Части горного велосипеда
- Рама
- Рулевая колонка
- Вынос руля
- Руль
- Грипсы
- Манетки
- Тормозные ручки
- Рулевая труба
- Передний амортизатор
- Передний тормоз
- Вилка
- Спицы
- Шина
- Передний переключатель
- Шатун
- Педаль
- Каретка
- Ведущие звездочки
- Передняя втулка
- Цепь
- Задний переключатель
- Задняя втулка
- Обод
- Кассета
- Задний тормоз
- Зажим
- Подседельный штырь
- Замок седла
- Седло
Амортизатор гасит колебания, смягчает толчки и удары, приходящие от неровностей дороги на раму велосипеда. Кроме этого амортизатор улучшает сцепление колес с дорогой.
На велосипедах устанавливают несколько типов амортизаторов. Самыми простыми и дешевыми являются пружинные амортизаторы. Поскольку пружины амортизаторов со временем теряют упругость, срок службы таких амортизаторов невелик. С целью улучшения мягкости работы в пружинные амортизаторы устанавливают элементы, поглощающие резонансные колебания — демпферы. Использование демпферов из полимерных материалов решает проблему, но при низких температурах такие амортизаторы перестают работать. В качестве амортизатора и демпфера можно использовать воздух, который закачивается в велосипедную вилку насосом. Но поскольку герметичных соединений не бывает, при больших нагрузках воздух стравливается. Лучшим решение считается система, в которой в качестве демпфера используется картридж заполненный маслом, а амортизатором выступает либо пружинный, либо воздушный амортизатор.
Ведущие звездочки крепятся на правом шатуне. На спортивных велосипедах устанавливается от одной до трех ведущих звездочек. Совокупность ведущих звездочек на шатуне образует систему.
Звездочки изготавливаются из листовой стали. Для того, чтобы снизить вес звезды на ее диске вырубаются отверстия, образующие своеобразный рисунок. В случае неразъемного крепления ведущей звездочки к шатуну, необходимость замены звезды ведет к необходимости замены шатуна. В разъемном соединении звезды крепятся к пауку шатуна винтами. Звездочка при этом имеет большое отверстие в центре, которое позволяет снимать ее с шатуна, без снятия шатуна с каретки. Для защиты большой звезды, а также для предотвращения попадания одежды велосипедиста в цепь, на систему в ряде случаев устанавливают защитный диск.
Велосипедная вилка — одна из основных частей велосипеда, которая удерживает, колесо и дает возможность поворачивать его, меняя направление движения во время езды. Ранее велосипедные вилки имели жесткую конструкцию и изготавливались исключительно из стали. В настоящее время практически все горные велосипеды оснащаются амортизационными вилками. Такие же вилки ставятся на городские велосипеды класса «комфорт». Изготавливают велосипедные вилки с использованием разнообразных материалов: таких как сталь, титан, магний, алюминий, карбон. Устойчивость велосипеда при движении определяется наклоном и изгибом передней велосипедной вилки. Внедорожные велосипеды, благодаря тому, что вилка имеет сильный наклон и изгиб настолько устойчивы при движении, что на них можно ездить «без рук».
Втулка — основная центральная часть велосипедного колеса. Ось втулки закреплена в велосипедной вилке. Основная задача втулки — обеспечить свободное безлюфтовое вращение колеса.
Наиболее просто устроена передняя втулка. В отверстиях фланцев, расположенных на торцах цилиндрического корпуса вставлены спицы, концы которых закреплены на ободе. По оси корпуса проходит ось. Подшипниковые узлы обеспечивают свободное вращение корпуса относительно оси.
Устройство задней втулки существенно сложней, поскольку она решает также задачу передачи энергии вращения педалей к колесу. Некоторые задние втулки совмещены с механизмом педального тормоза. Такой тормоз начинает работать при вращении педалей в обратную сторону. Этими тормозами оснащались практически все отечественные велосипеды.
Системы барабанных и
дисковых тормозов также встраиваются в ряд задних втулок. Устройство переключения передач планетарного типа устанавливается в некоторых задних втулках.
