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

Как устроен ниппель велосипеда


виды и устройство. Как накачать велосипедный ниппель

Выражение «изобретать велосипед» носит в русском языке негативный оттенок и означает занятие ненужным делом, усложняющим жизнь. Современный байк – сложное высокотехнологичное изделие, его конструкция содержит много деталей, делающих честь человеческой фантазии и инженерному таланту.

Велосипедный ниппель – устройство, с которого началась и часть автомобильной истории. Первым транспортным средством на резиновых колесах был именно велосипед.

Первая шина

Однажды ветеринар Джон Бойд Данлоп, шотландец по происхождению, живший в Ирландии, в 1887 году наблюдал, как его маленький сын катается на трехколесном велосипеде с металлическими колесами по булыжной мостовой. Ему в голову пришла идея уменьшить немилосердную тряску, которую тот испытывал, приспособив на колеса эластичную трубку, накачанную воздухом. Первый вариант колеса с шиной был деревянным, с наклеенной на диск кишкой (то ли коровьей, то ли свиной – сказалась его профессия). В дальнейшем более удачным оказался вариант из резиновой трубки.

Для накачивания пневматической шины он изобрел специальный переходник с тоненькой резиновой трубкой, которая удерживала воздух в шине, играя роль обратного или одностороннего клапана. Конструкция этого временного соединения с насосом в общих чертах была применена для производства велосипедных шин, которым занялся небольшой завод, организованный изобретательным ветеринаром вместе со своим братом. Велосипедный ниппель Данлопа, вместе с идеей резиновых шин, был использован и автопроизводителями, сделав его фамилию знаменитой и среди автомобилистов.

Происхождение термина

Слово "ниппель" образовалось из английского nipple (сосок) и обозначает особого рода трубку, обычно снабженную клапаном, для соединения с трубопроводом, или - в случае с вело- или автоколесом – с резиновой камерой или шиной. В английском языке эта деталь конструкции сейчас называется valve - клапан. Велосипедный ниппель – это еще и особая гайка, которая крепит спицу и обод колеса.

Ниппель, носящий имя Данлопа, иногда называемый английским, или клапаном Вудса, по имени изобретателя, внесшего свои усовершенствования – это та конструкция, которая использовалась на велосипедах очень долгое время, особенно на байках повседневного назначения и низшей ценовой категории. Сегодня шины с таким клапаном являются раритетом. Более современные модели уже давно оснащаются автомобильным клапаном, носящим имя его изобретателя – Августа Шредера. Позднее появился специальный велосипедный ниппель для гоночных и шоссейных машин, более облегченный по сравнению с автомобильным, называемый клапаном Преста (Presta valve).

Ниппель Данлопа

Входное отверстие в ободе, в месте, где этот устаревший клапан вклеен в камеру, имеет диаметр 8 мм. По конструкции он представляет собой металлическую трубку с наружной резьбой и диаметром чуть меньшим, чем отверстие в ободе, в которую вставлен более тонкий металлический штуцер - золотник с двумя отверстиями. Сверху – это входное отверстие, через которое поступает воздух от насоса. Оно защищается от грязи специальным колпачком на резьбе. Другое отверстие в штуцере, выходное, расположено сбоку и закрывается отрезком тонкой резиновой трубки – собственно ниппелем, играющем роль одностороннего клапана. Штуцер фиксируется на входной трубке круглой гайкой.

Для того чтобы накачать такую шину, требуется переходник на велосипедный ниппель с выходным диаметром 3 мм, или штатный ретрошланг, который навинчивается на золотник. Подойдет и современный насос с переходником для ниппеля Presta.

Клапан Шредера

Это изобретение американца Августа Шредера (есть варианты прочтения: Шрадер или Шрейдер) было запатентовано в 1893 году в США. Поэтому иначе этот клапан называется американским, но чаще его именуют просто автомобильным – подобным устройством оборудовано подавляющее большинство колес современных автомобилей и мотоциклов.

Оно используется также на многих холодильных и климатических установках, где требуется дозаправка хладагентом и в других системах в качестве узла стравливания излишнего давления воздуха или технологических жидкостей.

Конструкция ниппеля Шредера состоит из трубки, в которую вкручивается рабочий узел – сердцевина, представляющий собой тарельчатый клапан, закрывающий выход воздуха из камеры под воздействием пружины. Регулируя по высоте выступающий стерженек золотника можно контролировать давление воздуха в камере. Золотник вворачивается специальным инструментом, в качестве которого чаще используется защитный колпачок - металлическая крышка с пластичным уплотнителем внутри. Новое слово в подобной системе – встраиваемые датчики контроля давления.

