Колесо и его части
Велосипедное колесо — это часть велосипеда, состоящая в общем случае из втулки, спиц, обода, камеры и покрышки.
Современный велосипед имеет два колеса, как правило, одинакового диаметра, рулевое переднее колесо и ведущее заднее колесо, связанное с педалями передачей.
Детские и специализированные велосипеды могут иметь колеса разного диаметра. На детских двухколёсных велосипедах можно устанавливать вспомогательные колёса для облегчения обучения езде на велосипеде.
Колеса могут иметь разный диаметр в зависимости от типа велосипеда. Этот размер указывается в дюймах: 16″, … 26″, 27,5″, 28″, 29″, 36″.
Из чего состоит велосипедное колесо
Велосипедные покрышки
Велосипедные покрышки влияют на поведение велосипеда на дороге больше, чем любая другая его деталь. От качества вело покрышек зависит не только комфорт езды, но и безопасность передвижения, особенно на мокрой дороге. Чем выше качество резины, тем дороже стоит покрышка.
От сликов до внедорожных
Рисунок и высота протектора определяют к какому типу относится покрышка для велосипеда. Чем глубже протектор, тем выше сцепление с любым дорожным покрытием. Шины с глубоким негативным протектором испытывают высокое сопротивление качению.
Обод велосипедного колеса
Обод велосипедного колеса — наружная часть колеса в виде круга, которая крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах. На обод монтируется велосипедная шина.
Обод велосипедного колеса
Для изготовления колёсных ободьев велосипеда используют алюминиевые сплавы, сталь, углепластик. Во многих ободьях, предназначенных для езды по пересечённой местности, для придания колесу большей жёсткости внутри обода коробчатого сечения добавляется дополнительное ребро жесткости. Такие ободья называются двойными.
Обод крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах, число которых может быть от 12 до 48.
Велосипедная спица
Велосипедная спица — конструктивный элемент колеса, представляет собой стержень, соединяющий центр колеса (ступицу) и его обод. Использование спиц позволяет значительно облегчить конструкцию колеса, при этом не снижая его прочности.
Спицы для сборки колеса
Спицы производят из стали, алюминия и титана. Спицы из стали хромируются или никелируются. Спица соединяет втулку колеса с ободом при помощи ниппеля, в который она вкручивается (со стороны обода). Ниппель изготавливают из стали, латуни, алюминия.
Для натяжки спиц используется спицной ключ, установка и натяжка производятся путём закручивания ниппеля. Спицы должны быть натянуты с одинаковой силой, чтобы равномерно распределять нагрузку.
Втулки на колесе велосипеда
Втулка велосипедного колеса — центральная деталь колеса, которая вращается вокруг неподвижной оси на подшипниках. Различают два вида: передняя и задняя втулки.
Передняя втулка по конструкции предельно простая, потому что всё, что от неё требуется — вращение колеса. На некоторых втулках с левой стороны может иметься крепление для тормозного диска.
Передняя и задняя втулки
Задняя втулка (англ. freehub) имеет более сложную конструкцию, поскольку является частью трансмиссии. Если с правой стороны имеется резьба, то такая втулка предназначена для установки трещотки — системы задних звёзд с обгонной муфтой.
Втулка под установку кассеты имеет прикреплённую полым болтом трещотку в виде шлицевого барабана, на который надеваются задние звёзды. Такая система гораздо надёжнее, чем трещотка, хотя и дороже. С левой стороны у некоторых моделей может иметься крепление для тормозного диска.
Также задние втулки могут иметь встроенный планетарный механизм переключения передач.
Камера велосипеда 
Велосипедная камера – это элемент велосипеда, который поддерживает давление в колесе и придает форму покрышке. Конечно, существуют и бескамерные колеса, но у них есть свои минусы и они подходят не во всех случаях. Кроме того бортировка бескамерки сложнее, чем обычной покрышке, что очень важно в полевых условиях.
Камера должна соответствовать размеру велосипедной покрышки. Нужно соотнести размеры камеры с размерами покрышки. На покрышках размеры обычно выбиты на резине с боку, на камерах нанесены несмываемой краской.
Из чего состоит колесо велосипеда
Как собрать велосипедное колесо.
Самой важной частью велосипеда являются колеса. Если взять два велосипеда — один экстракласса, другой дешевый десяти-скоростной — и поменять на них колеса, то дешевый окажется быстрее. Однако, добыть хорошие колеса не так-то легко. Тот факт, что колесо отбалансировано в момент покупки, отнюдь не гарантирует, что оно будет оставаться таким во время эксплуатации.
Большинство веломехаников не умеют собирать колеса, на которых можно долго ездить без подстройки. Но даже квалифицированные механики не имеют достаточно времени для тщательной работы и пропускают некоторые операции, вследствие чего снижается качество и надежность. Поэтому, лучше всего собирать колеса самому. Делается это следующим образом:
1. Смажьте маслом резьбу спиц и обод в местах соприкосновения с ниппелями. Без этого невозможно натянуть спицы достаточно жестко.
2. Если отверстия на фланцах втулки имеют зенковку товелосилько с одной стороны, то головки спиц должны находиться на незенкованной стороне, т.к. зенковка предназначена для изгиба спицы.
3. Вставьте девять спиц в один фланец так, чтобы между ними было по свободному отверстию и чтобы головки были с внешней стороны. Если это заднее колесо, начинайте с правой (резьбовой) части втулки.
4. Возьмите обод, найдите среди отверстий, смещенных вправо, ближайшее справа от вентильного отверстия.
