Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Для чего нужны скорости на велосипеде и как ими пользоваться


Что такое передачи (скорости) у велосипеда и как их переключать.

Отредактировано: 18.08.2020

В этой статье мы поговорим о переключении скоростей (передачах) на велосипеде. Для чего они нужны, как правильно выбрать передачу и как правильно переключать.

В нашем магазине продаются велосипеды с одной, 6-ю (у них одна передняя звезда и 6-ть задних звезд) и 21 передачей (3 передние звезды и 7 задних звезд).

Для чего вообще нужны передачи?

Передачи нужны для комфорта велосипедиста. Они позволяют экономить силы и подобрать наиболее удобный режим езды исходя из:

  • Рельефа дороги (ровная трасса, подъем или спуск, разгон или плавное торможение)
  • Качества дорожного покрытия (одно дело езда по ровному шоссе, а другое по городскому асфальту в буграх и впадинах или по грунтовой дороге)
  • Требуемой скорости движения - необходимо поддерживать заданную скорость движения или разогнаться
  • Погодных условий (например, попутный или встречный ветер)
  • Физического состояния велосипедиста

При правильном использовании передач можно:

  • быстрее, а главное более экономично (с точки зрения физических сил, при тех же прочих условиях), добраться из одной точки в другую, чем при поездке на односкоростном велосипеде.
  • не маловажен и тот факт, что при правильном подборе передач, продлевается срок службы деталей байка.
  • и последнее, при неправильной установке передач коленные суставы будут подвергаться гораздо более серьезной нагрузке.

Что значит «переключить передачу»

Фактически переключение передач – это переброс цепи с одних звезд на другие на передних шестеренках и задней кассете или трещотке. Что это такое и где они располагаются на велосипеде можно посмотреть на схеме. В чем разница между кассетой и трещоткой более подробно описано в статье "В чем разница между трещотками и кассетами"

Если на велосипеде 6-7 скоростей значит, на нем установлена одна передняя звезда (шестеренка) и задняя кассета на 6-7 звезд. Если 18 и больше – стоит 3 передних звезды и задняя кассета на 6-7 звезд. Иногда задние кассеты бывают и на 9-10 звезд, что позволяет довести число скоростей до 27-30.

Как нумеруются звездочки в системе и кассете (трещотке) трансмиссии 

Принята следующая нумерация звезд: все звезды имеют нумерацию от рамы. Только передние три звезды (в системе) идут на увеличение – 1-я самая маленькая, 2-я средняя и 3-я самая большая, а в задней кассете звезды расположены наоборот: 1-я самая большая, а последняя самая маленькая.

Здесь важно понять, что при выборе передачи цепь не должна быть сильно перекошена. Иначе она и звезды трансмиссии будут сильно тереться друг об друга и быстро изнашиваться.

На этом рисунке показаны те варианты включения передач, которые не рекомендуется использовать как раз из-за перекоса цепи.

     

Чем переключают передачи.

Переключают передачи специальными ручками на руле – манетками. Они бывают вращательными – переключение скоростей происходит поворотом ручки или рычажковыми – передачи переключаются специальными рычажками. 

У вращательных манеток (revoshift и grip-shift, грипшифт) — при вращении ручки на себя или от себя происходит переключение скорости. 

У рычажковых переключателей имеются небольшие рычажки для пальцев. Один переключает на большую скорость, другой на меньшую. Эти манетки для многих велосипедистов более удобны, менее прихотливы в обслуживании, но часто более дорогие. 

У нас можно купить велосипеды и с вращательными и с рычажковыми манетками  известных японских производителей Shimano и Sypo.

Обычно левая манетка отвечает за переключение трех передних шестеренок, а правая – за переключение звездочек в задней кассете. Таким образом, для подстройки под основной тип местности используется левый переключатель и передние звезды. А правый для частных и недлительных изменений во время поездки.

Теперь важно понять, как подбирать передачи и правила их переключения.

Какие передачи и когда использовать

Самая маленькая передняя звезда (номер 1) используется при крутых подъемах, поездках по вязкому грунту или песку, густой траве, при сильном встречном ветре на грунтовке. То есть когда есть сильное сопротивление движению велосипеда. При этом на задней кассете используются самые большие звезды с номерами от 1 до 3 в зависимости от их количества в кассете.

Комбинация самой маленькой передней звезды и самой большой задней - дает максимальную мощность и используется для крутых подъемов.

Средняя передняя звезда (номер 2) это основная рабочая шестеренка. Используется чаще всего при езде по асфальту, грунтовым дорогам, при сильном встречном ветре, плотному песку и грунту, на небольших горках. При этом используются задние звезды с номерами от 2 до 5-6 в зависимости от звезд в кассетах – главное, чтобы не было сильного перекоса цепи, как показано на рисунке.