В задней втулке предусмотрено устройство крепления ведомых звезд. Многоскоростные велосипеды оснащаются задними втулками двух видов. В резьбовых втулках храповой механизм вместе с кассетой навинчивается на корпус втулки, а в барабанных втулках трещотка является составной частью втулки. Кассета в этом случае является всего лишь набором звезд. Корпуса велосипедных втулок изготавливают литьем, точением или штамповкой из стали либо алюминиевых сплавов. Оси втулок изготавливают из стали, титана или алюминия. В настоящее время в велосипедных втулках наиболее часто применяются конусные радиально-упорные подшипники качения. Получили также распространение радиальные обойменные неразборные подшипники. Втулка колеса закрепляется в передней вилке или на раме велосипеда или гайками или быстросъемным эксцентриковым механизмом.
Вынос руля — элемент конструкции велосипеда, которая соединяет руль с вертикальным рулевым штырем. Современные выносы руля изготавливают из сплавов алюминия. Вынос руля бывает нерегулируемым и регулируемым. Обычно нерегулируемый вынос руля соединен с рулевым штырем сваркой. Регулируемый вынос руля соединяется с рулевым штырем болтами, позволяющими менять угол наклона и высоту. Правильно подобранный, в индивидуальном порядке, вынос руля обеспечит комфорт велосипедиста.
Грипсы — наконечники, которые надевают на руль велосипеда для обеспечения более крепкого хвата. Изготовленные из эластичных материалов грипсы гасят мелкие вибрации руля, предотвращая усталость рук.
Задний переключатель скоростей велосипеда работает по такой же схеме, как и передний переключатель.
При натяжении тросика механизм переводит цепь с одной звездочки в кассете на другую. Задний переключатель скоростей работает с нижней ненатянутой ветвью цепи. Предотвращая провисание цепи и соскальзывание ее со звездочек, задний переключатель регулирует её длину. Для этой цели служит натяжитель цепи, представляющий собой металлическую рамку с двумя роликами, закреплёнными на ней. Рамка с роликами передвигает цепь в направлении перпендикулярном плоскости ведущих звездочек с помощью параллелограммного механизма. В большинстве современных переключателей перемещение параллелограммного механизма осуществляется таким образом, чтобы расстояние от звездочек в кассете до верхнего ролика при переключении передач было примерно одинаковым. В современных переключателях ролики изготавливают из пластмассы, реже из керамики. Используются также подшипники скольжения и реже подшипники качения. Различают задние переключатели с прямой тягой и обратной. Натяжение тросика в переключателях с прямой тягой цепь на большие звездочки кассеты, а возвратная пружина — на меньшие. Переключатели с обратной тягой действуют точно наоборот.
В качестве зажима фиксирующего подседельный штырь в подседельной трубе рамы часто используется хомут, стягиваемый либо болтом, либо эксцентриком. Стяжка с помощью эксцентрика, имея несколько больший вес, обладает тем преимуществом, что позволяет оперативно устанавливать требуемую высоту седла без применения специального инструмента.
В устаревших конструкциях замок седла крепился к подседельному штырю, охватывая, как хомутом его трубку. С внешней стороны такое крепление имеет круглый фланец с мелкими канавками, расположенными по радиусам этого фланца. Совокупность канавок совпадает с совокупностью насечек на упорной шайбе, на которой фиксируются направляющие полозья седла. Вся эта конструкция стягивается шпилькой с двумя гайками. Замок позволяет регулировать положение седла вперед-назад по длине полозьев седла и по углу
с
дискретным шагом, равным расстоянию между канавками. Современные подседельные штыри имеют встроенный замок седла с двумя болтами. Закручивая или откручивая болты возможно плавное регулирование угла установки седла. Такой способ крепления получил название «микрометрическая регулировка». В настоящее время появились подседельные штыри с замками, использующими одноболтовое крепление седла. Такие замки также используют систему дискретных канавок. Эти канавки расположены с меньшим шагом, чем в устаревших конструкциях и, следовательно, возможна более тонкая регулировка положения седла. Такая конструкция также сохранила за собой название «микрометрическая».
Каретка — это узел подшипников, который обеспечивает свободное безлюфтовое вращение шатунов с педалями в велосипедной раме. Само расположение каретки в нижней части велосипедной рамы подразумевает защиту от попадания грязи и влаги, выбрасываемой из-под переднего колеса. Существует два основных типа кареток.
