Колесо

Содержание

Велосипедное колесо состоит из обода и втулки, связанных между собой тонкими металлическими спицами. На ободе смонтирована пневматическая резиновая шина. Колесо велосипеда должно быть прочным и достаточно жестким, иметь минимальную массу.

Колеса дорожных велосипедов изготовляются преимущественно таких размеров по диаметру.

Велосипедов:

— для взрослых — 704 мм

— для подростков — 611 мм

Колеса с большим диаметром имеют некоторые преимущества при езде по плохим дорогам. Они легче перекатываются по неровностям, меньше погружаясь в углубления; площадь контакта их с покрытием дороги большая, что уменьшает пробуксовку; велосипед менее чувствителен к заносу и более устойчив.

В последние годы велосипедная промышленность начала изготовлять новые модели дорожных универсальных складных

велосипедов с уменьшенными колесами размером 18, 20 и 24 дюйма, которые удобны для эксплуатации в условиях города, а также для транспортировки их и хранения.

Втулки переднего колеса.

Велосипедные колеса, как передние, так и задние, монтируются на втулках, снабженных для большей легкости хода шарикоподшипниками.

Передние втулки делятся на дорожные и спортивные.

Существует несколько конструкций передних втулок дорожного типа. Наиболее рациональной из них с малым количеством деталей надо считать втулку (рис. 13) с корпусом 5, изготовленным штамповкой из трубы за одно целое с чашками с двух сторон, шариковые дорожки (места катания шариков) которых могут быть обработаны строго концентрично. Сверху на расширенные части корпуса 5 напрессованы два фланца 3, 7 с отверстиями под спицы.

Рис. 13Втулка переднего колеса дорожного велосипеда:

1 — контргайка; 2 — левый конус; 3 — фланец; 4 — шарик; 5 — корпус; 6 — ось; 7 — правый фланец; 8 — правый конус; — зубчатая шайба; 10 — наружная осевая гайка.

 

Втулка вращается на двух шарикоподшипниках, образованных чашками (чашечными углублениями) в корпусе двумя конусами — правым 8 и левым 2, навинченными на ось 6 и шариками 4диаметром 5 мм, уложенными в сепараторы или без них. Правый конус 8 (без лысок под ключ) навинченный на ось до упора, в дальнейшем при эксплуатации остается всегда неподвижным; левый конус 2, регулируемый, навинчивается до устранения зазора в подшипниках, после чего оба конуса закрепляются контргайками 1. Колесо со втулкой крепится в перьях передней вилки навинченными на обоих концах оси наружными осевыми гайками 10 с зубчатыми шайбами 9.

Детали втулки переднего колеса изображены на рис. 14.

Рис. 14. Детали втулки переднего колеса.

1 — контргайка; 2 — левый конус; 4 — шарик; 5 — корпус втулки в сборе; 6 — ось; 6 и 8 — ось с правым конусом; 9 и 10 — гайка с зубчатой шайбой в сборе 

Для обеспечения износоустойчивости и долговечности втулок детали подшипников делают из высокопрочных сталей: чашки или корпуса — из хромистой стали 15Х, а конусы — из подшипниковой стали ШХ15 с последующей термической обработкой. Для большей легкости хода шариковые дорожки в сыром виде обкатываются шариками и полируются после термообработки. В каждом подшипнике имеется при наличии сепараторов 7 шариков, или без них — 9 шариков. Ось втулки и сопряженные с ней детали имеют метрическую резьбу М8Х1. Ось делается из стали марки 45.

Наружные поверхности втулок имеют трехслойное декоративно-защитное покрытие: медь — никель — хром.

Втулка заднего колеса.

Втулка заднего колеса является наиболее ответственным и сложным узлом велосипеда. Она служит не только опорой для колеса, но, главное, с ее помощью осуществляется движение, рабочий ход велосипеда.

Существуют три основных типа втулок заднего колеса: 1 — тормозная со свободным ходом; 2 — бестормозная со свободным ходом; 3 — без свободного хода.

Втулка заднего колеса тормозная со свободным ходом.

Втулки этого типа содержат в себе механизмы, позволяющие осуществлять рабочий ход, свободный ход и торможение. Из них самая надежная и удобная в эксплуатации — втулка системы «Торпедо»; ею оснащены дорожные велосипеды разных моделей отечественного производства. Устройство и действие ее таково (рис. 15).

