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

Как тянуть спицы на велосипеде


Как подтянуть спицы на велосипеде самостоятельно

Как подтянуть спицы на велосипеде самостоятельно

В продаже уже появились велосипеды с литыми дисками, но традиционными являются разборные модификации, в составе которых имеются спицы. Это стальные прутки, которые соединяют обод с втулкой, образуя цельное изделие – колесо. Для обеспечения заданной прочности их используется в устройстве большое количество, которые равномерно распределены по всей окружности. Использование спиц позволяет существенно облегчить конструкцию колеса, тем самым, позволяя облегчить и сам велосипед в целом. Спица является идеальным решением для облегчения колеса и обеспечения его необходимой прочностью, но все же она является слабым местом, так как при значительных ударах обод может повести в сторону. Решить эту проблему вполне реально и самостоятельно. Путем правильной подтяжки спиц достаточно легко исправляется любой дефект, но это следует выполнять правильно.

Виды велосипедных спиц

В продаже имеется несколько разновидностей спиц, которые отличаются между собой не только по длине, но и по толщине. Купить для ремонта велосипедов можно спицы толщиной 1.5 мм, 1.6 мм, 1.8 мм, 2 мм и 2.34 мм. Чем больше толщина, тем деталь прочнее, но также увеличивается и ее вес.

Спицы выбираются для скрепления колес в соответствии с категорией самого велосипеда. Например, если он используется исключительно для экстремальной езды, то колесо должно быть прочным, поэтому применяются более толстые.

Спицы также различаются и по типу головки на две категории: загнутые и прямые. Первый вид является более распространенным и используется на большинстве моделей велосипедов. Такие модели также являются и самыми дешевыми.

Прямые спицы обычно устанавливаются в фирменных моделях велосипедов, но так называемых, вилсетах. Кроме этого, они также различаются и по форме тела на плоские и цилиндрические с баттингом.

Следует отметить, что баттингом называется сужение спицы к середине. Такая технология позволяет снизить вес изделия, но при этом сохранить все практические качества, такие как прочность, надежность и устойчивость к нагрузкам.

Как правильно установить и подтянуть спицы на велосипеде

Технология подтяжки спиц довольно сложна, потому что она охватывает знания в конструкции этого изделия. Все же, выполнять подтяжку зачастую оказывается проще, чем установить новый комплект спиц и произвести данную процедуру по всей окружности. Поэтому обычно все решают обратиться к услугам специалистов, которые производят подобный ремонт на протяжении длительного времени.

Что касается опытных велосипедистов, то они наверняка уже не раз сталкивались с подобной ситуацией, потому что в процессе езды нередко он наезжает на различные препятствия, что приводит к деформации обода.

Важно знать, что спицы на переднем и заднем колесах отличаются, прежде всего, длиной. При этом, размер их на задней части также отличается в зависимости от степени наклона относительно оси. Поэтому крайне не рекомендуется разбирать колесо.

Опытные мастера скажут, что выполнить спицовку колеса можно различными способами, но стоит выделить самые прочные схемы. К ним относятся: радиальная и крестовая. Также на многих велосипедах можно видеть варианты расположения спиц трехкрестовым способом. При таком расположении они по три раза пересекают соседние спицы.

Установка спиц велосипедного колеса

Для выполнения качественной подтяжки спиц необходимо использовать специальный ключ. Раньше он имелся в комплекте с инструментами для ремонта велосипедов отечественного производства, сегодня же его можно купить отдельно в соответствующем магазине.

Для осуществления процесса установки и подтяжки спиц необходимо выполнить следующие действия:

  • Первым делом необходимо разобраться с длиной спиц. Для передних колес они выбираются одного размера. При установке на заднее, придется следить за этим параметром.

Чтобы упростить процесс подбора деталей для ремонта колес, рекомендуется воспользоваться удобный онлайн калькулятором.

