УСТРОЙСТВО, РЕМОНТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВЕЛОСИПЕДОВ

Устройство велосипеда

Велосипед состоит из та­ких основных частей — рама с передней вилкой, руль, седло, колеса с шина­ми н передаточный меха­низм, который включает механизм каретки, педали, шатуны, шестерни, цепь, тормоза, оборудование.

Велосипедная рама — основная часть коист-
рукции велосипеда, на которую монтируют все узлы. Раму изготавливают из стальных тонко­стенных труб, составные части ее соединяют путем сваривания или пайки. Рама, в зависи­мости от назначения и типа велосипеда, имеет различные размеры и геометрию. Основные размеры велосипедной рамы представлены на рис. 1. Длина рамы определяется длиной верх­ней трубы н длиной задней вилки. Устойчи­вость велосипеда и его ходовые качества за­висят от размеров и конструктивных особен­ностей рамы. Устойчивость велосипеда зависит от величины провисания каретки: с увеличе­нием размера провисания увеличивается и ус­тойчивость, но одновременно снижается про­ходимость велосипеда вследствие сокращения расстояния между центром каретки н проезжей частью. На устойчивость велосипеда аналогич­но влияет угол наклона передней трубы (руле­вой колонки) вместе с конструкцией передней вилки. Этот угол обычно составляет 67—74°.

Рама велосипеда должна быть прочной, жесткой, легкой н сваренной таким образом, чтобы не было перекосов труб. Основное тре­бование при изготовлении рамы состоит в том, чтобы оси передней и подседельной труб, перед­ней н задней вилок находились в строго вер­тикальной плоскости. Лишь при соблюдении этого условия переднее и заднее колеса вело­сипеда прн езде будут идти след в след, вело­сипед не будет уводить в сторону и, таким об­разом, им будет легко управлять.

Передняя вилка жестко соединена с рулем и передним колесом и является механизмом управлення (рис. 2). Устройство передней вилки простое — она состоит из двух перьев.

Рис. 1. Основные размеры велосипедной рамы: А — база велосипеда; В—высота рамы (расстояние от центра каретки до верхней кромки подседельной трубы); 3—длина верхней трубы; Л — длина цепной вилки; Г—провис каретки (расстояние между центром каретки и прямой, которая проходит через центры осей колес); К — угол наклона передней трубы; М — угол наклона подседельной трубы; R — расстояние от центра колеса до поперечины между перьями цепиой вилкя или верхними стояками; Е—длина передней трубы; Д — днаметр под штырь седла; X — посадочный размер под втулку заднего колеса

соединенных между собой коронкой, спаянных с помощью латуни. В концы перьев впаяны наконечники со специальными прорезями для крепления оси втулкн переднего колеса. Для увеличения надежности в верхнюю часть перь­ев вилки й в нижнюю часть стержня вилки впаивают усилители. В внлке есть отверстия для крепления переднего грязевого щитка. От формы и угла наклона передней внлки зависит легкость хода велосипеда, устойчи­вость во время преодоления неровностей и ес­тественных препятствий. Поэтому передняя вилка должна быть прочной, хорошо аморти-

Рис. 3. Вылет (рас­стояние между точками а и 6) и изгиб (рас­стояние между точками виг) передней втулки

Рис. 2. Устройство и ос­новные размеры передней вилки велосипеда. Устрой­ство: / — стержень; 2 — укрепитель вилки; 3 — коронка; 4 — укрепи­тель перьев вилки; 5 — перья вил­ки; 6 — иаконечиикн; 7 — отвер­стия для крепления опор переднего щитка; 8 — прорези для крепле­ния оси передиего колеса. Основ­ные размеры: Н — длииа стерж­ня; О — размер резьбы стержня; Z), — виутреииий диаметр стерж — ия; D2 — посадочный диаметр под коиус иижиего подшипинка; П — расстояние от центра колеса до короики; С — изгиб перьев; Б — посадочный размер под втулку передиего колеса

зировать за счет не­обходимого изгиба и вылета. Ее перья из­готавливают из ко­нических труб высо­кокачественной ста­ли. Под вылетом передней внлки по­нимают расстояние, образуемое между продолжением оси передней трубы ра­мы и верхней части передней вилки и перпендикуляром, опу­щенным с оси переднего колеса на горизон­тальную плоскость дороги (рис. 3). Вылет мо­жет быть положительным (расстояние впереди опущенного перпендикуляра) и отрицательным (расстояние измеряют позади точки соприкос-
новення шнны с плоскостью дороги). Малый вылет обычно составляет для велосипедов раз­личного назначения 40—65 мм, а нарушение этих размеров делает велосипед неустойчивым и непослушным в управлении. Большой вылет создает нные трудности. Например, в управле­нии велосипедом приходится прикладывать много сил для поворота руля, создается впе­чатление езды по сыпучему песку. При отрица­тельном вылете вилки создаются условия, за­трудняющие сохранение равновесия. Таким велосипедом трудно управлять.

