11.01.2021, 10:49
Не. Прочитать не смог.
Вещь, наверно, полезная.
Но неподъемная.
Нужно краткое изложение для чайников на 1/2 монитора. присоединяюсь!

vadim-
11.01.2021, 13:56
ролики снаружи почему изнашиваются ? ;)

al_giorno
11.01.2021, 14:02
ролики снаружи почему изнашиваются ? ;)
И изнури, и снаружи. Даже с обычным штангелем внешний износ видно.

Were1325
11.01.2021, 17:43
ролики снаружи почему изнашиваются ? ;)

Так пара трения же - зуб и ролик. Как они отдельно друг от друга могут изнашиваться? Вопрос только в том, в каком соотношении износ происходит (ролик всё-таки толще, но мы не знаем точные характеристики материалов), но этот вопрос я не поднимал в первом посте.

blindrage
11.01.2021, 22:38
Так пара трения же - зуб и ролик. Как они отдельно друг от друга могут изнашиваться? Вопрос только в том, в каком соотношении износ происходит (ролик всё-таки толще, но мы не знаем точные характеристики материалов), но этот вопрос я не поднимал в первом посте. Основательно и позновательно, мерси! Глубоко не вчитывался, но суть понятна.

Тут на днях мысль возникла: по какой причине кассетные "шестерёнки" делают такими тонкими? Скажем, для 10-ки Шим ~1,8мм, при расстоянии "межзвенного" пространства цепи 2,5мм. Кмк, могли бы без ущерба для переключения/КПД трансмиссии штамповать звёзды из 2,4мм листа, а для уменьшения массы делать пониженные, также как и передние, из термообработанного алюминия. Самую крайнюю-малую желательно изготавливать с полным профилем зуба, что сколь либо негативно не отразится на качестве переключения, но значительно повысит ресурс кассеты и цепи - подтверждено экспериментально.

Denver_24
11.01.2021, 23:49
Доброе время суток.
...
Тут на днях мысль возникла: по какой причине кассетные "шестерёнки" делают такими тонкими? Скажем, для 10-ки Шим ~1,8мм, при расстоянии "межзвенного" пространства цепи 2,5мм. Кмк, могли бы без ущерба для переключения/КПД трансмиссии штамповать звёзды из 2,4мм листа, а для уменьшения массы делать пониженные, также как и передние, из термообработанного алюминия. ...
Ну, для трансмиссий с "перебросом" тонкие звёзды и цепи ещё можно как-то оправдать (чем производители и пользуются, превратив, по сути, основные узлы в расходный материал), ну там в системе 1х10 толщина цепи и звёзд очень так сказывается на размерах всего остального (сильно удивился, когда узнал, что бывают асимметричные колёса, с разными спицами справа и слева, именно чтобы "ёлочку" впихнуть). Но вот подобный же миллиметраж со звёздами для планетарной втулки (не мерял, но стоит теперь, однако)... Не спорю, смотрится красиво...

Летом 2016го года односкоростной "Штерн", уже оборудованный фаркопом, был дооборудован семискоростной планетарной втулкой с ножным тормозом (звезда 20t), попутно была заменена каретка и шатуны (33t). И превратился маленький изящный велосипед в рабочую пони, точнее даже, в повседневный трактор. И что я на нём только не возил, вплоть до двух мешков цемента за раз. Естественно, цепи у меня больше года не ходили, но с этой печалью я смирился и цепи всегда покупал заранее, чтобы в запасе всегда была, а то рвутся они внезапно, в самый интересный момент, когда велосипед жизненно необходим, а деньги на исходе...
Минувшим летом (2020й) втулка "закрякала" (ножной тормоз уже год не держал, а тут и с переключением проблемы начались), в декабре (2020й) решил-таки втулку заменить. И вот снимаю её... и прихожу в сильнейшее удивление - зубки на задней звезде сточились в хлам, загнулись назад, стали как у змей и прочих живоглотов, два подряд отломились вообще. А я ещё удивлялся, какого хрена цепь постоянно слетает... Стал велосипед разбирать дальше, гляжу на переднюю звезду... МАМОЧКИ!!!!!! Аналогично, блин... В итоге решил поставить звёзды побольше (сзади 23t, спереди 38t)...
Что примечательно, задняя звезда сточилась не только снаружи, зубчики на посадочном отверстии стали исчезающе тонкими (просто внешние зубы успели раньше), ещё бы чуть-чуть - получился бы такой двусторонний "фривил"...


https://www.forumhouse.ru/data/xfru/useralbums/thumbnails/505/505653-ab79f0b4dc450d233e5ea8de8ec0560c.jpg (https://www.forumhouse.ru/useralbums/505641/view-image/P1040217.JPG) https://www.forumhouse.ru/data/xfru/useralbums/thumbnails/505/505654-af8692af236395a8014cc5eacbf05679.jpg (https://www.forumhouse.ru/useralbums/505642/view-image/P1040220.JPG) https://www.forumhouse.ru/data/xfru/useralbums/thumbnails/505/505655-1dd9654252de7ba1bae5b4e028f98c41.jpg (https://www.forumhouse.ru/useralbums/505643/view-image/P1040235.JPG)

Короче, хошь-не хошь, а за запчастями придёшь...