Клапан Presta

Это пневматическое устройство иногда называют французским. Шины с клапаном Presta чаще применяются для колес с более узким ободом, используемых на гоночных, шоссейных или гибридных моделях байков. Диаметр отверстия в ободе колеса такого типа – 6 мм, что позволяет избежать критичного ослабления прочности. Поэтому не стоит адаптировать для спортивных велоколёс камеры с автомобильным клапаном. Это технически возможно, но потребует увеличения отверстия до 8 мм.

Устройство велосипедного ниппеля типа Presta отличается от американского клапана Шредера наличием контргайки, фиксирующей золотник и отсутствием пружины, запирающей клапан. Для того чтобы стравить воздух, нужно открутить защитный колпачок и просто нажать на верхнюю часть клапана – нет необходимости выкручивать серединный рабочий орган, как у автомобильного ниппеля. Запирание клапана происходит под давлением воздуха из шины. Это облегчает наполнение камеры воздухом даже при помощи ручного насоса с небольшим рабочим объемом.

Использование ручного насоса

Как накачать велосипедный ниппель с помощью ручного насоса? Главное - определиться с видом соединения. Большинство современных ручных или ножных помп оборудованы головками, предназначенными для двух основных типов – американского и французского, Schreder или Presta. Чаще всего потребуется лишь повернуть оголовок в нужное положение, открыть, если нужно фиксирующий рычаг, надвинуть переходник на ниппель и опустить рычаг, зафиксировав насос на колесе.

Важно не потерять защитный колпачок клапана, предохраняющий рабочий орган соединителя от грязи и пыли. Особенно восприимчив к загрязнению клапан Presta, который легко может выйти из строя из-за меньшего диаметра отверстия для пропуска воздуха и отсутствия пружины.

Качаем с помощью компрессора

Можно ли использовать для двухколесного транспорта не ручной насос, а компрессор? Как накачать велосипедный ниппель автомобильным насосом? В случае с клапаном Шредера это очень просто: все компоненты конструкции и переходники унифицированы и подходят к любому транспортному средству, вне зависимости от числа колес. Для ниппелей других разновидностей потребуются переходники нужного размера.

В странах, где развитию велосипедного транспорта придают большое значение, – в Германии, Голландии, в Скандинавии – предусмотрены пункты общего пользования для накачивания велоколес, оборудованные компрессорами меньшей мощности, чем автомобильные. Главное при этом - принимать во внимание небольшой объём велокамер и рекомендуемое давление воздуха, чтобы не переусердствовать и не повредить колесо.

Надёжность и комфорт

Экологичность двухколесного транспорта, оздоравливающий характер передвижения на байке делают велосипед всё более популярным не только в сельской местности, но и среди жителей мегаполисов. Применение в современных моделях новых материалов и более совершенных технологий превращают езду на велосипеде в настоящее удовольствие.

Не снижают комфорт и все используемые сегодня виды велосипедных ниппелей. В любой ситуации подготовка двух колес к движению не потребует долгого времени и лишних усилий.

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:

.

Велосипедные передачи - Как работают велосипеды


Вы, наверное, видели картинку с забавными на вид велосипедами «копейки» или «высокие колеса» - с огромным передним колесом и крошечным задним колесом. Возможно, вы даже видели, как кто-то едет на нем на параде или в кино. Эти велосипеды стали популярными с 1870 года, но на рубеже веков были заменены «велосипедами безопасности». Велосипед 1900 или 1910 года выглядит почти так же, как любой велосипед, который вы видите сегодня.Сегодняшние велосипеды имеют два колеса одинакового разумного размера, пару педалей в середине велосипеда, а затем цепь, которая соединяет педали с задним колесом.

Так почему же вообще существовали велосипеды за гроши? В дешевом велосипеде педали и переднее колесо связаны напрямую, как в детском трехколесном велосипеде. Это означает, что когда вы крутите педали один раз, колесо вращается один раз. Это недорогой способ построить велосипед, но у него есть проблема.Подумайте о детском трехколесном велосипеде. Переднее колесо может иметь диаметр 16 дюймов (40 см) или 16 * 3,14 = 50 дюймов (127 см) в окружности. Это означает, что каждый раз, когда ребенок на трехколесном велосипеде делает один оборот переднего колеса, трехколесный велосипед движется вперед на 50 дюймов (127 см). Допустим, ребенок крутит переднее колесо со скоростью 60 об / мин, или один оборот в секунду. Это означает, что трехколесный велосипед движется вперед на 50 дюймов в секунду. Это всего 2,8 мили в час (4,5 км / ч). Если ребенок крутит педали вдвое быстрее, при 120 об / мин, трайк движется со скоростью чуть более 5 миль в час (9 км / ч), и ребенок выглядит так, как будто его ноги вот-вот крутятся, потому что 120 об / мин - это много крутить педали!

