1 подписчик

Техническое устройство велосипеда

18 октября 202118 окт 2021

122

9 мин

Оглавление

Основа велосипеда
А что там в колесах
Управление и амортизация

Велосипед – очень удобное и полезное транспортное средство, которое плотно вписалось в нашу повседневную жизнь. На велике можно ездить на работу или учебу, совершать велопрогулки с друзьями или использовать как спортивный снаряд, для спуска с гор, например. Но общее устройство разных велосипедов идентично. Однако описать двухколесного коня словами «рама, руль колеса» не получится, в нем есть ряд особенностей и тонкостей, которые нельзя упускать. В этой статье я разберу основные узлы велосипеда и поясню их значение.

Основа велосипеда

Несущей конструкцией в велосипеде является рама. Ее тип во многом определяет назначение велосипеда, а качество этого элемента обеспечивает долговечность байка.

Рама состоит из следующих элементов:

· главные передние трубы – верхняя и нижняя (закрытые), изогнутая передняя труба (открытые);

· подседельная труба;

· верхние перья;

· нижние перья.

Передние трубы образуют рулевой стакан, нижние труба и перья с подседельной – кареточный стакан, а перья между собой – дропауты заднего колеса (дропаут – отверстие для крепления колеса). По обеим сторонам передние трубы и перья приварены к подседельной трубе.

Относительно подседельной трубы у велосипеда выделяют два разных треугольника, от формы и размера которых зависят тип и назначение велосипеда. Велосипедные рамы бывают разных типов:

· городские – жесткие, прочные и тяжелые;

· горные – стойкие к нагрузкам, мобильные, прочные;

· шоссейные – легкие;

· спортивные – устойчивые к высоким нагрузкам, прочные, ударостойкие;

· трюковые – используют для BMX-велосипедов.

Еще велосипеды по типу рамы делятся на складные и полноразмерные. Складные велики удобно транспортировать в общественном транспорте и в автомобиле, а также занимают немного места при хранении, однако они уступают полноразмерным рамам по прочности, из-за наличия складного механизма, а также по ходовым характеристикам.

Очень важным является материал, из которого изготавливается рама. Современные байки выпускают на стальных, алюминиевых и карбоновых рамах.

Сталь используют в основном на городских велосипедах, а также на дешевых вариантах горных моделей. Она обладает высокой прочностью и устойчивостью к ударам, но у нее есть существенные недостатки в виде высокого веса и малой гибкости.

Алюминий, а быть точнее сплавы на его основе – самый распространенный материал для рам средне бюджетного и высокого ценовых сегментов. По сравнению со стальными рамами, алюминиевые обладают более хорошей маневренностью и пассивной амортизацией, что сглаживает неровности дороги. Легкость и прочность улучшают динамику и не создают существенного сопротивления движению.

Самыми дорогими и продвинутыми являются карбоновые рамы. По сравнению с металлами, карбон более долговечен, прочен и легок, обладает хорошей ударостойкостью, плюс карбоновые велики более маневренны, чем алюминиевые. Рамы на его основе используют в дорогих шоссейных, горных и спортивных велосипедах.

А что там в колесах

Велосипедные колеса – это конструкции, которые контактируют с поверхностью и превращают усилие, передаваемое через трансмиссию, в движение, за счет их вращения рама удерживается в вертикальном положении. Велосипед имеет задний привод, заднее колесо - толкающее, переднее – ведомое, оно же отвечает за управление.

Втулка – центральная часть колеса велосипеда, которая состоит из подшипников, оси, вокруг которой они вращаются, шайб и сальников, которые защищают механизм от попадания грязи и пыли внутрь. С механической точки зрения, втулки велосипедных колес правильнее называть ступицы, но название «втулки» прочно осело в этой индустрии, поэтому, придя в веломастерскую или магазин, говорите втулки, так вас точно поймут. На задней втулке крепятся звезды касеты или трещетки, при наличии дисковых тормозов, на втулках могут иметься крепления для тормозных дисков. В некоторых моделях городских велосипедов (в основном дешевых) внутри задней втулки может находиться механизм педального тормоза, а в планетарных втулках, внутри находится механизм переключения скоростей.