5. Вставьте в это отверстие первую спицу и заверните ниппель на два оборота. Эта спица называется ключевой.
6. Отсчитайте от ключевой спицы четыре отверстия по часовой стрелке, вставьте следующую спицу и заверните ниппель.
7. Проверьте сделанное на выполнение следующих условий:
Нарезная часть втулки обращена к работающему;
Самая близкая к вентильному отверстию спица находится справа от него;
Обе спицы соединяют правую сторону обода с правым фланцем втулки;
Между спицами три свободных отверстия.
8. Если все эти условия выполнены, закрепляйте остальные семь спиц, используя для этого каждое четвертое отверстие в ободе.
9. Переверните колесо. Теперь оно обращено к вам своей левой стороной. Далее нужно соединить с ободом девять спиц, вставленных снаружи в левый фланец.
10. Найдите ключевую спицу. Она расположена слева от вентильного отверстия или через одно ниппельное отверстие. Десятая спица должна быть рядом с ключевой справа (слева — в оригинале) от вентильного отверстия. При этом десятая спица не должна пересекать ключевую спицу.
11. После установки десятой спицы остальные восемь спиц левого фланца набираются в указанной выше последовательности.
12. Теперь набрана уже половина спиц. В случае заднего колеса эти спицы называются приводными. Их головки должны находиться с внешней стороны 2 фланца. Если посмотреть на обод, то по всей окружности должны перемежаться пары свободных отверстий и пары отверстий с ниппелями. Ниппеля должны быть завернуты только на несколько оборотов.
13. Переходим к натяжным спицам, головки которых должны находиться с внутренней стороны фланца. Продеваем одну натяжную спицу в отверстие фланца и закручиваем втулку так, чтобы уже набранные спицы получили направление, как можно более близкое к касательной относительно фланцев. В случае заднего колеса возьмите втулку за нарезную часть и поверните ее по часовой стрелке. Первая натяжная спица пересекает три уже набранных приводных спицы (считая только те которые относятся к одному фланцу). Каждая натяжная спица должна проходить снаружи от первых двух пересекаемых ею спиц и внутрь под третью пересекаемую.
При наборе первых девяти натяжных спиц следите за тем, чтобы вставлять их в соответствующие отверстия обода, т.е. в те, которые смещены к их фланцу.
14. Остальные натяжные спицы набираются точно так же. При этом может оказаться, что концы некоторых спиц не доходят до ниппельных отверстий. Обычно это вызывается тем, что один или несколько ниппелей зацепились носиками за обод и не проходят в отверстия. Если же причина не в этом, значит Вы слишком далеко завернули ниппеля, которые, пока не набраны все спицы, должны заворачиваться не более, чем на два оборота.
В. Предварительное натяжение
15. Прежде чем натягивать спицы, нужно завернуть все ниппеля на одинаковую глубину. Например, при длинных спицах так, чтобы их концы выходили вровень со шлицами ниппелей. Если спицы коротки для этого, достаточно, чтобы на всех спицах было видно одинаковое число резьбовых витков. Равномерное заворачивание ниппелей очень важно, т.к. существенно облегчает весь дальнейший процесс. При этом спицы еще не должны быть натянуты.
16. В случае заднего колеса, теперь пора заняться зонтиком. Правые спицы должны иметь большее натяжение, чем левые. Для большинства втулок достаточно в качестве первого приближения завернуть все правые ниппеля еще на 3,5 оборота.
17. Приступаем к равномерному натяжению спиц. Начиная от вентильного отверстия, заворачиваем каждый ниппель на один оборот. Если в спицах остается большая слабина, добавляем по одному обороту. При этом, пройдя три четверти обода, может оказаться, что становится трудно проворачивать ниппеля. Значит, второй поворот чрезмерен и следует возвратить все затянутые по второму обороту ниппеля в исходное положение, т.е. отвернуть на один оборот. После этого снова начинаем от вентильного отверстия и ввоpачиваем все ниппеля на полоборота.
18. Устанавливаем колесо на станок и смотрим, какая неровность обода больше — вертикальная (эллипс) или горизонтальная (восьмерка). Всегда нужно править большую из них.
С. Правка восьмерки
19. Предположим, что начинаем с «восьмерки», и самая худшая часть обода смещена вправо на участке четырех спиц. Две из них идут к правому фланцу и две к левому. Заверните левые ниппеля на четверть оборота, а правые на столько же отпустите, этот участок обода сместится влево. Однако натяжение спиц не меняется, поскольку было ослаблено столько же спиц, сколько и подтянуто, и притом на одинаковую величину. Если участок обода более короткий, например, из трех спиц — одной левой и двух правых, можно натянуть левую спицу на пол-оборота, а каждую из правых отпустить на четверть оборота. Таков принцип балансировки колес, благодаря которому можно устранить горизонтальные биения, не ухудшая вертикального.
20. Сделанного может оказаться недостаточно для полного выправления этой неровности, но если есть улучшение, не следует стараться сразу достичь окончательного результата. Теперь находим наихудшее отклонение обода влево и подтягиваем его. Таким образом переходим с одной стороны на другую, мы сохраняем предварительно заданный зонтик. Не пытайтесь на этом этапе выправить восьмерку лучше, чем на 3 мм. Это делается при окончательной юстировке после правки зонтика и эллипса.
D. Правка элипса
21. Найдите участок обода, наиболее удаленный от втулки. Натяжением спиц в этом месте приближают его к ней. При этом увеличивается жесткость всего колес. Принцип баланса, описанный выше, действует и здесь. Предположим, что найденный участок имеет три ниппеля — два левых и один правый. Если подтянуть две левых спицы на пол-оборота каждую, а правую на один оборот, то выступ обода втянется без нарушения равномерности натяга. Таким образом можно выправлять эллипс, не ухудшая з а м е т н о восьмерку.