Далее, после определения параметров спиц, можно приступить к их монтажу. Производится это в следующем порядке:

  1. Первым делом выполняется смазка всех резьбовых соединений.
  2. Установка спиц осуществляется с противоположной стороны, на которой находится углубленный фланец.
  3. На переднем колесе спицы устанавливаются во фланец через одну.
  4. При заполнении спицами заднего колеса их устанавливать следует справа от втулки.
  5. Каждый раз при установке спицы она закручивается на два оборота.
  6. На заднем колесе спицы устанавливаются через каждые 3 фланца.
  7. Важно следить, чтобы спицы располагались по наружной стороне при соединении обода и фланца.

Все остальные детали монтируются на колеса в том же порядке, не сбивая ритм. При закручивании ниппели проворачиваются на два оборота.

На последнем этапе выполняется натяжка. Как правило, все предыдущие действия являются более простыми. Важным моментом является закрутка ниппелей на одинаковое количество витков. Для финишной регулировки натяжения спиц рекомендуется воспользоваться специальным станком или самим велосипедом.

То есть колесо устанавливается на велосипед и при проворачивании его контролируется расстояние до вилок. Если имеется на нем восьмерка, то вытянуть ее можно путем подтягивания спиц в обратную сторону и одновременно расслабляя с противоположной.

Как заменить велосипедную спицу

Сломанная или погнутая спица колеса может вызвать проблемы с вашим велосипедом, но заменить ее легко.

Инструменты: разводной ключ, два утюга для шин, кусачки, ключ для велосипедных спиц, напильник, велосипедный насос.

Объявление

Материалы: замена спицы.

Время: около 1/2 часа.

Установите велосипед вверх ногами и надежно поставьте его на место.Используя разводной ключ, ослабьте гайки, удерживающие колесо на месте; снимаем колесо. Выпустите воздух из шины. Если возможно, снимите шину с колеса вручную; или используйте шинные утюги, чтобы протереть шину по ободу. Начиная со спицы, аккуратно вставьте гладкий конец металлической шины между ободом и шиной. Удерживая этот конец на месте, потяните конец с прорезью вниз и за спицу и наденьте прорезь на спицу. Вставьте вторую шину в следующую спицу; повторите, поочередно перемещая утюги вокруг обода, пока вы не сможете снимать шину вручную.Затем снимите шину и камеру.

После снятия шины вы готовы заменить поврежденную спицу. На большинстве велосипедов головки ниппелей, которые удерживают спицы колес на месте, покрыты большой резинкой. Натяните эту ленту на обод и снимите ее. Если сломанная спица выпала из колеса, осмотрите колесо, чтобы найти пустое отверстие, в которое войдет новая спица. Если старая спица все еще находится в колесе, отрежьте ее с обоих концов кусачками. Удалите все части старых спиц, оставшиеся в ободе колеса или ступице.

Новая спица должна быть точно такой же длины и диаметра, что и старая. Чтобы убедиться, что вы выбрали нужный размер, либо отнесите колесо целиком в веломагазин, либо снимите хорошую спицу с той же стороны для измерения. Не допускайте разницы ни в длине, ни в диаметре.

Для ремонта вставьте головку спицы, конец без ниппеля, в пустое отверстие в ступице. Головка спицы должна отклоняться от ступицы. Возможно, вам придется немного согнуть спицу, чтобы она встала на место, но не сгибайте ее резко.

Когда спица встала на место, вставьте ниппель в отверстие в ободе колеса и аккуратно навинтите его на конец спицы. Затяните соску рукой; пока не пользуйтесь гаечным ключом.

Заменить обод колеса в вилке рамы велосипеда; затяните колесные гайки. Крепко закрутите обод рукой. Когда он вращается, посмотрите прямо на колесо, чтобы убедиться, что оно ровное. Колесо, вероятно, будет деформировано со стороны, где была установлена ​​новая спица.Остановите колесо и немного затяните новую спицу гаечным ключом для спиц, затем открутите колесо и снова проверьте соосность.

Повторяйте, затягивая новый ниппель спицы, пока колесо не будет вращаться свободно и равномерно. Если колебание сохраняется после того, как вы затянули ниппель новой спицы на два или три полных оборота, ослабьте спицы напротив новой спицы, чтобы исправить выравнивание.