Самая большая звезда спереди (номер 3) используется при езде по ровному шоссе, асфальту, укатанной грунтовке, когда нет сильного встречного ветра, при спуске, для поддержания скорости при небольших физических нагрузках. При этом используются маленькие задние звезды на 6-7 звездных кассетах это 5,6,7 звезда. На 8-9 звездных кассетах это 5-8,9.

Комбинация самой большой передней звезды и самой маленькой задней - дает максимальную скорость.

Начинать езду рекомендуется со средней передней шестеренки. Задним переключателем подбирайте себе самую удобную нагрузку на ноги. Если дорога пошла под гору, и Вы чувствуете, что задних звезд уже не хватает, чтобы прибавить – переходите на большую звезду спереди. Как только темп вернется к обычному – вернитесь на среднюю переднюю шестеренку.

Аналогично и с нижними передачами. Поехали в гору и чувствуете, что задних звезд не хватает – переходите на переднюю малую звезду (номер 1), и потом возвращайтесь на среднюю, когда дорога станет ровной.

Считается, что на второй звезде спереди нужно ездить до 20-25 км/ч., а после этого переходить на третью звезду.

На первой звезде ездя до 10 км/ч, на очень крутых подъемах, по песку, грязи и т.п.

Трогаясь с места можно использовать передачи: 2-4, 2-5.

Что нужно еще понимать при выборе передачи. Есть у велосипедистов такое понятие – «каденс». Это частота вращения педалей в минуту. Оптимальная частота должна быть 80-110 оборотов с минуту. Это связано с физиологией коленного сустава. С выделением «смазки» в суставе для уменьшения трения костей. При слишком низком каденсе (менее 80) «смазка» более вязкая, а более 110 идет слишком сильная нагрузка на колено. Поэтому Ваша задача при выборе передачи как раз и заключается в том, чтобы держать этот оптимальный каденс (80-110 оборотов в минуту).

В общем, строгих правил нет – каждый байкер сам выбирает, как ему удобно ехать. Помня эти простые правила, не бойтесь - пробуйте. Тело само Вам подскажет, как и когда переключать передачи, а потом появится опыт и переключение передач будет происходить практически на автомате.

Правила переключения скоростей

  1. Любое переключение скоростей должно происходить в движении, т.е. педали должны крутиться. Причем при переключении на передних шестеренках педали нужно крутить плавно, без усилия, чтобы цепь стала на соседнюю звезду с меньшим усилием. На них разница между зубьями соседних звезд более 10. На задних звездах кассеты перепад количества звезд не такой большой и поэтому там цепь перебрасывается спокойней.
  2. Переключение на новую передачу должно быть бесшумным. Если Вы слышите неприятный металлический скрежет, значит, Вы выбрали неправильное соотношение звезд и, в итоге, цепь перекосилась, или трансмиссия велосипеда настроена неправильно.
  3. Переключаться нужно заранее, не на самом подъеме или спуске, а перед ним.
  4. Если нужно переключиться на несколько передач сразу – то лучше это делать поэтапно, по одной
  5. Нельзя переключать одновременно передние и задние переключатели – может заклинить цепь.
  6. Не переключайте передачи при неподвижном велосипеде – так можно сломать рамку переднего или лапку заднего переключателя. Более подробно, почему этого нельзя делать описано в статье "Почему нельзя переключать передачи на велосипеде стоя на месте"

Придерживайтесь этих простых принципов и правил, держите цепь смазанной, переключатели чистыми и путешествуйте на велосипеде в свое удовольствие.

И в заключении, хочется сказать вот еще что.

Существует всего два типа систем для переключения передач. Систему, основанную на звездах мы рассмотрели в этой статье.

Второй вариант - это использование планетарной втулки на заднем колесе. Она обладает как рядом преимуществ, так и некоторыми недостатками, о которых описано в другой статье и почитать об этом можно в ней. 

Видео по переключению скоростей

Дополнительно можно почитать

  1. Почему нельзя переключать передачи на велосипеде стоя на месте
  2. В чем разница между трещотками и кассетами
  3. Виды велосипедных кассет. Конструкции и материалы.
  4. Велосипедная цепь. Устройство, маркировка, ширина и правила подбора велоцепи
  5. Износ велосипедной цепи. Что это такое и как измерить износ велоцепи.
  6. Как уменьшить износ велосипедной цепи

Односкоростные велосипеды по сравнению с велосипедами с редуктором (Руководство) - MyProScooter

Плюсы и минусы односкоростных велосипедов

Плюсы

+ Односкоростные велосипеды очень просты в обслуживании. У них нет такого же количества компонентов, как у велосипеда с редуктором, поскольку у них нет переключателей или ступицы зубчатой ​​передачи. Поскольку движущихся частей не так много, вам не нужно беспокоиться о том, что части нужно будет перестроить или что-то застрянет в движущихся частях.

