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

Из чего состоит заднее колесо велосипеда


из чего состоит и какие они бывают?


Велосипедное колесо — это часть велосипеда, состоящая в общем случае из втулки, спиц, обода, камеры и покрышки.

Современный велосипед имеет два колеса, как правило, одинакового диаметра, рулевое переднее колесо и ведущее заднее колесо, связанное с педалями передачей.

Детские и специализированные велосипеды могут иметь колеса разного диаметра. На детских двухколёсных велосипедах можно устанавливать вспомогательные колёса для облегчения обучения езде на велосипеде.

Колеса могут иметь разный диаметр в зависимости от типа велосипеда. Этот размер указывается в дюймах: 16″, … 26″, 27,5″, 28″, 29″, 36″.

Из чего состоит велосипедное колесо

Велосипедные покрышки

Велосипедные покрышки влияют на поведение велосипеда на дороге больше, чем любая другая его деталь. От качества вело покрышек зависит не только комфорт езды, но и безопасность передвижения, особенно на мокрой дороге. Чем выше качество резины, тем дороже стоит покрышка.

От сликов до внедорожных

Рисунок и высота протектора определяют к какому типу относится покрышка для велосипеда. Чем глубже протектор, тем выше сцепление с любым дорожным покрытием. Шины с глубоким негативным протектором испытывают высокое сопротивление качению.

Обод велосипедного колеса

Обод велосипедного колеса — наружная часть колеса в виде круга, которая крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах. На обод монтируется велосипедная шина.

Обод велосипедного колеса

Для изготовления колёсных ободьев велосипеда используют алюминиевые сплавы, сталь, углепластик. Во многих ободьях, предназначенных для езды по пересечённой местности, для придания колесу большей жёсткости внутри обода коробчатого сечения добавляется дополнительное ребро жесткости. Такие ободья называются двойными.

Обод крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах, число которых может быть от 12 до 48.

Велосипедная спица

Велосипедная спица — конструктивный элемент колеса, представляет собой стержень, соединяющий центр колеса (ступицу) и его обод. Использование спиц позволяет значительно облегчить конструкцию колеса, при этом не снижая его прочности.

Спицы для сборки колеса

Спицы производят из стали, алюминия и титана. Спицы из стали хромируются или никелируются. Спица соединяет втулку колеса с ободом при помощи ниппеля, в который она вкручивается (со стороны обода). Ниппель изготавливают из стали, латуни, алюминия.

Для натяжки спиц используется спицной ключ, установка и натяжка производятся путём закручивания ниппеля. Спицы должны быть натянуты с одинаковой силой, чтобы равномерно распределять нагрузку.

Втулки на колесе велосипеда

Втулка велосипедного колеса — центральная деталь колеса, которая вращается вокруг неподвижной оси на подшипниках. Различают два вида: передняя и задняя втулки.

Передняя втулка по конструкции предельно простая, потому что всё, что от неё требуется — вращение колеса. На некоторых втулках с левой стороны может иметься крепление для тормозного диска.

Передняя и задняя втулки

Задняя втулка (англ. freehub) имеет более сложную конструкцию, поскольку является частью трансмиссии. Если с правой стороны имеется резьба, то такая втулка предназначена для установки трещотки — системы задних звёзд с обгонной муфтой.

Втулка под установку кассеты имеет прикреплённую полым болтом трещотку в виде шлицевого барабана, на который надеваются задние звёзды. Такая система гораздо надёжнее, чем трещотка, хотя и дороже. С левой стороны у некоторых моделей может иметься крепление для тормозного диска.

Также задние втулки могут иметь встроенный планетарный механизм переключения передач.

Камера велосипеда

Велосипедная камера – это элемент велосипеда, который поддерживает давление в колесе и придает форму покрышке. Конечно, существуют и бескамерные колеса, но у них есть свои минусы и они подходят не во всех случаях. Кроме того бортировка бескамерки сложнее, чем обычной покрышке, что очень важно в полевых условиях.

Камера должна соответствовать размеру велосипедной покрышки. Нужно соотнести размеры камеры с размерами покрышки. На покрышках размеры обычно выбиты на резине с боку, на камерах нанесены несмываемой краской.

Детали велосипеда и их функции

Изучение частей велосипеда на английском языке.

Список частей велосипеда

Велосипед, также называемый велосипедом или велосипедом, представляет собой одноколейное транспортное средство с приводом от педалей, приводимое в движение человеком, с двумя колесами, прикрепленными к раме, одно за другим.

