Устройство велосипеда

Велосипед классической конструкции состоит из рамы, шарнирно закреплённой на ней рулевой вилки с рулем и передним колесом, заднего колеса, седла на подседельном штыре, педалей с кривошипами, цепной передачи и тормозов. Дополнительно велосипед может оборудоваться одним или двумя амортизаторами, багажником, светотехникой (лампами и/или световозвращателями), звуковым сигналом, подставкой-«подножкой».

Рама

Рама — часть велосипеда, к которой крепятся другие его компоненты — колёса, педали, седло, руль. По мнению многих, рама — самый главный и дорогостоящий компонент велосипеда.

Рама состоит из труб, или перьев, образующих два треугольника — передний и задний, причём задний треугольник раздвоен и образует заднюю вилку для крепления заднего колеса. Такая форма обеспечивает наибольшую жёсткость рамы при минимальном её весе.

Передний треугольник образован подседельной трубой, соединяющей седло и каретку; нижней трубой, соединяющей каретку с рулевой колонкой; и верхней трубой, соединяющей рулевую колонку с подседельной трубой. Задний треугольник образован двумя парами труб, идущих от подседельной трубы и каретки к втулке заднего колеса.

Существуют рамы без верхней трубы или с верхней трубой, идущей рядом с нижней. Такие рамы называются женскими. Женская рама тяжелее мужской с аналогичными характеристиками, но на велосипед с женской рамой удобнее садиться и слезать. В прошлом велосипеды с женской рамой использовались женщинами (можно было сесть на велосипед, будучи в юбке и не нарушая приличий), сейчас они популярны среди обоих полов.

Комфортабельность рамы и ходовые качества велосипеда зависит от мягкости материала. Мягкие рамы лучше поглощают вибрацию и имеют лучший накат на неровных поверхностях. Жёсткие рамы позволяют передавать энергию от педалей к колёсам с меньшими потерями.

Рамы могут делаться из стали, сплавов алюминия, титана, магния, молибдена, а также из углепластика (карбона).

Хорошие стальные рамы делают из хромомолибденовых сплавов. Рамы из хромомолибденовой стали (Cr-Mo steel) лишь немного тяжелее, чем алюминиевые, комфортабельны благодаря своей относительной мягкости и обладают отличными усталостными характеристиками. Если всё же стальная рама страдает от усталости материала, она даёт знать об этом скрипом и снижением жёсткости. Тем не менее, сейчас Cr-Mo широко используется только в производстве рам для велосипедов ВМХ.

Рамы из других марок стали (hi-ten, высокоуглеродистые) отличаются низкой прочностью и большим весом и используются только в дешёвых велосипедах.

Алюминиевые рамы легче стальных и жёстче. Благодаря этому они часто используются для гоночных моделей. Однако усталостные характеристики алюминия плохи; кроме того, алюминиевая рама, разрушающаяся от усталости материала, разрушается внезапно.

Титановые рамы также весьма легки, но титан — очень мягкий металл, что часто является недостатком. Титановые рамы не боятся ни холода, ни жары, ни химических веществ, и практически вечны.

Магниевые рамы легки примерно так же, как титановые. Магний очень неустойчив к коррозии, поэтому такие рамы необходимо беречь от царапин. Кроме того, магний, как и алюминий, имеет плохие усталостные характеристики.

Рамы из углепластика (карбона) легче всех остальных, но очень дороги. Их главным недостатком, кроме цены, является хрупкость: карбон может быть повреждён сильным точечным ударом. Кроме того, у карбона очень плохие усталостные характеристики — спортсмены предпочитают менять такие рамы не реже, чем раз в год.

В настоящее время на большинстве велосипедов используются рамы из алюминиевых сплавов, вытеснившие стальные с массового рынка. Дорогие гоночные велосипеды используют либо алюминиевые рамы с карбоновыми задними перьями, либо полностью карбоновые. Другие материалы (титан, скандий, магний) — скорее, экзотика.

Цепная передача

Крутящий момент с педалей на заднее колесо передаётся с помощью цепной передачи. Она состоит из ведущих звезд, ведомых (задних) звезд, собственно цепи и дополнительных механизмов. Совокупность ведущих звёзд называется системой, совокупность ведомых звёзд — кассетой.