В открытых каретках вал вращается в подшипниках, которые помещены в чашки, ввинченные в кареточную трубу рамы. В этом случае качественно организовать защиту подшипников от воздействия внешней среды весьма затруднительно. В закрытых или «картриджных» каретках подшипники помещены в жесткий корпус, ввинченный в велосипедную раму. В картриджи удобно поместить сальники, обеспечивающие качественную смазку подшипников и защиту их от влаги и грязи. В случае попадания грязи в открытую каретку, она подлежит переборке, чистке и смазке. При попадании грязи в картридж он быстро изнашивается и подлежит замене.
Кассета — блок из ведомых звезд, передающих крутящий момент от цепи на заднюю втулку. Многоскоростной режим обеспечивается переброской цепи с помощью заднего переключателя между звездами в кассете. В том случае, если на велосипеде установлена задняя втулка барабанного типа, содержащая встроенную трещотку, кассета представляет собой неразборный блок из 7 — 11 звезд. В случае применения задней втулки резьбового типа, кассета представляет собой трещотку с блоком из 5 — 7 звездочек.
Манетки — устройства, с помощью которых в велосипеде происходит переключение передач. В велосипедах применяются манетки нескольких типов.
Ранее на велосипедах устанавливались фрикционные манетки. Такая манетка имела вид рычажка, перемещением которого натягивался или отпускался тросик, управляющий механизмом переключения передач. Перемещение рычажка происходило без фиксации в каком-либо положении. От самопроизвольного перемещения рычажок удерживался за счет силы трения, создаваемой прижимным винтом. На смену фрикционным пришли индексные манетки, основное отличие которых заключалось в том, что перемещение рычажка происходило с дискретным шагом. Применение таких манеток несколько повысило четкость переключения передач. В настоящее время получили массовое распространение триггерные двухрычажные манетки. Такая манетка представляет собой блок из двух рычажков и храпового механизма. С помощью одного рычажка цепь сдвигается в одну сторону, а с помощью другого — в обратную. После того, как переключение передачи произошло, рычажок возвращается в первоначальное положение.
На некоторой части горных велосипедов устанавливают манетки типа grip-shift, которые позволяют переключать передачи поворотом ручки, подобно мотоциклетной, на несколько делений. При всем удобстве таких манеток переключение происходит менее четко, чем у триггерных манеток. На шоссейных велосипедах часто устанавливают манетки, совмещенные с ручками управления тормозами. Нажатие на тормозную ручку в направлении руля приводит к торможению велосипеда, а переключение передач происходит при перемещении ручки в перпендикулярном направлении.
Обод — основная часть велосипедного колеса.
Основные требования к ободу — это прочность в сочетании с легкостью. Обода велосипедных колес изготавливаются, в основном, из сплавов алюминия. Такие обода гораздо легче стальных, иногда еще встречающихся на недорогих моделях велосипедов. Кроме того ободные тормоза на алюминиевых ободах работают гораздо эффективнее, чем на стальных. На современных велосипедах устанавливаются коробчатые с высокими стенками ободья. Самый простой обод, который устанавливают на недорогих велосипедах это одностенный. Для придания ободу большей жесткости в коробчатом ободе добавляют горизонтальную перемычку. Такие обода получили название «двустенные». Трехстенные обода встречаются достаточно редко, при том, что они обладают наибольшей жесткостью и устойчивостью к «восьмеркам» и другим деформациям.
Педали являются одной из основных частей велосипеда. Именно, нажимая на педали, человек приводит велосипед в движение.
Наиболее простой и получивший наибольшее распространение тип педалей — это
прогулочные педали, которые идеально подходит для велосипедистов, не ставящих цель достичь высоких скоростей, преодолеть препятствия, и т.д.
Некоторые модели велосипедов оборудованы педалями с «туклипсами» и ремешками. Это приспособление, которое используется велосипедистами для того, чтобы фиксировать ноги пристегнутыми к педалям в нужном положении. При этом туклипс располагает над осью педали самую широкую часть ступни, обеспечивая тем самым наиболее эффективную передачу усилия на педаль. В затянутом положении ремешок на педали удерживает ногу велосипедиста пристёгнутой к педали велосипеда во время полного оборота шатуна. Туклипсы с ремешками наиболее эффективны в случае использования их со специальной, для этого предназначенной, обувью.
