Устройство велосипеда

Велосипед – механическое средство передвижения, обладающее определенной конструкцией и состоящее из деталей и узлов, ассортимент которых под силу познать, наверное, только профессионалам. Как же тогда быть новичку, только открывающему для себя новую увлекательную сферу активного отдыха – катание на велосипеде? Попробуем рассмотреть основные элементы велосипеда, уяснив их основное назначение.

Основа велосипеда

Рама – основа велосипеда, место соединения всех его элементов в единый функциональный механизм. Основополагающие характеристики рамы включают в себя: материал, геометрию, диаметр труб и толщину их стенок, качество выполненной сварки (рамы на основе металлов) или надежность интеграции креплений элементов (карбоновые рамы). Качественная рама имеет высокую прочность, сравнительно низкий вес, приемлемую цену.

Подседельный штырь – переходное звено от сидения к раме. Позволяет регулировать высоту посадки, добиваясь оптимального значения в соответствии с ростом велосипедиста. Параметры веса и толщины штыря определяются конструкцией рамы.

Сидение (седло) – подбирается индивидуально, исходя из габаритов велосипедиста, а также его пола (анатомические особенности). Оптимальная высота сидения позволяет при остановке достать до земли только кончиком носка вытянутой ноги. Материалом для изготовления сидений служат кожа, лайкра, винил. Главные требования – сидение не должно скользить и быть удобным при длительной или интенсивной езде.

Рулевое управление

Надежное управление и уверенное маневрирование возможно только при полностью исправной рулевой системе, важность чего довольно сложно переоценить.

Вилка – является связующим звеном между рамой и колесом спереди, позволяя синхронно с рулем осуществлять поворот велосипеда в ту или иную сторону. Может комплектовать амортизатором, сглаживающим неровности рельефа при движении по пересеченной местности. К вилке крепится вынос руля, либо при отсутствии такового – сам руль.

Рулевая колонка – располагается в рулевом стакане рамы и состоит из системы подшипников, чашек и конусных колец. Чашки и подшипники запрессовываются в раму и совместно с конусными кольцами надежно держат рулевую трубу вилки, позволяя ей свободно вращаться. Существуют нерезьбовые и резьбовые колонки, причем, только последний тип допускает регулировку по высоте.

Вынос руля – механизм крепления руля к вилке. Вынос определяет посадку велосипедиста, а его подбор осуществляется на основе роста владельца и стиля его езды. Вынос может иметь регулируемый угол наклона. Если конструкцией велосипеда вынос не предусмотрен, то руль крепится непосредственно к рулевой трубе вилки. Выносы бывают нерегулируемыми или регулируемыми, позволяющими менять высоту и угол наклона.

Руль – важнейший элемент, через который ездок дает направление велосипеду в нужную сторону. Конструкция и конфигурация руля зависит от типа велосипеда. Помимо основной своей функции этот узел – место крепления некоторой части обвеса (ручек тормозов, манеток, звукового сигнала и др.). Несет на себе часть массы велосипедиста.

Грипсы – накладки на гладкую часть руля, которые не позволяют ладоням скользить при катании и на поворотах. Исполняются из различных материалов, как натуральных, так и искусственных. Зачастую, грипсы несут в себе функции амортизации, для смягчения ударов по рукам.

Ходовая часть велосипеда

Основное назначение ходовой части состоит в преобразовании усилия от ног велосипедиста в крутящий момент, вращающий колеса с нужной скоростью.

Педаль – элемент, давление ноги на который приводит к вращению колеса. Классифицируются по конструкции. Обычные педали – простая конструкция из пластика со стальной осью, неширокая платформа, зачастую довольно гладкая. Педали для BMX – отличаются широкой платформой с агрессивной поверхностью для лучшего сцепления, рамка из алюминиевых сплавов, ось из хроммолибдена или стали. Оба этих типа педалей могут дополняться тултипсами – ремешками для лучшего удержания ноги, позволяющие не только толкать педаль вниз, но и тянуть ее вверх, повышая КПД работы ногами. Наконец третий тип – контактные педали, которые требуют специальной обуви с ввинченным в подошву штырем. Штырь надежно соединяет подошву и педаль в одно целое.