Передняя вилка и закрепленный в ней руль свободно вращаются на двух шарикоподшип­никах в передней трубе рам н образуют так называемую рулевую колонку.

Руль выполняет несколько функций. Прежде всего, он служит для управления движением велосипедиста, а кроме того, для сохранения равновесия, обеспечивает необходимое поло­жение рук н туловища во время езды. Руль является точкой приложения усилий, так как езда на велосипеде требует устойчивого поло­ження тела, а поэтому во время преодоления трудных участков дороги — подъемов, езде против ветра и т. д. велосипедист, прилагая усилия к рулю, создает противодействие сил. Рули, в зависимости от назначения велосипе­дов, бывают различной конструкции. Для про­гулок они более высокие и создают максималь­ные удобства для езды. На спортивных вело­сипедах конструкция руля предполагает наи­более обтекаемую посадку для сокращения затрат физических сил, необходимых для пре­одоления встречного потока воздуха.

Руль велосипеда состоит из рулевой трубы,

выноса, стяжного болта и ннжнего распорного конуса. Основными размерами руля являются его ширина, глубина нзгнба, длина выноса. Рули могут быть трех типов: с загнутыми концами рулевой трубы (ручками) вниз, вверх, в горизонтальной плоскости. Основные пара­метры руля должны обеспечивать непринуж­денное положение тела (посадку). Для езды с оздоровительными целями наиболее выгод­ным является наклон туловища вперед прибли­зительно под углом 45°. При таком положении обеспечивается целесообразное распределение тяжести тела, усилия на руки неутомительны. Рулевую трубу можно соединить с выносом такой длины, которая больше всего подходит для конкретного человека. Выносы различной длины обычно устанавливаются лишь на спор­тивных велосипедах, хотя при необходимости могут устанавливаться на любом велосипеде.

Колеса. Велосипедное колесо состоит из втулки н обода, связанных между собой ме­таллическими спицами. На ободе устанавли­ваются резиновая камера и покрышка либо однотрубка. Колесо должно быть очень проч­ным, жестким, иметь минимальный вес.

Втулка переднего колеса может иметь не­сколько конструкций. Однако принципиальной разницы в ннх нет, так все онн являются лишь только опорой колеса. Легкость хода колеса обеспечивается работой шарикоподшипнико­вой втулки (рис. 4).

Втулки заднего колеса могут быть трех ти­пов: тормозные со свободным ходом; бестор — мозные со свободным ходом; без свободного хода. Втулка заднего колеса обеспечивает пе­редачу усилий велосипедиста на колесо.

Рис. 4. Втулка переднего колеса:

/— контргайка; 2 и 8—коиус; 3 и 7 — флаицы; 4 — шарики; 5—стальной цилиндрический корпус; 6—ось; 9—зубчатая шайба; 10—гайка

Втулка тормозная со свободным ходом (рис. 5) является наиболее удобной в эксплуатации, она обладает всеми преимуществами — обес­печивает при необходимости торможение и имеет свободный ход, что создает несомненные удобства в езде.

Бестормозная втулка со свободным ходом (рис. 6) требует дополнительной установки тормозов, так как устройство втулки не пре­дусматривает торможения. Свободный ход обеспечивается наличием трещотки, которая может устанавливаться на втулке самостоя­тельным сменным узлом либо предусмотрена в самой втулке.

Рис. 5. Втулка тормозная со свободным ходом:

/— контргайка; 2— левый конус; 3— корпус втулки; 4 — тор­мозной барабан; 5 — ленточная пружина; 6 — стопорное кольцо; 7 — шайба; 8 — тормозные ролики; 9 — тормозной конус; 10 — чашка; //— пылезащитное кольцо; 12—ведущая шестерня; 13 — стопорное кольцо аедущей шестерни; 14 — ведущий коиус; 15 — пылезащитное кольцо ведущего конуса; 16 — правый конус; 17 — ось; 18 — сепаратор с шариками; 19 — ведущие ролики веду­щего коиуса; 20 — сепаратор тормозного механизма; 21 — тормоз­ной рычаг; 22 — хомут

Втулка заднего колеса без свободного хода (рис. 7) обеспечивает движение велосипеда только до тех пор, пока вращаются педали,

Рис. 6. Бестормозиая втулка со свободным ходом: / — корпус; 2 и 5 — фланцы; 3 — корпус; 4 — ось; 6 — ведомая шестерня; 7 — контргайка; 8 — корпус трещотки; 9 — конус тре­щотки; 10—шайба; // — втулка; 12 — пружиика; 13— защелки храповика

прн их остановке останавливается и движение велосипеда. Втулка без свободного хода долж­на иметь на правом фланце две резьбы — одну правую и чуть меньшего диаметра левую, что позволяет накручивать ведомую шестерню и закреплять ее контргайкой.

