Схема велосипеда

На чем держится велосипед

Строение велосипеда схоже с автомобильным: здесь есть несущая конструкция, на которую крепятся все рабочие узлы. Для легковой машины это кузов, а у велосипеда – рама. Тип рамы во многом определяет назначение, а ее качество отвечает за срок эксплуатации байка.

Рама велосипеда представлена ромбовидным остовом, сваренным из элементов:

• главные передние трубы – верхняя и нижняя (закрытые), изогнутая передняя труба (открытые);
• подседельная труба;
• верхние перья;
• нижние перья.

Передние трубы «сшиваются» между собой в рулевой стакан, нижние труба и перья с подседельной – в кареточный стакан, а перья между собой – в дропауты заднего колеса. По обеим сторонам передние трубы и перья приварены сверху к подседельной трубе.

Относительно подседельной трубы передняя и задняя части представлены двумя неодинаковыми треугольниками, размеры и геометрия которых зависят от типа и назначения велосипеда. Для современного ассортимента существует большое количество вариантов рам, но все они разделяются на классы:

• 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.

Устройство горного велосипеда в картинке

Велосипеды делятся на полноразмерные и складные. Первые не имеют складного механизма, и для перевозки в метро, общественном транспорте и багажнике автомобиля их необходимо разбирать. Складные имеют, по крайней мере, один стык, по которому складывается рама. Они более удобны в перевозке и хранении, но уступают полноразмерным по ходовым показателям.

Большое влияние на эксплуатацию велосипеда оказывает материал несущего остова. Современные велосипеды выпускаются на стальных, алюминиевых и карбоновых рамах.

Сталь используют на сити-байках. Материал обладает высокой прочностью и ударостойкостью, а его недостатки – тяжесть и невысокая гибкость, из-за чего рама плохо сглаживает толчки. Все это не лучшим образом сказывается на динамике велосипеда.

Алюминий – легкий, прочный и гибкий материал. По сравнению со стальными аналогами, рамы из него обладают лучшей маневренностью и пассивной амортизацией. Легкость и прочность улучшают динамику и не создают существенного сопротивления движению. Разумеется, стоимость их будет выше.

Самыми дорогими являются рамы на основе углеродного волокна – карбона. Этот материал используется на дорогих моделях шоссейных, горных и спортивных велосипедов. В числе достоинств по сравнению с металлическими конкурентами – долговечность, прочность, ударостойкость и легкость. Плюс к этому велосипеды на карбоне обладают лучшей маневренностью по сравнению с алюминием.

Ременные передачи велосипеда

Также встречаются велосипеды с зубчатым ременным приводом. Обычно это городские модели и ремень в их конструкции обеспечивает больший комфорт при катании.

Сравнивая ременную передачу с цепной можно отметить следующие преимущества:

• плавность и бесшумность работы, обусловленные эластичностью ремня и позволяющие работать при высоких скоростях;
• отсутствие смазки на ремне и звездах;
• простота обслуживания и ремонта.Основными недостатками ременной передачи являются
• большое давление на шкивы в результате натяжения ремня;
• необходимость разборной конструкции задних перьев для одевания ремня на звезды;
• Однако изменение передаточных чисел на таком типе привода возможно только с помощью планетарной системы.

Система управления и амортизация

К основному элементу устройства велосипеда относится рулевой узел. Он включает в себя несколько составляющих:

• вилка;
• рулевая колонна;
• вынос;
• рулевая деталь.

Велосипедная вилка служит соединительным узлом для руля и переднего колеса. Устанавливается в передний стакан рамы при помощи штока. Руль вставляется непосредственно внутрь вилки, а колесо закрепляется на ушках ног – дропаутах.

Строение вилки велосипеда: амортизационная (слева) и жесткая (справа)

Для того чтобы вилка могла свободно вращаться при поворотах, внутри стакана устанавливается рулевая колонка. Она состоит из верхней и нижней чашек, подшипников и фиксирующих колец. Чашки могут быть запрессованы или накручиваться на внутреннюю резьбу стакана (на дорогих профессиональных моделях). Подшипники делятся на закрытые промышленные и насыпные шариковые. Кольца надеваются на шток вилки, который фиксируется в рулевой колонке.