Если взрослый хочет ездить на трехколесном велосипеде с разумной скоростью, может быть, 15 миль в час (24 км в час), и если взрослый не хочет, чтобы его или ее ноги отрывались, то переднее колесо трехколесного велосипеда должно быть довольно большим.Если взрослый хочет крутить педали со скоростью 60 об / мин, переднее колесо должно быть диаметром 84 дюйма - это 7 футов (более 2 метров) в диаметре!

Первое, что заставляет велосипеды иметь шестерни, - это то, что шестерни могут уменьшить размер колеса с 7 футов в диаметре до чего-то разумного. Как описано в статье «Как работают шестерни», шестерни и передаточные числа - хорошее решение этой проблемы. Например, если вы установите шестерню с 42 зубьями на переднее цепное колесо и шестерню меньшего размера с 14 зубьями на заднее колесо, у вас будет передаточное число 3 к 1.Теперь заднее колесо может иметь диаметр 84 дюйма / 3 = 28 дюймов (71 см) - это примерно размер обычного велосипедного колеса. Это гораздо более безопасный подход.

Реклама

.

Передаточное число велосипеда - Как работают велосипеды

Идея, лежащая в основе нескольких передач на велосипеде - будь то старый «10-скоростной» велосипед или современный горный велосипед с 24 передачами - состоит в том, чтобы позволить вам изменять расстояние, на которое велосипед движется вперед с каждым нажатием педали. Например, у нормального велосипеда колеса диаметром 26 дюймов. «Наименьшее» передаточное число на велосипеде может быть передним цепным колесом с 22 зубьями и задним колесом с 30 зубьями. Это означает, что передаточное число составляет 0,73: 1.За каждый ход педали заднее колесо поворачивается 0,73 раза. Другими словами, за каждый ход педали велосипед движется вперед примерно на 60 дюймов (около 3,4 миль / ч / 5,4 км / ч при скорости вращения педалей 60 об / мин). «Наивысшее» передаточное число на велосипеде может быть передним цепным колесом с 44 зубьями и задним колесом с 11 зубьями. Это создает передаточное число 4: 1. С 26-дюймовыми колесами байк продвигается на 326 дюймов при каждом нажатии педали. При скорости вращения педалей 60 об / мин скорость велосипеда составляет 18,5 миль / ч (30 км / ч). Удвоив скорость вращения педалей до 120 об / мин, велосипед развивает максимальную скорость 37 миль в час (60 км / ч).Диапазон от 3,4 до 37 миль в час - это фантастика, и она позволяет гонщику очень медленно подниматься на самый крутой холм или гонять почти так же быстро, как автомобиль! Вот почему у велосипеда есть шестерни.

Передние шестерни называются цепными колесами . У большинства велосипедов есть два или три цепных колеса, которые выглядят так:


К заднему колесу прикреплено колесо свободного хода , которое выглядит следующим образом:


Обгонная муфта имеет от пяти до девяти передач, в зависимости от мотоцикла.Обгонная муфта свободно вращается в одном направлении и блокируется в другом. Это позволяет водителю либо крутить педали, либо не крутить педали - когда он не крутит педали, велосипед проходит мимо (еще одна особенность, которой не хватает трехколесным велосипедам и велосипедам за копейки).

Для переключения передач велосипед имеет передних и задних переключателей . Вот снимок заднего переключателя:


На заднем переключателе есть две маленькие винтики, которые обе свободно вращаются.Назначение рычага и нижней шестерни переключателя - натяжение цепи. Зубец и рычаг соединены с пружиной, поэтому зубец всегда тянет назад. Когда вы переключаете передачи, вы заметите, что угол рычага изменяется, чтобы принимать или отпускать слабину:


Верхняя шестерня находится очень близко к муфте свободного хода. Когда вы регулируете передачи с помощью рычага на руле, этот зубец перемещается в другое положение на муфте свободного хода и тянет за собой цепь.


Цепь естественным образом переключается с одной передачи на другую, когда вы поворачиваете педали.

В велосипеде все просто. Вот что делает эту машину отличной для езды - а также прекрасным механическим произведением искусства! Для получения дополнительной информации о велосипедах и связанных темах просмотрите ссылки на следующей странице.

Объявление

Статьи по теме HowStuffWorks

Еще отличные ссылки

.

Как заменить велосипедную спицу

Сломанная или погнутая спица колеса может вызвать дополнительные проблемы с велосипедом, но заменить ее несложно.

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 шинный утюг, 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 принимайте никаких различий 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 раскачивание 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.

Для получения советов по уходу и ремонту других видов спортивного инвентаря воспользуйтесь следующими ссылками:

.

Смотрите также

Возврат к списку