Когда у вас есть односкоростной велосипед, вам действительно не о чем думать.Конечно, вы должны следить за своими шинами, время от времени проверять тормоза и следить за тем, чтобы цепь не расшаталась, и все.

+ Цена - еще один аргумент в пользу односкоростных байков. Поскольку деталей меньше, вы можете купить односкоростной велосипед за меньшие деньги, чем велосипед с редуктором. Кроме того, на односкоростном велосипеде не так много деталей, как на редукторном велосипеде, поэтому не так много деталей, которые могут сломаться, поэтому вы будете меньше тратить на замену деталей.

+ На односкоростных велосипедах труднее ездить, поскольку у вас нет всей помощи с несколькими передачами, чтобы легко подняться на холмы или по пересеченной местности.Это профессионал, потому что это означает, что вы должны кататься усерднее. В результате вы станете намного лучше, чем если бы ездили на велосипеде с редуктором.

+ Односкоростные велосипеды также намного легче, чем велосипеды с редуктором, по той простой причине, что на них нет такого же количества деталей. Если ваш велосипед легкий, на нем легче ездить и маневрировать, а также он более практичен и портативен.

Минусы

- Отсутствие передачи означает, что вы сильно ограничены в том, что вы можете делать на односкоростном велосипеде.Хотя можно взбираться на холмы, особенно если вы набираете обороты по мере приближения к нему, этот тип езды на велосипеде лучше подходит для велосипеда с редуктором, так как он потребует гораздо меньше усилий.

Опять же, преимущество односкоростного велосипеда заключается в том, что когда вы спускаетесь с холма, вы можете двигаться накатом благодаря механизму свободного хода, и вам не нужно беспокоиться о вращении.

- Максимальные скорости ограничены на односкоростном велосипеде. Это связано с тем, что частота вращения педалей велосипедиста в какой-то момент достигает максимума, а когда вы можете переключать передачи, возможно больше оборотов в минуту.

Тем не менее, в велосипедном сообществе ведется много споров о том, может ли односкоростной велосипед или велосипед с редуктором развивать более высокую скорость, но это обычно зависит от местности и от того, идет ли велосипед в гору или под гору.

.

Как предотвратить колебания скорости на мотоцикле: хитрости, советы и многое другое

Авто Мотоциклы Автофургоны Лодки Классические автомобили .

Руководство по покупке односкоростных велосипедов

Объяснение односкоростных велосипедов

Односкоростные велосипеды предлагают езду на велосипеде в простейшем и чистом виде. Это легкие машины, не требующие особого обслуживания, что делает их идеальными для поездок на работу.
Наличие одной передачи значительно снижает потребность в ежедневном обслуживании велосипеда и ремонте трансмиссии.

Дропауты задних колес на одной скорости часто бывают горизонтальными и обращенными назад. Это гарантирует, что вы сможете добиться правильного натяжения цепи.Правильное натяжение цепи без видимого провисания жизненно важно для этих велосипедов, так как нет заднего переключателя, компенсирующего провисание цепи. Смещение цепи может привести к повреждению как велосипеда, так и водителя. Односкоростные велосипеды обычно идут с перекидным задним колесом. Это колесо двустороннее. Задняя втулка имеет резьбу с обеих сторон, одна сторона оснащена звездочкой свободного хода, позволяющей свободно вращаться, а другая сторона - неподвижной звездочкой для постоянного вращения педалей.

Велосипеды трековые

Гусеничный велосипед имеет фиксированную звездочку, а некоторые гусеничные велосипеды могут иметь перекидное заднее колесо с фиксированными звездочками разного размера с обеих сторон для быстрого переключения передач для определенных гонок / занятий.Фиксированная звездочка - наиболее эффективная и прямая трансмиссия из доступных, здесь нет трещоток или переключателей, которые нужно было бы согласовывать. Это означает, что от первого хода педали до последнего нет задержки или колебаний. Звездочка фиксируется непосредственно на ступице, либо с резьбой, либо с установкой, а затем фиксируется стопорным кольцом, а иногда и комбинацией резьбовой звездочки со стопорным кольцом.
Фиксированное колесо не дает возможности выбегать или двигаться накатом. Другими словами, когда заднее колесо движется вперед или назад, педали вращаются в одном направлении.

Почему они хорошие?

Односкоростные гусеничные велосипеды и , как правило, дешевле, легче и механически проще, чем велосипед с редуктором аналогичного стандарта. Из-за отсутствия переключателя меньше деталей, требующих обслуживания, поэтому эти велосипеды могут стать идеальным вариантом для поездок по городу. Они эстетически привлекательны благодаря своему минималистичному внешнему виду и часто имеют альтернативную окраску и стиль, что позволяет вам выделиться из толпы.Вы узнаете, как крутить педали по кругу, а не только вверх и вниз, благодаря характеристикам этих велосипедов и энергоэффективности при этом. Это улучшает «ощущение дороги» и позволяет лучше узнать, как велосипед реагирует на различные дорожные покрытия и препятствия на пути.