Руль велосипеда состоит из горизонтальной изогнутой трубы и вертикального штока. По форме рули разделяют на:

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

Вертикальный шток руля имеет на конце разводник, который фиксирует трубу в вилке при закручивании гайки.

Вынос – деталь, которая определяет расстояние руля от рамы и крепится к регулировочной трубе. На разных моделях ставятся жесткие и регулируемые выносы. Простые велосипеды дорожного типа выносом не оснащаются. Удаленность руля влияет на посадку: чем он дальше, тем больше велосипедист принимает горизонтальное положение.

Седло зафиксировано в центральной трубе рамы подседельным штырем. Регулировка высоты позволит подобрать оптимальную посадку. Ширина седел различается в зависимости от типа велосипеда: на дорожных моделях они шире, чем у МТБ и шоссейных. Седла могут различаться по форме и длине. Снизу они подпружинены или оснащаются демпферами.

Амортизация – способность гасить колебания и смягчать ударные нагрузки. Традиционно амортизационная система находится в передней вилке, а такие велосипеды носят название хардтейлов.

Амортизация состоит из пружины и демпфера. В зависимости от используемых компонентов, вилки разделяются на несколько типов (пружина/демпфер):

• пружинные (без демпфера);
• пружинно-эластомерные;
• пружинно-масляные;
• воздушно-масляные.

Регулировка параметров вилки: длина хода (Preload), скорость отбоя (Rebound) и блокировка. Вилки без амортизации называются жесткими и ставятся на шоссейные и дорожные модели.

В дополнение к стандартной амортизации, на горные велосипеды устанавливают задний амортизатор, который сглаживает колебания рамы. Велосипеды с двумя амортизаторами называются двухподвесами.

Из чего состоит планетарка

Знать все тонкости строения и работы «планетарки» необходимо или инженерам, которые проектируют такие механизмы, или специалистам, занимающимся их обслуживанием. Рядовому велосипедисту эта информация совершенно не нужна. Во-первых, обывателю сложно понять все нюансы и технические термины. Во-вторых, велолюбителю достаточно знать только принцип использования планетарки, тогда как информация о строении или функционировании ему никогда не пригодится.

Все-таки, рассмотрим, из чего состоит эта деталь. На рисунке ниже вы можете увидеть строение стандартного приспособления.

Обычно в «планетарку» входят следующие компоненты:

• Солнечная шестеренка – желтая.
• Водило – синее.
• Кольцевая шестеренка – красная.

Основная задача планетарной втулки – регулировка скорости и обеспечение равномерности движения. Она может оснащаться тремя, пятью, семью передачами и т. д. Чем больше скоростей, тем точнее регулировка и сложнее строение механизма.

Это интересно: Передняя вилка, конструкция вилок, виды и настройка передней вилки

Устройство современного велосипеда: разбираемся в нюансах

Модернизация коснулась всего, что нас окружает, в том числе и велосипедов. Мы не будем говорить о модных девайсах и последних фишках, мы рассмотрим, из каких деталей состоит современный велосипед, и расскажем о составных частях, которые в нем должны быть по умолчанию.

Все о главной части велосипеда и ее окружении

Рама в велосипеде выполняет те же функции, что и скелет для человека: на ней все держится. Любую испорченную деталь “железного коня” можно заменить, но только не раму – проще сразу купить новый велосипед. Рама бывает двух типов:

• Открытая отличается изогнутой верхней трубкой рамы, которая располагается близко к нижней. Рама такого типа была изобретена специально для женщин.
• Закрытая – это классический вариант строения: верхняя трубка прямая.