Обод – круглое кольцо, со сложным сечением, которое связано с втулкой спицами. От натяжения спиц и формы обода зависит устойчивость колеса к нагрузкам. Натяжение спиц настраивается головками-регуляторами, которые находятся у ободьев, нно есть варианты с расположением у втулки.

Шины состоят из двух частей – камеры и покрышки. Камера находится внутри покрышки и представляет собой полый резиновый «бублик», а правильнее назвать эту форму тор. Камера надевается на обод, в котором есть специальная прокладка, чтобы камера не порвалась о спицы, в нее через нипель нагнетается воздух. Давление в камере влияет на езду и поглощение неровностей дороги, в заднем колесе давление должно быть немного больше, так как на него больше нагрузка.

Покрышка – внешняя часть шины, которая состоит из бортов. Боковин и контактной части – протектора. Выбор покрышек зависит от стиля езды и предназначения велосипеда, поэтому они делятся на виды:

слики, полуслики – на шоссейники, для ровных дорог;
дорожные – шины со средним рисунком протектора;
агрессивны – покрышки с выраженным рисунком, для горных велосипедов;

· гибридные: могут использоваться и на ровном покрытии, и в бездорожье (но уступают по проходимости агрессивным).

Требования по безопасности движения требуют наличия катафота на колесах велосипеда, он обеспечивает видимость колеса в темноте.

Управление и амортизация

Система управления находится в рулевом узле, которых включает в себя вилку, рулевую колонну и вынос руля.

Руль – деталь велосипеда, за которую водитель держится руками, и при помощи которой производится управление велосипедом. Он состоит из горизонтальной трубы и штока, за который труба и крепится. По форме рули делятся на:

прямые (для МТБ и гибридов);
изогнутые вверх (дорожные);
изогнутые вниз;
бараны (на шоссейники).

Вынос регулирует расстояние от рамы до руля велосипеда. Они могут быть жесткие и регулируемые, а могут и вообще отсутствовать, как на дорожных моделях, например. В зависимости от удаленности руля и высоты седла может достигаться разная посадка велосипедиста, чем дальше руль и выше седло, тем более горизонтальной или «лежачей» будет посадка.

Вилка – это соединительный узел руля и переднего колеса. Она устанавливается в передний стакан рамы за счет штока. Руль вставляется непосредственно в шток вилки, а переднее колесо в дропауты в нижней части штанов. Для свободного вращения вилки в стакане присутствует рулевая колонна. Она состоит из верхней и нижней чашек, подшипников и фиксирующих колец. Чашки либо впрессовывают, либо накручивают на внутреннюю резьбу стакана (в дорогих моделях). Подшипники используют как промышленные, так и насыпные шариковые. Кольца надеваются на шток вилки, который фиксируется в рулевой колонке.

Амортизация – способность гасить колебания и смягчать ударные нагрузки. Амортизационная система находится в вилке, так уж исторически сложилось. Велосипеды с амортизатором в вилке называют хардтейлы.

Амортизатор состоит из демпфера и пружины. В зависимости из чего сделаны составляющие амортизатора, вилки делятся на несколько типов:

· пружинные (без демпфера);

· пружинно-эластомерные;

· пружинно-масляные;

· воздушно-масляные.

Вилки можно настроить регулируя следующие параметры: длина хода (Preload), скорость отбоя (Rebound) и блокировка. На некоторые горные велосипеды (в основном для экстремальных дисциплин) устанавливают второй амортизатор в раме, что дополнительно смягчает неровности, обеспечивает постоянный контакт с трассой и не дает велосипеду «прыгать» по ней.