Рис. 15Втулка заднего колеса тормозная со свободным ходом:

1 — контргайка; 2 — левый конус; 3 — корпус втулки; 4 — тормозной барабан; 5 ленточная пружина; 6 — стопорное кольцо; 7 — шайба; 8— тормозной ролик; 9 — тормозной конус; 10 — чашка; 11 — пылепредохранительное кольцо; 12 — звездочка; 13 — стопорное кольцо; 14— ведущий конус; 15 — пылепредохранительное кольцо; 16 — неподвижный правый конус; 17 — ось; 18 — сепаратор; 19 — ведущий ролик; 20 — латунный сепаратор; 21 — тормозной рычаг; 22 — хомутик.

В корпусе 3 помещены смонтированные на оси 17 ведущая часть втулки с устройством для свободного хода и тормозной механизм. Ведущая часть состоит из конуса 14 и собранных на нем деталей. Ведущий конус 14 имеет пять профильных гнезд со спиральной кривой поверхностью, в которых помещаются пять ведущих роликов19, удерживаемых на своих местах чашкой 10.

Чашка своими винтовыми выступами входит в зацепление с тормозным конусом 9. На ведущий конус надета на шлицы ведомая звездочка 12 и закреплена стопорным кольцом 13. Между звездочкой и буртиком ведущего конуса установлено пылепредохранительное кольцо 11. С другой стороны буртика на шариковой дорожке расположен сепаратор 18 с одиннадцатью шариками, образующий вместе с корпусом подшипник свободного хода. Ведущий конус опирается на неподвижный правый конус 16, навернутый на ось 17, образуя вместе с семью шариками в сепараторе подшипник рабочего хода, закрытый пылепредохранительным кольцом 15.

К тормозному механизму втулки относятся: тормозной конус 9, тормозной барабан 4 и левый конус 2 с собранными на них деталями. На двух лысках конуса 9 находятся два тормозных ролика 8, удерживаемые латунным сепаратором 20 с двумя окнами для выхода роликов и двумя пружинящими усиками. Сепаратор удерживается на конусе с помощью шайбы и стопорного кольца 6.

Тормозной конус 9 вместе с собранными на нем деталями входит внутрь тормозного барабана 4 и упирается своей конической поверхностью в закругленные края его торцовой части. Тормозной барабан 4 состоит из двух половинок, связанных между собой ленточной пружиной 5; своими двумя отогнутыми усиками он входит в паз левого конуса 2, удерживаемого неподвижно тормозным рычагом 21, закрепленным хомутиком 22 на трубе задней вилки.

Левый конус в сборе навертывается на ось 17 с резьбой диаметром 11мм и закрепляется на ней контргайкой 1. Имея шариковую дорожку, левый конус вместе с одиннадцатью шариками в сепараторе и корпусом втулки образует левый подшипник втулки. Коническая часть левого конуса точно также, как и тормозного, упирается в закругленные края торцовой части тормозного барабана и служит для распирания его в момент торможения.

Корпус втулки 3 имеет с двух сторон дорожки для катания шариков, которые вместе с шариками диаметром 6 мм и конусами левым и ведущим 14 образуют шарикоподшипники свободного хода. Работает втулка следующим образом.

Рабочий ход велосипеда. Когда при работе велосипедиста педалями ведомая звездочка 12 получает через цепь вращение по часовой стрелке, вместе с ней начинает вращаться также ведущий конус 14. В это время ведущие ролики 19, задерживаемые чашкой 10, поднимаются по кривым поверхностям гнезд ведущего конуса и, коснувшись внутренней цилиндрической поверхности корпуса втулки, заклиниваются; получив сцепление с корпусом втулки, ведущий конус увлекает его, вращая связанное с ним заднее колесо. В этом случае вращение втулки происходит на левом подшипнике, с опорой на неподвижный левый конус 2 и на правом подшипнике рабочего хода, с опорой на неподвижный правый конус 16. Так осуществляется рабочий ход велосипеда, его движение вперед.