22. Найдите следующий участок обода, наиболее уходящий от концентричности, и вытягивайте его описанным способом. Затем следующий участок, и так далее. С каждым разом колесо будет становиться ближе к кругу, спица натягиваться туже.
23. До какой степени следует подтягивать спицы? Самое лучшее — как можно жестче, пока не начинают съедаться грани ниппелей — натяжение спиц дает колесу прочность. Во время езды в каждый данный момент различные силы, прилагаемые к одним спицам, складываются, прилагаемые к другим — вычитаются. Спицы должны иметь достаточный натяг, чтобы в том случае, если прилагаемые силы ослабляются, спица никогда не теряла бы натяжения. Последовательные циклы натяжения и провисания приводят к излому.
24. Если колесо уже круглое, а натяг спиц недостаточен, подтяните все ниппеля на одинаковую величину (например, на полоборота) и снова проверьте колесо на концентричность.
25. Выправка эллипса требует большей подтяжки, чем восьмерка, и в этом случае можно за один раз подтягивать спицы на пол-оборота и даже на целый оборот. Для предварительной правки восьмерки — четверть и пол-оборота, для точной правки — 1/8 и 1/4 оборота.
26. Зонтик заднего колеса должен располагаться в плоскости, проходящей через середину расстояния между наконечниками задней втулки. Иначе велосипед будет стремиться повернуть в сторону.
27. Проще всего проверить правильность зонтика по расстоянию от обода до тормозных колодок. Это расстояние измеряют при нормальном положении колеса и при таком положении, когда правый конец оси вставляется в левый наконечник (т.е. колесо перевернуто). В обоих случаях расстояние должно быть одинаковым. Однако, такой способ годится лишь в том случае, если не погнута ось.
28. Для настройки зонтика нужно при полностью натянутых спицах на одну и ту же величину отпустить ниппеля одной стороны и подтянуть ниппеля другой стороны (обычно 1/4 оборота). Если спицы натянуты не очень туго, можно только подтянуть ниппеля той стороны, куда вы хотите пододвинуть обод. При этом одновременно увеличится и жесткость всего колеса.
F. Окончательная настройка
29. Окончательная настройка заключается в последовательном повторении всех трех процессов, выправки эллипса, восьмерки и зонтика. Подстройка одного может влиять на остальные, поэтому в каждый данный момент нужно работать над тем, что более всего отличается от нормы.
G. Окончательное натяжения
30. Теперь у вас должно получиться колесо, ничем не отличающееся от серийного заводского: все три параметра в пределах нормы, спицы достаточно натянуты. Многие механики посчитали бы работу законченной. Однако при езде такое колесо довольно быстро выйдет из нормы. Дело в том, что головки спиц еще не полностью вошли в отверстия фланцев, а ниппеля в отверстия обода. При езде они начинают «усаживаться» плотнее и нарушают баланс колеса.
31. Есть несколько способов усадки спиц. Например: взять колесо в обе руки, сильно надавить на спицы в местах их пересечения, повернуть колесо и проделать то же со следующими четырьмя спицами, и так по всей окружности колеса. При этом будут слышны скрипы и потрескивания, то есть звук усаживающихся спиц. После этой процедуры колесо может несколько выйти из нормы. Снова подстройте его и повторите выжимание спиц. Продолжайте весь процесс до тех пор, пока он не перестанет влиять на обод и не прекратится звук.
32. Есть и другая причина, из-за которой колесо быстро выходит из нормы. Это скручивание спиц. При тугом натягивании поворот ниппеля может вначале скручивать, т.е. поворачивать спицу вместо того, чтобы тянуть ее вверх по резьбе. Например, вы хотите натянуть спицу на четверть оборота. При этом не так уж редко происходит следующее: сначала на одной восьмой оборота вместе с ниппелем вращается и сама спица, потом резьба подается и тянет спицу на оставшиеся 1/8 оборота. Через некоторое время скрученная спица отдает назад и раскручивает при этом затяжку в ниппеле. Самый простой способ избавится от этого состоит в том, чтобы затягивать ниппель на 3/8 оборота, а затем ослаблять на 1/8, так что получается чистая подтяжка на 1/4 оборота без скручиваниц. При некотором опыте вы будете чувствовать, когда спица начинает скручиваться. Начинающий может перед натяжкой нанести на все спицы метки фломастером, которые при скручивании будут поворачиваться.
33. После того как колесо полностью отбалансировано, убедитесь в том, что концы спиц не выступают над ободом. В противном случае их надо спилить.
34. Удалите оставшуюся смазку, которая будет портить однотрубки или камеры!
35. При настройке колеса ни в коем случае не торопитесь. Если Вы устали, отложите работу и возвращайтесь к ней только на свежую голову.
Колесо
Обод колеса соединяется со спицеванием, спицовкой или «набором», которое может быть выполнено по различным схемам. Наиболее распространённой является тангенциальное спицевание, существующее в свою очередь, в нескольких вариантах — т. н. «набор в 2 креста», «набор в 3 креста» и т. д. «Кресты» здесь обозначают количество пересечений каждой спицей других. Однако существуют и другие схемы — например, радиальное, где пересечения отсутствуют. Каждая схема спицевания имеет свои преимущества и недостатки, и её выбор производится в зависимости от назначения велосипеда.