После того, как вы выровняли шину, проверьте новую спицу, чтобы убедиться, что она не выступает через край обода ниппеля.При необходимости подпилите его. Наконец, замените резиновую ленту на ниппелях спиц, замените камеру и шину и прокачайте шину полностью.

Езда на велосипеде со сломанной спицей не опасна, а вот на велосипеде с ненадежными тормозами. Держите тормоза в отличной форме, регулярно их настраивая. На следующей странице приведены практические советы.

Чтобы получить советы по уходу и ремонту другого спортивного инвентаря, перейдите по следующим ссылкам:

.

Как изготавливаются велосипедные спицы?

Спицы являются особенностью практически каждой велосипедной колесной пары, которую вы можете купить и не без оснований. Это легкий, прочный и относительно простой способ прикрепить обод к ступице - но как же делаются спицы? Мы направились на фабрику DT Swiss, чтобы узнать.

DT Swiss начинала свою деятельность как предприятие по производству проволоки, и именно отсюда она начала производить спицы в 1994 году. С тех пор процесс был усовершенствован и усовершенствован, и теперь DT Swiss производит миллионы спиц ежегодно.

В то время как другие части бизнеса переместились в Польшу и Тайвань, DT Swiss по-прежнему производит свои спицы на первоначальном заводе в Биле, Швейцария. Производство спиц - это основная часть деятельности компании, и, учитывая оборудование и опыт в Швейцарии, производство имеет смысл остаться здесь.

Металлические партии

Сырье для спиц поступает в виде рулонов проволоки весом в одну тонну толщиной 2,3, 2,0 или 1,8 мм в зависимости от изготавливаемой спицы.

Материал спиц - нержавеющая сталь 18/10, и нам сказали, что в используемом сплаве нет ничего фирменного. Теоретически, если бы вы знали точный каталожный номер, вы могли бы пойти и купить точно такие же катушки проволоки, которые использует DT Swiss - особенность спиц DT Swiss заключается не в основном материале, а в обработке, которая им впоследствии подвергается.

Давайте разберемся

Прежде всего, провод необходимо размотать и выпрямить из «упакованного» состояния.Проволока пропускается через три комплекта роликов для раскручивания, а затем разрезается, образуя заготовку спицы. Затем он готов к следующим этапам обработки.

На этом этапе процессы начинают расходиться. Для самых простых спиц простого калибра процесс на самом деле относительно прост и быстр. Проволока подается прямо в машины для изготовления спиц, и на другом конце быстро выходит спица за секунду.

Добавить окурки

Тем не менее, большинство спиц DT встыкано (более правильная терминология была бы обжата), и действительно, именно здесь происходит волшебство.Это также часть процесса, которая запатентована и является совершенно секретной. Мне разрешалось заглядывать только через закрытые двери.

Обжимка - это процесс холодной штамповки спиц для уменьшения диаметра. Многие считают, что это нужно для снижения веса, но это не основная причина. Вместо этого спицы фактически становятся сильнее благодаря процессу.

Холодная ковка изменяет микроструктуру металла, увеличивая его твердость и прочность. Пластическая деформация, т.е.Постоянное изменение формы материала (в случае спиц - уменьшение диаметра) приводит к так называемому механическому упрочнению.

Кроме того, меньший диаметр делает спицу более эластичной в центральной части. Некоторые производители колес утверждают, что это означает, что изменения в натяжении и, следовательно, удлинении спицы «переносятся» здесь, а не на изгиб или резьбу, что позволяет избежать нагрузки на участки, которые особенно подвержены усталости, что увеличивает общую долговечность.

Несмотря на поиск патентов, мне не удалось найти подробностей процесса DT Swiss, хотя я предполагаю, что он включает в себя какой-то роторный обжимной молоток - по сути, молоток, который вращается вокруг проволоки, сжимая ее при прохождении, чтобы уменьшить ее толщину. .

Ротационная обжимная машина - Torrington Forming Machinery, Torrington Forming Machinery

По сравнению с обычными спицами, которые можно просто перемешивать через машину со спицами, это намного более медленный процесс.Обжимные машины работают круглосуточно, без выходных, чтобы не отставать от спроса.