Рамы бывают также из разных материалов: алюминия, стали, карбона, магния, титана, молибдена. Характеристики у каждого из них разные:

Стальные рамы хороши только те, что делаются из хромомолибденовых сплавов – марок CrMo steel, Hi-Ten Steel. Другие марки стали оставляют желать лучшего: они слишком тяжелые и не очень прочные.
Алюминий подкупает своей легкостью – рамы из этого материала широко используются для гоночных велосипедов. Однако алюминий больше подвержен разрушению, к тому же, зачастую внезапному.
Титановым рамам нипочем холод и зной, они не боятся химических веществ, и поэтому считается, что они практически вечные.
Магний – легкий металл, но очень подвержен коррозии: нужно следить, чтобы на нем не появлялись царапины.
Карбоновые рамы – самые легкие, прочные и дорогие

Обратите внимание на то, что сильные точечные удары могут серьезно навредить карбону, так что с ним необходимо обращаться довольно бережно.

Рулевая колонка: подробнее о системе управления

Важные узлы велосипеда, без которых он бы стал неуправляемым – это, разумеется, рулевая колонка. Что же эта система включает в себя?

Система переключения передач: контролируем скорость

Для того, чтобы велосипедные прогулки приносили удовольствие, необходимо научиться контролировать скорость передвижения. Вот основные детали, предусмотренные в конструкции велосипеда для этих целей:

“Система”, с которой работает передний переключатель, состоит из одной, двух или, чаще всего, трех звезд и шатунов, которые являются посредниками между звездами и педалями. Педали бывают контактные (со специальным креплением для велотуфлей) и бесконтактные (для любой обуви). Для контактного педалирования необходим определенный опыт, но зато такой способ положительно сказывается на скорости и технике.

Кассета, “коллега” заднего переключателя, – это набор звездочек в количестве от 6 до 10. Чем больше количество звезд – тем шире возможности велосипедиста, тем доступнее крутые подъемы и спуски.

Еще в основные части велосипеда входит цепь, которая тоже относится к “системе”. Эта деталь требует заботы и тщательного ухода, а менять цепь нужно тогда, когда ее длина значительно увеличится

При покупке стоит обратить внимание на ее цвет: матовые серые – показатель надежности, никелированные – среднего качества, а вот те, что с желтым отливом или черными боковыми пластинами, считаются продуктом низшего сорта

Система торможения: как суметь вовремя остановиться

Как называются детали велосипеда, которые прибавляют нам уверенности даже при быстрой езде? Правильно, тормоза. Какие они бывают?

• На базе тормозного барабана – классический вариант тормозов, практически родом из детства. Для того, чтобы остановиться, велосипедист просто крутит педали в обратную сторону. Знакомо? Только уже практически неактуально.
• Ободные (они же V-brake) – один из двух видов ручных тормозов. В этом случае торможение происходит путем зажима обода колеса.
• Дисковые тормоза, также относящиеся к ручным, имеют перед ободными неоспоримые преимущества: не засоряются, если ездить по грязи, и действуют гораздо более плавно. Дисковые тормоза бывают механические и гидравлические, в первом случае усилие передается с помощью тросика, во втором – благодаря специальной жидкостной системе.

Система амортизации: все о том, как сгладить неровности

Описание деталей велосипеда не обходится без того, чтобы упомянуть в нем амортизаторы. Система амортизации включает в себя:

голоса

Рейтинг статьи

Из чего состоит и как работает планетарная втулка

Устройство планетарных втулок достаточно сложное и напоминает механизм автомобильной коробки передач. Для наглядности покажем стандартную схему для всей планетарной передачи:

Компоненты шестерного отсека скоростной втулки: 1 – солнечная шестерня, 2 – сателлиты, 3 – водило, 4 – эпицикл

Желтым цветом изображена солнечная шестерня. «Солнышко» жестко закреплено на оси заднего колеса велосипеда. Именно с ней зацепляются обозначенные синим цветом планетарные шестеренки. Для их фиксации используется «водило» (зеленый цвет). Эта деталь не позволяет сателлитам – так иначе можно называть планетарные шестерни – разъезжаться и сцепляться друг с другом, а также определяет их направление движения.

Довершает механизм эпициклическая шестерня, которая вращается за счет педалирования. На рисунке она показана красным цветом.

