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

Как устроена передняя вилка велосипеда


устройство велосипедной амортизационной передней вилки, воздушной и двухкоронной, жесткой и пружинно-масляной

Велосипедные аксессуары

Вилка считается одним из самых важных компонентов велосипеда. Она отвечает за фиксацию оси колеса, регулировку направления средства передвижения, а также за сохранение остальных велосипедных компонентов.

В этой статье вы познакомитесь со всей полезной информацией о вилках для велосипеда: их устройстве, разновидностях, а также с рекомендациями по их выбору и установке.

Назначение и устройство

Вилка в велосипеде призвана выполнять практически ту же функцию, что и автомобильная подвеска. Она фиксирует переднее колесо велосипеда, отвечает за маневренность и управление транспортным средством через руль, а также (в зависимости от разновидности) способна значительно облегчить передвижение велосипедиста по плохим дорогам.

Чаще всего, когда говорят о функциях и плюсах велосипедных вилок, речь идет именно об амортизирующих разновидностях этих агрегатов. Это самый популярный на сегодняшний день тип вилок, широко используемый как для передвижения по городским трассам, так и по проселочным дорогам.

Плюсы.

  • Качественная велосипедная вилка с амортизацией позволяет снижать ударно-вибрационную нагрузку, поступающую от колеса к рамным компонентам велосипеда и рулю. Это позволяет надолго сохранить велосипед при постоянной его эксплуатации на проблемных дорогах.
  • Вилка амортизирующего типа позволяет максимально сохранять скорость средства передвижения на проблемных участках дороги. «Тормозящий эффект», который возникает при попадании колеса велосипеда на неровности или ямы, поглощается амортизирующим механизмом.
  • Отсутствие проблем во время передвижения по участкам дороги с неровностями обеспечивает полный контроль над велосипедом. Кроме того, некоторые разновидности вилок позволяют более эффективно использовать велосипед на поворотах и торможениях.
  • Одна из самых приятных и полезных функций передней вилки с амортизатором – сохранение вашего здоровья, а также удобство передвижения. Согласитесь, гораздо приятнее передвигаться по неровной дороге без постоянной тряски и подскоков. Кроме того, снижение ударного давления на руль велосипеда позволяет на более долгий срок сохранить здоровье ваших суставов, которые от тряски испытывают огромный стресс.
  • Преодоление любой неровности на участке дороги замедляет велосипед, что вынуждает спортсмена задействовать еще больше сил для быстрого передвижения по трассе. Следовательно, вилка экономит огромное количество усилий, которые могут быть эффективно потрачены на преодоление большего расстояния.

Среди недостатков велосипедных вилок можно выделить всего два.

  • Чем сложнее конструкция вилки и чем больше функций она выполняет, тем она, как правило, больше весит и стоит. Отдельные модели велосипедных вилок могут весить до 3 кг, что является 1/3 веса большинства стандартных горных велосипедов.
  • Спортсмены, которые при совершении маневров и трюков используют потенциал вилок на 100%, вынуждены задействовать дополнительную энергию на раскачивание велосипеда.

Конструкция практически любой велосипедной вилки (будет рассмотрено на примере амортизационной) состоит из следующих компонентов.

  • Рулевая труба (или как некоторые называют – шток) соединяет саму вилку с рулем и рамными компонентами. Как правило, выполняется в стандартизированных размерах. Существует прямая и конусовидная разновидность.
  • Корона или коронка – выполняет функцию соединения внутренних труб и штанов, отвечающих за фиксацию колеса и оси. Велосипедная вилка может быть как с одной, так и с двумя коронками. Обычно этот компонент выполняется из самых прочных материалов, так как именно коронка принимает на себя основную нагрузку от колеса и труб, особенно если речь идет о моделях без амортизации.
  • Нога или внутренняя труба – это компонент вилки, напрямую соединенный или запрессованный в коронке и уходящий в штаны вилки (в агрегатах с амортизацией). Некоторые эксперты называют этот компонент поршнем.
  • Настройки или регулировки располагаются на головках «ног». Именно через них проводится накачка колеса воздухом, если речь идет о воздушных моделях вилок.
  • Манжеты или сальники установлены на стыке попадания внутренних труб в штаны, тем самым препятствуют попаданию пыли и грязи в механизм амортизации.
  • Штаны являются своеобразным внешним корпусом для всего устройства амортизации. Их диаметр больше диаметра поршня. Внизу штаны заканчиваются дропаутами, которые отвечают за фиксацию оси, а сверху – «гориллами», которые, наподобие короны, соединяют уже сами штаны.
  • «Гориллы» или бустеры, присутствуют далеко не во всех моделях вилок даже с амортизацией. Они призваны равномерно распределять нагрузку от штанов.
  • Дропауты, как уже было сказано, располагаются внизу штанов, где фиксируют ось колеса.
  • Демпфер представляет собой внутреннее наполнение «ноги» или сам амортизирующий механизм.