И родилась спица

Когда заготовки спиц готовы, их подают в машину для формования спиц.

Большинство спиц DT производятся в соответствии с полученными контрактами, поэтому производственные партии будут производиться в количестве от нескольких сотен до нескольких тысяч спиц.

Сначала заготовка спицы обрезается на точную длину. Голова образована пуансоном и тисненым логотипом DT Swiss.Спицы с J-образным изгибом при необходимости изгибаются, в то время как прямые спицы остаются без изменений. Наконец, нити накручиваются.

Накрутка резьбы не удаляет материал путем нарезания резьбы, а фактически деформирует материал. Как и в случае стыковых спиц, это приводит к изменению микроструктуры металла, повышая его прочность. Это очень важно, поскольку нити действуют как потенциальный концентратор напряжений и, следовательно, как слабое место.

Если производятся плоские спицы, они проходят последний этап, называемый плоской ковкой.Спицы подаются в пресс, и усилие до 250 тонн формирует профиль между двумя штампами. Этот процесс холодной штамповки снова приводит к холодной обработке материала, что еще больше увеличивает прочность.

Заключительные шаги

Пройдя все процессы формовки, большая часть спиц почернела. DT Swiss недавно инвестировала в оборудование и ввела этот процесс в свои руки. Это избавляет от необходимости отправлять партии спиц и значительно упрощает производство и контроль качества.

BLJP_DTSwiss_Spokes-16.jpg, Бенедикт Пфендер

Химическое почернение включает в себя несколько этапов создания черного пористого слоя на поверхности металла. Затем его можно пропитать маслом, запечатывая слой и обеспечивая дополнительную коррозионную стойкость. Слой составляет всего около микрометра (примерно в 50 раз тоньше волоса) и не оказывает никакого влияния на размер или вес.

Наконец, спицы упакованы и готовы к отправке туда, где им нужно.

DT Swiss может производить множество различных спиц. Умножьте 11 различных типов спиц на разную длину, разные головки, разные цвета и сложите все разные ниппели, которые подходят к этим спицам, и вы получите около 18 000 отдельных артикулов в каталоге DT Swiss.

Наряду с производством спиц требуются значительные объемы управления запасами и организационные бизнес-знания, необходимые для поддержания машины в рабочем состоянии.

Качество на каждом шагу

Проходя через завод, я был поражен тем, насколько много ручного труда требуется.Легко отклонить спицы как простой кусок провода, но становится ясно, что чем больше требуется обработки, тем дороже становится спица.

Несмотря на то, что формирование спиц относительно автоматизировано, обжимка и установка лезвий требуют ручного вмешательства, чтобы все работало гладко.

Также проводится множество мероприятий по обеспечению качества и проверкам. Спицы гладкого калибра отбираются и проверяются на допуски. Спицы с верхним концом, особенно модели с лопастями, регулярно проверяются по мере выхода из пресса - допуски в пределах 0.Требуется 01мм.

Исходный материал и готовые спицы периодически проверяются на датчике нагрузки. Это позволяет DT Swiss проверять прочность и неисправность, а также убедиться, что все соответствует спецификациям.

Если вы когда-нибудь задумывались, почему спицы с стыковыми или лезвиями более дорогими, теперь должно быть понятнее. На их изготовление просто требуется больше времени, а также больше информации и обработки от ребят на заводе.

Добавьте к этому строгий контроль качества, и неизбежно увеличатся затраты.Но это то, что требуется для получения качественного продукта.

Скромные спицы

Что я нахожу примечательным, так это то, насколько повсеместно используется стальная спица сегодня. Во время моего визита мы говорили о том, что ждет в будущем эти скромные кусочки проволоки.

Дело в том, что сталь невероятно хорошо подходит в качестве материала спиц, так как обладает высокой прочностью, высокой жесткостью и хорошим сопротивлением усталости. Он может быть выполнен с узким поперечным сечением, что делает спицы легкими и аэродинамическими.Несмотря на это, он ударопрочный, а стандартные спицы можно легко заменить в случае их повреждения.