Рис. 7. Втулка без свободного хода: / — винт механизма иатяжки цепи; 2—коитргайка; 3 — коиус; 4—ось, 5—правый фланец; 6 — ведомая шестерня; 7—коитр­гайка ведомой шестерни; 8 — ганка; 9 — поперечина; 10—гайка механизма натяжки цепи

Обод колеса изготавливают из различных материалов и сплавов — чаще всего из стали, дюралюминия (рис. 8). На ободе имеются от­верстия для установки ниппелей спиц. Под ниппели необходимо подкладывать специаль­ные шайбы во избежание продавливания ниппелем обода вокруг отверстия. Основными характеристиками обода являются посадочный диаметр и ширина.

Резиновая пневматическая шина, смонтиро­ванная на ободе колеса, обеспечивает мягкость хода велосипеда во время езды по неровностям проезжей части, надежное сцепление колеса с покрытием, делает езду на велосипеде бес­шумной. Велосипедная шина состоит из по­крышки и камеры. Обод, выступающие нип­пели и концы спиц закрываются по всей окруж­ности обода резиновой полоской во избежание механического повреждения камеры.

Рис. 8. Основные характеристики различных типов обода:

а — стальной обод с профилем для покрышки с проволочным бортом; б — стальной обод коробчатого сечения; в — дюралюми­ниевый обод. Основные размеры обода: Д— посадочный диаметр обода; И — ширина обода

Передаточный механизм велосипеда. Вело­сипедист осуществляет вращательные движе­ния шатунов. Через цепь усилия передаются на ведомую шестерню заднего колеса велоси­педа и таким образом приводят в движение систему «велосипедист — велосипед». Начиная с педалей — места приложения усилий, раз­

виваемых нижнимн конечностями, и заканчи­вая ведомой шестерней заднего колеса, все детали, задействованные в передаче усилий, составляют передаточный механизм.

Соотношение количества зубцов ведущей и ведомой шестерен называют передаточным чис­лом. Если ведущая шестерня имеет 48 зубцов, а ведомая 16, то передаточное число равняется 48 : 16 = 3. Это значит, что на каждый оборот педалей (ведущей шестерни) заднее колесо совершит три оборота. Зная окружность зад­него колеса в миллиметрах (для дорожных велосипедов она постоянна и равна 710 мм), можно вычислить путь в метрах, который со­вершает велосипедист за один оборот педалей. Этот путь называется укладкой, или величиной передачи. Правильный выбор ведущей и ведо­мой шестерен позволяет каждому велосипе­дисту в соответствии с особенностями профиля дороги, метеоусловий и уровнем своей подго­товленности ехать с оптимальной скоростью, эффективно преодолевать подъемы, встречаю­щиеся на пути. Использование того или другого передаточного соотношения зависит от назна­чения велосипеда и рельефа местности. При различной скорости езды возможность изме­нять передаточное соотношение позволит со­хранять оптимальный режим частоты педали­рования и прилагаемых к педалям усилий.

Механизм кареткн. Этот механизм состоит из кареточного вала, изготовленного как одно це­лое с конусами шарикоподшипников, вращаю­щегося на этих подшипниках, чашек, завинчи­вающихся в кареточный узел (рис. 9). На ка­реточном валу крепятся шатуны — левый и правый. В каждом шатуне есть два отверстия:
одно для вала карет­ки, другое (с резь­бой) — для установ­ки педали. Шатуны делают из прочного металла, чаще всего из стали. Для спор­тивных велосипедов шатуны изготавли­вают из дюралюми­ния или легких спла­вов. В зависимости

Рис. 9. Механизм каретки: / — левый шатун; 2 — контргай­ка; 3 — левая чашка, 4 — вал ка­ретки; 5 — правая чашка; в — ве­дущая звездочка; 7 — правый шатуи; 8 — гайка; 9 10 — клинок

от типа велосипеда шатуны бывают раз­личной длины, изме­ряемой между цен­трами отверстий для вала каретки и оси педали.

