Велосипедное колесо

редактировать
Велосипедное колесо Переднее колесо от гоночного велосипеда. Велосипедное колесо с деревянным ободом Ниппели Спицы Поперечное сечение обода Втулка Shimano Dura-Ace типа freehub

A велосипедное колесо представляет собой колесо, чаще всего проволочное колесо, предназначенное для велосипеда . Пару часто называют колесной парой, особенно в контексте готовых «готовых» колес, ориентированных на характеристики.

Велосипедные колеса обычно проектируются так, чтобы соответствовать раме и вилке через дропауты и удерживать велосипедные шины.

  • 1 Изобретение
  • 2
    • 2.1 Ступица
      • 2.1.1 Ось
      • 2.1.2 Подшипники
      • 2.1.3 Ступица и фланцы
        • 2.1.3.1 Ступичные тормоза
        • 2.1.3.2 Зубчатые колеса
    • 2.2 Обод
      • 2.2.1 Клинчерные обода
      • 2.2.2 Трубчатые или зашитые обода
      • 2.2.3 Бескамерные
    • 2.3 Спицы
      • 2.3.1 Поперечное сечение
      • 2.3.2 Материал
      • 2.3.3 Количество спиц
      • 2.3.4 Шнуровка
      • 2.3.5 Регулировка («правка»)
    • 2.4 Ниппели
    • 2.5 Альтернативы
    • 2.6 Дисковые колеса
  • 3 типа
    • 3.1 Колеса для шоссейных / гоночных велосипедов
      • 3.1.1 Колеса для дорожных велосипедов 700C / ISO 622 мм
      • 3.1.2 Велосипедные для триатлона 650C / ISO 571 мм
      • 3.1.3 гравий 650B колеса велосипеда / ISO 584 мм
    • 3.2 Колеса горного велосипеда
      • 3.2.1 24 дюйма / ISO 507 мм
      • 3.2.2 26 дюймов ов / ISO 559 мм
      • 3.2.3 27,5 дюйма / ISO 584 мм
      • 3.2.4 29 дюймов / ISO 622 мм
    • 3.3 Колеса BMX
      • 3.3.1 20 дюймов / ISO 406 мм
      • 3.3.2 20 дюймов / ISO 451 мм
  • 4 Технические аспекты
    • 4.1 Размеры
      • 4.1.1 26 дюймов
        • 4.1.1.1 Другие размеры 26 дюймов
      • 4.1.2 28 дюймов
    • 4.2 Сопротивление качению
    • 4.3 Вращающаяся масса
    • 4.4 Тарелка
    • 4.5 Жесткость
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки
Изобретение

Первое колесо, которое использует натяжение в Металлические спицах было изобретено сэром Джорджем Кэли, чтобы достижения легкости в его планере 1853 года.

Конструкция

Первые велосипедные колеса последовали традиции вагоностроения: деревянная ступица, неподвижная стальная ось (подшипники располагались на концах вил), деревянные спицы и стальная шина с усадкой. Тип современное колесо имеет металлическую ступицу, спицы для натяжения проволоки и обод из металла или металлического волокна, который удерживает пневматическую резину шину.

ступицу

ступица - это центральная часть велосипедного колеса. Он состоит из оси, подшипников и вкладыша ступицы. Оболочка ступицы обычно имеет два обработанных металлических фланца, к которым могут быть прикреплены спицы. Корпуса ступиц могут быть прикреплены к отдельному корпусу ступицы картриджем или свободными подшипниками.

Ось

Ось крепится к дропаутам вилки или рамы. Ось может быть прикреплена с помощью:

  • Quick Release - рычага и шпажки, которые проходят через полую ось, предназначенную для установки и снятия без каких-либо инструментов (встречается на большинстве современных шоссейных и некоторых горных велосипедов.
  • Гайка - ось имеет резьбу и выступает за стороны вилки / рамы. (Часто встречается на гусеницах, фиксированных передачах, односкоростных, BMX и недорогих)
  • болт - ось имеет отверстие с нарезанной резьбой, и в эту резьбу можно ввернуть болт. (встречается на некоторых односкоростных ступицах, Каннондейл Левша втулках)
  • Сквозная ось - съемная ось с резьбовым концом, Некоторые оси имеют встроенные кулачковые рычаги, которые прижимают элементы оси к ножке вилки, чтобы зафиксировать ее на месте, чтобы зафиксировать ее на месте, в то время как другие устанавливаются на стяжные болты на месте. ножке вилки для ее фиксации. Противники передних сквозных осей включают 20 мм, 15 мм, 12 мм и 9 мм. Задние оси обычно имеют диаметр 10 или 12 мм. Самые распространенные осей на горных велосипедах, хотя все чаще используются велосипедные и шоссейные велосипеды с дисковыми тормозами. Сквозные оси устанавливают колесо в вилке или раме, что необходимо постоянно для предотвращения перекоса тормозных роторов при использовании дисковых тормозов. В отличие от других систем осей (кроме Lefty), сквозная ось это для вилки или рамы, а не для ступицы. Втулки / колеса не включают оси, и ось обычно поставляется с вилкой или рамой. Обычно доступны адаптеры для преобразования колес, подходящие для большей сквозной оси, на меньший диаметр и на стандартные 9-миллиметровые разъемные соединения. Это позволяет в инородной форме использовать колеса между разными видами оси.
  • Внутренняя ось - полая центральная ось, обычно диаметром 14, 15, 17 или 20 мм, изготовленная из хрома и алюминия, с двумя болтами ввинчиваются с обеих сторон. Эта конструкция может быть намного прочнее осей, которая обычно имеет диаметр всего 8 мм, 9 мм, 9,5 мм или 10 мм. (встречается на ступицах BMX более уровня и некоторых ступицах для горных велосипедов)

С 1980-х велосипеды приняли стандартное расстояние между высокими осями: ступицы передних колес обычно имеют ширину 100 мм расстояние между вилками, опорные колеса с ступицы обычно имеют ступицу заднего колеса шириной 130 мм. Горные велосипеды устанавливают ширину задней ступицы 135 мм, что позволяет установить тормозную диск на ступицу или уменьшить тарелку колеса для более прочного колеса. Freeride и на спуске доступны с шагом 142 и 150 мм.