Виды

Все велосипедные вилки можно разделить на несколько самостоятельных видов в зависимости от конструкции, типа самой вилки и ее амортизационного механизма.

По типу конструкции вилки бывают жесткие (или фиксированные), амортизационные, двухкоронные, одноногие и «перевертыши». Каждый из типов предназначен для определенных дорог и отдельных моделей велосипеда.

Жесткая или фиксированная

Такие модели велосипедных вилок считаются самыми простыми и бюджетными. В таких агрегатах отсутствуют сложные амортизационные элементы, однако сегодня они занимают лидирующее место на рынке велосипедных вилок наряду с амортизационными.

Особенности езды на фиксированных агрегатах:

  • чаще всего их устанавливают на велосипеды шоссейного типа, предназначенные для езды исключительно на ровных городских или профессиональных трассах;
  • жесткие вилки обычно устанавливаются в велосипедах прогулочного или городского типа, которые не способны развивать большие скорости;
  • модели жесткого типа – идеальный вариант для детских велосипедов из-за простоты конструкции и высокого уровня контроля на ровных дорогах.

Такая популярность велосипедов с жесткими вилками объясняется целым рядом факторов.

  • Вес. За счет отсутствия сложных механизмов амортизации и дополнительных креплений такие агрегаты отличаются крайне маленьким весом. Следовательно, велосипеды с такими вилками очень легкие, простые в эксплуатации и хранении.
  • Прочность конструкции. Фиксированные вилки не уступают по надежности моделям с амортизатором. Все благодаря монолитной структуре таких вилок, где отсутствуют мелкие компоненты, которые потенциально могут поломаться при длительной и сильной нагрузке на велосипед.
  • Цена. Велосипеды с фиксированными конструкциями обычно стоят гораздо дешевле тех же амортизационных моделей. Разница в цене может варьироваться до 100 долларов и более.
  • Простота установки. В отличие от других типов вилок жесткие могут быть установлены абсолютно на любой тип велосипеда. С их установкой может справиться практически каждый.

Эксперты советуют покупать фиксированные агрегаты только в том случае, если ваша цель – не ежедневные прогулки по бездорожью. Эти вилки – идеальный вариант именно для продолжительных поездок по хорошим городским дорогам.

Амортизационная

В отличие от жестких моделей вилок в этих агрегатах присутствует механизм амортизации, в роли которого может выступать всего 3 элемента: масло, пружина или воздух. Существуют модели как с одинарной (только пружинные) так и с комбинированной (воздушно-масляные) амортизацией.

Вид самого амортизатора влияет на качество работы агрегата, а также на его цену.

Самой популярной разновидностью являются именно пружинные вилки – они проще остальных по конструкции, установке и ремонту.

Преимущества, недостатки, а также особенности езды на амортизационных вилках уже были подробно описаны в самом начале статьи: такие вилки позволяют эффективнее и быстрее передвигаться по бездорожью, на более длительный срок сохраняют состояние велосипеда и берегут здоровье самого спортсмена. Если говорить о минусах, то это, прежде всего, повышенная цена и увеличенный вес за счет сложности механизма амортизации.

Двухкоронная

Первые модели амортизационных вилок появились во второй половине ХХ века, однако эксперты лишь недавно пришли к выводу, что основное давление и напряжение из всех элементов вилки принимает на себя, при использовании велосипеда, именно коронка, соединяющая внутренние трубы и распределяющая нагрузку между ними. Особенно сильному давлению коронка подвергается во время передвижения по бездорожью и при угловых ударах колеса.

Это привело к созданию агрегата с совершенно новой конструкцией, которая предполагала использование сразу двух отдельных коронок, удерживающих «ноги».

Из плюсов таких моделей можно выделить феноменальную прочность и надежность – модели велосипедов с такой конструкцией считаются одними из самых долговечных. Что касается минусов, то это, прежде всего, увеличенный вес, удлиненная структура «ног», что позволяет использовать эту технологию далеко не в каждом велосипеде, а также повышенная стоимость.