Шатун – крепится к каретке или системе с одной стороны и к педали с другой. Обеспечивает круговой ход педали с передачей крутящего момента на подшипники кареточного узла. Более длинные шатуны повышают эффективность кручения педалей.

Каретка – элемент соединения шатунов педалей с рамой, передающий с минимальными потерями усилие от педали на заднее колесо. На каретке крепится система – передние звезды, которые свободно вращаются за счет размещенных внутри кареточного узла подшипников.

Цепь – привод, передающий вращение от системы на кассету. Конструктивно выполняется в виде многозвенной ленты из металла, вступающей в зацепление с зубьями звезд ходовой части. Ширина цепи зависит от количества используемых звезд. Основные параметры при выборе: масса, прочность, долговечность, стойкость к коррозии. Цепь требует постоянного ухода, чистки и периодической смазки.

Передние звезды – набор от 1 до 3 звезд разного диаметра для передачи вращения от шатуна на кассету через цепь. В сборе с шатунами носят название система. Более простые системы представляют собой лишь одну звезду, зачастую, выполненную из стали. Профессиональные системы включают 2-3 алюминиевые звезды с алюминиевыми же шатунами, при этом замена одной из звезд не ведет к замене всей системы. Звезды системы еще называют ведущими и служат они для выбора режима езды, что является, по сути, грубой настройкой скорости катания.

Задние звезды – набор звезд разного диаметра для тонкой настройки скоростного режима езды. Конструктивно исполняются в двух видах – трещотка и кассета. Трещотка, в отличие от кассеты, является неразборной и включает 5-7 звезд. Кассета содержит до 10 звезд, а разборная конструкция позволяет производить замену любой звезды. Функция задних звезд состоит в приеме усилия от цепи и передачи его на втулку заднего колеса, обеспечивая его вращение. Задние звезды иначе называются ведомыми звездами.

Переключатели скоростей – механизмы, обеспечивающие переброску цепи между звездами, за счет чего выбирается силовой режим работы педалями и соответственно скорость движения велосипеда. Бывают передние или задние. Именно к задним предъявляются повышенные требования. Переключение должно осуществляться четко, плавно, без люфта и абсолютно в любых условиях. Выбор передачи осуществляется манеткой, а команды передаются посредством тросиков.

Манетка – механизм смены той или иной звезды скорости, он располагается на руле велосипеда. Может быть выполнена в моноблоке с тормозными ручками, а может быть отдельным конструктивным элементом. Различают два типа манеток – Grip-Shift и Rapid-Fire. Однозначно сказать, что лучше, нельзя, но отличия между ними существенные. Так Grip-Shift переключает передачи при вращении ручки механизма относительно оси руля. Контроль текущей передачи осуществляется по шкале и указателю. Rapid-Fire представляет собой систему из двух ручек, причем одна из них поднимает передачу, другая понижает ее. Контроль осуществляется щелчком, отмечающим каждое отдельное переключение.

Задняя подвеска – дополнительный элемент ходовой части, включающий в себя амортизатор, предназначенный для снижения нагрузки на заднее колесо при скоростных спусках на неровных трассах, а также для гашения ударов колеса об землю после больших прыжков. Амортизаторы бывают воздушные, пружинные, масляные. А сама подвеска может состоять из набора рычагов. На прямом участке задняя подвеска сильно влияет на скорость, быстро снижая ее.

Тормозная система

Значение этой системы переоценить почти невозможно, т.к. именно она обеспечит как простое замедление скорости при поездке, так и экстренную остановку.

По конструктивному исполнению самые популярные тормоза делятся на дисковые и V-brake тормоза.