Подшипники

Подшипники позволяют корпусу ступицы (и остальным деталям колеса) свободно двигаться. свободно вращаться вокруг оси. В большинстве велосипедных ступиц используются стальные или керамические шарикоподшипники. В некоторых ступицах используются обслуживаемые подшипники типа "чашка и конус".

Втулка свободного хода и ступица обгонной муфты

Втулка типа «чашка и конус» содержит незакрепленные шарики, которые контактируют с регулируемым «конусом», навинченным на ось, и «дорожкой», которая постоянно вдавливается в корпус ступицы. Обе поверхности гладкие, что позволяет подшипникам катиться с небольшим трением. Ступица такого типа легко разбирается для смазки, но ее необходимо правильно отрегулировать; неправильная регулировка может привести к преждевременному износу или выходу из строя.

В ступице с «картриджным подшипником» подшипники имеют в картридже, который имеет форму полого цилиндра, внутренняя поверхность которого вращается относительно внешней поверхности за счет использования шариковых подшипников. Производственные допуски, а также уплотнения могут значительно превосходить шарикоподшипники со свободным уплотнением. Картридж вдавливается в корпус ступицы, а ось упирается во внутреннее кольцо картриджа. Сам картриджный подшипник обычно не обслуживается или не регулируется; вместо этого в случае износа или поломки заменяется весь картриджный подшипник.

Корпус и фланцы ступицы

Это часть ступицы, к которой прикрепляются спицы (или конструкция диска). Оболочка ступицы колеса со спицами обычно имеет два фланца, выступающих радиально наружу от оси. Каждый фланец имеет отверстия или прорези, к которым прикрепляются спицы. Некоторые колеса (например, Full Speed ​​Ahead RD-800 центра) имеют дополнительный фланец в ступицы. Другие (например, некоторые из Bontrager и Zipp ) не имеют заметного фланца. Спицы по-прежнему прикрепляются к краю ступицы, но не через видимые отверстия. Другие колеса (например, от Velomax / Easton ) имеют резьбовую втулку ступицы, в которую ввинчиваются спицы.

На колесах с традиционными спицами расстояние между фланцами влияет на поперечную жесткость колеса, при этом чем шире, темче, диаметр фланца влияет на жесткость колеса на кручение и количество отверстий для спиц, которое может ступица, с большим диаметр более жесткий и допускает больше отверстий. Ассиметричные диаметры фланцев, используемые с небольшими преимуществами неблагоприятных воздействий.

Тормоза ступицы

Некоторые ступицы имеют насадки для дисковые тормоза или составляют неотъемлемую часть барабанных тормозов.

Заднее колесо 1960-х годов Bootie Folding Cycle с Sturmey-Archer барабанным тормозом
  • Дисковые тормоза - дисковые Тормоз представляет собой круглую пластину или диск, прикрепленный к ступице, которая зажата между тормозными колодками, установленными внутри суппорта, прикрепленного к одной стороне вилки колеса. Тормозной диск может быть прикреплен различными способами с помощью болтов или центральное запорное кольцо
  • Барабанные тормоза -. Барабан тормоза имеет две тормозные колодки, которые расширяют наружу во внутреннюю часть корпуса втулки. Барабанные тормоза, установленные сзади, часто используются на тандемах в качестве дополнения к тормозу заднего обода и дополнительной тормозной способности.
  • Тормоз Coaster - тормоза Coaster - это особый тип барабанного тормоза, который действует в действие обратным давлением, прикладываемым к педали. Механизм находится внутри корпуса ступицы велосипедного колеса.

Для получения информации о других типах велосипедных тормозов см. Полную статью о велосипедных тормозных систем.

Шестерни

Задняя ступица имеет одну или несколько способов крепления к нему шестеренки.

  • Freehub –- Механизм, позволяющий гонщику двигаться накатом, встроен в концентратор. Шлицы на корпусе втулки позволяют надевать одну звездочку или чаще, кассету, содержащую несколько звездочек. Стопорное кольцо затем удерживает шестеренка (ы) на место. Так обстоит дело с большинством современных велосипедов.
  • Колесо свободного хода - Механизм, позволяющий велосипедисту двигаться накатом, не являющимся отдельной ступицей, он содержится в корпусе свободного хода. Ступица имеет резьбу, которая позволяет навинчивать корпус обгонной муфты, а корпус обгонной муфты имеет резьбу или шлицы для установки звездочек или, в случае опасности односкоростных муфт свободного хода, встроенную звездочку. Этот тип ступицы использовался до того, как втулка стала практичной.
  • - Не существует механизма, позволяющего гонщику двигаться накатом. На корпусе ступицы есть два резьбы. Нити идут в противоположных направлениях. Внутренний (по часовой стрелке) набор нитей для звездочки дорожки и внешнего (против часовой стрелки) набора для обратного резьбового кольца блокировки.. Обратные потоки по стопорного кольца держать звездочку от отвинчивания от ступицы, который в противном случае возможно при замедлении
  • флип-флоп концентратор - Обе стороны ступицы имеют резьбу, позволяя колеса должны быть удалены, и реверсируется, чтобы изменить используемую передачу. В зависимости от типа резьбы, местная как с односкоростной обгонной муфтой, так и с гусеничной звездочкой.
  • Втулка с внутренним зубчатым колесом - механизм, обеспечивающий несколько передаточных чисел, находится внутри корпуса втулки. Многие велосипеды с трехскоростными ступицами с внутренним редуктором были построены в прошлом веке. Это более современная конструкция, хотя для большего числа передаточных чисел, она становится более тяжелой, чем более современные механизмы с использованием передаточных чисел. Доступны современные втулки от трех до 14 скоростей или ступица с бесступенчатой ​​трансмиссией в случае обода NuVinci.

Rim

Westwood, который устанавливается на старинные велосипеды родстера со стержнем. Тормоза / стремени, которые сегодня используются в современных «барабанных тормозах », обращении на велосипедах Endrick Rim, установленных на спортивные велосипеды 1930-х, 40-х и 50-х годов, предшественников современные ободные тормоза Обода для трубчатых шин, называемые «спринтерскими ободами» в Великобритании и Ирландии.