С уважением, Денис.

Were1325
12.01.2021, 00:04
Ну, для трансмиссий с "перебросом" тонкие звёзды и цепи ещё можно как-то оправдать (чем производители и пользуются, превратив, по сути, основные узлы в расходный материал),
Так для синглов narrow-wide звёзды есть как раз с максимальным исправлением этого недостатка.
А, я наверно не понял претензии. Цепь то всё равно узкая будет, но звезда по крайней мере займёт максимально возможную толщину в ней.
А вообще видел упоминания некоего старого стандарта цепей вдове шире вроде (3/16"), но не знаю можно ли их купить.

TipaGraf
12.01.2021, 00:10
blindrage, современной копроэкономике надо чтоб вы постоянно покупали,покупали и ещё раз покупали, выкидывая старое и заменяя его новым, капиталисты спать спокойно не будут зная что вы катаете лет 10 на одной цепи/кассете,отсюда запрограммированное уменьшение ресурса

Were1325
12.01.2021, 00:15
Скажем, для 10-ки Шим ~1,8мм, при расстоянии "межзвенного" пространства цепи 2,5мм
Ну 2.5 там нету. По официальным данным, там 11/128" = 2.18мм (как изворачиваются лишь бы нормальные единицы не использовать). Хотя у меня штанген почему-то всегда показывает больше - 2.3-2.4мм. Но никак не 2.5.

Евгений Ник
12.01.2021, 05:08
А вот так - изношенная на 1%
Не нарисовал главного - не важно, что нагрузка перераспределится, важно изменение места приложения этой нагрузки.

Вообще, бесполезно пытаться проанализировать все возможные случаи износа. При современном разнообразии звёзд и цепей этих случаев будет слишком много.

Достаточно понимать две вещи:
- как влияет растянутая цепь на звезду.
- почему новая цепь скачет по такой звезде.

Это давно известная классика, разобранная вдоль и поперёк, ничего нового не придумаешь. Хотя, судя по тому, что некоторые считают ролики неподвижными относительно оси вращения, тут ещё и в азах надо разбираться.

зы: Я бы вместо этой темы, где всё равно истина не будет установлена, поговорил о специфике использования сухих смазок. Используются в основном на недешёвых трансмиссиях, а применение старых подходов к замене цепей в этом случае оказалось неправильным.

blindrage
12.01.2021, 14:06
blindrage, современной копроэкономике надо чтоб вы постоянно покупали, покупали и ещё раз покупали, выкидывая старое и заменяя его новым, капиталисты спать спокойно не будут зная что вы катаете лет 10 на одной цепи/кассете,отсюда запрограммированное уменьшение ресурса Коварный замысел империалистов понятенХ( Хотя с кассетой Ультегра они не доглядели - с 2009-го до сих пор живая (с большими перерывами в эксплуатации, правда, малые проскакивают при хорошем усилии, но до сих пор выполняет свои основные функции=) Вот думаю, если найти малую звездочку 11-13т с полным профилем и нарезать в ней шлицы под барабан, остальные выточить увеличенной толщины монолитом на ЧПУ из дюраля (хз, может кто-нибудь этим занимается штучно или в мелких сериях) - должно получиться и надёжно, и по весу немного.

---------- Добавлено в 14:06 ---------- Предыдущее сообщение было в 14:01 ----------


Ну 2.5 там нету. По официальным данным, там 11/128" = 2.18мм (как изворачиваются лишь бы нормальные единицы не использовать). Хотя у меня штанген почему-то всегда показывает больше - 2.3-2.4мм. Но никак не 2.5. Мерси за точные цифры! По всей видимости звено для измерений было оч ушатанным и древним, что смогло налезть на зуб звёздочки от советского вела, а это как-раз 2,5мм.

vadim-
12.01.2021, 14:30
Так пара трения же - зуб и ролик.
ролик не крутится.

Were1325
12.01.2021, 16:45
ролик не крутится.
Крутится он или нет - отдельный вопрос, но в данном случае это не важно. Если ролик портит зуб, то зуб тоже портит ролик, вне зависимости от обстоятельств. Меняться может только соотношение.