В простейшем случае велосипед имеет только по одной ведущей и ведомой звезде. Однако максимальную мощность человек развивает при достаточно узком диапазоне усилий, поэтому многие велосипеды оборудованы механизмами переключения скоростей.

Переключатель скоростей в том виде, в каком он применяется сегодня на большинстве велосипедов, изобрёл известный итальянский велосипедист Туллио Кампаньоло (Tullio Campagnolo) в 1950 г. Звезды (как сзади, так и спереди) смонтированы в блоки, и переключение осуществляется с помощью бокового смещения цепи направлением её на нужную звезду. Чтобы обеспечить равномерное натяжение цепи при разных передаточных отношениях, задний переключатель оборудован специальным устройством натяжения. Велосипед может иметь от 3 до 10 ведомых звёздочек и 1—3 передних, что позволяет таким образом обеспечить до 30 передач. Впрочем, передачи зачастую частично пересекаются (например, положения 48/16 и 36/12 эквивалентны); но такое пересечение необходимо для более удобного и плавного переключения. Кроме того, эффективность передач не одинакова: при большом перекосе цепи (например, с первой передней на последнюю заднюю звезды) трение и износ цепи сильно возрастает, потому такими передачами активно пользоваться не рекомендуется.

Переключатели управляются с помощью натяжения тросиков, которое регулируется специальными ручками переключения. У велосипедов до конца 1980-х — начала 90-х натяжение тросиков регулировалось плавно, из-за чего велосипедисту необходимо было самому определять положения, соответствующие переключению на очередную передачу. Позднее получили распространение системы индексного переключения, в которых механизм дискретно управляет перемещением тросика и, соответственно, переключателя. Само переключение осуществляется нажатием кнопок или дискретным перемещением рычагов.

Существует и планетарный механизм переключения передач. Такой механизм целиком находится в задней втулке и обладает относительно низким механическим КПД. С другой стороны, он менее подвержен воздействию внешней среды и более удобен в обращении (в частности, позволяет переключать передачи, стоя на месте), поэтому активно применяется для городских и туристических велосипедов. В городских велосипедах из планетарных механизмов чаще всего применяются комбинированные трехступенчатые, обеспечивающие переключение трёх передач и тормоз; «трёхскоростные» втулки являются самыми лёгкими и отлаженными. Модели для туристических велосипедов позволяют получить 7-9 передач, вмонтированная тормозная система может быть разной (втулка, барабан или диск). Самые дорогие модели (например, скоростные втулки Ролофф) дают 14 передач, обеспечивая передаточное соотношение более 500 % — это больше, чем можно добиться, просто переключая звёзды; но и весят такие втулки немногим менее 2 килограмм.

Необходимо заметить, что отсутствие переключения передач не говорит о дешевизне велосипеда. Так, односкоростные велосипеды иногда применяются для экстремальных дисциплин («Дёрт», «Стрит») и некоторых видов велогонок (в частности, трековых) — как для увеличения КПД, так и для снижения массы.

Тормоза

Большинство велосипедов обладают ручными тормозами, как наиболее безопасными и удобными. Они бывают ободными (клещи, консольные, v-brake), дисковыми и роллерными. Дисковые тормоза имеют много преимуществ перед ободными:

Они меньше засоряются при езде по грязи, так как расположены ближе к центру колеса. Ободные тормоза расположены с краю колёс и при их загрязнении сильно снижается эффективность торможения.

Качественные дисковые тормоза позволяют более плавно регулировать тормозные усилия.

Дисковые тормоза бывают механическими и гидравлическими. Гидравлические обеспечивают большее тормозное усилие. Чаще используются в даунхиле, фрирайде, триале. В гидравлических тормозах используется минеральное масло или тормозная жидкость (DOT-4, DOT-5); поломку, в отличие от поломок механических тормозов, вне мастерской часто устранить нельзя.

V-brake имеют свои преимущества перед дисковыми тормозами:

Тормозное усилие прикладывается к ободу, тем самым уменьшается нагрузка на спицы и втулку.

При длительном торможении (спуске с горы) v-brake гораздо меньше нагреваются, за счет большей площади обода по сравнению с тормозным диском.