обод обычно металлический экструзия, которая стыкуется сама с собой, образуя обруч, хотя также может быть структурой из углеродного волокна, и исторически была сделана из дерева. В колесах используются аэродинамические карбоновые обручи, прикрепленные к алюминиевому ободу, на которых устанавливаются обычные велосипедные шины.

Металлические велосипедные диски в настоящее время обычно изготавливаются из алюминиевого сплава , хотя до 1980-х годов большинство велосипедных дисков - за исключением тех, которые используются на гоночных велосипедах - сделаны из стали и термопласта..

Обода, предназначенная для использования с ободными тормозами, обеспечивает гладкую параллельную тормозную поверхность, в то время как обода, предназначенную для использования с дисковыми тормозами или ступичными тормозами, иногда не имеют этой поверхности.

Обод с узором Westwood был разработан одной из первых конструкций обода, и для этого обода были разработаны тормоза со стержневым приводом, которые прижимаются к внутренней поверхности обода.. Эти диски нельзя использовать с ободными тормозами с суппортом.

Поперечное сечение обода может иметь широкий диапазон геометрических форм, каждый из которых оптимизирована для конкретных целей. Принимаются во внимание аэродинамика, масса и инерция, жесткость, долговечность, совместимость с бескамерными шинами, совместимость с тормозами и стоимость. Часть поперечного сечения обода является полой в том месте, где прикреплены спицы, как на изображенном ободе Sprint, она описывается как коробчатое сечение или двустенная, чтобы различать это из одностенных ободов, таких как ободок Westwood. Двойная стенка может сделать обод более жестким. Тройные стенки обода имеют дополнительное усиление внутри коробчатого сечения.

Алюминиевые обода часто укрепляются либо одинарными проушинами, либо двойными проушинами для распределения нагрузки на спицу. Одно ушко укрепляет отверстие под спицу так же, как полая заклепка . Двойное ушко - это чашка, которая приклепана к обеим стенкам двустенного обода.

Клинчерные диски

Установка ободной ленты вокруг 26-дюймового колеса (MTB). Ободная лента внутреннюю трубку велосипедного колеса от отверстий под спицы, которые могут проткнуть трубку, если обнажатся внутри обода.

Большинство велосипедных дисков являются ободами «клинчерные» для использования с клинчером шины. Эти шины имеют бортик из проволоки или арамидного (кевлара или тварона ) волокна, который сцепляется с бортиками обода. Отдельная камера, окруженная ободом, поддерживает каркас шины и обеспечивает фиксацию борта. Если внутренняя часть обода, к которой подходит внутренняя трубка, имеет отверстия для спиц, они должны быть закрыты ободной лентой или полосой, обычно из резины, ткани или жесткого пластика, для защиты внутренней трубки.

Преимущество этой системы в том, что внутренняя трубка может быть легко доступна в случае утечки для устранения или замены.

Стандарт ISO 5775-2 определяет обозначения велосипедных дисков. Он различает

  1. обода с прямой стороной (SS)
  2. обода крючком (C)
  3. обода с крючком (HB)

Традиционные обода клинчера были с прямыми сторонами. В 1970-х годах появились новые конструкции «крючка», чтобы удерживать борт шины на месте, высокое давление (6–10 бар, 80–150 фунтов на квадратный дюйм) давление воздуха.

Трубчатые или зашитые обода

Некоторые обода предназначены для трубчатых шин, имеющих форму тора и прикрепленных к ободу с помощью клея. Обод имеет неглубокое круглое внешнее поперечное сечение, в котором шина лежит, вместо фланцев, на которые опираются борта шины.

Бескамерная система

Система бескамерных шин требует герметичного обода, способного герметизировать шток клапана, отверстий под спицы (если они проходят через обод) и седла борта шины - и соответствующая шина. Универсальная система бескамерных шин (UST), используемая разработанная Mavic, Michelin и Hutchinson для горных велосипедов, является наиболее распространенной системой бескамерных шин / ободов для велосипедов. Основным преимуществом бескамерных шин является возможность использовать низкое давление воздуха для лучшего сцепления с без образования перегибов, между ободом и препятствием нет трубы, которую можно было бы зажать.

Некоторые велосипедисты избегают надбавки к бескамерной системе путем герметизации отверстий под спицы специальной полосой на ободе, герметизации штока клапана и седла буртика латексным герметиком. Однако шины, не предназначенные для бескамерного применения, не имеют такой прочной боковой стенки, как те, которые есть.

Недостатки бескамерных шин заключаются в том, что их труднее устанавливать на обод, чем шины клинчера, и что велосипедист по-прежнему должен иметь при себе запасную камеру, чтобы вставить ее в случае спуска шины из-за прокола.

Французский производитель шин Hutchinson представил бескамерную колесную систему Road Tubeless, которая имеет много общего с UST (Universal System Tubeless), который был разработан совместно с Mavic и Michelin. Дорожные бескамерные диски, как и диски UST, не имеют отверстий для спиц, выступающих в воздушную камеру обода. Фланец дорожного бескамерного обода похож на зацепной борт стандартного клинчерного обода, но имеет форму с очень жесткими допусками для сцепления с дорожной бескамерной шиной, создавая герметичное уплотнение между шиной и ободом. Эта система устраняет необходимость в полосе обода и внутренней трубе.

Все чаще встречаются бескамерные шины, соответствующие стандарту UST (универсальная система бескамерных шин), впервые введенному французским производителем колес Mavic совместно с производителями шин Hutchinson и Michelin.

В 2006 году Shimano и Hutchinson представили бескамерную систему для шоссейных велосипедов.

Спицы

Обод соединен со ступицей несколькими спицы под напряжением. В оригинальных велосипедных колесах использовались деревянные спицы, которые можно было нагружать только при сжатии, в современных велосипедных колесах почти исключительно используются спицы, которые можно нагружать только при растяжении.