Из чего они сделаны?

Углеродное волокно: Это очень легкий и жесткий материал. Использование углеродного волокна в качестве неметалла дает огромные преимущества в конструкции мотоциклов.Материалу можно придавать аэродинамические формы и точно настраивать для повышения жесткости и прочности в определенных областях рамы. Велосипеды из углеродного волокна теперь становятся более доступными даже на начальном уровне.

Сталь: Очень популярный и традиционный материал для изготовления велосипедов. Стальные рамы известны своим комфортом, прочностью и долговечностью. Сталь также можно легко исправить, так как можно исправить вмятины или изгибы. Сталь - сравнительно доступный материал для оправы, особенно ее можно использовать рядом с более экзотическими рамами из углеродного волокна или титана.

Титан: Титановые велосипедные рамы чрезвычайно легкие и обеспечивают плавный ход, аналогичный качеству езды хорошей стальной рамы. Титановые рамы, как и стальные, обладают естественной гибкостью. Это создает ощущение плавности и комфорта при езде, которое часто лишено сильной поверхностной вибрации. Титан отлично выглядит, не ржавеет и прослужит всю жизнь.

Алюминий: Этот материал чрезвычайно жесткий, легкий и прочный. Алюминиевые велосипеды имеют репутацию обладающих превосходной передачей мощности, хотя отсутствие амортизации из-за жесткой алюминиевой рамы может привести к резким ощущениям водителя.

.

Велосипедная наука - как работают велосипеды и лежащая в их основе физика

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 августа 2019 г.

Если вам нужно было выбрать лучшую машину за все время, что бы вы сказали? Если бы мы говорили о машинах, которые помогли распространять знания и обучать людей, вы, вероятно, выберете печатная пресса. Если мы имели в виду изобретения, которые позволяют людям обрабатывать землю и кормить свои семьи, вы могли бы заплатить за плуг или трактор. Если вы считаете, что транспорт действительно важен, вы можете выбрать автомобильный двигатель, паровой двигатель или реактивный двигатель самолета.Но для его чистоты простота, думаю, я бы выбрал велосипед . Это прекрасный пример того, как чисто, научные идеи можно использовать в очень практичном технология. Давайте посмотрим на науку о циклах - и просто что делает их такими замечательными!

На фото: велосипед - гениально простая форма транспорт, где бы вы ни находились. Что-то вроде 130 миллионов новых велосипедов производятся во всем мире каждый год, и более 90 процентов из них в настоящее время производится в Китае.Фото Роджера С. Дункана любезно предоставлено ВМС США.

Что такого хорошего в велосипедах?

Диаграмма: Сравнение эффективности повседневных машин (приблизительные, ориентировочные значения, выраженные в процентах). За исключением велосипеда, новые технологии (например, дизельные двигатели) обычно более эффективны, чем старые технологии (например, паровые двигатели).

Что так хорошо, так это то, что они быстро доставят вас в места, не поглощая ископаемые виды топлива, такие как бензин, дизельное топливо и уголь, или не создавая загрязнение.Они делают это, потому что очень эффективно преобразуют энергию, производимую нашим телом, в кинетической энергии (энергии движения). Фактически, как вы можете видеть из диаграммы напротив, это самые эффективные транспортные машины, разработанные людьми. Используя силу ваших мышц удивительно эффективным способом, велосипед может преобразовать около 90 процентов энергии, которую вы подаете на педали, в кинетическую энергию, которая движет вас вперед. Сравните это с автомобильным двигателем, который преобразует лишь около четверти энергии бензина в полезную мощность - и при этом производит все виды загрязнения.

Посмотрите на это так: если вы ведете машину, куда бы вы ни пошли, вы тащите кусок металла, который, вероятно, весит в 10–20 раз больше, чем вы (типичный компактный автомобиль весит более 1000 кг или 2000 фунтов). Какая трата энергии! Езжайте на велосипеде, и металл, который вам нужно перемещать с собой, больше равен 6–9 кг (14–20 фунтов) для легкого гоночного велосипеда или 11–20 кг (25–45 фунтов) для горного велосипеда или туриста, что составляет или вашего собственного веса.

Более высокая эффективность означает, что вы можете ехать дальше на том же количестве топлива, что является еще одним большим преимуществом велосипедов, хотя его трудно измерить количественно.Согласно классической книге «Велосипедная наука» Дэвида Гордона Уилсона и др .: «Гоночный велосипедист со скоростью 32 км / ч (20 миль в час) мог бы проехать более 574 километров на литр (1350 миль на галлон США), если бы была жидкая пища с энергетическим содержанием бензина ". Как ни крути, байки просто потрясающие!