шайба;

К правому шатуну крепят ведущую шес­терню. Крепить шес­терни можно не­сколькими способа­ми. Наиболее рас­пространенным для неспортивных вело­сипедов является не­разъемное шлицевое соединение. Ведущую шестерню можно крепить к шатуну тремя или пятью болтами. Система крепления ведущей шестерни на болтах дает возможность без смены шатуна установить шестерню, имеющую необходимое количество зубцов.

Количество зубцов ведущей и ведомой шес­терен у различных велосипедов может иметь

Рис. 10. Устройство велосипедной роликовой цепи:

/ — втулка; 2— ролнк; 3 — внутренняя пластника; 4 — наружная пластинка; 5 — ось

разное передаточное соотношение. Чтобы об­легчить езду на велосипеде в различных усло­виях, конструкторами предусмотрены механиз­мы, которые дают возможность во время езды изменять величину передаточного соотноше­ния. Наиболее распространены многоступенча­тые передаточные механизмы, устанавливаемые на трещотках заднего колеса. Переключение осуществляют путем перебрасывания цепи с одной шестерни на другую, имеющую иное количество зубцов. Переключение можно про­водить на ведомых шестернях задним переклю­чателем передач, а также на ведущих передних шестернях.

Конструкция переключателей может быть различной. Передние переключатели пред­ставляют собой вилку, устанавливаемую иа передвигаемом штыре, задние переключатели

Рнс. 11. Цельнометаллические педали с туклипсами (а) и с резиновой накладкой (б): / — туклипсы; 2 — винт крепления колодки; 3 — резиновые колод­ки; 4 — конус; 5 — гайки; 6 — крышка

могут быть двуроликовыми либо параллело- граммного типа.

В состав передаточного механизма входит велосипедная цепь, посредством которой пере­даются усилия с ведущей на ведомую шестер­ню. Велосипедная цепь состоит из втулочно­роликовых блоков, соединенных между собой двумя внешними пластинами с запрессованными в них двумя осями (рис. 10). Велосипедная

Рис. 12. Седло с передней и задней пружинами: / — твердое покрытие седла; 2 — задняя рамка; 3 — удлиненная пружина; 4 — пружииы; 5 — передняя рамка; б — штифт; 7 — передняя пружина; 8—гайка; 9 — болт передней пружины; 10 — планка каркаса; // — ось замка; 12 — гайка замка; 13 — замок; 14 — спиральная пружина; 15 — болт спиральной пружины

цепь должна быть прочной и обеспечивать мяг­кость передачи усилий велосипедиста.

Педали являются той частью конструкции велосипеда, к которой прилагаются основные физические усилия велосипедиста. Педаль представляет собой рамку, вращающуюся на двух шарикоподшипниках на педальной оси. В зависимости от назначения велосипеда при­меняют цельнометаллические педали или ме­таллические педали с резиновыми колодками. Цельнометаллические педали могут иметь ре­зиновую накладку либо на педали могут уста­навливаться туклипсы, позволяющие с макси­мальной эффективностью использовать мы­шечную силу ног (рис. 11).

Седло. В зависимости от назначения вело­сипеда седло должно соответствовать предъ­являемым требованиям, и поэтому может иметь различную конструкцию. На мужских дорож-

/ — задняя рамка; 2 — правая и левая стальные пластины: 3 — удлиненные пружины; 4 — пружинодержатель; 5 — передняя рамка

Рис. 14. Седло с жестким каркасом без пружин: I — покрытие седла; 2 — задияя рамка; 3 — каркас седла; 4 — наружные шайбы замка; 5 — зубчатые планки замка; 6 — передняя рамка; 7— натяжной болт; 8 — планка для натяжного болта; 9 — гайка натяжного болта; 10 — заклепки

ных велосипедах рекомендуется устанавливать седла с задними и передней пружинами, на туристских — седла с продольными пружина­ми, на спортивных — седла с жестким карка — сом без пружин (рис. 12—14). Для женщин предпочтительны широкие седла, для муж­чин — узкие.

Тормоза. На велосипедах устанавливают тормоза, приводящиеся в действие усилиями ног и рук. Ножные тормоза действуют от на­жима ногой на педаль в обратном направле­нии. Тормозящее действие осуществляется тормозной системой втулки со свободным ходом.

Ручные тормоза имеют несколько разно­видностей: осуществляющие торможение рези­новой колодкой, воздействующей непосред­ственно на шину колеса; клещевого типа, охва­тывающие тормозными колодками обод по бо­ковым поверхностям; стременного типа, тор­мозные колодки которых действуют на боковые поверхности ободов.

Дополнительное оборудование велосипеда включает в себя багажник, фару с генератором для освещения, счетчик километров, зеркало заднего вида.