Контактные педали — еще одно приспособление, предназначенное для фиксации ног велосипедиста в таком положении, когда передача усилия на педаль максимально эффективна. Их работа чем-то напоминает горнолыжные крепления — специальная пластинка на подошве ботинка защелкивается в снабженный пружиной механизм на педали. Контактные педали могут использоваться только со специальной обувью, совместимой с конкретной моделью педалей. На большинстве контактных педалей можно регулировать усилие, требуемое для защелкивания и отстёгивания ботинка. Существуют также универсальные педали, совмещающие в себе свойства прогулочных и контактных педалей.
Передний переключатель передач перебрасывает цепь между ведущими звездочками. Основу переднего переключателя составляет металлическая рамка, которая перемещается в продольном и поперечном направлениях. Толкая в сторону цепь, передний переключатель приводит ее к такому состоянию, что она уже не может удерживаться на большой звездочке и соскакивает в сторону меньшей звездочки. При переключении в обратную сторону цепь толкается передним переключателем в сторону большей звездочки. Она трется о боковую поверхность звездочки, зацепляется за нее и захватывается зубьями большей звездочки. Современные звездочки часто имеют боковую поверхность облегчающую процесс переключения передачи. Боковая поверхность делается наклонной и на ней устанавливаются штырьки, облегчающие захват цепи. Верхняя натянутая часть цепи, с которой работает передний переключатель, передает крутящий момент задним звездочкам. Для бесперебойной работы переключателя при переключении передач важно несколько ослаблять усилие на педали.
Подседельный штырь — представляет собой трубку, поддерживающую седло. Трубка подседельного штыря вставляется в отверстие подседельной трубы рамы. Вдвигая и выдвигая штырь из рамы можно менять положение седла по высоте. Подседельная труба в верхней своей части содержит специальный зажим, которым фиксируется положение подседельного штыря. В старых моделях велосипедов использовался подседельный штырь, который фактически являлся куском трубы с диаметром со стороны седла 22,2мм (7/8″). В этом случае седло закреплялось специальным замком. Современный подседельный штырь имеет встроенную систему крепления седла. Такую систему часто называют «креплением с микрометрической регулировкой», так как с ее помощью можно очень тонко настроить положение седла.
Рама — составляет основу велосипеда. На раме закреплены все основные части велосипеда. Велосипедная рама должна совмещать в себе такие качества, как механическая прочность, небольшой вес и минимальная цена. Велосипедные рамы различают на классическую закрытую раму и открытую (женскую). Закрытая рама состоит из труб, которые образуют передний и задний треугольники. В открытой раме переднего треугольника нет: верхняя труба отсутствует или расположена рядом с нижней.
Наибольшее распространение получили велосипеды со стальной рамой. Они просты в изготовлении, обладают достаточной прочностью, сравнительно недороги, но тяжелы. Меньший вес имеют велосипедные рамы, изготовленные из хромомолибденовых сплавов. Эти рамы достаточно прочны и менее подвержены коррозии, чем стальные. Велосипедные рамы из алюминия достаточно легкие. Для увеличения прочности такие рамы изготавливают из более толстостенных трубок. Титановые велосипедные рамы легкие и прочные. Недостатками рам, изготовленных из титановых сплавов, являются сложность в изготовлении и высокая цена. Новейшие технологии позволяют изготавливать велосипедные рамы из композиционных материалов. Но пока такие рамы довольно дороги и получили применение только в велосипедах высшего класса. Высота велосипеда в основном определяется высотой рамы. Примерное соотношение роста человека и высоты рамы для различных типов велосипедов приведены в таблице.
Рулевая колонка представляет собою систему подшипников, соединяющих переднюю вилку с рамой. Рулевая колонка должна обеспечивать легкое вращение без люфтов вилки в рулевом стакане. Рулевую колонку составляют два подшипника, находящихся в верхней и нижней чашках, а также упорные кольца. Чашки обычно закрепляются на раме, а нижнее кольцо на рулевой трубке вилки. Подшипники используют как шариковые, так и игольчатые. Регулировку производят закручиванием верхней гайки. При правильной регулировке руль должен поворачиваться без люфта под собственным весом при минимальном наклоне велосипеда, переднее колесо при этом необходимо приподнять.