Схемы спицовки [ ]
Тип схемы спицовки определяется количеством пересечений каждой спицы с соседними, идущими от того же фланца. Сколько пересечений — столько так называемых «крестов»:
- Радиальная спицовка (0 крестов) — спицы располагаются «солнышком».
- Полутангенциальная спицовка (1 и более крестов) — каждая спица имеет несколько пересечений с идущими от того же фланца. В некоторых источниках называется «тангенциальной».
Радиальный набор [ ]
У колеса с радиальным набором (0 крестов) спицы перпендикулярны касательной к фланцу втулки. Такой набор пригоден только для передних колес с Полутангенциальный набор [ ]
Традиционный полутангенциальный набор принято называть набором в «3 креста», «4 креста», и так далее. Например, «3 креста» означает, что каждая спица пересекается с тремя другими спицами, идущими с того же фланца втулки. Большинство колес собирается «в 3 креста». При большем количестве «крестов» положение спиц больше приближается к касательной к фланцу. Такое их положение делает колесо более жестким по отношению к моменту вращения, создаваемому усиленным педалированием на пониженных передачах или возникающему при торможении в тормозных втулках или дисковых тормозах. При меньшем количестве крестов положение спиц больше приближается к перпендикуляру к фланцу втулки.
Чем больше в колесе спиц, тем больше требуется крестов для достижения того же самого угла наклона спиц (к касательной или перпендикуляру). Колесо из 48 спиц обычно собирается в 5 крестов, из 40 спиц — в 4 креста, из 36 спиц — в 4 или 3 креста, из 32 спиц — в 3 креста, из 28 или 24 спиц — в 2 креста.
Процесс сборки колеса [ ]
Применяемые материалы [ ]
Другие конструкции велосипедного колеса [ ]
В велосипеде традиционно применяется спицевое колесо, поскольку именно такая конструкция обеспечивает одновременно необходимую лёгкость и прочность. Однако в некоторых спортивных велосипедах существуют и другие конструкции — такие как дисковое, и лопастное. В дисковом ободом с помощью натянутой ткани, придающей колесу аэродинамичную обтекаемую форму, необходимую для высоких скоростей движения. Однако из-за большой боковой поверхности такие колёса имеют большую парусность, и эффективно используются только на обод с помощью саблевидных лопастей, трёх или больше. В таких колёсах крайне высокие требования предъявляются к ободу, поскольку почти треть его длины не опирается вообще ни на что.
Колесо
Велосипедное колесо состоит из обода и втулки, связанных между собой тонкими металлическими спицами. На ободе смонтирована пневматическая резиновая шина. Колесо велосипеда должно быть прочным и достаточно жестким, иметь минимальную массу.
Колеса дорожных велосипедов изготовляются преимущественно таких размеров по диаметру.
— для взрослых — 704 мм
— для подростков — 611 мм
Колеса с большим диаметром имеют некоторые преимущества при езде по плохим дорогам. Они легче перекатываются по неровностям, меньше погружаясь в углубления; площадь контакта их с покрытием дороги большая, что уменьшает пробуксовку; велосипед менее чувствителен к заносу и более устойчив.
В последние годы велосипедная промышленность начала изготовлять новые модели дорожных универсальных складных
велосипедов с уменьшенными колесами размером 18, 20 и 24 дюйма, которые удобны для эксплуатации в условиях города, а также для транспортировки их и хранения.
Втулки переднего колеса.
Велосипедные колеса, как передние, так и задние, монтируются на втулках, снабженных для большей легкости хода шарикоподшипниками.
Передние втулки делятся на дорожные и спортивные.
Существует несколько конструкций передних втулок дорожного типа. Наиболее рациональной из них с малым количеством деталей надо считать втулку (рис. 13) с корпусом 5, изготовленным штамповкой из трубы за одно целое с чашками с двух сторон, шариковые дорожки (места катания шариков) которых могут быть обработаны строго концентрично. Сверху на расширенные части корпуса 5 напрессованы два фланца 3, 7 с отверстиями под спицы.
Рис. 13. Втулка переднего колеса дорожного велосипеда:
1 — контргайка; 2 — левый конус; 3 — фланец; 4 — шарик; 5 — корпус; 6 — ось; 7 — правый фланец; 8 — правый конус; 9 — зубчатая шайба; 10 — наружная осевая гайка.
Втулка вращается на двух шарикоподшипниках, образованных чашками (чашечными углублениями) в корпусе двумя конусами — правым 8 и левым 2, навинченными на ось 6 и шариками 4диаметром 5 мм, уложенными в сепараторы или без них. Правый конус 8 (без лысок под ключ) навинченный на ось до упора, в дальнейшем при эксплуатации остается всегда неподвижным; левый конус 2, регулируемый, навинчивается до устранения зазора в подшипниках, после чего оба конуса закрепляются контргайками 1. Колесо со втулкой крепится в перьях передней вилки навинченными на обоих концах оси наружными осевыми гайками 10 с зубчатыми шайбами 9.
Детали втулки переднего колеса изображены на рис. 14.
Рис. 14. Детали втулки переднего колеса.
1 — контргайка; 2 — левый конус; 4 — шарик; 5 — корпус втулки в сборе; 6 — ось; 6 и 8 — ось с правым конусом; 9 и 10 — гайка с зубчатой шайбой в сборе
Для обеспечения износоустойчивости и долговечности втулок детали подшипников делают из высокопрочных сталей: чашки или корпуса — из хромистой стали 15Х, а конусы — из подшипниковой стали ШХ15 с последующей термической обработкой. Для большей легкости хода шариковые дорожки в сыром виде обкатываются шариками и полируются после термообработки. В каждом подшипнике имеется при наличии сепараторов 7 шариков, или без них — 9 шариков. Ось втулки и сопряженные с ней детали имеют метрическую резьбу М8Х1. Ось делается из стали марки 45.