Звездочка сопрягается с механизмом втулки с помощью шлицевого привода, исполнительного механизма втулки. При изменении передачи он изменяет скорость вращения водила относительно кольцевой шестерни, благодаря чему и достигается подстройка велосипеда под угол направления дороги и регулируется его скорость.

Интересная особенность такого типа механизма – это работа в качестве редуктора. Солнечная шестерня играет роль неподвижного элемента, эпицикл – ведомого элемента цепи, водило замыкается на корпус втулки. Для примера рассмотрим, как работает механизм планетарной передачи на простой трехскоростной планетарке:

• Пониженная передача. Кольцевая шестерня опережает водило за счет его зацепления корпуса планетарной втулки. Передаточное отношение меньше единицы и составляет 0.733.
• Главная передача. Крутящий момент с эпицикла передается на втулку за счет зацепления ее с планетаркой. Иначе говоря, со втулкой соединено не водило, как на первой передаче, а звездочная шестерня. Что происходит при этом? Втулка вращается быстрее водила, а для достижения максимальной скорости понадобится больше усилий по сравнению с пониженной передачей.
• Передаточное число повышенной, или третьей, передачи больше единицы, и для трехскоростных велосипедов оно составляет 1.364. Направление движения водила и втулки противоположны, благодаря чему достигается ее ускорение по сравнению с главной передачей.
• Для планетарных втулок с 5, 7 и т.д. скоростями диапазон передаточных отношений выше, чем у трехскоростной за счет большего количества шестеренчатых механизмов. Принцип работы многоскоростных и простых втулок будет одинаковым. Разница только в том, что у каждой планетарной составляющей будут свои фиксированные (как у 3-х ступенчатой планетарки) значения отношений передач, а в целом у механизма их будет в несколько раз больше.

Планетарные передачи велосипеда

Планетарными называют передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями. Передача состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.

Планетарные передачи имеют существенные преимущества:

• нагрузка в планетарных передачах передается одновременно несколькими сателлитами, следовательно, силы, действующие на зубья колес, соответственно уменьшаются, что позволяет использовать колеса меньших габаритных размеров и массы;
• в планетарных передачах рационально используются колеса внутреннего зацепления, обладающие большой (по сравнению с колесами наружного зацепления) нагрузочной способностью;
• планетарные передачи фактически не нуждаются в обслуживании, необходимо лишь менять масло в них через каждые 5000 км.

К недостаткам планетарных передач относятся:

• повышенные требования к точности изготовления и монтажа;
• низкий КПД ввиду большого количества трущихся деталей;
• небольшой диапазон передаточного числа 200-400 %;
• большой вес;

Планетарный механизм: назначение и устройство

В устройстве трансмиссии планетарный механизм позволяет изменять скорость, а также при необходимости направление вращения выходного вала. При этом в работе механизма можно выделить зависимость, что чем ниже будет скорость вращения выходного вала, тем большим будет на нем крутящий момент.

Итак, планетарная передача в основе имеет несколько вращающихся шестерен. Шестерни бывают следующих видов:

• солнечная шестерня;
• коронная шестерня
• сателлиты;

Само свое название планетарный механизм получил благодаря особенности размещения шестерен (подобно планетам вокруг солнца). Схема устройства предполагает, что в центре расположена солнечная шестерня, вокруг которой вращаются сателлиты. Сателлиты связаны между собой водилом, снаружи сателлитов установлена коронная шестерня. Указанные виды шестерен связаны с входным или выходным валом.

Общий принцип работы планетарной передачи состоит в том, чтобы одна из шестерен (солнечная, коронная или водило) имела жесткую фиксацию. В этом случае элемент становится передающим.

В качестве примера можно представить, если закреплена коронная шестерня, тогда входной вал передает крутящий момент на солнечную шестерню. От солнечной шестерни идет передача момента дальше на сателлиты. Сателлиты проходят по коронной шестерне и вращают водило.

Водило, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал коробки. По такому принципу построена планетарная коробка передач, куда также включены специальные системы торможения (тормоза) и блокировки элементов планетарного механизма.