Трансмиссия и тормозная система

Трансмиссия – узел велосипеда, который передает усилие мышечное человека (выступает в роли двигателя) на заднее колесо, вследствие чего происходит движение. Это достаточно сложный узел, в него входят:

каретка;
ведущие звезды;
шатуны и педали;
цепь;
задние звезды;
переключатели скоростей и монетки.

Кареточный узел находится в одноименном стакане рамы, и выступает в роли соединительного узла между шатунами и передними звездами системы. Каретка состоит из оси и подшипников, которые обеспечивают свободное вращение без проворачиваний. Каретки могут быть двух типов – с открытыми подшипниками и картриджная, со скрытым в корпусе механизмом.

Шатуны (с механической точки зрения правильнее кривошипы) – детали вытянутой формы, служащие для соединения каретки и педалей. Они могут иметь два варианта крепления – квадратное или шлицевое. Шатуны поставляются комплектом с передней звездой или звездами, если их несколько, закрепленными на правом шатуне.

Педали служат опорой для ног, через которые усилие передается на шатуны, далее на передние звезды системы, цепь и задние звезды. В зависимости от сферы применения различают несколько видов:

классические или платформы – ставятся на велосипеды начального уровня, можно использовать любую обувь, зацепление за педали за счет сил трения;
контактные – со специальные вставками, предназначены только для велообуви, улучшенное сцепление поверхностей;
экстремальные – для спортивного велосипеда, широкая поверхность, толщина, вставки-фиксаторы;
педали с ремешками;
педали-мини.

Задние трансмиссионные звезды скоростного велосипеда крепятся к втулке заднего колеса. На одну переднюю звезду приходится 2-3 задние. Маленькие звезды отвечают за высокие, а большие звезды – за низкие передачи.

Соединительным звеном между передними и задними звездами служит цепь: на велосипеде используется блочная модель Галля. Переброс цепи осуществляется с помощью переключателей, которые управляются манетками на руле. Манетки делятся на два типа – барабанные и рычажные. С переключателями их соединяют приводные тросы.

На синглспиде отсутствуют переключатели, передняя и задняя звезда в единственном экземпляре, цепь короче.

Тормоза – самая важная система, без которой велосипед выкатывать строго запрещено. Современные тормозные системы для велосипедов различных классов:

ободные – клещи, V-brake;
дисковые;
барабанно-втулочные.

Ободные тормоза представляют собой зажимные устройства с колодками, воздействуют на ободья колес, замедляя их вращение. Клещевые модели имеют одно крепление, за счет движения рычага скобы сближаются, а при ослаблении раздвигаются обратно. Клещи ставятся на место закрепления крыльев. Используются как дополнительные тормоза на синглспидах и на шоссейных велосипедах.

V-brake работает по такому же принципу, но скобы находятся в закрепленном состоянии: к вилке для переднего, к перьям – для заднего тормоза. V-brake обладают большей точностью и силой торможения по сравнению с клещевыми.

Дисковый тормоз состоит из закрепленного на втулку диска (тормозная поверхность), калипера и привода – рычага и тросика. На калиперах закрепляются тормозные колодки, которые прижимаются к диску при нажатии ручки. Точность дисков выше, чем у V-brake благодаря большей поверхности торможения, меньшему ходу колодки и независимости от геометрии обода. По типу привода дисковые тормоза делят на механические и гидравлические.

Барабанно-втулочные тормоза порядком устарели, но продолжают активно устанавливаться на дорожные модели. Барабан спрятан в задней втулке и приводится в соприкосновение с колодками нажатием педалей назад. Чтобы втулка не прокручивалась, встроен специальный стопорный механизм. Эффективность торможения низкая в сравнении с ободными и дисковыми аналогами, но для односкоростных дорожников лучшего варианта не придумать.

Заключение

Велосипед – довольно обширный механизм, и состоит из большого количества узлов. При эксплуатации важным показателем является исправное состояние каждого из них. Теперь, когда знаем, как устроен велосипед, можно заниматься диагностикой, ремонтом и обслуживанием запчастей.