Проектирование и создание грузового велосипеда. Из композитов. В домашних условиях. Без станков, гаража и прочего. Вот такой вот челендж для себя.
А почему нет? Просто так, без смысла. Просто потому что - хочу и могу.
Коротко про концепт
- Грузовой велосипед. Т.е. велосипед предназначенный для перевозки грузов. Без багажников, сумок и прочего. Который изначально приспособлен и создан для перевозки грузов. Внутри рамы. И это - важно.
- Колесная рама - увеличенной длины. Специально чтобы вместить грузовое пространство.
- Колеса - заднее - 26, переднее - 24. Это обусловлено необходимостью сохранить форму, увеличить переднее пространство. И - ходовыми задачами.
- Велосипед "подточен" под туризм. Так что это и возможность проезда по относительно хорошим дорогам, и при этом - возможность проезда по узким колеям и тропинкам. От этого и выбор колес выше "грузового городского формата", так и ширина велосипеда - без широкой платформы. И возможность апгрейда увеличения диаметра колес. Так заднее можно увеличить до 27.5 и/или переднее - до 26.
- Для перевозки груза - небольшая узкая (30-40см) платформа в нижней части, на которую будет закрепляться большая закрытая сумка. Или будет создана одна большая "внутрирамная" сумка. Или внутрирамная платформа с креплением "молле" для подвеса сумок и т.п. В общем, оставить возможность модификации.
- Трансмиссия упрощенная до 1х. Я привык к такому выбору. При этом задняя кассета - до 11-40+. Что в при передней звезде 36-38 даст хороший выбор скорости в любых условиях.
- Материалы обусловлены возможностями. У меня нет сварочного аппарата, доступа к трубам. У меня есть ...балкон и стол. И небольшой опыт и понимание работы с композитами при полном отсутствии опыта сварки труб. К тому же композиты обещают небольшой выигрыш в весе, по сравнению и сталью.
Работа началась.... с рулевых стаканов. Вот - внезапно. Самое непростое но компактное, и - тестовое.
Тут все просто: бумажная трубка, натянутые чашки рулевых подшипников.
И все это обматывается тканью с эпоксидкой. Поскольку мне очень не хотелось в домашних условиях воевать с стеклотканью, выбор упал на базальтовую ткань. И эпоксидную смолу марки ЭД-20. Почему? Доступно как стеклоткань, но при этом - безопаснее в работе. При том же весе, неплохая крепость на нагрузки. Дешевая доступная смола с понятными пропорциями. В отличии от акриловых (полиэфирных) смол. Расход - один к одному: вес ткани на пропитку равен весу смолы. При этом смола хорошо смачивает и пропитывает ткань.
Сразу и выяснились как плюсы, так и минусы.
- легкость работы. нет острых иголок стекла, которые бы добавляли дискомфорт в домашних работах.
- ткань хорошо пропитывается и держит хорошие нагрузки.
- смолу легко утягивать полиэтиленом и выдавливать излишки воздуха и смолы
- нужно использовать разные методы укладки ткани. Как отдельными "лоскутами" с предварительной пропиткой, так и длинными лентами. Первый способ дает более аккуратное покрытие, второй - усиление, поскольку на тестовых образцах разрыв и разрушение шло именно по слоям смолы между тканью.
- расчет смолы и ткани прост: равный. Так что взвешивается расчетное количество ткани - и столько же берется базовой смолы. Плюс закрепитель для полимеризации. Фактически на всю раму ушло 600-700грамм смолы.
- ЭД-20 - неплохая смола с пропорциями 10:1, дающая время на нанесение и пропитывание. Время финишного схватывания - около 18 часов. 24часа и больше - полная полимеризация.
- Ножницы убиваются тканью очень быстро. Особенно если резать вдоль нитей. Так что для упрощения работы из ткани вытягиваются нити в нужном месте разметки - и после этого уже резать. Полосы брать с небольшим запасом на растягивание и вероятные складки.
- наносить смолу проще кисточкой, самой дешевой с шириной около 2-3см. Однако для работы потребуется очень много кисточек. И перчаток. Фактически к окончанию работ я почти полностью перевел упаковку 100 (!)пар.
- выбор полиэтилена для утяжки смолы - очень сложный. лучше всего - полиэтилен из пакетов. Хуже всего - пищевая пленка. Но она дает гладкое глянцевое финишное покрытие. Разрезанная труба из упаковочной "багажной" пленки - среднее значение. Да, смола будет проникать между слоев пленки, но она плохо прилипает к самой пленке.
- смола легко затекает туда, куда не нужно. Включая между слоев утягивающей пленки.