Наружные поверхности втулок имеют трехслойное декоративно-защитное покрытие: медь — никель — хром.
Втулка заднего колеса.
Втулка заднего колеса является наиболее ответственным и сложным узлом велосипеда. Она служит не только опорой для колеса, но, главное, с ее помощью осуществляется движение, рабочий ход велосипеда.
Существуют три основных типа втулок заднего колеса: 1 — тормозная со свободным ходом; 2 — бестормозная со свободным ходом; 3 — без свободного хода.
Втулка заднего колеса тормозная со свободным ходом.
Втулки этого типа содержат в себе механизмы, позволяющие осуществлять рабочий ход, свободный ход и торможение. Из них самая надежная и удобная в эксплуатации — втулка системы «Торпедо»; ею оснащены дорожные велосипеды разных моделей отечественного производства. Устройство и действие ее таково (рис. 15).
Рис. 15. Втулка заднего колеса тормозная со свободным ходом:
1 — контргайка; 2 — левый конус; 3 — корпус втулки; 4 — тормозной барабан; 5 ленточная пружина; 6 — стопорное кольцо; 7 — шайба; 8— тормозной ролик; 9 — тормозной конус; 10 — чашка; 11 — пылепредохранительное кольцо; 12 — звездочка; 13 — стопорное кольцо; 14— ведущий конус; 15 — пылепредохранительное кольцо; 16 — неподвижный правый конус; 17 — ось; 18 — сепаратор; 19 — ведущий ролик; 20 — латунный сепаратор; 21 — тормозной рычаг; 22 — хомутик.
В корпусе 3 помещены смонтированные на оси 17 ведущая часть втулки с устройством для свободного хода и тормозной механизм. Ведущая часть состоит из конуса 14 и собранных на нем деталей. Ведущий конус 14 имеет пять профильных гнезд со спиральной кривой поверхностью, в которых помещаются пять ведущих роликов19, удерживаемых на своих местах чашкой 10.
Чашка своими винтовыми выступами входит в зацепление с тормозным конусом 9. На ведущий конус надета на шлицы ведомая звездочка 12 и закреплена стопорным кольцом 13. Между звездочкой и буртиком ведущего конуса установлено пылепредохранительное кольцо 11. С другой стороны буртика на шариковой дорожке расположен сепаратор 18 с одиннадцатью шариками, образующий вместе с корпусом подшипник свободного хода. Ведущий конус опирается на неподвижный правый конус 16, навернутый на ось 17, образуя вместе с семью шариками в сепараторе подшипник рабочего хода, закрытый пылепредохранительным кольцом 15.
К тормозному механизму втулки относятся: тормозной конус 9, тормозной барабан 4 и левый конус 2 с собранными на них деталями. На двух лысках конуса 9 находятся два тормозных ролика 8, удерживаемые латунным сепаратором 20 с двумя окнами для выхода роликов и двумя пружинящими усиками. Сепаратор удерживается на конусе с помощью шайбы 7 и стопорного кольца 6.
Тормозной конус 9 вместе с собранными на нем деталями входит внутрь тормозного барабана 4 и упирается своей конической поверхностью в закругленные края его торцовой части. Тормозной барабан 4 состоит из двух половинок, связанных между собой ленточной пружиной 5; своими двумя отогнутыми усиками он входит в паз левого конуса 2, удерживаемого неподвижно тормозным рычагом 21, закрепленным хомутиком 22 на трубе задней вилки.
Левый конус в сборе навертывается на ось 17 с резьбой диаметром 11мм и закрепляется на ней контргайкой 1. Имея шариковую дорожку, левый конус вместе с одиннадцатью шариками в сепараторе и корпусом втулки образует левый подшипник втулки. Коническая часть левого конуса точно также, как и тормозного, упирается в закругленные края торцовой части тормозного барабана 4 и служит для распирания его в момент торможения.
Корпус втулки 3 имеет с двух сторон дорожки для катания шариков, которые вместе с шариками диаметром 6 мм и конусами левым 2 и ведущим 14 образуют шарикоподшипники свободного хода. Работает втулка следующим образом.
Рабочий ход велосипеда. Когда при работе велосипедиста педалями ведомая звездочка 12 получает через цепь вращение по часовой стрелке, вместе с ней начинает вращаться также ведущий конус 14. В это время ведущие ролики 19, задерживаемые чашкой 10, поднимаются по кривым поверхностям гнезд ведущего конуса и, коснувшись внутренней цилиндрической поверхности корпуса втулки, заклиниваются; получив сцепление с корпусом втулки, ведущий конус увлекает его, вращая связанное с ним заднее колесо. В этом случае вращение втулки происходит на левом подшипнике, с опорой на неподвижный левый конус 2 и на правом подшипнике рабочего хода, с опорой на неподвижный правый конус 16. Так осуществляется рабочий ход велосипеда, его движение вперед.
Свободный ход велосипеда. Если прекратить работу педалями, следовательно, прекратить вращение ведомой звездочки, а значит и ведущего конуса, то ролики 19, скатываясь в свои гнезда, расклинятся, сцепление ведущего конуса с корпусом прекратится, и колесо вместе с корпусом начнет свободно вращаться на шарикоподшипниках, опираясь на неподвижный левый конус 2 и на неподвижный в тот момент ведущий конус 14. Велосипед, получив разгон свободно катится вперед.