Свободный ход велосипеда. Если прекратить работу педалями, следовательно, прекратить вращение ведомой звездочки, а значит и ведущего конуса, то ролики 19, скатываясь в свои гнезда, расклинятся, сцепление ведущего конуса с корпусом прекратится, и колесо вместе с корпусом начнет свободно вращаться на шарикоподшипниках, опираясь на неподвижный левый конус 2 и на неподвижный в тот момент ведущий конус 14. Велосипед, получив разгон свободно катится вперед.

Торможение движущегося велосипеда. Если вращать педали в обратном направлении и таким образом поворачивать ведомую звездочку с ведущим конусом против часовой стрелки, ведущий конус 14 посредством пяти роликов 19 повернет чашку 10, которая, находясь своими винтовыми выступами в зацеплении с тормозным конусом 9, начнет поворачивать его. В это время тормозные ролики о, перемещаясь по лыскам тормозного конуса, поднимутся и выступят настолько из окон сепаратора 20, удерживаемого от поворота трением его пружинящих усиков о внутреннюю стенку тормозного барабана 4, что, попав в продольные канавки барабана, войдут в зацепление с ним, удерживая с этого момента тормозной конус от проворачивания. Чашка 10, проворачиваясь еще более, продолжает давить на винтовые выступы тормозного конуса, который, вдвигаясь внутрь тормозного барабана, в свою очередь давит на него своей конической частью и надвигает его на коническую поверхность левого конуса 2. Таким образом тормозной барабан 4 встречными коническими поверхностями левого и тормозного конусов распирается и обе половинки его, раздвигаясь, начинают плотно прилегать к стенкам корпуса втулки, создавая плавное и надежное торможение вращающегося заднего колеса, торможение движущегося велосипеда.

Детали тормозной со свободным ходом втулки заднего колеса изображены на рис. 16.

Рис. 16. Детали втулки заднего колеса тормозной со свободным ходом:

— контргайка; 2 — левый конус; 3 — корпус втулки; 4 — тормозной барабан; — ленточная пружина; 6 — стопорное кольцо; 7 — шайба;8 — тормозной ролик; 9 — тормозной конус; 10 — чашка; 11 — пылепредохранительное кольцо; 12 — звездочка; 13 — стопорноe кольцо;14 — ведущий конус; 15 — пылепредохранительное кольцо; 16 — правый конус; 17 — ось; 18 — шарикоподшипники; 19 — ведущий ролик; 20 — сепаратор; 21 — тормозной рычаг; 22 — хомутик; 23 — шайба с усом; 24 — регулятор цепи в сборе; 26 — гайка; 27 — шарикоподшипник; 28 — ведущий конус в сборе; 29 — тормозной конус в сборе; 30 — левый конус в сборе; 31 — ось в сборе.

 

Бестормозная со свободным ходом втулка заднего колеса. Бестормозная втулка со свободным ходом применяется для дорожных, спортивных туристских и гоночных шоссейных велосипедов. Основным элементом этой втулки является трещотка, которая изготовляется как самостоятельный съемный узел, навинчиваемый на корпус втулки (рис. 17) или как встроенный во втулку храповой механизм свободного хода (рис. 18).

Рис. 17. Бестормозная с навернутой пятиступенчатой трещоткой втулка.

Рис. 18. Бестормозная со встроенной трещоткой втулка:

1 — конус; 2 — левый напрессованный фланец; 3 — корпус втулки; 4 — ось; 5 — правый фланец; 6 — звездочка; 7 — контргайка; 8 — ступица; 9 — конус; 10 — прокладка; 11 — втулочка; 12 — пружинка; 13 — собачка.

Бестормозная втулка со встроенной трещоткой для дорожных велосипедов (рис. 18) имеет на корпусе 3 напрессованные фланцы — левый 2 и правый 5. Правый фланец одновременно служит внутренним корпусом трещотки, в котором расположены два специальных гнезда для «собачек» 13 храпового механизма. Наружный корпус 8 представляет собой ступицу, с внутренней стороны которой имеется зубчатый храповик, а с наружной — шесть продольных пазов, в которые своими соответственно шестью выступами входит звездочка 6 и крепится контргайкой 7 на резьбе. Ступица 8 имеет с внутренней стороны две шариковые дорожки, которые вместе с шариками диаметром 3 мм образуют два шарикоподшипника трещотки: слева, опирающийся на правый фланец (внутренний корпус) 5, и справа — на конус 9. Для регулировки плавности хода трещотки, то есть для устранения большого зазора или заедания в подшипниках, между правым фланцем 5 и конусом 9 уложены тонкие металлические прокладки 10. Корпус втулки 3, на котором монтируется колесо, вращается на двух шарикоподшипниках, образованных шариковыми дорожками корпуса, шариками диаметром 6 мм и конусами 1, навернутыми на ось 4 с правой и левой стороны. Справа на оси между гайкой и конусом 1 для увеличения посадочного размера установлена втулочка 11. Регулировка втулки производится левым конусом подобно передним втулкам.