Одноногая

Данная разновидность только набирает популярность на современном велосипедном рынке. Изначально создание таких велосипедов было лишь маркетинговым ходом для привлечения внимания клиентов, однако со временем эти модели стали полноценной, хотя и спорной, разновидностью со своими особенностями, плюсами и минусами.

Вилки одноногого типа представляют собой конструкции с одной единственной ногой, фиксирующей ось колеса. У таких моделей также могут присутствовать амортизационные элементы, которые будут призваны облегчить давление на одну ногу велосипеда.

Однозначным плюсом таких моделей велосипеда считается облегченная конструкция, которая напрямую влияет на общий вес велосипеда, а также относительная надежность таких моделей, которая достигается путем использования сверхпрочных материалов.

«Перевёртыш»

Конструкция таких агрегатов выглядит следующим образом: ноги или внутренние трубы служат для крепления дропаутов и располагаются снизу, в то время как штаны расположены сверху и соединены короной.

Такая конструкция позволяет обеспечить велосипед максимальной передней амортизацией и снижает нагрузку на все компоненты.

Свою популярность такие вилки приобрели благодаря увеличенному количеству регулировок, а также открытому доступу к механизму амортизатора. Несмотря на это, такие велосипеды нуждаются в постоянном уходе и стоят намного дороже стандартных амортизирующих моделей.

В зависимости от типа амортизирующего элемента существуют пружинные, масляные и воздушные модели вилок для велосипеда, а также производные от комбинаций этих типов.

  • Пружинные. Конструкция таких вилок предполагает наличие специальных стальных пружин без самого демпфера. Это самый бюджетный вариант амортизационных вилок, поскольку стальные пружины обеспечивают лишь частичную амортизацию. Чаще всего такие вилки используются в дешевых или детских велосипедах.
  • Пружинно-эластомерные. Помимо стандартной стальной пружины, такие вилки оснащены дополнительным эластомерным стержнем, который частично выполняет функцию амортизатора. Самый явный минус таких конструкций – необходимость регулярной замены эластомерного стержня, который с течением времени, особенно от регулярных поездок, быстро стирается.

Данный тип амортизации чаще всего встречается в велосипедах с задней амортизацией.

  • Воздушные (или пневматические). Воздух в таких вилках выполняет сразу две роли: и роль пружины, и демпфера. Воздух под давлением накачивается в механизм вилки с помощью специального насоса. Велосипеды с такими вилками не рекомендуется использовать при экстремальной езде – механизм амортизатора при сильных нагрузках очень быстро теряет прочность.
  • Масляно-воздушные (или гидравлические). В данном случае в роли демпфера выступает специальная капсула с маслом, а в качестве пружины используется сжатый воздух. Этот тип используется в изготовлении дорогих велосипедов профессионального уровня, так как способен выдержать колоссальные нагрузки и обладает целым рядом дополнительных настроек.
  • Масляно-пружинные. Эта разновидность считается самой качественной. Функцию пружины в таких агрегатах выполняет стандартная стальная пружина, а вот масло используется в качестве демпфера. Велосипеды с амортизацией этого типа обладают невероятно плавным ходом и приспособлены для любого стиля езды.

Размеры

Размеры велосипедных вилок могут разниться в зависимости от выбранного типа самого агрегата и предназначения велосипеда.

В то время как общий размер агрегата может составлять от 20 до 26 дюймов (в редких случаях до 29), показатели хода отличаются в зависимости от того, какой тип велосипеда используется.

  • гибриды – 5-7 см;
  • кросс-кантри – 8-10 см;
  • дёрт – 8-10 см;
  • соревнования – 12-15 см;
  • фрирайд – 18-25 см;
  • даунхилл – 17-20 см;
  • хардкор-фрирайд – 25-30 см.

Кроме того, для разных стилей езды рекомендуется использовать конструкции с различными диаметрами ног: от 28 мм для обыкновенного велотуризма и до 42 мм – для хардкор-фрирайда.

Какую лучше выбрать?

Опытные спортсмены знают, что при выборе вилки для велосипеда недостаточно руководствоваться каким-то определенным брендом и уж точно не внешним видом модели.

При выборе вилки для велосипеда стоит трезво оценить не только габариты и массу велосипеда, но и собственный вес.