Торможение движущегося велосипеда. Если вращать педали в обратном направлении и таким образом поворачивать ведомую звездочку с ведущим конусом против часовой стрелки, ведущий конус 14 посредством пяти роликов 19 повернет чашку 10, которая, находясь своими винтовыми выступами в зацеплении с тормозным конусом 9, начнет поворачивать его. В это время тормозные ролики о, перемещаясь по лыскам тормозного конуса, поднимутся и выступят настолько из окон сепаратора 20, удерживаемого от поворота трением его пружинящих усиков о внутреннюю стенку тормозного барабана 4, что, попав в продольные канавки барабана, войдут в зацепление с ним, удерживая с этого момента тормозной конус от проворачивания. Чашка 10, проворачиваясь еще более, продолжает давить на винтовые выступы тормозного конуса, который, вдвигаясь внутрь тормозного барабана, в свою очередь давит на него своей конической частью и надвигает его на коническую поверхность левого конуса 2. Таким образом тормозной барабан 4 встречными коническими поверхностями левого и тормозного конусов распирается и обе половинки его, раздвигаясь, начинают плотно прилегать к стенкам корпуса втулки, создавая плавное и надежное торможение вращающегося заднего колеса, торможение движущегося велосипеда.
Детали тормозной со свободным ходом втулки заднего колеса изображены на рис. 16.
Рис. 16. Детали втулки заднего колеса тормозной со свободным ходом:
1 — контргайка; 2 — левый конус; 3 — корпус втулки; 4 — тормозной барабан; 5 — ленточная пружина; 6 — стопорное кольцо; 7 — шайба;8 — тормозной ролик; 9 — тормозной конус; 10 — чашка; 11 — пылепредохранительное кольцо; 12 — звездочка; 13 — стопорноe кольцо;14 — ведущий конус; 15 — пылепредохранительное кольцо; 16 — правый конус; 17 — ось; 18 — шарикоподшипники; 19 — ведущий ролик; 20 — сепаратор; 21 — тормозной рычаг; 22 — хомутик; 23 — шайба с усом; 24 — регулятор цепи в сборе; 26 — гайка; 27 — шарикоподшипник; 28 — ведущий конус в сборе; 29 — тормозной конус в сборе; 30 — левый конус в сборе; 31 — ось в сборе.
Бестормозная со свободным ходом втулка заднего колеса. Бестормозная втулка со свободным ходом применяется для дорожных, спортивных туристских и гоночных шоссейных велосипедов. Основным элементом этой втулки является трещотка, которая изготовляется как самостоятельный съемный узел, навинчиваемый на корпус втулки (рис. 17) или как встроенный во втулку храповой механизм свободного хода (рис. 18).
Рис. 17. Бестормозная с навернутой пятиступенчатой трещоткой втулка.
Рис. 18. Бестормозная со встроенной трещоткой втулка:
1 — конус; 2 — левый напрессованный фланец; 3 — корпус втулки; 4 — ось; 5 — правый фланец; 6 — звездочка; 7 — контргайка; 8 — ступица; 9 — конус; 10 — прокладка; 11 — втулочка; 12 — пружинка; 13 — собачка.
Бестормозная втулка со встроенной трещоткой для дорожных велосипедов (рис. 18) имеет на корпусе 3 напрессованные фланцы — левый 2 и правый 5. Правый фланец одновременно служит внутренним корпусом трещотки, в котором расположены два специальных гнезда для «собачек» 13 храпового механизма. Наружный корпус 8 представляет собой ступицу, с внутренней стороны которой имеется зубчатый храповик, а с наружной — шесть продольных пазов, в которые своими соответственно шестью выступами входит звездочка 6 и крепится контргайкой 7 на резьбе. Ступица 8 имеет с внутренней стороны две шариковые дорожки, которые вместе с шариками диаметром 3 мм образуют два шарикоподшипника трещотки: слева, опирающийся на правый фланец (внутренний корпус) 5, и справа — на конус 9. Для регулировки плавности хода трещотки, то есть для устранения большого зазора или заедания в подшипниках, между правым фланцем 5 и конусом 9 уложены тонкие металлические прокладки 10. Корпус втулки 3, на котором монтируется колесо, вращается на двух шарикоподшипниках, образованных шариковыми дорожками корпуса, шариками диаметром 6 мм и конусами 1, навернутыми на ось 4 с правой и левой стороны. Справа на оси между гайкой и конусом 1 для увеличения посадочного размера установлена втулочка 11. Регулировка втулки производится левым конусом подобно передним втулкам.
Работает втулка так: при нажиме на педаль цепь поворачивает ведомую звездочку 6 и вместе с ней наружный корпус трещотки (ступицу) 8, который своим храповиком с помощью «собачек» 13под действием пружинок 12 входит в зацепление с внутренним корпусом 5 и начинает вращать корпус втулки и связанное с ним колесо, осуществляя рабочий ход велосипеда. Если прекратить работу педалями и, следовательно, остановить вращение звездочек, внутренний корпус трещотки 5 вместе с корпусом втулки 3 и колесом будет продолжать вращаться по инерции; в это время «собачки» выходят из зацепления с храповиком и начинают скользить по его зубьям, издавая металлический треск послуживший основанием к названию «трещотка». Так осуществляется свободный ход велосипеда.
Дорожные велосипеды с бестормозной втулкой имеют более легкий ход в сравнении с тормозными, однако они требуют дополнительные тормоза на переднее и заднее колесо.
Преимущественное применение бестормозные втулки получили на спортивных туристских и гоночных велосипедах.