Куда уходит ваша энергия?

Мы описали велосипед как машину, и с научной точки зрения это именно то, что это: устройство, которое может увеличивать силу (облегчая идти в гору) или скорость.Это также машина в том смысле, что она преобразует энергию из одной формы (все, что вы ели) в другой (кинетическая энергия вашего тела и велосипеда, когда они едут). Вы, наверное, слышали о законе физики, называемом сохранение энергии, которое говорит, что вы не можете создать энергию из воздуха или заставить ее бесследно исчезнуть: все, что вы можете сделать - это преобразовать его из одного в другое. Так где же энергия вы на велосипеде ездите? В научных терминах мы говорим, что это означает «выполнение работы» - но что это означает на практике?

Езда на велосипеде иногда может казаться тяжелой работой, особенно если вы едете в гору.В науке о велоспорте "тяжелая работа" означает, что вам иногда приходится использовать довольно много силы крутить педали на любом расстоянии. Если вы идете в гору, вам нужно работать против сила тяжести . Если вы идете быстро, вы работаете против силы сопротивление воздуха (сопротивление) давит на ваше тело. Иногда бывают неровностей; на дороге, по которой нужно проехать; это требует больше силы и использует энергия тоже (неровности уменьшают вашу кинетическую энергию, уменьшая вашу скорость).

Фото: Велосипеды так хорошо работают с человеческим телом, потому что они используют силу наших больших и очень мощных мышц ног. Лежачие велосипеды (на которых вы ездите лежа) могут выглядеть ультрасовременными и немного странными, но им уже не менее 100 лет. Они быстрее, чем обычные велосипеды, потому что их водители принимают гораздо более аэродинамическую позу, напоминающую трубу, которая сводит к минимуму сопротивление. Поскольку педали находятся выше над землей, шатуны могут быть длиннее, поэтому вы получаете больше рычагов, ваши мышцы могут дольше работать с высокой мощностью и делать это более эффективно.Фото Робина Хиллер-Майлза любезно предоставлено ВМС США.

Но идете ли вы в гору или под гору, быстро или медленно, по гладкой дороге или ухабистый, есть другая работа, которую всегда нужно делать просто чтобы ваши колеса вращались. Когда колесо опирается на землю, выдерживая нагрузку, например, велосипедиста, шина, обернутая вокруг него, оказывается в одних местах раздавлены, в других выпячиваются. По мере того, как вы едете по кругу, разные части шины сжимаются и выпирают по очереди, а резина, из которой они сделаны, тянется и толкается во всех направлениях.Многократно сдавливать шину таким способом немного похоже на замешивание хлеба: для этого требуется энергия - и эта энергия известна как сопротивление качению . Чем больше нагрузка на шину (чем вы тяжелее или больше несете), тем выше сопротивление качению.

Для гоночного велосипеда, который едет быстро, около 80 процентов работы велосипедиста уходит на преодоление сопротивления воздуха, а остальная часть - на борьбу с сопротивлением качению; для маунтинбайкера намного медленнее на пересеченной местности, 80 процентов их энергии уходит на сопротивление качению и только 20 процентов теряется на перетаскивание.

Диаграмма: Медленные горные велосипеды тратят большую часть энергии из-за сопротивления качению; более быстрые гоночные велосипеды тратят больше из-за сопротивления воздуха.

О каком количестве энергии мы на самом деле говорим? В Тур де Франс, по мнению увлекательный Анализ, проведенный Training Peaks, показал, что лучшие райдеры имеют в среднем около 300–400 Вт мощности, что составляет примерно 3–4 старомодных 100-ваттных лампы или около 15 процентов мощности, необходимой для работы электрического чайника. Для сравнения, вы можете генерировать около 10 Вт с помощью ручного генератора электроэнергии, хотя Вы не можете использовать один из них очень долго, не уставая.Что это говорит нам? Намного легче генерировать большое количество энергии в течение длительного времени, используя большие мышцы ног, чем используя руками и руками. Вот почему велосипеды такие умные: в них используются самые мощные мышцы нашего тела.

Как работает рама велосипеда

Если вес взрослого составляет 60–80 кг (130–180 фунтов), рама велосипеда должна быть достаточно жесткой, если она не защелкните или пристегните ремни в момент, когда гонщик поднимается на борт. Обыкновенный велосипеды имеют рамы из прочной, недорогой трубчатой ​​стали (буквально, полые стальные трубы, содержащие только воздух) или более легкие сплавы на основе стали или алюминия.Гоночные велосипеды, скорее всего, будут сделаны из композитов с углеродным волокном, которые дороже, но прочнее, легче и устойчивы к ржавчине.

