Модернизация велосипеда
Тема данного
индивидуального задания была выбрана неслучайно.
С самого раннего детства я испытывал тягу к этим двухколесным
транспортным
средствам. На предложения друзьям разделить со мной радость катания по
городу и
за его пределами в школьные годы не получил положительного ответа и так
и не
приобрел себе велосипед. Ситуация ничуть не изменилась и спустя пару
лет после
школы...поэтому я решил начать кататься сам! И, наконец, узнать уже
опытным путем
устройство отдельных узлов.
Краткая иллюстрированная история развития велосипда
1791 год. Во Франции граф Де Сиврак построил из дерева двухколесную машину, названную им «Селярифер», на которой можно было передвигаться, сидя верхом и отталкиваясь ногами от земли.
1817 год. Карл Фридрих
барон фон Драйс, баварский лесничий,
усовершенствовал машину Де Сиврака – он изобрел
переднее поворотное
колесо,
благодаря которому можно было изменять направление движения на ходу.
Свое
транспортное средство, позже названное «Дрезиной» он
запатентовал,
начав этим самым документированную историю совершенствования
конструкции
велосипеда.
1839 год. Шотландец Киркпатрик Мак-Миллан применил к двухколесной машине педальный привод, правда, педали совершали не круговое, а возвратно-поступательное движение.
1853
год. Французский
каретный мастер Пьер Мишо
запатентовал педальный привод на переднее колесо велосипеда. Шатуны
закреплялись на колесной оси. Так же на велосипедах Мишо впервые были
применены: подпружиненное седло и тормоз, воздействующий на обод
заднего
колеса. Практически одновременно с Мишо подобную машину изобрел механик
Пьер
Лалльман. В Англии такие велосипеды получили название «Bone
Shaker»
т.е. «костотряс».
1868 год. Парижская фирма «Мейер и Ко»начала выпуск велосипедов с цепным приводом на заднее колесо.
1870-1885
годы. Время
«пауков» т. е. высоких
велосипедов с разновеликими колесами. Также они назывались «Hige
bicycle» и «Penny-farting». Желание изобретателей
увеличить
расстояние, пройденное велосипедом за один оборот колеса, приводило к
увеличению диаметра ведущего колеса. Ограничивать этот рост могла
только длина
ног ездока. Прогресс «пауков» шел по пути уменьшения веса и
увеличения надежности узлов машин.
1884
год.
Фирма «Хиллман, Херберт и Купер» начала производство
велосипеда «Кенгуру», имевшего двойной цепной привод от
осей шатунов к переднему
колесу. С этих машин начался возврат к велосипедам с равновеликими
колесами.
С
1885 года
началось повсеместное вытеснение из
употребления велосипедов типа «паук» велосипедами типа
«safety»,
т.е. «безопасными» с равновеликими колесами.
1888 год. Ветеринар из
Шотландии Джон Бойд Данлоп изобрел
пневматическую шину и воздушный ниппель. Это нововведение открыло
широкие
возможности для использования велосипеда вне хороших дорог.
1890 год. Практически
одновременно несколько фирм начали производство
веломашин с рамами замкнутой («диамант») формы. С этого
момента
современный облик велосипеда практически сформировался и дальнейший
прогресс
лишь усовершенствовал отдельные узлы и агрегаты. [1]
Современный велосипед в корне отличается от представленных выше моделей. Горный велосипед предназначен для активного отдыха и в последнее время получил большую популярность для катания в городских условиях. В отличие от простого и шоссейного велосипедов, которые за последние годы практически не изменились, горный велосипед постоянно изменяется и его конструкция совершенствуется производителями.
Главное отличие горного велосипеда от других – это широкие колеса, 1,5-2 дюйма вместо обычных 20-40 мм (1 дюйм=25,4 мм). Несколько уменьшен и диаметр колес, в отличие от дорожного велосипеда, 26 дюймов вместо 700 мм. Рама горного велосипеда имеет специальную геометрию, а каретка расположена так, чтобы было удобно ездить по пересеченной местности. Большое количество передач, от 21 до 27, с довольно широким диапазоном передаточных отношений, дает возможность ездить при любом перепаде высот. Эксплуатировать горные велосипеды можно в любых экстремальных условиях, но при этом требования удобства и эффективности управления играют значительную роль, не меньшую, чем сам вес велосипеда. Именно поэтому амортизационные вилки, гидравлические тормоза, а также другие новые разработки появились именно в классе МТВ. [2]
Типы амортизационных вилок
Важнейшей частью велосипеда, как и любого другого транспортного средства, являются надежные тормоза, но для ухода за ними особых умений не требуется. Для становления ощущения полноценного комфорта езды в городских условиях важную роль в самых распространенных MTB велосипедах (хардтейл) играет амортизационная вилка.
1) Пружинные вилки
Самые дешевые от 20$. Работают они, так же как и стоят, сильные нагрузки которые не светят вилки они отработают а мелочь они просто не отработают и будут передавать нагрузку на руки, так же как и простая жестяная вилка, а выйдет из строя или потребует ТО такая вилка гораздо быстрее. Ход 35-40мм.