V-brake очень неприхотливы, настройка практически не нужна и намного проще, в отличие от дисковых, которые часто нужно перестраивать после снятия колеса.

При использовании ручных тормозов необходимо нажимать оба рычага одновременно и плавно, без рывков. Передний тормоз эффективнее заднего при одинаковом тормозном усилии. Но на нём, в отличие от заднего, нельзя допускать полную блокировку колеса — это приведёт к падению, в то время как с заблокированным задним колесом можно удерживать равновесие, спускаясь, например, с крутого холма. Поэтому начинающим велосипедистам нажимать рычаг переднего тормоза раньше заднего опасно. Для экстренного торможения опытные велосипедисты смещают тело назад по ходу движения (свешиваются за седло), насколько это возможно, либо применяется блокировка заднего колеса с поворотом велосипеда перпендикулярно направлению движения и завалом на бок.

Ножной тормоз применяется в некоторых городских велосипедах. Для торможения необходимо вращать педали назад. Ножной тормоз не подвержен действию погоды и очень редко требует техобслуживания, потому что тормозной механизм спрятан в оси заднего колеса. Кроме того, в отличие от клещевых тормозов, нет опасности перегрева обода. Однако ножной тормоз тяжёл, требует остановки вращения педалей и не обеспечивает безопасности при разрыве или сходе цепи и при соскальзывании ног с педалей. Кроме того, ножной тормоз не совместим со стандартным механизмом переключения скоростей.

Иногда велосипед оборудуется как ножным тормозом, так и ручным.

Седло

Седло является важной частью велосипеда: большинство проблем с комфортом связаны с неудобным седлом. Широкие и мягкие сёдла часто неудобны (хотя внешне кажутся удобными), потому что мешают работе ягодичных мышц. Помимо правильной формы седла, на комфорт и эффективность езды влияет правильная посадка, которая регулируется высотой подъёма подседельного штыря, а также наклоном и продольным положением седла.

Различают мужские и женские седла.

Другие компоненты и принадлежности

Руль служит для управления велосипедом. С помощью выноса он крепится к вилке переднего колеса. Форма руля может быть различной и зависит от назначения велосипеда.

Педали предназначены для передачи мускульного усилия на колеса. Для повышения эффективности педалирования существуют приспособления, обеспечивающие фиксацию ноги на педали, позволяя тем самым не только толкать, но и тянуть педаль. До недавнего времени это осуществлялось преимущественно с помощью туклипсов — специальных скоб и ремешков, «привязывающих» ногу к педали. Туклипсы опасны тем, что при падении велосипедист может не успеть вынуть ногу. Современные велосипеды оборудуются «контактными» педалями, работающими как автоматический замок. Контактные педали требует специальных, совместимых с ними, велообувь, а, точнее, ответной части (шипов) совместимой системы.

Звуковой сигнал (звонок или гудок) позволяет привлечь внимание в опасных ситуациях. Это особенно важно из-за того, что велосипед перемещается почти бесшумно и прохожие могут слишком поздно его заметить. В некоторых странах (в том числе и России) наличие звукового сигнала является обязательным при перемещении по дорогам.

Световозвращатели («катафоты») или фонари также являются обязательными во многих странах при движении в тёмное время суток. Обычно используется белый фонарь (или световозвращатель) спереди, красный — сзади; красные, жёлтые или оранжевые — на колёсах и педалях.

Велокомпьютер подсчитывает скорость и пройденное расстояние.

Зеркало заднего вида повышает безопасность езды по дорогам общего пользования.

Велосипедный шлем до некоторой степени защищает голову от ударов. Ношение велошлемов обязательно в Австралии и Новой Зеландии, во многих канадских провинциях, в некоторых графствах штата Вашингтон и для детей до определённого возраста — во многих американских штатах и практически во всех странах ЕС.

Велосипедные трусы и штаны, в отличие от обычных, хорошо обтягивают тело (за исключением моделей для экстремальных дисциплин, таких, как фрирайд). Обычно они снабжены накладкой из мягкого материала («памперс»), защищающей промежность от возникновения потертостей и смягчающей удары о седло. Велотрусы и велоштаны являются одновременно верхней и нижней одеждой, надевать под них нижнее белье (кроме термобелья в холодную погоду) не следует.

Источник:Википедия.