Фото: перевернутая А-образная рама велосипеда - это невероятно прочная структура, помогающая распределять ваш вес между передними и задними колесами. Это помогает наклониться вперед или даже встать, когда вы идете в гору, поэтому вы можете применить максимум нажимайте на педали и сохраняйте равновесие.

Вы могли подумать, что рама велосипеда из алюминиевых трубок будет намного слабее. чем тот, что сделан из стали, но только если трубы аналогичны по размеру.На практике каждый велосипед должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать вес гонщика. и нагрузки, которые могут возникнуть при различных видах обращения. Таким образом, алюминиевый велосипед будет использовать трубки с большим диаметром и / или более толстыми стенками. чем велосипед из стальных труб.

Оправа не просто поддерживает вас: ее треугольная форма (часто два треугольника соединяются вместе, образуя ромб) тщательно разработан для распространять твой вес. Хотя седло расположено гораздо ближе к спине колеса, вы наклоняетесь вперед, чтобы держаться за руль.Угловой планки в раме предназначены для более или менее разделять ваш вес равномерно между передними и задними колесами. Если вы думаете об этом, это действительно важно. Если весь ваш вес переместился через спину колесо, и вы пытались крутить педали в гору, вы опускались назад; так же, если бы на переднее колесо было слишком много веса, вы бы свалились каблуки каждый раз, когда ты спускался с горы!

Рамы не рассчитаны на стопроцентную жесткость: это сделает езду гораздо менее комфортной. Практически все велосипедные рамы немного прогибаются и гнутся, поэтому они поглощают некоторые удары. езды, хотя другие факторы (например, седло и шины) имеют гораздо большее влияние по комфорту езды.Также стоит помнить, что человеческое тело само по себе замечательно эффективная система подвески; катаясь на горном велосипеде по пересеченной местности, вы очень быстро станете знать, как ваши руки могут работать как амортизаторы! Действительно, может быть весьма поучительно посмотреть на тело как продолжение (или дополнение) базовой рамы велосипеда, сбалансированное на ней.

Как работают велосипедные колеса

Фото: Как и автомобильное колесо, велосипедное колесо - это умножитель скорости.В педали и шестерни поворачивают ось по центру. Ось поворачивается только небольшое расстояние, но рычаг колеса означает внешний обод поворачивается намного дальше за то же время. Вот как колесо помогает идти быстрее.

Если вы читали нашу статью о том, как работают колеса, вы знаете, что колесо и ось, которую оно вращает, - это пример того, что ученые называют простым машина: она умножает силу или скорость в зависимости от того, как вы ее поворачиваете. Велосипед колеса обычно имеют диаметр более 50 см (20 дюймов), что составляет выше, чем у большинства автомобильных колес.Чем выше колеса, тем больше они умножьте свою скорость, когда вы поворачиваете их на оси. Вот почему у гоночных велосипедов самые высокие колеса (обычно диаметром около 70 см или 27,5 дюймов).

Колеса в конечном итоге выдерживают весь ваш вес, но очень интересным образом. Если бы колеса были твердыми, они бы сжались (сжались), когда вы сели на сиденье, и отталкивается, чтобы поддержать вас. Однако колеса у большинства мотоциклов на самом деле состоит из прочной ступицы, тонкого обода и примерно 24 спиц с высоким натяжением.Велосипеды имеют колеса со спицами, а не цельнометаллические, чтобы сделать их прочными и легкими, а также уменьшить сопротивление. (некоторые райдеры используют плоские «лопастные» спицы или спицы овальной формы вместо традиционных округлых спиц в попытке чтобы сократить сопротивление еще больше).

Важно не только количество спиц, но и способ их подключения между ободом и его ступицей. Как нити паутины или свисающие веревки подвесного моста, колесо велосипеда находится в напряжении - спицы натянуты.Поскольку спицы пересекаются с ободом на противоположной стороне ступицы колесо не такое плоское и хлипкое, как кажется, но на самом деле удивительно прочная трехмерная структура. Когда вы садитесь на велосипед, ваш вес давит на ступицы, которые растягивают одни спицы немного больше, а другие - немного меньше. Если вы весите 60 кг (130 фунтов), вам придется толкать около 30 кг (130 фунтов). вниз на каждое колесо (не считая собственного веса велосипеда), а спицы - это то, что предотвращает коробление колес.

Фото: Несмотря на внешний вид, велосипедное колесо не является ни плоским, ни слабым.Ступица намного шире шины, спицы натянуты и перекрещиваются, соединяясь со ступицей по касательной. Все это создает жесткую трехмерную структуру, которая может противостоять скручиванию, короблению и изгибу. Фото Дэвида Даналса любезно предоставлено ВМС США.