2) Пружинно-эластомерные вилки
Ценовой уровень от 60$. По сути дела, это пружинная вилка с встроенными в неё эластомерами – объектами, гасящими удар.
Эластомер – стержень из полимерного материала (порой кусок резины) или стержень со специальными воздушными клапанами, который и выполняет роль демпфера. Минусом таких вилочек является то, что при низких температурах эластомеры мёрзнут.
3) Воздушные вилки
Ценовой уровень от 300$. Роль пружины выполняет воздух, накачиваемый насосом, и воздух же выполняет роль гасящего элемента. У ВВ малое количество настроек, есть возможность регулировать (preload) в очень широких пределах. Регулируются Preload и Rebound, может быть LockOut.
4) Масляно-воздушные вилки
Цена от 400$. Пружиной служит воздух, а гасит удары масляный картридж. МВВ считаются долговечными. Требует постоянного контроля давления в картридже. А плюсом является меньшая чувствительность к перепадам температур. Впринципи тот же воздух но можно погонять в морозец. Минусом считаю вес, как ни как потяжелее чем воздух, ремонт и обслуживание такое же как у воздуха, не запускать, следить и менять расходку по мере пробега.
5) Масляно-пружинные вилки
Ценовой уровень 300-2500 $. Демпфером служит картридж, заполненный маслом.
Личный опыт
В среднем ценовом диапазоне чаще встречаются пружинные вилки, которые со временем быстро дубеют. Такая вилка досталась и мне. Вместо приобретения новой, конечно же, я решил попытаться усовершенствовать старую. И получилось! Поэтому ниже приведу ряд операций, улучшающих работу таких вилок и заметно смягчающих ход.
Как известно, большинство амортизационных вилок построено по принципу телескопа (труба меньшего диаметра в трубе большего). Состоят они из штанов – труб большего диаметра, в которых собственно и расположен амортизатор, по которым ходят внутренние трубы (ноги вилки). На их стыке установлены манжеты – для предотвращения попадания пыли и грязи вовнутрь вилки. На дешевых вилках могут поверх ног стоять резиновые пыльники. Ноги вилки обычно соединяются гориллой для усиления конструкции.
Принцип разборки пружинных вилок прост, однако, необходимы некоторые особые инструменты. Сперва необходимо открутить заглушки сверху на ногах. Это позволяет вынуть пружину из ног, по очереди. Далее, открутив гайки внизу ног, вытаскиваем ноги из штанов.
На фото видно процесс разборки и уже разобранную вилку. Красный конус – отбойник (он ограничивал ход сжатия вилки); две заглушки, которые стояли на короне; два болта с резиновыми ставками – соединяют штаны и ноги; снизу, справа – два пыльника.
Зачастую пружинно-эластомерные вилки, заявленные продавцами и производтелями недорогих моделей, оказываются просто пружинными. На удивление, пружина тяжело вынималась из штанов. Как выяснилось позже, причиной этого послужили вот такие кембрики:
Насколько я мог понять,
служили они для того, чтоб при хождении и сжимании пружины не терлись о
внтурненние стенки штанов. В принципе, они не
нужны и их можно выкинуть также как и красный отбойник. После чистки и
смазки все стало выглядеть совсем иначе.
Вилка собрана. Сами пружины в таких вилках обычно оказываются достаточно мягкими. Удовлетворительным результатом послужило увеличиние хода вилки на 20мм.
1. Музей истории
велосипедного дела в России Андрея Митяева – [Электронный
ресурс]. – Режим
доступа: http://www.old-velo.ru/istv.shtml
2. Туристическая
библиотека – [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://tourlib.net/statti_tourism/velosiped.htm
3. Велосипед и с
чем его едят
– [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://magicbike.ru
4. Велосипед и
велотуризм – [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: http://agbike.spb.ru/select/type.html
5. Пополов А.
С. – Давай
изобретем веломобиль. М.: Патриот, 1991. – 175 с.
6.
Richard, S., and Champoux, Y., “Modal Analysis of a Road
Bike’s Front Components,” Proceedings of IMAC XXII,
7.
Brüel & Kjær Magazine, No.1, pp. 18-21, 2003.
8.
Batel, M., Svend, G., Møller, N., and Herlufsen, H.,
“Ambient
Response Modal Analysis on a Plate Structure,” Proceedings of
IMAC XXI,
9.
Døssing, O., “Structural Stroboscopy – Measurement
of Operational
10.
Schwarz, B. J., and Richardson, M. H., “Introduction to Operating
Deflection Shapes,” CSI Reliability Week, Orlando, FL, October
1999.
11.
12.
Champoux, Y., et al.,“Measuring the Dynamic Structure Load of an
OffRoad Bicycle,” Experimental Techniques, 28, 33-36, 2004.
13.
Pelletier, M., “Utilisationde
Mechanical Engineering Dept., Université de
Sherbrooke, 2005.
14. Y.
Champoux,S. Richard and J.-M. Drouet,VélUS, Université de
Sherbrooke,
URI: http://www.sandv.com/downloads/0707cham.pdf
15. Science of cycling – [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: http://www.exploratorium.edu/cycling/wheel1.html
16. Andrew
Cantrell, Tom Stoebe. Bicycle
Materials
Case Study.