Заднее колесо подвергается большей нагрузке, потому что на заднее колесо приходится большая нагрузка. Спицы заднего колеса справа чаще выходят из строя. Задние колеса ассиметричны, чтобы освободить место для блоков многозарядных шестерен. Эта асимметрия означает, что спицы справа вдвое туже, чем слева. Спицы ломаются из-за усталости, а не из-за чрезмерной силы.

Есть несколько компаний, производящих колеса со спицами, которые используются как для сжатия, так и для растяжения.

Один конец каждой спицы имеет резьбу для специальная гайка, называемая ниппелем, которая используется для соединения спицы с ободом и регулировки натяжения спицы. Обычно это конец обода. Конец ступицы обычно имеет изгиб на 90 градусов, чтобы проходить через отверстие для спицы в ступице, и головку, чтобы не проскальзывать через отверстие.

Спицы с двойным стыком имеют меньшую толщину по центральной части и легче, эластичнее и более аэродинамичны, чем спицы одинаковой толщины. Спицы с одинарным стыком более толстые на ступице, а затем сужаются к более тонкой части вплоть до резьбы на ободе. Также существуют спицы с тройным баттингом, которые имеют наибольшую толщину на ступице, более тонкую на резьбовом конце и наиболее тонкую посередине.

Помимо бескамерных колес, которым они не нужны, для трубчатых велосипедных колес требуются ободные ленты или полосы. - гибкая, но прочная прокладка (обычно изрезины, тканого нейлона или аналогичного материала), прикрепленная к внутренней окружности колеса, чтобы закрывать концы ниппелей. В случае заключения на концах сосков произойдет отверстие в камере, что приведет к спущению шины.

В 2007 году Mavic представила свою R-Sys, технологию новых велосипедных спиц, которая позволяет нагружать спицы как при растяжении, так и при сжатии. Эта технология обещает уменьшить количество спиц, уменьшить вес и инерцию колеса, повысить жесткость колеса без прочности. Однако в 2009 году Mavic отозвал передние колеса R-Sys из-за поломки спиц, что привело к разрушению всего колеса.

Поперечное сечение

Спицы обычно имеют круглое поперечное сечение, но обладают высокими характеристиками. колеса могут использовать спицы плоского или овального поперечного сечения, также известные как лопасти, для уменьшения аэродинамического сопротивления. Некоторые спицы предоставляют собой полые трубы.

Материал

Спицы на подавляющем большинстве современных колесных колес сделаны из стали или нержавеющей стали. Большинство и водителей предпочитают спицы из стали за их долговечность, жесткость, устойчивость к повреждениям и простоту обслуживания. Спицы также доступны из титана, алюминия или углеродного волокна.

Сломанный обод после столкновения велосипеда с дверью автомобиля

Количество спиц

Обычные металлические велосипедные колеса для одиночных велосипедов обычно имеют 28, 32 или 36 спиц, в то время как колеса на тандемах имеют до 40 или 48 спиц, чтобы выдержать вес дополнительного гонщика. Велосипеды BMX обычно имеют колеса с 36 или 48 спицами. Велосипеды Lowrider могут иметь до 144 спиц на колесо. Колеса с меньшим спиц имеет аэродинамическое преимущество, уменьшающее аэродинамическое сопротивление спиц. С другой стороны, меньшее количество спиц приводит к тому, что большая часть обода остается без опоры, что требует более прочных и часто более тяжелых ободов. Некоторые конструкции колес также размещают спицы неравномерно в ободе, что требует жесткого обода обода и правильного натяжения спиц. Обычные колеса со спицами, равномерно распределенными по окружности обода, считаются более прочными и простыми в обслуживании. Более общая тенденция в дизайне колес предполагает, что технологический прогресс в материалах обода может привести к дальнейшему увеличению количества спиц на колесо.

Шнуровка

Шнуровка - это процесс продевания спиц через отверстия в ступице и ободе так, чтобы они образовывали узор спиц. Хотя все чаще используются специальные колеса с разными рисунками шнуровки с каждой стороны. Спица может соединять ступицу с ободом радиально, создающее самое легкое и аэродинамическое колесо. Однако для эффективной передачи крутящего момента от ступицы к ободу, как в случае с ведомыми колесами или колесами с барабанными или дисковыми тормозами, долговечность требует, чтобы спицы монтировались под углом к ​​фланцу ступицы вплоть до «тангенциальной шнуровки». Шаблон »для достижения колеса крутящего момента (но с минимальной вертикальной жесткостью). Названия различных моделей шнуровки обычно упоминаются на количество спиц, которые пересекает одна спица. Колеса с 36 или 32 спицами со шнуровкой обычно изготавливаются как крест-3 или крест-2, однако возможны и другие поперечные номера. Угол, под которым спица соприкасается со ступицей, определяется не только поперечное число; поскольку количество спиц и диаметр ступицы приводят к значительному разнице угловых спиц. Для всех обычных колес с натяжными спицами и перекрещенными спицами крутящий момент, приложенный к ступице, что одна половина спиц, называемая «ведущими спицами», будет натянута для движения обода, а другая половина - «ведомые спицы» будут натянуты только для противодействия. ведущие спицы. Когда прилагается передний крутящий момент (т. Е. Во время ускорения), задние спицы испытывают большее натяжение, в то время как ведущие спицы ослабляются, что заставляет обод вращаться. Во время торможения ведущие спицы натягиваются, а ведомые спицы ослабляются. Таким образом, колесо может передавать крутящий момент на ступицу в любом направлении с наименьшим натяжением спиц, позволяя колесу оставаться верным при приложении крутящего момента.

Колеса, которым не требуется какой-либо значительный крутящий момент от ступицы к ободу, часто имеют зацепление радиально. Здесь спицы выходят из ступицы перпендикулярно оси и идут прямо к ободу, не пересекая другие спицы, например, «крест-0». Этот рисунок шнуровки не может крутящий момент так же эффективно, как тангенциальная шнуровка. Таким образом, обычно предпочтительно строить колесо со скрещенными спицами, где крутящие силы, будь то ведущие или тормозные, исходят от ступицы. Что касается торможения, то суппорты старого типа, которые контактируют с ободами приложения тормозной силы, не подвержены таким образом шнуровке, потому что тормозные силы передаются непосредственно на обод, на шины, а на проезжую часть.. Дисковые тормоза, однако, передают свое усилие на проезжую часть через спицы от точки крепления диска на ступице, и поэтому на них влияет рисунок шнуровки так же, как и в системе привода.