Руль — основной элемент управления велосипедом. В основном велосипедные рули изготавливаются из алюминиевых сплавов, изредка из стали и совсем редко из титана или карбона.
Конструкция велосипедного руля определяется его назначением. Рукоятки руля дорожного велосипеда подняты вверх. Это определяет высокую посадку велосипедиста, при которой улучшается обзор и контроль над дорогой. У шоссейных велосипедов рули имеют форму рогов. При такой форме руля велосипедист может менять хватку руля, изменяя тем самым высоту посадки. На таком руле очень удобно располагаются ручки тормозов и переключатели. У горного велосипеда руль прямой или совсем немного изогнутый. Такой руль более удобен при управлении велосипедом в сложных условиях, хотя при езде по дороге он и менее комфортен.
Седло — обязательный элемент в конструкции всякого велосипеда.
Все велосипедные седла имеют примерно одинаковую конструкцию: обивка состоит из винила, лайкры, кожи; прокладкой является ячеистая пена или гель; основой является прикрепленная к раме эластичная или жесткая пластмасса;
рама седла, изготовленная из стали, титана, хроммолибдена. Достоинствами кожаных велосипедных седел является возможность подстраиваться под персональные черты таза велосипедиста. Седло из кожи не требует дополнительных подкладок, поскольку изначально довольно упруго. Кожа способствует хорошему пропусканию воздуха, что проявит себя при езде в жаркую погоду. Однако велосипедные седла из кожи требуют большего ухода и более дороги, чем пластиковые. У пластиковых седел все ровно наоборот. Они дешевле, требуют сравнительно меньшего ухода и не пропускают воздух. Иногда разделяют мужские и женские велосипедные седла. Обычно мужское седло уже чем женское, но женское седло более короткое.
Спица, вернее набор спиц, связывает втулку с ободом колеса велосипеда. Спицам необходимо обеспечить механическую прочность всего колеса и придать колесу свойств амортизатора, распределяющего ударные нагрузки равномерно по всему ободу. Спица представляет собой металлический стержень, имеющий на одном (загнутом) конце головку для крепления во фланце втулки, и с другой стороны — резьбу. На резьбу наворачивается ниппель — фигурная гайка, с помощью которой спица закрепляется в ободе колеса. Качественные спицы изготавливают из нержавеющей стали, из титановых сплавов производят спицы облегченного типа, а дешевые — стальные с никелевым напылением. По способу изготовления спицы бывают катанными и тянутыми. Катаные спицы менее прочны. Резьба на спице может бать нарезная или накатанная. При одном и том же диаметре резьбы спица с накатанной резьбой тоньше. Механическая прочность спицы с накатанной резьбой выше, но такая спица дороже. Велосипедные спицы по форме длинные и тонкие, поэтому они хорошо работают на растяжение, но не на сжатие. Наибольшие механические напряжения у спицы возникают в области загнутого конца и в области резьбы. Без уменьшения механической прочности спицы в целом, нередко среднюю часть спицы делают несколько тоньше. Таким образом уменьшают общий вес всего спицевого набора.
Тормоз велосипеда — устройство, предназначенное для замедления скорости движения. Из множества видов велосипедных тормозов широкое распространение получили лишь несколько. В ободных тормозах тормозные колодки сдавливают с двух сторон обод колеса, тем самым сдерживая его вращение. Механическое усилие передается к тормозам от ручки, закрепленной на руле посредством металлического тросика или с помощью гидравлической линии. Клещевые ободные тормоза в свое время получили большое распространение благодаря простой конструкции, малому весу, простоте обслуживания и ремонта. Из-за невысокой эффективности были вытеснены кантилеверными тормозами. Недостатками последних являлись сложность настройки возможность саморазрегулировки.
Векторные тормоза или V-брейки в настоящее время получили повсеместное применение. Достоинствами таких тормозов является: простота конструкции, большая эффективность работы, надежность и удобств в эксплуатации. Педальные тормоза начинают работать при изменении вращения педалей в противоположную сторону. Весь механизм тормозов находился во втулке заднего колеса. Такими тормозами оснащалось большинство отечественных велосипедов. Основным недостатком таких тормозов являлось невозможность использования в многоскоростных велосипедах. В дисковых тормозах торможение осуществляется за счет зажатия тормозными колодками стального диска, закрепленного на втулке велосипедного колеса. Это достаточно мощные тормоза применяются в горных велосипедах высокого класса.