  • тормозной рычаг - рычаг для включения велосипедного тормоза
  • рама - механический сердечник велосипеда, рама обеспечивает точки крепления для различных компонентов, составляющих машину
  • сумка для сиденья - небольшой аксессуар для хранения, подвешенный к спинке сиденья
  • педаль - механическое сопряжение ступни и шатуна
  • тормоз - устройства, используемые для остановки или замедления велосипеда
  • цепь - система взаимосвязанных штифтов, пластин и роликов, которая передает мощность от передней звездочки на заднюю звездочку (и)
  • колесо - обычное
  • Руль - рычаг, прикрепленный, обычно с помощью промежуточного стержня, к рулевой трубе вилки
  • вилка - механический узел, который объединяет раму велосипеда с его передним колесом и рулем, обеспечивая управление с помощью рулевой колонки
  • корзина - грузовой автомобиль
  • конус - удерживает подшипники на месте, прижимается к чашке
  • отражатель : отражает свет, чтобы велосипед был заметен при освещении фарами других транспортных средств
  • ступица - стержень колеса; содержит подшипники и, в традиционном колесе, имеет просверленные фланцы для крепления спиц
  • спица - соединяет обод колеса со ступицей
  • обод - та часть колеса, к которой прикреплена шина и часто является частью тормозного механизма
  • шина - как обычная.Обычно пневматический
  • Шток клапана - Порт для добавления или выпуска воздуха из внутренней трубы
  • звонок - Звуковое устройство для предупреждения пешеходов и других велосипедистов
  • кончиков руля - удлинителей на концах прямого руля для обеспечения нескольких положений рук

.

велосипед | Определение, история, типы и факты

Велосипеды-предшественники

Историки расходятся во мнениях об изобретении велосипеда, и многие даты оспариваются. Скорее всего, никто не может считаться изобретателем, и что велосипед развился благодаря усилиям многих. Хотя Леонардо да Винчи приписывают зарисовку велосипеда в 1492 году в его Codex Atlanticus , рисунок был обнаружен как подделка, добавленная в 1960-х годах. Другой предполагаемый предок велосипеда, vélocifère или célérifère 1790-х годов, был быстрым конным экипажем, который не считается предшественником велосипеда.

Draisiennes, лошади-любители и другие велосипеды

Первой двухколесной машиной с приводом от всадника, о которой есть неопровержимые доказательства, была модель draisienne , изобретенная бароном Карлом фон Драйсом де Зауэрбруном из Германии. В 1817 году он проехал на нем 14 км (9 миль), а в следующем году выставил его в Париже. Хотя фон Дрейс назвал свое устройство Laufmaschine («беговая машина»), более популярными названиями стали draisienne и velocipede .Машина была сделана из дерева, и сидящий всадник двигался, гребя ногами по земле. Балансовая доска поддерживала руки всадника. Хотя фон Дрейсу были предоставлены патенты, копии вскоре стали производиться в других странах, включая Великобританию, Австрию, Италию и США.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Денис Джонсон из Лондона купил draisienne и в 1818 году запатентовал улучшенную модель как «прогулочную коляску».В следующем году он произвел более 300 лошадей, и они стали широко известны как лошади-любители. Они были очень дорогими, и многие покупатели были представителями знати. Карикатуристы называли эти устройства «модными лошадьми», а всадников иногда публично высмеивали. Конструкция вызвала проблемы со здоровьем, и езда оказалась непрактичной, за исключением гладких дорог. Производство Джонсона закончилось всего через шесть месяцев. Краткий draisienne - увлечение лошадьми-хобби не привело к устойчивому развитию двухколесных транспортных средств, но фон Дрейс и Джонсон установили, что машины могут оставаться сбалансированными во время движения.В течение следующих 40 лет большинство экспериментаторов сосредоточились на трех- и четырехколесных велосипедах с приводом от человека.

Педали и педали: электрические велосипеды

Есть свидетельства того, что небольшое количество двухколесных машин с задними педальными приводами было построено на юго-западе Шотландии в начале 1840-х годов. Киркпатрик Макмиллан, кузнец из Дамфрисшира, чаще всего ассоциируется с ними. Говорят, что в 1842 году он проехал 40 миль (64 км) до Глазго, хотя документация вызывает затруднения.Гэвин Далзелл из Лесмахагоу, вероятно, построил похожую двухколесную машину в середине 1840-х годов и, как говорят, эксплуатировал ее в течение многих лет. Это может быть сильно отреставрированная машина в Транспортном музее Глазго. У него деревянные колеса и железные диски. Ноги всадника раскачивались педалями вперед и назад, перемещая пару стержней, соединенных с кривошипами на задних колесах. Томас Макколл, еще один шотландец, построил аналогичные машины в конце 1860-х годов. Документы указывают на то, что Александр Лефевр из Сен-Дени, Франция, в 1842 году построил двухколесный велосипед, приводимый в движение педалями, соединенными с кривошипами на заднем колесе.Лефевр взял с собой велосипед, когда иммигрировал в Калифорнию в 1861 году, и он до сих пор хранится в Историческом музее Сан-Хосе. Ни шотландские машины, ни машины Лефебвра не использовались в коммерческих целях, и нет никаких свидетельств того, что они способствовали дальнейшему развитию.