С учетом особенностей конструкции можно выделить два типа планетарных передач:

• в первом типе блокируется только один тип шестерен (одноступенчатая планетарная передача);
• во втором возможна блокировка разных видов шестерен (многоступенчатая планетарка);

Также планетарный ряд может быть как с закрепленным элементом, так и с дифференциальным. Во втором случае ни один из элементов не зафиксирован жестко, что позволяет изменять вращение отдельно (посредством усилий, которые прикладываются к валам). Данный механизм позволяет вращаться наименее нагруженному валу с наибольшей скоростью.

Статья в тему: Распредвал

Где используется планетарный механизм в автомобиле

Начнем с того, что планетарная передача используется в устройстве различных типов техники. Что касается автоиндустрии, чаще всего планетарный механизм лежит в основе дифференциала автомобиля.

Дифференциал стоит на каждой ведущей оси. Именно в дифференциале использован такой тип планетарной передачи, где ни один из элементов не имеет жесткой фиксации. Через входной вал момент передается на шестерню (не коронную, так как зубья расположены не вниз, а по сторонам). Шестерня передает момент на сателлиты, к которым присоединены 2 солнечные шестерни.

Принцип работы таков, что сателлиты вращаются с одинаковой скоростью, однако солнечные шестерни могут иметь разную скорость вращения, причем отличную друг от друга. Однако если сложить скорости, сумма всегда является одинаковой.

Идем далее. Планетарная передача также лежит в основе гидромеханической планетарной коробки передач АКПП. Если просто, общий принцип работы также основывается на вращении трех типов шестерен. При этом устройство намного сложнее, так как современная коробка передач требует от 5-и до 6-и передач для движения вперед. Вполне очевидно, что на одном планетарном механизме невозможно реализовать такую задачу.

В устройстве современной трансмиссии инженеры используют целый планетарный ряд АКПП. Планетарные ряды фактически являются связанными между собой несколькими планетарными механизмами. Благодаря такой конструкции можно гибко реализовать диапазон передаточного соотношения от 0.7:1 (для повышенных передач) и 4.5:1 (на пониженных). Передаточное соотношение, например, 0.7:1, означает, что на один оборот выходного вала входной вал делает 0.7 оборота.

Также в устройстве АКПП имеются специальные тормозные механизмы, которые нужны для переключения передач. Указанные механизмы (тормоза АКПП) имеют возможность притормозить вращение шестерен, а также полностью их заблокировать для подключения других элементов.

Материал шатунов

Рычаги педалей могут изготавливать из разных материалов:

• сталь,
• алюминий,
• титан,
• карбон.

На какие только ухищрения не идут производители шатунов, чтобы снизить вес: изготавливают их сложной замысловатой формы, делают канавку снаружи, оставляют пустоту внутри. Более легкие шатуны, кроме того что снижают общий вес велосипеда, так ещё легче раскручиваются. Чем меньшую массу нужно раскрутить, тем быстрее можно ускориться.

Хотя шатуны и являются одними из самых нагруженных деталей велосипеда, их можно сделать пустотелыми. Как в случае с рамой велосипеда, точно так же полый рычаг педали сохраняет свою прочность и жесткость при намного меньшем весе. Наличие пустоты внутри детали значительно на показатели прочности не влияет.

Стальные шатуны могут быть цельными и трубчатыми. Для отечественных велосипедов и шоссейных их делают цельными. Очень часто на горные велосипеды и спорт байки BMX ставят облегченные полые рычаги педалей.

Все прочные, у которых низка вероятность поломки, алюминиевые детали изготавливают горячей или холодной ковкой. Велосипедные шатуны прессуют по металлической вставке, а затем её удаляют, после чего получается готовая деталь с фигурной канавкой. Полые рычаги из алюминия делают только методом холодной ковки Hollowtech, впервые внедрённым фирмой Shimano. Такие изделия применяются вместе с полым валом каретки, закреплённые на его 8-ми шлицевых торцах увеличенного диаметра.

Для редких спортивных велосипедов изготавливают шатуны из титана или карбона. Карбоновые изделия могут быть как однородными, так и с алюминиевой или титановой основой внутри. Ясное дело, что чем сложнее технология изготовления, тем дороже готовое изделие.