Работает втулка так: при нажиме на педаль цепь поворачивает ведомую звездочку 6 и вместе с ней наружный корпус трещотки (ступицу) 8, который своим храповиком с помощью «собачек» 13под действием пружинок 12 входит в зацепление с внутренним корпусом 5 и начинает вращать корпус втулки и связанное с ним колесо, осуществляя рабочий ход велосипеда. Если прекратить работу педалями и, следовательно, остановить вращение звездочек, внутренний корпус трещотки 5 вместе с корпусом втулки и колесом будет продолжать вращаться по инерции; в это время «собачки» выходят из зацепления с храповиком и начинают скользить по его зубьям, издавая металлический треск послуживший основанием к названию «трещотка». Так осуществляется свободный ход велосипеда.

Дорожные велосипеды с бестормозной втулкой имеют более легкий ход в сравнении с тормозными, однако они требуют дополнительные тормоза на переднее и заднее колесо.

Преимущественное применение бестормозные втулки получили на спортивных туристских и гоночных велосипедах.

Спортивно-туристские велосипеды имеют бестормозную втулку со встроенной трещоткой на 4 звездочки (рис. 19) для применения многоступенчатой передачи.

Рис. 19. Бестормозная со встроенной трещоткой на 4 звездочки втулка:

1 — конус; 2 — правый фланец (внутренний корпус трещотки); — ступица (наружный корпус); 4 — металлическая прокладка; 5 — контргайка для звездочек; — барашек крепления колеса.

 

Спортивно-шоссейные велосипеды отечественного производства оснащаются задними бестормозными втулками с навернутыми трещотками на 5 звездочек (рис. 17) и быстросъемным эксцентриковым зажимом колеса с деталями, указанными на рис. 20.

Рис. 20. Детали бестормозной с навернутой пятиступенчатой трещоткой втулки:

1 — шток; 2 — конусная гайка; 3 — контргайка; 4 — пустотелая ось; 5 — коническая пружина; 6 — эксцентрик; 7 — колпачок; 8 — конус; 9— корпус втулки в сборе; 10 — трещотка в сборе.

 

Пятиступенчатая трещотка имеет внутренний корпус 9 с храповиком, шариковыми дорожками и метрической резьбой 35х1 для навертывания на корпус втулки. Наружный корпус трещотки 10имеет два симметрично расположенных углубления для размещения «собачек» 13; сверху навернуты звездочки. Наружный корпус опирается на два шарикоподшипника, которые образованы внутренним и наружным корпусами, чашкой 12 и шариками диаметром 3 мм. Для регулировки легкости хода между буртиком внутреннего корпуса и чашкой 12 проложены металлические шайбы толщиной от 0,1 до 0,3 мм. Детали пятиступенчатой трещотки изображены на рис. 21.

Рис. 21. Детали пятиступенчатой трещотки:

12345 — звездочки; 6 — прокладочная шайба; 7 — пружинка; — штифт; 9 — внутренний корпус; 10 — наружный корпус; 11 — шарик; 12 — чашка; 13 — «собачка».

 

Втулка заднего колеса без свободного хода. Задние втулки без свободного хода применяют на спортивно-трековых, фигурных и различных цирковых велосипедах. Ее основное свойство состоит в том, что пока работают педали — движется велосипед;

прекращается работа педалей — прекращается и движение велосипеда.

Втулка без свободного хода (рис. 22) имеет на правом фланце две резьбы: метрическую СПМ 35х1 правую и М33х1 левую. На резьбу СПМ 35х1 навернута ведомая звездочка 6, которая закрепляется контргайкой 7 на резьбе М33х1. Наличие разных резьб препятствует отвинчиванию звездочки в момент торможения, что важно для велосипедов, не имеющих тормозов. В комплект трековых втулок входят сменные звездочки с количеством зубьев 14, 15 и 16 под втулочно-роликовые цепи с шагом полдюйма (1/2″). Для размещения на втулке звездочки и гайки правый фланец смещен влево на размер до 15 мм.