Ступицы, которые ранее были зашнурованы каким-либо другим рисунком, не должны быть объявлены радиальной шнуровки, поскольку ямки и вмятины, создаваемые спицами, могут быть слабыми местами, по фланец ступицы может сломаться. Это не всегда так: например, если используемая ступица имеет более твердые стальные фланцы, как на винтажном велосипеде.

Производители колес также используют другие экзотические схемы шнуровки спиц (например, «гусиную лапку», которая по сути представляет собой сочетание радиальной и тангенциальной шнуровки), а также новаторскую геометрию ступиц. В большинстве этих конструкций используются новые высокопрочные материалы или методы производства для улучшения характеристик колес. Как и в случае любой конструкции, практическая полезность не всегда согласована.

Регулировка («корректировка»)

Есть три аспекта геометрии колеса, которые необходимо настроить, чтобы колесо в соответствие. «Боковое выравнивание» относится к устранению отклонения влево или вправо от центра. «Вертикальное выравнивание» относится к регулировке локальных отклонений (известных как скачок) радиуса, расстояния от обода до центра ступицы. «тарелка » относится к центрированию влево-вправо плоскости обода между контргайками на внешних концах оси. Сама эта плоскость определяется как среднее значение локальных отклонений поперечного смещения. Для большинства велосипедов с ободным тормозом тарелка будет симметричной относительно переднего колеса. Однако на заднем колесе, поскольку на большинстве велосипедов задняя звездочка (или их группа), выпуклость часто бывает асимметричной: на неприводной стороне она будет выпуклая под большим углом, чем на ведущей стороне.

В дополнение к трем геометрическим аспектам регулировки, общее натяжение спиц имеет большое значение для прочности прочности, жесткости и способности колеса поглощать удары. Слишком слабое натяжение приводит к тому, что обод легко деформируется при ударе о пересеченная местность. Слишком сильное натяжение может деформировать обод, сделать невозможным правильное выполнение, может уменьшить срок службы спиц. Спицевые тензиометры - это инструменты, которые измеряют натяжение спицы. Другой распространенный метод приблизительной оценки натяжения спиц включает в себя перещипывание спиц и прослушивание слышимого тона вибрирующей спицы. Оптимальное натяжение зависит от длины спицы и калибра (диаметра) спиц. В Интернете доступны таблицы, указанные значения натяжения каждой спицы в виде абсолютного физического натяжения или нот на музыкальной шкале, совпадающей с приблизительным натяжением, которое должно быть настроена спица. В мире настоящее правильно отрегулированное колесо, как правило, не будет иметь однородного натяжения на всех спицах из-за различий между деталями, из изготовленного колеса.

Наконец, для достижения наилучших и продолжительных результатов следует минимизировать наматывание спиц. Когда ниппель поворачивается, он сначала скручивает спицу до тех пор, пока в спице не будет достаточно скручивающего напряжения, чтобы преодолеть трение в резьбе между спицей и ниппелем. Это легче всего увидеть с плоскими или овальными спицами, но также встречается и с круглыми спицами. Если колесо движется с этим скручивающим напряжением, оставшимся в спицах, они могут раскручиваться и приводить к неправильной работе колеса. Лезвие и овальные спицы можно удерживать прямо с помощью подходящего инструмента при повороте ниппеля. Обычная практика минимизации наматывания круглых спиц - повернуть ниппель примерно на четверть оборота, а затем повернуть его обратно на четверть оборота.

При регулировке колеса все эти факторы должны быть учтены. постепенно уравновешиваются друг с другом. Обычно рекомендуется найти худшее место на колесе и немного приблизить его к истинному, прежде чем перейти к следующему худшему месту на колесе.

«Стенды для правки» - это механические устройства для установки колес и их правки. Также возможно выровнять колесо, когда оно установлено на велосипеде: тормозные колодки или другая фиксированная точка установка в качестве контрольной отметки, однако это менее точно.

Ниппели

На одном конце каждой спицы находится специальная гайка, называемая штуцер, которая используется для соединения спицы с ободом и регулировки натяжения в говорил. Ниппель обычно расположен на конце обода спицы, но на некоторых колесах находится на конце ступицы, чтобы перемещать его вес ближе к оси колеса, уменьшая момент инерции. Вариант этого - встраивание ниппелей в ступицу, фланец которой обеспечивает резьбу для обычно плоских спиц.

До недавнего времени было только два типа ниппелей: латунные и алюминиевые (часто называемые «сплавом»). Ниппели из латуни тяжелых алюминиевых, но более прочные. Алюминиевые ниппели экономят вес, но они менее долговечны, чем латунные, и с большей вероятностью подвержены коррозии.

Ниппель на ободе колеса обычно выступает из обода на центру колеса, но на гоночных колесах может находиться внутри обода, что дает небольшое аэродинамическое преимущество.

Альтернативы.

Секционное заднее колесо из горного композита для горных велосипедов.

Колесо может быть выполнено как одно целое из такого материала, как термопласт (в данном случае стеклонаполненный нейлон ), углерод волокно или алюминиевый сплав. Термопласт обычно используется для недорогих колес BMX. Они имеют низкое максимальное давление в шинах 45 фунтов на квадратный дюйм (3 бара или атмосферы). Углеродное волокно обычно используется в качественных гоночных колесах с аэродинамическими характеристиками.

Дисковые колеса

Дисковые колеса разработаны для минимизации аэродинамического сопротивления. Полный диск обычно тяжелее, чем раньше колеса со спицами, и с ним трудно справиться при движении с боковым ветром. По этой причине используются велосипедные организации часто запрещают дисковые колеса или ограничивают их использование задним колесом велосипеда. Международные федерации триатлона были.