Спортивно-туристские велосипеды имеют бестормозную втулку со встроенной трещоткой на 4 звездочки (рис. 19) для применения многоступенчатой передачи.
Рис. 19. Бестормозная со встроенной трещоткой на 4 звездочки втулка:
1 — конус; 2 — правый фланец (внутренний корпус трещотки); 3 — ступица (наружный корпус); 4 — металлическая прокладка; 5 — контргайка для звездочек; 6 — барашек крепления колеса.
Спортивно-шоссейные велосипеды отечественного производства оснащаются задними бестормозными втулками с навернутыми трещотками на 5 звездочек (рис. 17) и быстросъемным эксцентриковым зажимом колеса с деталями, указанными на рис. 20.
Рис. 20. Детали бестормозной с навернутой пятиступенчатой трещоткой втулки:
1 — шток; 2 — конусная гайка; 3 — контргайка; 4 — пустотелая ось; 5 — коническая пружина; 6 — эксцентрик; 7 — колпачок; 8 — конус; 9— корпус втулки в сборе; 10 — трещотка в сборе.
Пятиступенчатая трещотка имеет внутренний корпус 9 с храповиком, шариковыми дорожками и метрической резьбой 35х1 для навертывания на корпус втулки. Наружный корпус трещотки 10имеет два симметрично расположенных углубления для размещения «собачек» 13; сверху навернуты звездочки. Наружный корпус опирается на два шарикоподшипника, которые образованы внутренним и наружным корпусами, чашкой 12 и шариками диаметром 3 мм. Для регулировки легкости хода между буртиком внутреннего корпуса и чашкой 12 проложены металлические шайбы толщиной от 0,1 до 0,3 мм. Детали пятиступенчатой трещотки изображены на рис. 21.
Рис. 21. Детали пятиступенчатой трещотки:
1, 2, 3, 4, 5 — звездочки; 6 — прокладочная шайба; 7 — пружинка; 8 — штифт; 9 — внутренний корпус; 10 — наружный корпус; 11 — шарик; 12 — чашка; 13 — «собачка».
Втулка заднего колеса без свободного хода. Задние втулки без свободного хода применяют на спортивно-трековых, фигурных и различных цирковых велосипедах. Ее основное свойство состоит в том, что пока работают педали — движется велосипед;
прекращается работа педалей — прекращается и движение велосипеда.
Втулка без свободного хода (рис. 22) имеет на правом фланце 5 две резьбы: метрическую СПМ 35х1 правую и М33х1 левую. На резьбу СПМ 35х1 навернута ведомая звездочка 6, которая закрепляется контргайкой 7 на резьбе М33х1. Наличие разных резьб препятствует отвинчиванию звездочки в момент торможения, что важно для велосипедов, не имеющих тормозов. В комплект трековых втулок входят сменные звездочки с количеством зубьев 14, 15 и 16 под втулочно-роликовые цепи с шагом полдюйма (1/2″). Для размещения на втулке звездочки и гайки правый фланец смещен влево на размер до 15 мм.
Рис. 22. Втулка заднего колеса без свободного хода:
1 — натяжка цепи; 2 — контргайка; 3 — конус; 4 — ось; 5 — фланец; 6 — ведомая звездочка; 7 — контргайка; 8 — наружная гайка; 9 — мостик; 10 — гайка.
Втулки дополнительно снабжаются специальным натяжным устройством для цепи, которое состоит из натяжки 1, мостика 9 и гайки 10. Внутри втулки проходит ось 4, имеющая с двух сторон метрическую резьбу M10х1. На ось навернуты конусы 3 и закреплены контргайками 2. Подшипники втулки укомплектованы шариками диаметром 6 мм по 9 штук в каждом. Втулки к наконечникам задней вилки крепятся наружными гайками 8. Подшипники втулки без свободного хода регулируют так же, как передней втулки, с левой стороны, отпуская или затягивая левый конус. Насаженные на корпус фланцы имеют для трековых велосипедов увеличенный диаметр с числом отверстий под спицы 36. Размеры резьб, применяемых в велосипедах, приведены в табл. 4.
Таблица 4. Резьбы, применяемые в велосипедах
Размеры ∙ Применение
Спица и ниппель:
СПМ2,1х0,4 — спортивного велосипеда
СПМ2,Зх0,4 — дорожного велосипеда
М4 ∙ Переключатель передач
М5 ∙ Тормоз, педаль, насос, переключатель передач, втулка колес, щиток, педаль
М6 ∙ Кареточный механизм, втулка заднего колеса, тормоз, насос, зеркало заднего вида, каретка
М7 ∙ Педаль спортивного велосипеда
М8х1 ∙ Втулка колес, рама, седло, руль, педаль дорожного велосипеда
M9x1 ∙ Ось втулки переднего колеса спортивного велосипеда
М10х1 ∙ Втулка колес, седло, переключатель задний
M11х1 ∙ Ось задней втулки дорожного велосипеда
M14х1 ∙ Насос
M14x1,25 ∙ Педаль, шатун
М14×1,25 левая ∙ То же
М20х0,75 ∙ Педаль
М22х0,75 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-туристского велосипеда
СПМ23х0,75 ∙ Насос
СГ1М23х1 ∙ Педаль
СПМ26х1 ∙ Передняя вилка
М33х1 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-трекового велосипеда
СПМ35х1 ∙ Рамы, кареточные механизмы, втулки задних колес
СПМ35х1 левая ∙ Рамы, кареточные механизмы
СПМ42х1 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-туристского велосипеда
СПМ51х1 левая ∙ Трещотка
СПМ55х1 левая ∙ То же
Ободья колес (рис. 23) изготовляют профильной вальцовкой из спальной полированной ленты. Для дорожных велосипедов применяют ободья (рис. 23, а) из ленты толщиной 0,8 мм с профилем для покрышки с проволочным бортом по ГОСТ 3284—75. Разновидностью этих ободьев являются стальные ободья коробчатого сечения из ленты толщиной 0,7 мм, выпускаемые Харьковским и Жуковским велосипедными заводами, отличающиеся прочностью и большой жесткостью (рис. 23, б).