Рис. 22. Втулка заднего колеса без свободного хода:

1 — натяжка цепи; 2 — контргайка; 3 — конус; 4 — ось; 5 — фланец; 6 — ведомая звездочка; 7 — контргайка; 8 — наружная гайка; 9 — мостик; 10 — гайка.

 

Втулки дополнительно снабжаются специальным натяжным устройством для цепи, которое состоит из натяжки 1, мостика 9 и гайки 10. Внутри втулки проходит ось 4, имеющая с двух сторон метрическую резьбу M10х1. На ось навернуты конусы 3 и закреплены контргайками 2. Подшипники втулки укомплектованы шариками диаметром 6 мм по 9 штук в каждом. Втулки к наконечникам задней вилки крепятся наружными гайками 8. Подшипники втулки без свободного хода регулируют так же, как передней втулки, с левой стороны, отпуская или затягивая левый конус. Насаженные на корпус фланцы имеют для трековых велосипедов увеличенный диаметр с числом отверстий под спицы 36. Размеры резьб, применяемых в велосипедах, приведены в табл. 4.

 

Таблица 4. Резьбы, применяемые в велосипедах

Размеры ∙ Применение

Спица и ниппель:

СПМ2,1х0,4 — спортивного велосипеда

СПМ2,Зх0,4 — дорожного велосипеда

М4 ∙ Переключатель передач

М5 ∙ Тормоз, педаль, насос, переключатель передач, втулка колес, щиток, педаль

М6 ∙ Кареточный механизм, втулка заднего колеса, тормоз, насос, зеркало заднего вида, каретка

М7 ∙ Педаль спортивного велосипеда

М8х1 ∙ Втулка колес, рама, седло, руль, педаль дорожного велосипеда

M9x1 ∙ Ось втулки переднего колеса спортивного велосипеда

М10х1 ∙ Втулка колес, седло, переключатель задний

M11х1 ∙ Ось задней втулки дорожного велосипеда

M14х1 ∙ Насос

M14x1,25 ∙ Педаль, шатун

М14×1,25 левая ∙ То же

М20х0,75 ∙ Педаль

М22х0,75 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-туристского велосипеда

СПМ23х0,75 ∙ Насос

СГ1М23х1 ∙ Педаль

СПМ26х1 ∙ Передняя вилка

М33х1 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-трекового велосипеда

СПМ35х1 ∙ Рамы, кареточные механизмы, втулки задних колес

СПМ35х1 левая ∙ Рамы, кареточные механизмы

СПМ42х1 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-туристского велосипеда

СПМ51х1 левая ∙ Трещотка

СПМ55х1 левая ∙ То же

 

Ободья колес (рис. 23) изготовляют профильной вальцовкой из спальной полированной ленты. Для дорожных велосипедов применяют ободья (рис. 23, а) из ленты толщиной 0,8 мм с профилем для покрышки с проволочным бортом по ГОСТ 3284—75. Разновидностью этих ободьев являются стальные ободья коробчатого сечения из ленты толщиной 0,7 мм, выпускаемые Харьковским и Жуковским велосипедными заводами, отличающиеся прочностью и большой жесткостью (рис. 23, б).

Рис. 23Виды ободьев:

а — обод из стальной ленты с профилем для покрышки с проволочным бортом; б — обод коробчатого сечения из стальной ленты; в — обод коробчатого сечения из алюминиевого сплава

Хорошо зарекомендовали себя ободья, изготовляемые Харьковским велосипедным заводом для спортивно-туристских велосипедов из алюминиевого сплава коробчатого сечения; сваренные в кольцо электросваркой встык, они прочные, жесткие и легкие.