Социально-исторические аспекты [ править ]

Ремонт велосипедов в Китае, 1987 г.

Велосипед оказал значительное влияние на человеческое общество как в культурной, так и в промышленной сфере.

Список фильмов о велосипедах и велоспорте

Экономические последствия править

• Велосипедная промышленность
• Всемирная помощь велосипедистам
• Массовое производство
• Запланированное устаревание
• Список компаний-производителей велосипедов

В сокращении бедности править

Снижение велосипедной бедности

• Байсикели Угундузи
• Бамбуковый велосипедный проект
• Велосипеды, а не бомбы
• Велосипеды в Руанду
• BikeTown Африка
• На педалях к свободе
• С моими собственными двумя колесами
• Всемирная помощь велосипедистам
• Рабочие велосипеды

Юридические требования править

Венская конвенция о дорожном движении из Организации Объединенных Наций считает , велосипед , чтобы быть транспортным средством, а человек , управляющим велосипедом (действительно ли езда или нет) считается оператором.

Велосипедное право

Рулевой узел

Система управления включает руль, вилку, вынос и рулевую колонку.

Вилки могут быть амортизационными, либо жёсткими. Последние легче и значительно дешевле. Более дорогие и комфортные — амортизационные модели. В их конструкции присутствуют разнообразные технические решения: используются эластомеры, разнообразные пружины, пневматические или жидкостные амортизаторы.

Рулевая колонка позволяет вилке свободно поворачиваться внутри стакана при поворотах.

Вынос — деталь, фиксирующая расстояние между рамой и рулём. Руль в свою очередь может иметь различные формы, зависящие от назначения велосипеда.

Из чего состоят колеса

Велосипедные колеса – прочные и легкие конструкции, которые дают движение и за счет вращения удерживают раму в вертикальном положении. Традиционно велосипед имеет задний привод, то есть заднее колесо – толкающее, а переднее – ведомое и отвечает за управление.

На рисунке показано, из чего состоит классическое велоколесо. Устройство простое и почти не изменилось со времен своего основания.

Схема велосипедного колеса

Втулка – центральная часть, состоит из оси, подшипников и шайб. Основное назначение – задание и удержание крутящего момента. На задние втулки закрепляются трансмиссионные звездочки. Внутреннее устройство сложнее, чем у передних, так как втулка участвует непосредственно в раскручивании колеса. На дорожных моделях, помимо этого, в задние втулки интегрирован тормозной механизм. Планетарные задние втулки имеют скрытый механизм переключения скоростей.

Обод – круглое кольцо, которое закрепляется к втулке через спицы. Геометрия обода в сочетании с натяжением спиц определяет устойчивость колеса к повреждениям и динамическим нагрузкам. Ободья для велосипедных колес изготавливают из алюминия, спицы – из легких сплавов с хромовым напылением. Традиционно головки-регуляторы натяжения спиц находятся у ободьев, но существуют и «перевертыши», которые настраиваются на втулке.

Шины состоят из камеры и покрышки. Камера – полое резиновое изделие, которое накачивается воздухом до нужного давления. С «внешним миром» она связана ниппелем, через него воздух закачивается внутрь шины. Неплохо также узнать, какими бывают велониппели и чем они различаются. Для защиты камеры от остриев головок спиц поверх внутренней части обода накладывается резиновый флиппер.

Покрышка – внешняя часть шины и состоит из бортов, боковин и контактной части – протектора. В зависимости от предназначения велосипеда, устанавливаются различные типы покрышек:

• слики, полуслики – на шоссейники, для ровных дорог;
• дорожные – шины со средним рисунком протектора;
• агрессивные – покрышки с выраженным рисунком, для горных велосипедов;
• гибридные: могут использоваться и на ровном покрытии, и в бездорожье (но уступают по проходимости агрессивным).

Видимость колеса в темноте в лучах света дает катафот – оранжевая вставка на спицы. В связи с требованиями по безопасности движения катафотами оснащаются колеса всех велосипедов.