Слово «велосипед » вошло в употребление в Европе в 1868 году, чтобы заменить громоздкое vélocipède de pedale . Первый велосипед, приводимый в действие педалями, установленными на переднем колесе, был построен в Париже в начале 1860-х годов, но нет убедительных доказательств, подтверждающих, кто задумал применить педали к переднему колесу или кто это сделал.Есть свидетельства того, что французский механик Пьер Лаллеман построил и продемонстрировал такую ​​машину в Париже в середине 1863 года. В то время он работал на М. Штромайера, парижского производителя колясок для детей и инвалидов. Лаллемент взял вместе с ним детали для улучшенного велосипеда, когда он отправился в Соединенные Штаты в 1865 году, и он завершил свой новый велосипед veloce в Ансонии, штат Коннектикут. Хотя патент США был выдан в 1866 году, производитель не мог быть включен в список, и Лаллеман вернулся во Францию ​​где-то в 1868 году.В том же году французские велосипеды, построенные Michaux et Cie. (Компания, которая производила замки для тележек), начали повальное увлечение в Америке, и Лаллеман смог продать свой патент американскому предпринимателю Кэлвину Витти за 2000 долларов. Скоро это будет иметь последствия для американской промышленности.

Пьер Мишо и его сын Эрнест представили свой велосипедный велосипед с педальным приводом в 1860-х годах. Лучшее свидетельство указывает на то, что они построили его в Париже в начале 1864 года (а не в 1861 или 1855 году, как утверждается во многих историях), а еще несколько были построены в 1865 и 1866 годах.Некоторые из них имели рамы из ковкого чугуна, видимо, в ожидании массового производства. Шатуны и педали были прикреплены к переднему колесу диаметром от 86 до 91 см (от 34 до 36 дюймов). Заднее колесо стало немного меньше. Хотя компания не подавала претензий на базовую конструкцию, в апреле 1868 г. она запатентовала ряд улучшений.

.

Компоненты велосипеда - Список запчастей велосипеда

Современные велосипеды состоят из десятков и десятков деталей, но наиболее важными из них являются рама, колеса, шины, сиденье, рулевое управление, трансмиссия и т. Д. тормоза. Эта относительная простота позволила первоначальным создателям велосипедов создавать надежные и простые в использовании конструкции велосипедов всего через десятилетия после первых велосиподов. начали продавать в 1960-х годах во Франции, но, приложив немного усилий, они улучшили конструкцию велосипеда, чтобы вместить гораздо больше деталей, которые сегодня являются частью всего. современные велосипеды.

Наиболее важные компоненты велосипеда:

Рама - Велосипедная рама - это центральный компонент велосипеда, на котором установлены все остальные компоненты. Их обычно делают из очень прочных и прочных материалы (чаще всего сталь, алюминиевые сплавы, углеродное волокно, титан, термопласт, магний, дерево, скандий и многие другие, включая комбинации между материалами), которые формируются в конструкции, которая соответствует сценарию использования велосипедов.Большинство современных велосипедов изготавливаются в виде вертикальной стойки. велосипед, созданный на основе велосипеда безопасности Rover 1980-х годов. Он состоит из двух треугольников, образующих то, что сегодня принято называть «ромбовидной рамкой». Однако, помимо ромбовидной рамы, которая требует, чтобы водитель ступил ногами через «верхнюю трубу», сегодня используются многие другие конструкции. Наиболее заметный из них - ступенчатые рамы (предназначенные для женщин-водителей), консольные, лежачие, лежащие, поперечные, ферменные, монококовые и многие другие типы, которые используются в узкоспециализированные типы велосипедов, такие как тандемные, мелкие, складные и другие.

Колеса - Велосипедные колеса изначально делались из дерева или стали, но с изобретением пневматических шин они перешли на современные легкие проволочные колеса. дизайн. Их основные компоненты - это ступица (в которой находится ось, подшипники, шестерни и т. Д.), Спицы, обод и шина.

Трансмиссия и шестерни - Передача мощности от ног пользователя (или, в некоторых случаях, рук) осуществляется с использованием механизмов, которые сосредоточены на трех конкретных областях - мощности сбор (педали, которые вращаются на зубчатом колесе), передача мощности (сбор мощности педалей на цепь или другой подобный компонент таких как безцепной ремень или вал) и, наконец, механизмы преобразования скорости и крутящего момента (коробка передач, переключатели или прямое соединение с единственной передачей, которая подключен к оси заднего колеса).