Цепь велосипеда предназначается для передачи крутящего момента на заднее колесо велосипеда от ведущей звездочки. Конструкция велосипедной цепи представлена на рисунке.
Цепи велосипедов различаются по ширине и по расстоянию между валиками (пинами), которые скрепляют звенья цепи. Каждому набору ведомых звездочек в кассете на задней втулке соответствует своя ширина велосипедной цепи.
Велосипедная цепь — сложный механизм, требующий периодической чистки и смазки.
Шатун в велосипеде это рычаг, который соединяет педаль и ось каретки.
Длина шатунов бывает 165мм, 170мм и175мм. Короткие шатуны позволяют быстрее разгоняться, а в гору легче ехать на более длинных шатунах, но появляется возможность зацепиться за неровности дороги при поворотах или в спуске.
В правый шатун нередко встроен паук, т. е. устройство, имеющее от 3, до 5 лапок для крепления ведущих звезд. Самые распространенные шатуны с 4-мя лапками. Шатуны различаются по способу соединения с кареткой. На дешевых моделях велосипедов и на старых велосипедах из США можно встретить односоставные шатуны. В такой конструкции кареточный вал и шатун составляют одно целое. Односоставные шатуны тяжелы, прочны, надежны и непритязательны в обслуживании. Перебрать такую конструкцию можно без использования специальных инструментов.
Ранее в отечественных велосипедах применялось соединение шатунов и каретки с помощью клиновидного болта. В таком соединении клин должен был бы изготовлен из высоколегированной стали, что, естественно, никто никогда не делал. Поэтому такая конструкция часто разбалтывается. Единственное достоинство такого соединения в возможности быстрого снятия шатунов. В большинстве современных велосипедов вал каретки имеет на концах квадратное сечение. Соответственно шатуны также имеют посадочное отверстие квадратного профиля. Вал и шатун крепят болтом, а в более дешевых каретках гайкой.
Такое соединение достаточно жесткое, не разбалтывается со временем, но для снятия шатунов необходимо применять специальный съемник. В велосипедах более высокого класса используется шлицевое соединение шатунов и валов кареток. В настоящее время наличествует существование двух стандартов соединения, различающихся количеством шлицов и их конфигурацией. Шлицевое соединение обладает еще большей жесткостью, чем соединение «в квадрат». Для разборки такого соединения также необходим специальный съемник.
Шина велосипеда состоит из камеры, наполняемой воздухом и покрышки. Камера представляет собой кольцевую замкнутую резиновую трубку, снабженную ниппелем, через который нагнетается воздух. Размер камеры должен соответствовать размеру покрышки. Ниппели на велосипедных колесах бывают трех типов: на отечественных велосипедах чаще всеговстречаются велониппели; в последнее время получили большое распространение автониппели, аналоги тех, которые применяются в автомобилях; также можно встретить спортивный ниппель Presta. Покрышки характеризуются размером и рисунком протектора. Размер определяется диаметром и шириной. Некоторые покрышки имеют направленный рисунок протектора. Для того чтобы покрышка лучше сохраняла форму внутрь ее вставлен металлический или кевларовый корд. На боковой поверхности покрышки наносится номинальное давление или диапазон давления воздуха в шине, направление вращения колеса при направленном рисунке протектора, а также обозначение размеров.
Давление воздуха имеет определяющее значение на поведение шины в различных дорожных условиях. Превышение допустимого давления чревато разрывом покрышки. При давлениях близких к максимальному шина становится более жесткой, и при этом уменьшается сопротивление качению. Такой режим более подходит для езды по сухой ровной дороге. Преимущество при езде по скользкому либо рыхлому грунту дает пониженное давление воздуха в шине. Слишком низкое давление может привести к повреждению камеры ободом колеса при наезде на твердое препятствие. Для предохранения камеры от повреждения острыми концами спиц на обод велосипедного колеса под камеру помещается флиппер — резиновая кольцевая полоса.
Скажите “спасибо” автору.