Поскольку каждое колесо имеет пару дюжин спиц, вы можете подумать, что каждая спица должна выдерживать только часть общего веса - может быть, всего 1-2 кг (2,2-4,4 фунта), если спиц 30, что может сделать легко. На самом деле, спицы несут нагрузку неравномерно: несколько спиц, которые находятся рядом с вертикалью, несут гораздо большую нагрузку, чем другие.(Среди велосипедистов до сих пор ведутся споры о том, как на самом деле воспринимается нагрузка, и лучше ли представить себе велосипед, висящий на спицах вверху или давящий на спицы внизу.) Как колесо вращается. другие спицы перемещаются ближе к вертикали и начинают нести большую долю нагрузки. Нагрузка на каждую спицу резко возрастает и падает во время каждого вращения колеса, поэтому, в конце концов, после многих тысяч циклов повторяющихся напряжений и деформаций, во время которых каждая спица быстро растягивается и расслабляется, одна из спиц (или ее соединение с колесо или ступица) может выйти из строя из-за усталости металла.Это мгновенно и резко увеличивает нагрузку на оставшиеся спицы, повышая вероятность их выхода из строя и вызывая своего рода эффект «домино», из-за которого колесо прогибается.

Как работают велосипедные передачи

Фото: Шестерня - это пара колес с зубья, которые сцепляются друг с другом для увеличения мощности или скорости. В велосипеде пара шестерен не приводится в движение напрямую, а связана цепь. На одном конце цепь постоянно обвивается вокруг главной шестерни. (между педалями).С другой стороны, он переключается между сериями больших или меньших зубчатые колеса при переключении передач.

Типичный велосипед имеет от трех до тридцать различных шестерен - колеса с зубьями, связаны цепью, что делает машину быстрее (по прямой) или легче крутить педали (идти в гору). Колеса большего размера также помогают ехать быстрее по прямой, но это большой недостаток, когда дело касается холмов. Это одна из причин, почему горные велосипеды и велосипеды BMX имеют меньшие колеса, чем гоночные велосипеды.Не только шестерни на велосипеде помогают увеличьте мощность педалирования, когда вы идете в гору: педали крепится к главной шестерне парой шатуны: два коротких рычага которые также увеличивают силу, которую вы можете приложить ногами.

Шестерни могут существенно повлиять на вашу скорость. На типичном гоночный велосипед, например, передаточное число (количество зубьев на педальном колесе, деленное на количество зубцов на тыльной стороне колеса) может составлять 5: 1, поэтому одно нажатие педалей приводит в движение вы примерно в 10 м (35 футов) вниз по улице.Предполагая, что вы можете перемещать только ноги так быстро, вы можете видеть, что шестерни эффективно заставляют вас идти быстрее, помогая вам продвигаться дальше при каждом повороте педалей.

Подробнее читайте в нашей основной статье о шестеренках.

Изображение: Велосипеды до передач: Ранние велосипеды, подобные этим (известные как «Пенни Фартингс» или «Высокие колеса») у него было огромное переднее колесо, которое эффективно увеличивало вашу скорость и позволяло очень быстро ехать по прямой. Шестерен не было: переднее колесо крутилось один раз, когда ноги толкали вверх-вниз на рукоятках (педалях).Спускаться под гору было довольно сложно (если не снимать ногу с рукоятки), а в гору - практически невозможно! Фрагмент оригинальной картины Генри «Хай» Сэндхэма 1887 года, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают велосипедные тормоза

Фото: Ободные тормоза: Резиновые колодки (колодки) тормозов этого велосипеда зажимают металлический обод колеса, чтобы замедлить вас. Когда вы теряете скорость, вы теряете энергию. Куда уходит энергия? Он превращается в тепло: тормозные колодки могут быть невероятно горячими!

Как бы быстро вы ни двигались, наступает время, когда Вы должны остановить.Тормоза на велосипеде работают с использованием трения ( сила трения между двумя предметами, которые скользят друг мимо друга, пока они трогают). Хотя некоторые велосипеды теперь имеют дисковые тормоза (аналогичные те, что используются в автомобилях), с отдельными тормозными дисками, прикрепленными к колесам, многие до сих пор используют традиционные ободные тормоза с суппортом и башмаками.

При нажатии на тормозные рычаги пара резиновых туфли (иногда называемые блоками) прижимаются к металлическому внутреннему ободу спереди и сзади колеса. Когда тормозные колодки плотно трутся о колеса, они поворачиваются. ваша кинетическая энергия (энергия, которую вы имеете потому что ты идешь вместе) в тепло, что замедляет вас.Подробнее об этом читайте в нашей основной статье о тормозах.