Рулевое управление и сиденья - Управление на современных вертикальных велосипедах достигается путем соединения руля с поворотной вилкой через вынос, который может свободно вращаться внутри гарнитуры. Обычные «вертикальные» рули имеют традиционный вид велосипедов, которые производятся с 1860-х годов, но современные шоссейные и гоночные велосипеды также имеют «Drop». руль », загнутые вперед и вниз. Эта конфигурация требует от водителя выдвигаться вперед в наилучшем аэродинамическом положении.Сиденья сделаны в бесчисленных конфигурациях, от тех, которые являются более удобными и мягкими, до более жестких и более узких к передней части, чтобы они могли дать водителю больше пространства для движений ног.

Тормоза - Велосипедные тормоза бывают нескольких типов - Тормоза Spoon (сегодня используются редко), Тормоза Duck (такие же), Ободные тормоза (фрикционные колодки, которые нажимают на обод вращающегося колеса). колесо, очень распространено), дисковые тормоза, барабанные тормоза, тормоза Coaster, тормозные механизмы и ленточные тормоза.Хотя многие из этих тормозов предназначены для использования с Приводные механизмы, некоторые из них гидравлические или даже гибридные.

Полный список деталей велосипеда:

  • Ось:
  • Бар заканчивается
  • Заглушки или заглушки
  • Корзина
  • Подшипник
  • Колокол
  • Ремень безопасности
  • Велосипедный тормозной трос
  • Флягодержатель
  • Нижняя скоба
  • Тормоз
  • Рычаг тормоза
  • Переключатель тормоза
  • Пайка на
  • Кабельная направляющая
  • Кабель
  • Картриджный подшипник
  • Кассета
  • Приводная цепь
  • Chainguard
  • Звездочка
  • Нижнее перо
  • Натяжитель цепи
  • Чейнтуг
  • Кластер
  • Cogset
  • Конус
  • Шатуны
  • Шплинт
  • Муфта
  • кружка
  • Велокомпьютер
  • Подвеска переключателя передач
  • Переключатель
  • Вниз трубка
  • Выбывать
  • Крышка от пыли
  • Динамо
  • Ушко
  • Электронная система переключения передач
  • Обтекатель
  • Крыло
  • Ferrule
  • Вилка
  • Конец вилки
  • Рамка
  • Freehub
  • Freewheel
  • Ластовица
  • Вешалка
  • Руль
  • Заглушка руля
  • Лента руля
  • Значок головы
  • Головная труба
  • Гарнитура
  • капот
  • Концентратор
  • Ступица динамо
  • Ступица
  • Показатель
  • Внутренняя труба
  • Жокей колесо
  • Подставка
  • Контргайка
  • Lockring
  • Проушина: а
  • Багажник
  • Главная ссылка
  • Соска
  • Pannier
  • Педаль
  • Колышек
  • Ремешок Portage
  • Быстрый выпуск
  • Стойка
  • Отражатель
  • Съемные тренировочные колеса
  • Обод
  • Ротор
  • Рычаги безопасности
  • Сиденье
  • Направляющие сиденья
  • Проушина сиденья
  • Подседельная труба
  • Сумка для сиденья
  • Подседельный штырь
  • Сиденье
  • Приводной вал
  • Шифтер
  • Амортизатор
  • Зеркало бокового вида
  • Защита юбки или пальто
  • Шпиндель
  • Говорил
  • Рулевая труба
  • Стебель
  • Шины
  • Зажимы для пальцев ног
  • Верхняя труба
  • Шток клапана
  • Колесо
  • Крылатый орех
.

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

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 августа 2019 г.

Если бы 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 технологии. 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 в настоящее время более 90 процентов из них 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 средства, 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! Ездите 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 на скорости 32 км / ч (20 миль в час) мог бы проехать более 574 километров на литр (1350 миль на галлон США), если бы существовала жидкая пища с высоким содержанием энергии. 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 ровной дороге или ухабистый, есть другая работа, которую всегда нужно делать просто чтобы ваши колеса вращались. Когда колесо стоит на земле, выдерживая нагрузку, например, велосипедиста, шина, обернутая вокруг него, в одних местах раздавлены, в других выпячиваются. По мере того, как вы едете по кругу, разные части шины сжимаются и выпирают, 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 собирается защелкните или пристегните в тот момент, когда всадник 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 наклоняться вперед или даже вставать, 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, для алюминиевого велосипеда будут использоваться 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 руль, 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 опрокидывались назад; по аналогии, 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 изгибаются и изгибаются, 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 будет увеличивать 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 около 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 часть нагрузки. Нагрузка на каждую спицу резко возрастает и падает во время каждого вращения колеса, поэтому, в конечном итоге, 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 серией 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, разделенном на количество зубцов на тыльной стороне колесо) 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 двигаться 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 шатунов), 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? Это 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 сухих 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 в 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 подвергают вилки и спицы гораздо большей нагрузке, 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.

Разные велосипеды имеют разные типы шин. 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 тонкая и обтекаемая, 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 каски 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