Дисковые тормоза – представляют собой диск, жестко закрепленный на втулке колеса. Торможение осуществляется прижимом колодок к тормозному диску. При этом он размещается примерно посередине втулки, за системой спиц и другого оборудования, что предотвращает его загрязнение и забрызгивание водой. Эффективность торможения резко повышается, износ колодок сводится к минимуму, а сама система работает в любых условиях и не зависит от качества обода. Однако цена очень существенно бьет по карману.

V-brake – тормозной механизм, осуществляющий остановку колеса за счет прижимания колодок к ободу. Хуже дисковых, что обусловлено высокой степенью зависимости от качество обода, степени его загрязнения. Наличие песка между колодками и ободом ведет к их быстрому обоюдному износу, а попадание на обод воды ведет к проскальзыванию колодок. Неправильная геометрия обода может вести к тому, что при езде колодки будут задевать обод, снижая скорость вращения колеса.

По виду исполнения привода тормоза делятся на гидравлические и механические, также возможно их комбинирование.

Гидравлические тормоза – чутко реагируют на нажатие ручки тормоза, обеспечивая оптимальный прижим колодок при незначительном усилии рук велосипедиста. Основа работы – герметичная гидролиния с тормозной жидкостью. Не боится попадания грязи или влаги, а значит, эффективность торможения может снижаться только в результате утечек жидкости из системы. Стоят значительно дороже механических, а крупный ремонт, зачастую, ведет к замене всей системы.

Механические тормоза – более дешевый тип тормозов, обладающий при этом простотой ремонта, более легкой конструкцией. Все элементы системы (тормозной механизм, ручки, рубашки с тросами) являются самостоятельными модулями, а значит, замена одного из них нисколько не коснется других. Механика более требовательна к погодным условиям, боится попадания грязи и пыли на систему тросов, что может существенно снизить надежность передачи усилия от ручек к механизму прижима колодок, т.е. ухудшая торможение в целом.

Тормозные ручки – элементы управления приводом тормозов. Подразделяются на передние и задние, размещаемые на разных сторонах руля. Исполнение соответствует применяемому приводу – механика или гидравлика. Зачастую ручка может интегрироваться в единый механизм с манеткой. Более высокий класс ручки положительно сказывается на ее прочности и плавности хода.

Колеса велосипеда

Это средство осуществления движения, а по сути – система, позволяющая, так или иначе, перевести приложенные велосипедистом усилия в конкретное перемещение велосипеда.

Втулка – можно сказать, одна из ценнейших деталей каждого велосипеда. Роль втулки – поддержка спиц и обеспечение качения колеса. Она крепится на раме или вилке, удерживая на себе потом суммарную массу владельца и велосипеда. Конструкция передней втулки довольно проста. Задняя втулка обеспечивает передачу крутящего момента от цепи к колесу и зачастую выполняет роль месам крепления кассеты и тормозного механизма.

Спицы – тонкие металлические прутья, идущие от втулки к ободу колеса, создавая жесткость колеса. Набор спиц оптимально распределяет нагрузку, а благодаря упругости обеспечивает дополнительную амортизацию колеса. Количество спиц варьируется от 24 до 48 штук.

Обод – место захвата спиц, надевания покрышки, а зачастую, и точка работы тормозных механизмов. Главное требование – существенная прочность при малом весе, для чего оптимальными являются сплавы на основе алюминия. Основная конструкция – коробчатая с высокими бортами и канавкой для фиксации камеры колеса. На обода с низкими стенками наклеивается покрышка – это прерогатива шоссейных велосипедов. Конструктивно обода бывают одно, двух и трехстенные, что влияет на их прочность. От диаметра обода косвенно зависит скорость велосипеда.

Покрышка – защита камеры с внешней стороны и узел велосипеда, дающее нам комфортное качение и сцепление колеса с землей. Классификация проводится в основном по рисунку протектора, начиная от гладкого для асфальта до агрессивного с ярко выраженными грунтозацепами для пересеченной местности. Ширина покрышки определяется, исходя из условий предстоящей эксплуатации – так на исключительно ровной дороге подходящими будут узкие покрышки, а вот на бездорожье выбирают непременно широкие.