Ободные тормоза в сравнении с дисковыми тормозами

Ободные тормоза с приводом от суппорта нажимают на внешний край колеса, где оно вращается быстрее всего, но с наименьшей силой. Это означает, что им требуется относительно небольшое тормозное усилие, чтобы замедлить движение. колеса (поэтому они могут быть маленькими и легкими), хотя вам все равно придется сильно нажимать, и вам придется прикладывать эту силу дольше, чтобы заставить себя и свой велосипед остановиться. Одним из больших недостатков ободных тормозов является то, что они полностью подвергаются воздействию дождя сверху и сбоку и брызг с колес; если тормозные колодки и колеса мокрые и грязные, есть значительная смазка, трение между тормозами и колесами может быть до десяти раз меньше, чем в засушливых условиях (по данным Дэвида Гордона Уилсона Велосипедная наука), и ваш тормозной путь будет намного больше.

Дисковые тормоза

работают ближе к ступице, поэтому им необходимо применять большее тормозное усилие, которое может вызвать нагрузку на вилки и спицы, и они оба тяжелее (что может повлиять на управляемость велосипеда) и механически сложнее, но они имеют тенденцию к быть более эффективным в сырую погоду и грязь.

Просмотрите интернет-форумы о велосипедах, и вы найдете самые разные мнения о том, какой тип тормозов лучше всего подходит для разных типов велосипедов, местности и погодных условий. Некоторым людям нравятся дисковые тормоза, потому что они делают мотоцикл лучше; другим нравятся ободные тормоза, потому что они такие простые и понятные.

Рисунок: Тормоза дисковые (упрощенные). Когда вы нажимаете тормозной рычаг, трос или гидравлическая линия (желтый) воздействуют на суппорты (синие), которые прижимают тормозные колодки к диску, который называется ротором (красный), прикрепленным к колесу. Поскольку суппорты прикреплены к одной из вилок (серый), а тормозное усилие должно проходить через спицы (черные), чтобы остановить колесо, дисковые тормоза создают гораздо большую нагрузку на вилки и спицы, чем ободные тормоза.

Как работают велосипедные шины

Трение между резиновыми шинами также работает в ваших интересах и дорога, по которой вы едете: это дает вам сцепление, которое делает ваш велосипед легче контролировать, особенно во влажные дни.

Как и автомобильные шины, велосипедные шины не сделаны из цельной резины: они имеют внутренняя трубка заполнена сжатым (сжатым) воздухом. Это означает, что они легче и более упругий, что обеспечивает более комфортную езду. Пневматические шины, как их называют, были запатентованы в 1888 году шотландской изобретатель Джон Бойд Данлоп.

У разных видов велосипедов разные шины. Гоночные велосипеды имеют узкие гладкие шины, рассчитанные на максимальную скорость. (хотя их "тонкий" профиль дает им более высокое сопротивление качению), а у горных велосипедов есть более толстые и прочные шины с более глубоким протектором, большим контактом резины с дорогой и лучшим сцеплением (хотя, будучи шире, они создают большее сопротивление воздуха).

Почему одежда имеет значение

Трение - отличная вещь в тормозах и шинах, но это менее приветствуется в другой форме: как сопротивление воздуха, которое замедляет вас. Чем быстрее вы идете, тем больше сопротивление становится проблема. На высоких скоростях гонка на велосипеде похожа на плавание через воду: вы действительно можете почувствовать, как воздух толкает вас и (как мы уже видели) вы тратите около 80 процентов своей энергии на преодоление сопротивления. Теперь велосипед хорош тонкий и обтекаемый, но тело велосипедиста намного толще и шире.На практике тело велосипедиста создает вдвое больше сопротивления, чем их велосипед. Вот почему велосипедисты носят обтягивающую одежду из неопрена и заостренные шлемы для оптимизации и минимизации потерь энергии.

Фото: Гоночные велосипеды имеют два комплекта руля. Внутренний руль позвольте всадникам уменьшить сопротивление воздуха, прижав локти ближе друг к другу. Фото Бена А. Гонсалеса любезно предоставлено ВМС США.

Вы могли не заметить, но рули велосипеда - это рычаги. тоже: более длинный руль обеспечивает рычаг, облегчающий поворот переднее колесо.Но чем шире вы расставляете руки, тем большее сопротивление воздуха вы создаете. Вот почему у гоночных велосипедов есть два набора рулей, чтобы велосипедист занимает лучшую, наиболее обтекаемую позу. Есть обычные, внешний руль для рулевого управления и внутренний для удержания за Прямо. Использование этих внутренних рулей заставляет руки велосипедиста гораздо более плотное и обтекаемое положение. Большинство велосипедистов теперь носят шлемы как из соображений безопасности, так и из соображений безопасности. аэродинамика.

Велосипеды - это физика в действии

Давайте кратко подведем итог с помощью простой диаграммы, которая показывает все эти различные элементы науки о циклах в действии:

.

Смотрите также

Возврат к списку