---------- Добавлено в 16:45 ---------- Предыдущее сообщение было в 16:34 ----------


Это давно известная классика, разобранная вдоль и поперёк, ничего нового не придумаешь. Хотя, судя по тому, что некоторые считают ролики неподвижными относительно оси вращения, тут ещё и в азах надо разбираться.
Ну, я несколько раз текстом пытался про это рассказывать на вопросы "износилась ли моя кассета" и "почему прыгает новая цепь", но это стало утомительно, да и регулярно встречал непонимание или даже возражения. А наглядного пояснения не нашёл - вот и сделал своё.

Достаточно понимать две вещи:
Собственно всё содержание первого поста - это именно иллюстрации к тому, что раньше я пытался кому-то объяснять (в ответ на соответствующие вопросы) и замечал нехватку наглядности объяснений.

Не нарисовал главного - не важно, что нагрузка перераспределится, важно изменение места приложения этой нагрузки.
Ну, я подозреваю что там нагрузка в итоге смещается ближе к концу зуба, и признаю, что такой детализации не расписал, но в целом это можно приписать и к повышенной нагрузке на зуб из-за того что остальные не задействованы должным образом.

filzstiefel
12.01.2021, 20:09
ролик не крутится.

даже в момент выхода из зацепления с ведомой звездой?:russian_ru:

Евгений Ник
13.01.2021, 04:59
я подозреваю что там нагрузка в итоге смещается ближе к концу зуба, и признаю, что такой детализации не расписал
Так в этом вся соль).
Когда зуб просто плывёт от нагрузки при нормальной цепи - это одно, особо ни на что не влияет. Этим, например, страдают шимановские алю звёзды систем. Совсем другое - когда растянутая цепь поднимается на зубе и давит ближе к вершине. Несколько сотен км-ов - и профиль уже искажён, новая цепь будет скакать по такой звезде.

vadim-
13.01.2021, 08:06
даже в момент выхода из зацепления с ведомой звездой?
здесь есть нагрузка ?

ilyitsh
13.01.2021, 08:38
ролик не крутится.

По-разному бывает.

filzstiefel
14.01.2021, 21:55
здесь есть нагрузка ?

Наибольшая

vadim-
15.01.2021, 07:20
ну может на "урале" , а на новой цепи нет.

teleden
01.02.2021, 12:47
Чем замеряете износ звезд?

---------- Добавлено 01.02.2021 в 12:47 ---------- Предыдущее сообщение 28.01.2021 было в 19:29 ----------

Что неужели никто не пользуется измерителями износа зубьев кассеты или трещетки? Странно... :unsure:

al_giorno
02.02.2021, 21:35
Чем замеряете износ звезд?
Цепью. Насколько тянешь с заменой цепи, настолько же сильнее будут изношены и звезды.

Argentum79
14.10.2021, 17:02
Подскажите пож-та самый точный из имеющихся в продаже калибров для измерения износа цепи за разумные деньги (т.е в пределах 1000-2000 не дороже за 1шт). И еще вопрос: как лучше им измерять для большей точности: на велосипеде немного натянув или же снять цепь и натянуть ?

al_giorno
14.10.2021, 19:11
Подскажите пож-та самый точный из имеющихся в продаже калибров для измерения износа цепи за разумные деньги (т.е в пределах 1000-2000 не дороже за 1шт). И еще вопрос: как лучше им измерять для большей точности: на велосипеде немного натянув или же снять цепь и натянуть ?
За эти деньги можно взять штангенциркуль точностью до 0.05, что для цепи вполне достаточно. Мерить на велике.

MEHANIK
14.10.2021, 19:42
Подскажите пож-та самый точный из имеющихся в продаже калибров для измерения износа цепи за разумные деньги (т.е в пределах 1000-2000 не дороже за 1шт). И еще вопрос: как лучше им измерять для большей точности: на велосипеде немного натянув или же снять цепь и натянуть ?
Вот приличный калибр http://xt.ht/phpbb/viewtopic.php?f=83&t=169401 )))

Евгений Ник
16.10.2021, 06:33
https://www.ozon.ru/product/izmeritel-iznosa-tsepi-park-tool-cc-4-dlya-5-12-skorostnyh-tsepey-342339206/?gclid=CjwKCAjwzaSLBhBJEiwAJSRokh_dm_Aa2vZDWvkely2 YFtd--Etbr1s3yASnQxI2mN131dGLrhfhvxoCpCwQAvD_BwE&sh=nURD839g&utm_campaign=RF_Product_Shopping_Smart_newclients_ SSC&utm_medium=cpc&utm_source=google

Цепь он сам натягивает).