- Хороший способ утяжки: после нанесения слоев ткани, закрыть все пленкой внатяг и после - обмотать все вокруг скотчем (1см), двигаясь от центра к краям. это позволит создать плотную поверхность, вытянуть лишний воздух и ровнее распространить смолу.
Поэтому первый вариант с раздельными трубами был отбракован, распилен и проверен на нагрузки: Кольцо шириной в 1.5см и толщиной стенки 2мм легко выдерживало на разрыв мой вес.
Второй вариант я уже делал по чуть измененной технологии. Была взята сантехническая труба, а нужный диаметр доведен слоями бумаги и пленки. И создана одна ровная труба нужного диаметра, в которую уже можно было впрессовывать чашки подшипников.
Постепенный переход к фрейму. Хоть в Санкт-Петербурге и очень развито производство стеклопластикового профиля, все производители имеют "минимальный" объем заказа. от 100-300 погонных метров до нескольких тонн. В розницу. А мне требовалось всего 6 (!) погонных метров профиля 40х40.
Профиль в нужных объемах удалось найти...на Авито. С доставкой из Старой Купавны. и сечения 20х40. Так что пришлось несколько пересмотреть концепт в области использования профиля.
До этого, в ожидании доставки была создана и заготовка-модель для угловой связки профилей. Поскольку нижняя ферма из двойных балок, нужно было как-то создать угол. Два профиля с смещением, плюс накладка собранных балок, плюс боковые накладки, плюс - обмотка и укрепление узла.
Профиль был испытан. На нагрузки. Собственным весом, чтобы понять в каких плоскостях ферма будет лучше всего переносить нагрузки. От этого также зависело и положение балок остальной рамы.
И началось последовательно наращивание балок на раму. Вначале устанавливался стакан вилки.
Технология проста - вначале фиксация на быстром эпоксидном клее, затем - заполнение швов эпоксилином и формирование базовых закруглений. Это должно позже позволить более плавно укладывать ткань без формирования морщин и складок. К тому же, на этом этапе был решен и вопрос формирования силовых элементов - контрфорсов и усиления мест с нагрузками. Из обрезков и нитей из распущенной ткани (а этого в процессе работы появляется весьма много) формируется плотная вата, которая пропитывается смолой и позже плотно укладывается в сложные узлы. Это позволит сделать усиленные узлы около рулевого стакана и каретки.
Поскольку самым сложным элементом велосипеда является задний треугольник я все-таки понимал, что этот узел "родить" у меня не получится. Поэтому шел поиск рамы-донора. Главные требования - 26-ые колеса, эксцентрик, дисковые тормоза, стандартная каретка.
И от рамы будет жестко оторван весь задний треугольник вместе с подседельной трубой. Остатки стыковки передних труб станут полками-зацепами для нового фрейма.
Монтаж и сборка тоже шла в несколько этапов. К существующей раме прикреплялась передняя верхняя балка, стакан рулевого управления, фиксация заднего треугольника, верхняя средняя балка и опорная вертикаль.
Для упрощения ориентирования использовался лазерный уровень и реперные маркеры. Так что каждый узел каждый раз выставлялся, закреплялся с нужными углами и плоскостями. И позже все это вместе уже скреплялось по прошлой технологии. Это позволит позже снять весь готовый фрейм целиком и перейти к формированию композитных узлов.
Вот только...."неполноценный перфекционизм" не позволял оставить все как есть. Слишком это "страшно" выглядело. Поэтому декор и оформление. А именно небольшое выравнивание эпоксидной стекловолоконной шпаклевкой (каюсь, нужно было лучше пройтись, но я уже куда-то спешил) и покраска.
И вот тут я очень сильно ошибся. Выбор пал на алкидную аэрозольную краску. Я даже купил краску и грунт. Но не учел что это будет ОЧЕНЬ сильно ВОНЯТЬ. Да и "балконное" пространство вместе с отсутствием опыта подобной работы привело к соответствующему результату.
ВСЕ это нужно переделывать. Грунт - ровнять, краску - менять. На этот раз краска "из банки" и покраска вручную. Кисточкой. Вышло - лучше. да, есть косяки поверхности. И подтеки. но это выглядит сильно лучшем чем то, что я мог получить аэрозолями.
Итоговый вес фрейма - 10кг.
PS: следующая часть будет полностью посвящена рулевому управлению и выбору комплектующих.
Статья выходит первой на Дзене по причине...бана до 15 мая на Пикабу по "политической статье" :))
текущий процесс "по ходу работ" можно смотреть тут - https://vk.com/diycargobike
Если у кого вдруг возникнет желание финансово помочь в приобретении комплектующих - 5469-5500-2115-0195 (или воспользоваться донатом на Пикабу).
#грузовойвелосипед #cargobike #diy #своимируками #композитный_велосипед