Различные материалы спиц

DT Swiss по-прежнему убежден в использовании стальных спиц, и я не вижу причин для этого. В подавляющем большинстве случаев сталь - это просто подходящий материал для работы.

Алюминиевые спицы доступны на некоторых колесах, но я не могу не чувствовать, что они создают больше проблем с дизайном, чем решают. Лично я скептически отношусь к заявлениям об улучшении ходовых качеств.

Хотя сталь примерно в три раза тяжелее алюминия, она также примерно в три раза жестче. Что касается осевой нагрузки, испытываемой спицей, это означает, что для алюминиевой спицы требуется в три раза больше площади для сохранения той же жесткости, что и для стальной спицы, что приводит к примерно одинаковому весу.

Вместо этого у вас спица большего размера с потенциально вредными аэродинамическими эффектами из-за необходимости «выталкивать» больше воздуха с пути. Также сравнительно сложно создать надежную резьбу в алюминии - просто посмотрите на решение, которое разработал Mavic, с вставным ниппелем, который ввинчивается непосредственно в обод.

Стальную спицу можно сделать тонкой, прочной и обтекаемой, а также ее значительным преимуществом, заключающимся в простоте изготовления и формировании надежной резьбы. Похоже, нет необходимости изобретать велосипед, если вы извините за это выражение.

Хотя карбоновые спицы могут обеспечивать невероятно высокое соотношение жесткости к весу, они по своей природе более хрупкие, чем сталь, и часто требуют запатентованных методов крепления спиц к ступице и ободам. Они остаются резервом самых высоких конечных колес.

Будущее развитие

Конечно, это не означает, что DT Swiss не думает о том, как улучшить свои спицы в будущем. Речь пойдет скорее о постепенных улучшениях, чем о чем-то революционном.

DT продолжает рассматривать различные материалы и варианты обработки, хотя, конечно, они по понятным причинам уклонялись от раскрытия слишком большого количества деталей. Улучшение материалов может способствовать дальнейшему повышению долговечности и прочности.

Одна из самых интересных вещей, которые мы обсуждали, - это доработка профиля плоских спиц, так как в настоящее время они просто штампованы.Похоже, что существует относительно небольшое понимание влияния различных профилей лопастей на общую аэродинамику колеса.

По-видимому, особенно сложно охарактеризовать вращательную составляющую сопротивления, которую создают спицы, т.е. насколько они замедляют вращение колеса, и это аспект, который особенно интересует DT Swiss.

Не заблуждайтесь, со всеми этими разработками мы говорим о постепенных улучшениях, но приятно видеть, что такая почтенная и устоявшаяся технология по-прежнему находится на переднем крае производительности на подавляющем большинстве колес сегодня.

В колесе со спицами есть определенная красота. Эти тонкие нити проволоки объединяются, чтобы создать предварительно напряженную структуру, которая намного прочнее и легче, чем можно было ожидать, и более чем способна выдержать свою долю злоупотреблений. Мы планируем подробно изучить науку о колесе и то, как эта конструкция действительно поддерживает вас в будущем, так что посмотрите это место.

Это может быть просто неприглядная длина металлической проволоки, но повсюду есть миллионы спиц, скрепляющих колеса.Цените тяжелую работу, которую они делают для вас, потому что они не уйдут в ближайшее время!

Возможно вам понравится:
.

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 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 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! 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 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 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 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, движущегося быстро, около 80 процентов работы велосипедиста будет уходить на преодоление сопротивления воздуха, а оставшаяся часть будет использована 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% 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 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 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 руль, вы наклоняетесь вперед, чтобы держаться за руль.Угловой стержни 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 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 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, велосипедное колесо находится в напряжении - спицы натянуты.Так как спицы перекрещиваются с обода 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 около вертикали, 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 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, деленное 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 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 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? 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, которые используют автомобили), 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. Поскольку 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 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 велосипед 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 (серые), а тормозная сила должна 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 вашу пользу. 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 для тормозов и шин, 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