Дисковое колесо может быть просто обтекателем, которое крепится к традиционному колесу со спицами, устраняя сопротивление, которое спицы оказывает, закрывая их; или диск может быть неотъемлемой частью колеса без спиц внутри. В последнем случае предпочтительным материалом является углеродное волокно. Спицевое колесо с дисковой крышкой может быть недопустимо согласно правилам UCI Международный союз велосипедистов, поскольку это неструктурный обтекатель, но также приемлемо в соответствии с правилами ITU Международного союза триатлона.

Компромисс, позволяющий снизить вес и улучшить характеристики бокового ветра, заключается в небольшом количестве (трех или четырех) спицах на сжатие и растяжение, встроенных в обод - также обычно из углеродного волокна.

Типы

Велосипедные колеса можно разделить на категории по их основному назначению.

Колеса шоссейных / гоночных велосипедов

A Заднее колесо Campagnolo с тройной шнуровкой на спицах. С правой стороны 18 тангенциальных спиц, а с левой - только 9 радиальных. На рисунке также 10 показывает кассета

Для гоночных характеристик шоссейного велосипеда существует несколько факторов, которые обычно считаются наиболее важными:

  • аэродинамика
  • вес
  • инерция вращения
  • гладкость ступицы / подшипника
  • жесткость

Полуаэродинамические и аэродинамические колесные пары теперь являются обычным явлением для дорожных велосипедов. Алюминиевые диски по-прежнему наиболее распространенными, но также становится популярным углеродное волокно. Углеродное волокно также находит применение в корпусах ступиц для снижения веса; однако из-за близости ступицы к центру вращения уменьшение веса ступицы имеет меньший инерционный эффект, чем уменьшение веса обода.

Полуаэродинамические и аэродинамические колесные пары характеризуются большей глубиной обода, которая представляет собой радиальное расстояние между самой внешней и самой внутренней поверхностями обода; поперечное сечение треугольной или пирамидальной формы; и меньшим количеством спиц или вовсе отсутствием спиц - с лезвиями, отформованными из композитного материала, поддерживающими обод. Спицы также часто сглаживаются в направлении вращения, чтобы уменьшить сопротивление ветра. Их называют плоскими спицами. Тем не менее, полуаэродинамические и аэродинамические колесные пары имеют тенденцию быть тяжелее, чем более традиционные колесные пары со спицами из-за дополнительной формы обода и спиц. Что еще более важно, обода должна быть тяжелее, когда спиц меньше, так как расстояние между спицами больше. Число производителей колес в два раза меньше, чем у колес 80-х годов с высокими характеристиками, с примерно таким же инерцией вращения и меньшим общим весом. Эти улучшения стали возможны, прежде всего, благодаря улучшенным алюминиевым сплавам для колесных дисков.

Большинство колесных пар клинчер из углеродного волокна, например, произведенные Zipp и Mavic, до сих пор используют алюминиевые детали в прижимной части обода. Увеличенное количество полностью карбоновых ободов, таких как Campagnolo Hyperon Ultra Clincher, колеса Viva v8, колеса Bontrager Carbon Clincher, DT Swiss RRC1250, Corima Winium и Aero (также бескамерные, см. Ниже) и Lightweight Standard C теперь доступны колесные пары.

Шоссейные велосипедные колеса 700C / ISO 622 мм

Переднее колесо 700C Пластиковое колесо BMX

Туристические, гоночные и велосипедные велосипеды могут иметь совершенно разные цели дизайна для своих колес. Аэродинамические характеристики и малый вес благоприятны для шоссейных велосипедов, тогда как для велокросса сила приобретает все большее значение, а для туристических велосипедов сила снова становится более эффективной. Однако этот диаметр обода, идентичный диаметру обода «29er», на сегодняшний день является наиболее распространенным на этих стилях велосипедов. Дорожные колеса могут быть разработаны для трубчатых или клинчерных шин, обычно называемых шинами «700C».

Велосипедные колеса для триатлона 650C / ISO 571 мм

Эти колеса в 1990-х годах недолго пользовались популярностью на велосипедах для триатлона.

гравийные велосипедные колеса 650B / ISO 584 мм

В конце 2010-х колеса 650B стали появляться на гравийных велосипедах.

Колеса для горных велосипедов

Колесо для горных велосипедов 29 дюймов и 26 дюймов

Колеса для горных велосипедов описываются приблизительным внешним диаметром обод плюс широкая, ~ 2+ дюйма покрышка.

24 дюйма / ISO 507 мм

24-дюймовые клинчерные шины (с камерами) являются наиболее распространенным размером колес для детских горных велосипедов. Типичный 24-дюймовый обод имеет диаметр 507 миллиметров (20 дюймов) и внешний диаметр шины около 24 дюймов (610 мм).

26 дюймов / ISO 559 мм

26-дюймовые клинчерные шины (с камерами) были наиболее распространенным размером колес для новых горных велосипедов до начала 2010-х годов. Эта традиция зародилась изначально, потому что первые пионеры горных велосипедов закупали колеса для своих ранних велосипедов от велосипедов американского производства. Типичный 26-дюймовый обод имеет диаметр 559 миллиметров (22,0 дюйма) и внешний диаметр шины около 26,2 дюйма (670 мм).

27,5 дюйма / 584 мм по ISO

27,5-дюймовые колеса для горных велосипедов (которые также называют 650B, используют обод диаметром 584 мм (23, 0 дюймов) с широкими шишками с шишками (~ 27,5 x 2,3 / ISO 58-584) примерно посередине между 26-дюймовым (ISO-559 мм) и 29-дюймовым (ISO-622 мм) стандартами. некоторые из преимущества обоих форматов: более плавный ход, чем у 26-дюймового колеса, и большая жесткость и долговечность, чем у 29-дюймового колеса.

29 дюймов / ISO 622 мм

«29 -дюймовые колеса», которые также соответствуют популярным 700C (клинкер диаметром 622 мм). Их диаметр обода 622 миллиметра (24 ⁄ <) для велокросса, но и для горных велосипедов для беговых лыж. 329>2 дюйма) идентичен колесам, международным, гибридным и туристическим велосипедам, но обычно усилены для большей прочности при езде по бездорожью. Средняя 29-дюймовая шина для горного велосипеда соответствует ISO 59-622, что соответствует внешнему диам етру около 29,15 дюйма (740 мм).