Например, для человека с худощавым телосложением следует подобрать модели облегченного типа, а вот велолюбителям весом более 100 кг следует подумать о покупке карбоновых или титановых велосипедов с агрегатами повышенной прочности и упругости.

Вне зависимости от того, как долго вы занимаетесь велосипедным спортом, покупать всегда стоит только популярные модели велосипедных компонентов. Им будет просто найти замену или отремонтировать их.

Очень многое в выборе зависит от стиля езды, которого вы придерживаетесь. Например, для размеренных поездок по городским дорогам будет экономически невыгодно покупать агрегат с двойной коронкой и масляно-пружинным амортизатором – в таких условиях они не смогут развить свой потенциал.

Чем чаще и упорнее вы катаетесь, тем дороже и качественнее должна быть вилка для вашего велосипеда. Помните, что иногда лучше заранее купить качественную модель, чем заменять её через год из-за поломки.

Обзор производителей

При выборе велосипедной вилки будет нелишним ознакомиться с производителями, которые, по мнению большинства спортсменов, выпускают наиболее качественные агрегаты.

  • Fox – отличный вариант для покупки качественной велосипедной вилки. Этот бренд выпускает дорогие агрегаты высокого качества с большим сроком службы.
  • SR Suntour – выпускаемая этой фирмой продукция относится к бюджетной и может конкурировать по прочности и надежности со многими премиальными брендами. В последнее время ассортимент качественных велосипедных агрегатов под этим брендом дополнился дорогостоящими титановыми моделями, а потому среди российских потребителей такие вилки встретишь не особенно часто.
  • Zoom – считается одним из самых бюджетных брендов по изготовлению велосипедных компонентов. Продукция этой фирмы отличается высокой прочностью, надежностью и предлагает для покупки как стандартные пружинные, так и воздушно-масляные вилки.
  • Manitou – очень распространенный бренд, который уже более 20 лет пользуется спросом в Америке и Европе. Выпускает качественные и дорогие типы вилок («перевертыши» и пружинно-масляные), которые используются в создании профессиональных шоссейных велосипедов.

Правила установки

Единственное правило при установке велосипедной вилки (любого типа кроме жесткого) – воспользоваться помощью квалифицированных специалистов, которые смогут грамотно соединить все компоненты велосипеда.

Если же желание установить ее самостоятельно слишком велико, можно ознакомиться со следующим видео.

Детали велосипеда и их функции

Изучение частей велосипеда на английском языке.

Список частей велосипеда

Велосипед, также называемый велосипедом или велосипедом, представляет собой одноколесное 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 - как обычно
  • 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 сделать велосипед заметным 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 прямых рулей для обеспечения возможности нескольких положений рук

.

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, в какой бы точке мира 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 потребляя ископаемое топливо, такое 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 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! 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 сложно 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 таким 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 на самом деле? 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, 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

Предполагая, что 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 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 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; 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 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 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.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 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 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 ускоряет работу машины (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 колеса) может составлять 5: 1, поэтому одно нажатие педалей приводит в движение Вы примерно в 10 метрах вниз по улице.Предполагая, что вы можете перемещать только ноги так быстро, вы можете видеть, что шестерни эффективно заставляют вас двигаться 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, что используются в автомобилях), с отдельными тормозными дисками, прикрепленными к колесам, многие до сих пор используют традиционные ободные тормоза с суппортом и колодки.

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 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 на рычаг тормоза, 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.

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:

.Подвеска

- как работают горные велосипеды

Сегодня многие велосипеды имеют как переднюю, так и заднюю подвески . Подвеска позволяет колесам двигаться вверх и вниз, поглощая небольшие неровности, при этом шины остаются в контакте с землей для лучшего контроля. Это также помогает гонщику и байку амортизировать сильные удары при приземлении.

И передняя, ​​и задняя подвески содержат два основных элемента: пружину и демпфер .Иногда эти компоненты в совокупности именуются амортизатором .

Объявление

Весна

Пружина позволяет подвеске двигаться вверх, когда колесо наталкивается на неровность, и быстро опускаться после того, как колесо проходит неровность.

Пружина может быть стальной спиралью, как большинство известных нам пружин, или цилиндром, содержащим сжатый воздух.В любом случае, чем сильнее сжимается пружина, тем большее усилие требуется для ее сжатия, а это именно то, что нам нужно для подвески горного велосипеда. Вы не хотите, чтобы пружина достигла дна, когда вы приземляетесь в большом прыжке.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Вверху демпфер амортизатора горного велосипеда. Он перекачивает масло через маленькие отверстия, когда поршень движется вверх и вниз.