Рис. 23. Виды ободьев:
а — обод из стальной ленты с профилем для покрышки с проволочным бортом; б — обод коробчатого сечения из стальной ленты; в — обод коробчатого сечения из алюминиевого сплава
Хорошо зарекомендовали себя ободья, изготовляемые Харьковским велосипедным заводом для спортивно-туристских велосипедов из алюминиевого сплава коробчатого сечения; сваренные в кольцо электросваркой встык, они прочные, жесткие и легкие.
Ободья из стальной тонкой ленты (толщиной 0,8 и 0,7 мм) проваривают по бортам по всему периметру сплошным швом; это делает их прочными и жесткими, хорошо удерживающими центровку колес. Соединяют профильную ленту в кольцо электросваркой встык. Каждый обод имеет отверстия диаметром 2,5 мм под спицы. Чтобы придать большую жесткость колесу, отверстия под спицы пробиваются со смещением от средней плоскости его вправо и влево на 1–2 мм (рис. 23, а). Под головки ниппелей прокладывают специальные шайбы, которые предохраняют тонкий обод от продавливания ниппелем и образования вспучин вокруг отверстия для спицы. Для ободьев коробчатого сечения предохранительные шайбы не требуются (рис. 23, б).
Для обеспечения сопряжения обода с резиновой шиной посадочные размеры ободьев, ширина и диаметр (рис. 23) предусмотрены ГОСТ 3284—75 и являются обязательными как для производителей велосипедов, так и для шинной промышленности.
В табл. 5 (рис. 23) приведены основные размеры ободьев для колес серийного велосипеда.
Спицы изготовляют из специальной проволоки с высоким сопротивлением разрыву. Применяют спицы двух размеров: диаметром 2 мм — преимущественно для дорожных велосипедов, диаметром 1,8 мм — для спортивных велосипедов. Спицы в сборе с ниппелем должны выдерживать нагрузку на разрыв: диаметром 2 мм — 210 кг; диаметром 1,8 мм — 175 кг.
Для лучшей свинчиваемости и избежания появления коррозии во время эксплуатации ниппель делают из латуни.
Спицы из проволоки диаметром 2 мм имеют метрическую резьбу, полученную накаткой М2,3х0,4; спицы из проволоки 1,8 мм имеют резьбу специальную диаметром 2,1 мм с шагом 0,4 мм.
Пневматические шины. Резиновая пневматическая шина (ГОСТ 4750 — 74), смонтированная на ободе колеса, предназначена для смягчения ударов и толчков от неровностей дороги, возникающих при движении велосипеда и для увеличения сцепления колеса с дорожным покрытием. Пневматические шипы обеспечивают также бесшумность движения велосипеда.
В комплект велосипедной шины входят: покрышка, камера и ободная резиновая лента.
Покрышка предохраняет камеру от повреждения и обеспечивает необходимое сцепление шины с покрытием дороги. На отечественных велосипедах дорожного и спортивно-туристского типа применяют покрышки с проволочным бортом (рис. 24).
Такая покрышка состоит из каркаса 3, изготовленного из двух слоев прорезиненной ткани, резинового протектора 1 с рельефным рисунком на поверхности для увеличения сцепления с покрытием дороги и боковин 2 из резиновой смеси для защиты боковых частей покрышки.
Каркас переходит по краям в утолщенные, плотные кромки, называемые бортами. Внутрь бортов вмонтированы для увеличения прочности и жесткости стальные проволочные кольца 4. Бортами закрепляется покрышка на ободе колеса.
Камера шины представляет собой пустотелое кольцо из тонкостенной резиновой трубки, в которую герметически вмонтирован металлический вентиль. Для усиления стенки камеры по месту крепления вентиля наложен резино-тканевый фланец.
Камера, надутая через вентиль воздухом, придает шине эластичность и упругость.
Вентиль шины (рис. 25) состоит из корпуса 4, ниппеля 2, гайки для крепления корпуса к камере 6, гайки для крепления корпуса к ободу 5, колпачка 1 и гайки для крепления ниппеля на корпусе 3. В нижней части ниппеля расположено боковое отверстие, через которое камера наполняется воздухом; выходу воздуха из камеры препятствует тонкая резиновая трубка, перекрывающая боковое отверстие. Колпачок служит для предохранения ниппеля от засорения.
Рис. 25. Вентиль велосипедной шины:
1 — колпачок; 2 — ниппель; 3 — гайка крепления ниппеля; 4 — корпус; 5 — гайка для крепления корпуса к ободу колеса; 6 — гайка для крепления корпуса к камере.
Ободная лента служит для предохранения камеры от повреждения концами спиц и головками ниппелей и представляет собой кольцевую резиновую полоску шириной 20 мм с отверстием для прохода вентиля камеры.
Велосипедные шины различают по диаметру и ширине. Диаметр определяют замером наружного диаметра шины, надетой на колесо и надутой воздухом до нормального давления 182421,2 Н/м 2 (2 атм); ширина шины — это расстояние между ее боковыми наружными поверхностями. В табл. 6 указаны размеры шин серийных велосипедов.