Колеса BMX

Есть два колесика разных размеров, которые описываются как 20 дюймов, и оба используются в BMX-спорте.

20 дюймов / ISO 406 мм

Обычно колеса диаметром 20 дюймов (диаметр обода 406 мм) BMX малы по нескольким причинам: они подходят для молодых и маленьких всадников; их более низкая стоимость недорогими велосипедами; размер делает их прочнее, чтобы выдерживать дополнительные нагрузки, создаваемые прыжками и трюками BMX; и уменьшить инерцию вращения для облегчения разгона колес.

20 дюймов / ISO 451 мм

Номинально 20 x 1-1 / 8 дюйма или 20 x 1-3 / 8 дюйма с диаметром обода 451 мм. Они предназначены для гонок легковесных гонщиков BMX, и иногда их называют «скинни». Размер также используется на классических британских складных велосипедах или велосипедах для покупок.

Технические аспекты

Размеры

Велосипед обода и шины были разных типов и размеров до того, как были приняты попытки стандартизировать и улучшить совместимость колес / шин. Международная организация по стандартизации (ISO) и Европейская техническая организация по шинам и ободьям (ETRTO) определяет современную однозначную систему обозначений размеров и процедур для различных типов шин и ободов. в международном стандарте ISO 5775. Например:

  • Для шин с проволочной кромкой в обозначении ISO указана ширина накачанной шины и «диаметр седла борта», оба в миллиметрах и разделенные дефисом: 37-622 . Диаметр посадки борта (BSD) - это диаметр поверхности обода, на которой сидит борт шины.
  • Для дисков обозначение ISO указывает диаметр посадочного места борта и внутреннюю ширину обода, как в миллиметрах, так и в разделены крестиком вместе с буквенным кодом для типа обода (например, "C" = вязанный крючком): 622x19C

На основе большинства шин (и камер), продаваемых сегодня, представлены современные обозначения ISO 5775-1, некоторые исторические обозначения, используемые в настоящее время, но которые все еще широко используются:

  • старое французское обозначение, основанное на приблизительном внешнем диаметре накачанной шины в миллиметры: 700 × 35 C .
  • старое британское обозначение в дюймах: 597 мм (26 × 1 ⁄ 4), 590 мм (26 × 1 ⁄ 8), 630 мм (27 × 1 ⁄ 4)и 635 мм (28 × 1 ⁄ 2)

). Какое обозначение наиболее популярно, зависит от региона и типа Для полной эквивалентности таблица между старым и новым w, см. статью ISO 5775, таблицу в Приложении A вертикальной арта ISO 5772, а также Размер шин от Шелдона Брауна.

Большинство дорожных и гоночных Сегодня в велосипедах используются обода диаметром 622 мм (700C), хотя обода 650C популярны велосипедистов меньшего размера и триатлонистов. Размер 650C имеет диаметр 571 мм по ISO. Размер 650B составляет 584 мм, а 650A - 590 мм. 650B позиционируется как «лучший из обоих миров» размер для катания на горных велосипедах. Большинство взрослых горных велосипедов используют колеса размером 26 дюймов. Маленькие молодежные горные велосипеды используют 24-дюймовые колеса. Колеса большего размера 700C (29 дюймов) в последнее время пользуются популярностью среди производителей внедорожных велосипедов. Эти обода имеют такой же диаметр седла борта, что и 700C, и обычно предназначены для использования с велосипедными рамами и шинами, разработанными для колеса 700C, ободами с обозначением 29 дюймов предназначены для более широких шин, чем обода с обозначением 700C. может быть проблемой.. Ранее популярные колеса 27 дюймов (630 мм) теперь редкость.

Размеры детских велосипедов обычно основаны на диаметре колеса, а не на длине подседельной трубы (по внутреннему шву велосипедиста). Таким образом, все еще существует широкий спектр колес для небольших велосипедов, от 239 мм (9,4 дюйма) в диаметре до 400 мм (16 дюймов).

Меньшие размеры колес также встречаются на складных велосипедах, чтобы минимизировать размер в сложенном виде. Они оцениваются от 16 дюймов в диаметре (например, Brompton ) до 20 дюймов (например, Bike Friday ) и даже до 26 дюймов.

Колесные диски также имеют разной ширины, чтобы обеспечить оптимальные характеристики для различных целей. Обода для высокопроизводительных дорожных гонок узкие, 18 мм или около того. Для более широких туристических или прочных внедорожных шин требуются обода шириной 24 мм и более.

26 дюймов

Обычные 26-дюймовые колеса, используемые на горных велосипедах и пляжный круизер - американский размер с ободом 559 мм, традиционно с загнутыми краями.

Другие размеры 26 дюймов

Существуют четыре других размера «26 дюймов» (британское обозначение) или «650» (французское), от узких шин до самых широких, которые традиционно измерялись тот же внешний диаметр.

  • 650 - ISO 32-597 (26 x 1 ⁄ 4) - старые британские спортивные мотоциклы. Schwinns с узкими шинами.
  • 650A - ISO 37-590 (26 x 1 ⁄ 8) - распространены на многих винтажных рамах от марок Murray и Huffy американского производства, а также английских и французских производителей, таких как Raleigh и Пежо.
  • 650B - ISO 40-584 (26 x 1 ⁄ 2) - Также полубаллон 650B. Французские тандемы, Porteurs, туристические велосипеды ; возрождается. (Диски диаметром 584 мм с шипами большого объема по ISO 56-584, также известные как баллонные, также известные как 27,5-дюймовые колеса для горных велосипедов )
  • 650C - ISO 44- 571 (26 x 1 ⁄ 4) - Раньше ширина 47 мм на круизерах Schwinn и британских велосипедов для торговли / доставки. В настоящее время ISO 28-571, размер тот же, но уже и меньше в целом Диаметр предназначенный для триатлона, гонок на время и небольших дорожных велосипедов.

Ширина шин и обозначения обозначения в соответствии с ISO могут различаться, хотя внешний диаметр колеса остается примерно таким же.