Ободья из стальной тонкой ленты (толщиной 0,8 и 0,7 мм) проваривают по бортам по всему периметру сплошным швом; это делает их прочными и жесткими, хорошо удерживающими центровку колес. Соединяют профильную ленту в кольцо электросваркой встык. Каждый обод имеет отверстия диаметром 2,5 мм под спицы. Чтобы придать большую жесткость колесу, отверстия под спицы пробиваются со смещением от средней плоскости его вправо и влево на 1–2 мм (рис. 23, а). Под головки ниппелей прокладывают специальные шайбы, которые предохраняют тонкий обод от продавливания ниппелем и образования вспучин вокруг отверстия для спицы. Для ободьев коробчатого сечения предохранительные шайбы не требуются (рис. 23, б).

Для обеспечения сопряжения обода с резиновой шиной посадочные размеры ободьев, ширина и диаметр (рис. 23) предусмотрены ГОСТ 3284—75 и являются обязательными как для производителей велосипедов, так и для шинной промышленности.

В табл. 5 (рис. 23) приведены основные размеры ободьев для колес серийного велосипеда.

Спицы изготовляют из специальной проволоки с высоким сопротивлением разрыву. Применяют спицы двух размеров: диаметром 2 мм — преимущественно для дорожных велосипедов, диаметром 1,8 мм — для спортивных велосипедов. Спицы в сборе с ниппелем должны выдерживать нагрузку на разрыв: диаметром 2 мм — 210 кг; диаметром 1,8 мм — 175 кг.

Для лучшей свинчиваемости и избежания появления коррозии во время эксплуатации ниппель делают из латуни.

Спицы из проволоки диаметром 2 мм имеют метрическую резьбу, полученную накаткой М2,3х0,4; спицы из проволоки 1,8 мм имеют резьбу специальную диаметром 2,1 мм с шагом 0,4 мм.

Пневматические шины. Резиновая пневматическая шина (ГОСТ 4750 — 74), смонтированная на ободе колеса, предназначена для смягчения ударов и толчков от неровностей дороги, возникающих при движении велосипеда и для увеличения сцепления колеса с дорожным покрытием. Пневматические шипы обеспечивают также бесшумность движения велосипеда.

В комплект велосипедной шины входят: покрышка, камера и ободная резиновая лента.

Покрышка предохраняет камеру от повреждения и обеспечивает необходимое сцепление шины с покрытием дороги. На отечественных велосипедах дорожного и спортивно-туристского типа применяют покрышки с проволочным бортом (рис. 24).

Такая покрышка состоит из каркаса 3, изготовленного из двух слоев прорезиненной ткани, резинового протектора 1 с рельефным рисунком на поверхности для увеличения сцепления с покрытием дороги и боковин 2 из резиновой смеси для защиты боковых частей покрышки.

Каркас переходит по краям в утолщенные, плотные кромки, называемые бортами. Внутрь бортов вмонтированы для увеличения прочности и жесткости стальные проволочные кольца 4. Бортами закрепляется покрышка на ободе колеса.

Камера шины представляет собой пустотелое кольцо из тонкостенной резиновой трубки, в которую герметически вмонтирован металлический вентиль. Для усиления стенки камеры по месту крепления вентиля наложен резино-тканевый фланец.

Камера, надутая через вентиль воздухом, придает шине эластичность и упругость.

Вентиль шины (рис. 25) состоит из корпуса 4, ниппеля 2, гайки для крепления корпуса к камере 6, гайки для крепления корпуса к ободу 5, колпачка 1 и гайки для крепления ниппеля на корпусе 3. В нижней части ниппеля расположено боковое отверстие, через которое камера наполняется воздухом; выходу воздуха из камеры препятствует тонкая резиновая трубка, перекрывающая боковое отверстие. Колпачок служит для предохранения ниппеля от засорения.

Рис. 25. Вентиль велосипедной шины:

1 — колпачок; 2 — ниппель; 3 — гайка крепления ниппеля; 4 — корпус; 5 — гайка для крепления корпуса к ободу колеса; 6 — гайка для крепления корпуса к камере.

 

Ободная лента служит для предохранения камеры от повреждения концами спиц и головками ниппелей и представляет собой кольцевую резиновую полоску шириной 20 мм с отверстием для прохода вентиля камеры.

Велосипедные шины различают по диаметру и ширине. Диаметр определяют замером наружного диаметра шины, надетой на колесо и надутой воздухом до нормального давления 182421,2 Н/м2 (2 атм); ширина шины — это расстояние между ее боковыми наружными поверхностями. В табл. 6 указаны размеры шин серийных велосипедов.

Вело Дело