Демпфер

Если бы подвеска была оснащена только пружиной, она бы подпрыгивала вверх и вниз несколько раз после каждого удара.При сжатии неровностями подвеска нуждается в способе рассеивания энергии, хранящейся в пружине. Амортизатор - это устройство, которое рассеивает энергию и удерживает подвеску от выхода из-под контроля.

Самый распространенный тип демпфера - маслонаполненный . Этот тип амортизатора используется как в подвеске автомобилей, так и в подвесках велосипедов. Когда амортизатор сжимается, поршень внутри него заставляет масло проходить через небольшое отверстие, называемое отверстием .Чтобы заставить жидкость пройти через отверстие, требуется энергия, и эта энергия преобразуется в масло в тепло. Отличительной особенностью масляных амортизаторов является то, что они рассеивают больше энергии и обеспечивают большее сопротивление движению, чем быстрее вы пытаетесь сжать амортизатор.

Когда амортизатор сжимается быстрее, через отверстие должен проходить больший объем жидкости, поэтому требуется большее давление для проталкивания жидкости. Этот увеличенный поток делает две вещи: он увеличивает жесткость подвески (поскольку давление препятствует движению амортизатора), и он рассеивает больше энергии .

Разработка хорошего амортизатора частично связана с поиском наилучшего баланса между жесткостью пружины (жесткостью пружины) и демпфированием. По этой причине многие амортизаторы имеют регулируемую жесткость пружины и демпфирование. Некоторые пневматические пружины можно регулировать, увеличивая или уменьшая давление воздуха.

Теперь посмотрим, как амортизатор встроен в подвеску горного велосипеда.

Передняя подвеска

Преобладающий тип передней подвески - амортизационная вилка .Работает как передняя подвеска на мотоцикле.

Нижняя часть вилки, которая удерживает колесо, надевается на трубки , соединяющие вилку с рамой. Внутри каждой трубки на вилке находится амортизатор, подобный тому, что мы видели ранее. Когда вилка движется вверх (когда велосипед наезжает на неровность), пружина сжимается, и поршень выталкивает жидкость через отверстие.

Задняя подвеска

Существует столько же различных конструкций задней подвески, сколько производителей велосипедов.В большинстве из них используется амортизатор, аналогичный показанному на нашей схеме, иногда с более крупной спиральной пружиной. В основном конструкция рамы и рычажного механизма отличает один велосипед от другого.

Для задней подвески обычно требуются пружины большего размера, поскольку рычажный механизм дает колесу механическое преимущество перед пружиной. Заднему колесу, возможно, придется переместиться на 3 дюйма (7,62 см), чтобы пружина и амортизатор сжались на 1 дюйм (2,54 см). Это означает, что сила удара в три раза превышает силу, действующую на шину.Спереди расположены два амортизатора, и сила, действующая на каждый амортизатор, составляет половину силы, действующей на шину.

Развитие подвески идет рука об руку с разработкой конструкции рамы.

.

Велосипедные подшипники - Как работают велосипеды

В велосипедах используются шариковые подшипники для уменьшения трения. Вы можете найти шариковые подшипники в:

  • Ступицы передние и задние для колес
  • Каретка , в которой ось соединяет две кривошипные педали вместе
  • Трубка вилки , где руль может поворачиваться
  • Педали
  • Обгонная муфта , где они выполняют двойную функцию (На обгонной муфте они также помогают обеспечить однонаправленность.)

Подшипники в трубе вилки являются стандартными и показаны на следующем рисунке:


Шариковые подшипники (желтые) едут в чашке (красные). Конусы (темно-синие) навинчиваются на голубую трубку, прикрепленную к вилке. Конусы отрегулированы так, чтобы они были достаточно тугими, чтобы в вилке не было люфта, но не настолько туго, чтобы они сжимали шариковые подшипники и вызывали их заедание. Ступицы колес и педали работают точно так же, с конусами, обеспечивающими регулировку.В оси кривошипа регулировку обеспечивает одна из чашек вместо конусов. Немного смазки в подшипниках делает их еще более гладкими.

Периодически необходимо разбирать подшипники на велосипеде, чтобы очистить от грязи и добавить свежую смазку. Некоторые более дорогие велосипеды имеют герметичных картриджей подшипников , которые никогда не нуждаются в регулировке или смазке.

Объявление

.

Смотрите также

Возврат к списку