Технические характеристики шин и дисков 02-en.png

28 дюймов

Традиционно было четыре размера шин диаметром 28 дюймов, все они имели одинаковый внешний диаметр, что совпадает с четырьмя разными семействами из 700 размеров шин, это 700, 700A, 700В и 700С. Самые большие из этих ободов (ISO 647 мм / 642 мм) с более узкими шинами больше не доступны.

28 дюймов . Устаревшие размеры в сером
Размер (в дроби )Французский код.Применение ISO..
28 x 1 ⁄ 4
700
647 ммСтароанглийские и голландские велосипеды / Старые трековые велосипеды
28 x 1 ⁄ 8
700A
642 ммСамые старые английские спортивные мотоциклы, почти вымершие, теперь доступны в Азиатско-Тихоокеанском регионе и на Ближнем Востоке
28 x 1 ⁄ 2
700B
635 ммВелосипеды типа Roadster английского, голландского, китайского, индийского и украинского происхождения / Классический велосипед типа Path Racer английского происхождения / Сохраняет популярность во всем мире
28 x ⁄ 4. 28 x 1 ⁄ 8. 28 x 1 ⁄ 4
28 x 1 ⁄ 8
28 x 1 ⁄ 4. 29 x 2 ⁄ 8
700C
622 мм

ISO 18-622 - ISO 28-622, для гоночных велосипедов узкие колеса и диаметр колеса менее 28 дюймов.

ISO 32-622 - ISO 42-622, традиционный городской велосипед размер.

от ISO 47-622 (28 x 1 ⁄ 4) до ISO 60-622 (29 x 2,35). 28 x 2,00, ISO 50-622 и далее, как маркетинговый термин для обозначения широких шин для горных велосипедов, известны как 29 дюймов из-за их большего диаметра колеса и измеряются в десятичные размеры.

Сопротивление качению

Сопротивление качению число рядом: протектор, ширина, диаметр, конструкция шины, тип камеры (если применимо) и давление имеют важное значение.

колеса меньшего диаметра, при равных, имеют высокое сопротивление качению, чем колеса большего размера. «Сопротивление качению увеличивает почти пропорционально уменьшению диаметра для данного постоянного внутреннего давления».

Вращающаяся масса

Из-за того, что колеса вращаются, а также перемещаются (движутся по прямой линии), когда велосипед движется, требуется больше силы для ускорения единицы массы на колесе, чем на раме. В конструкции уменьшения инерции вращения дает преимущество более отзывчивых колес с более быстрым ускорением. Для этого в колесных конструкциях используются более легкие материалы обода, ниппели со спицами перемещаются к ступице или более легкие ниппели, такие как алюминий. Однако обратите внимание, что инерция вращения является фактором только во время ускорения (и замедления / торможения). При постоянной скорости аэродинамика играет важную роль. Для лазания важна общая масса. См. Характеристики велосипеда для получения более подробной информации.

Тарелка

Диаграмма, показывающая разница в длине и угле наклона спиц.

Фланцы ступицы современных велосипедных колес с натяжными спицами всегда расположены шире, чем места, где спицы крепятся к ободу. Если смотреть в поперечном сечении, спицы и ступица образуют треугольник, жесткую жесткую как по вертикали, так и по бокам. В трех измерений, если бы спицы были покрыты, они образовали бы два конуса или «тарелки». Чем больше расстояние между фланцами ступицы, тем глубже тарелки и тем жестче и прочнее в поперечном направлении. Чем вертикальнее спицы, тем мельче тарелка и тем менее жестким будет колесо в поперечном направлении.

Посуда на каждой стороне колеса не всегда одинакова. Зубчатая передача (обгонная муфта или кассета) заднего и роторов дискового тормоза, если они установлены, занимают ширину на ступице, поэтому фланцы могут быть установлены симметрично относительно центральной плоскости ступицы или велосипеда. Обод должен быть отцентан, а фланцы ступицы - нет, тарелка между двумя сторонами отличается. Такое асимметричное колесо называется «выпуклым» колесом. Сторона более напряженные спицы, чем сторона с большей тарелкой. Было испробовано несколько различных методов минимизировать эту асимметрию спиц. В дополнение к измененной геометрии ступицы, на некоторых ободах имеются отверстия для спиц со смещением от центра, а установка обычных спиц с J-образным изгибом на фланце ступицы может быть изменена «внутри» или «снаружи».

A стенд для правки или Измерительный манометр, комната для измерения положения обода относительно ступицы. Таким образом, «выпуклость» также используется для описания процесса центрирования обода на ступице, даже в случае симметричных колес.

Жесткость

Жесткость велосипедного колеса можно измерить в три основных направления: радиальное, поперечное и крутильное. Радиальная жесткость - это прежде всего мера того, насколько хорошо колесо поглощает неровности поверхности, по которой оно катится. Боковая жесткость, особенно переднего колеса, влияет на управляемость велосипеда. Торсионная или тангенциальная жесткость - это мера того, насколько хорошо колесо передает тяговые и тормозные силы, если они приложены к ступице, как в случае ступичных или дисковых тормозов.

На эту жесткость в разной степени несколько факторов. Жесткость на изгиб и кручение обода, количество спиц, калибр спиц, шаблон шнуровки, жесткость ступицы, расстояние между фланцами ступицы, радиус ступицы. В целом поперечная и радиальная жесткость увеличивает количество пересечений спиц, а жесткость на кручение увеличивается с пересечений спиц. Одним из факторов, который мало влияет на эту жесткость, является натяжение спиц.

Однако слишком большое натяжение спиц может привести к катастрофическому отказу в виде коробления. «Наиболее значимым фактором, определяющим жесткость системы боковых спиц», является угол между спицами и средней плоскостью колеса. Таким образом, любое изменение, увеличивает этот угол, например, увеличение ширины ступицы, при сохранении всех остальных параметров постоянными, увеличивается сопротивление короблению.

См.
  • Спортивный портал
  • icon Транспортный портал
Ссылки
Внешние ссылки
В Викиучебнике есть книга по теме: High_School_Physics / Rotational_Motion
На Викискладе есть материалы, связанные с Велосипедными колесами.
Последняя правка сделана 2021-05-12 03:59:38
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте