Втулки являются одними из самых важных элементов велосипеда, будь это дорогой спортивный велосипед или простенький городской, ведь от их качества весьма существенно зависит накатистость, а значит и коэффициент полезного действия (КПД) велосипеда, высокое значение которого очень важно, ведь велосипедист при езде тратит не что-нибудь, а свои собственные силы. Недаром, подшипники качения впервые появились именно на велосипедах, а уже позднее распространились на множество других машин и механизмов.
НАЗНАЧЕНИЕ:
Современные втулки различаются по многим параметрам: назначению, материалам из которых сделаны, "начинке". Втулки, предназначенные для горных, гибридных и туристических, шоссейных или городских велосипедов различаются по таким показателям, как вес, прочность, качество защиты от внешних воздействий. Втулки передних и задних колес также существенно различаются. Во-первых, нагрузки на переднее колесо много меньше, чем на заднее, а значит, детали можно делать миниатюрнее и легче.
Во-вторых, на заднюю втулку возложен ряд дополнительных функций, таких как передача крутящего момента от педалей к колесу и многих других: задние втулки велосипедов почти всегда включают в себя механизмы свободного хода, нередко тормозные механизмы и, иногда, механизмы внутреннего переключения передач. Втулки с внутренним переключением передач (internal gear hubs), так называемые планетарные втулки, имеют столько отличий от традиционных, что будут рассмотрены позже в отдельной статье.
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Общий вид большинства втулок примерно одинаков. Самой простой конструкцией обладают втулки переднего колеса обычного велосипеда. Это цилиндрический корпус, по торцам которого располагаются фланцы с отверстиями для крепления спиц. Внутри корпуса находятся ось и подшипниковые узлы, закрытые теми или иными по конструкции пыльниками. Устройство задней втулки заметно сложнее. Общий вид представлен ниже. Обозначения на схеме: 1 - эксцентрик, 2 - сборка деталей на оси втулки, 3, 15 - контргайки, 4, 5, 7, 13, 14 - шайбы, 8, 12 - уплотнительные кольца, 9, 11 - конуса подшипников, 10 - ось, 16 - пыльник, 17 - полый болт крепления барабана втулки к корпусу, 18 - набор шариков, 19 - барабан ("орех"), 20 - шайба.
Корпуса
втулок могут быть точенными, литыми или штампованными, изготовленными из стали
или алюминиевых сплавов, хотя, стальные уже можно отнести к устаревшим. Точеные
и штампованные втулки обладают лучшими весовыми и прочностными характеристиками,
чем литые. Визуально точенные втулки можно отличить по следам резца на внешней
поверхности (спиральный след, похожий на очень мелкую резьбу). Втулки, предназначенные
для колес с радиальным спицевым набором, имеют упрочненные фланцы, способные
выдерживать чисто радиальные нагрузки, обычные втулки для этого не применимы.
Оси втулок могут быть стальными, алюминиевыми или титановыми. В последнее время
среди втулок высокого уровня появилась отчетливая тенденция к использованию
полых осей большого диаметра, имеющих меньший вес и большую жесткость.
К настоящему моменту наибольшее распространение получили втулки с радиально-упорными конусными подшипниками качения. Такие подшипники состоят из внешней и внутренней обоймы, набора шариков и, иногда, сепаратора. В качестве внутренней обоймы выступает конус, навинчиваемый на ось втулки, в качестве внешней - корпус втулки. Главные достоинства таких подшипников - ремонтопригодность и возможность регулировки по мере износа. Достаточно серьезное неудобство - сложность сборки (много деталей) и необходимость регулировки.
Другой тип подшипников, встречавшийся ранее только в отдельных моделях втулок для шоссейных велосипедов, это радиальные промышленные (неразборные) подшипники. Сейчас они все шире распространяются не только среди шоссейных, но и среди горных велосипедов. К их достоинствам можно отнести лучший КПД, простоту установки, отсутствие необходимости регулировки. С учетом легкой замены подшипника, ресурс втулки увеличивается многократно. Интересная особенность некоторых втулок высокого класса состоит в том, что они разбираются при помощи лишь одного шестигранного ключа. Но радиальные подшипники плохо переносят осевые нагрузки, иногда возникающие в велосипедных колесах.
|
О ЗАМЕНЕ СПИЦ
Mavic использует втулки с сегментированными фланцами под специальные прямые спицы. Заменить спицу в колесе, собранном на таких втулках, очень просто. Но сейчас колеса на таких втулках производит, насколько я знаю, только сам Mavic и их стоимость очень высока. |
КРЕПЛЕНИЕ ОСИ ВТУЛКИ НА РАМУ ВЕЛОСИПЕДА
Колесо крепится на велосипеде путем заведения концов оси втулки в пазы на перьях рамы и их последующей затяжки, которая может осуществляться либо гайками, накрученными на концы оси, либо при помощи эксцентрикового механизма или, как его еще называют, механизма quick release. Удобство использования эксцентриковой стяжки заключается в возможности быстрого снятия и установки колеса без использования инструментов, которая при необходимости иногда оставлять где-либо велосипед, в условиях нашей страны иногда превращается в недостаток. Второе преимущество - неизменность регулировки подшипников при затяжке эксцентрика после установки колеса на велосипед. Все современные втулки, кроме самых дешевых, снабжаются эксцентриковым механизмом.
ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Наибольшее
распространение на данный момент получили втулки Shimano . Особенно это касается задних
втулок, имеющих заметно более сложную конструкцию, чем передние: многие велосипеды
комплектуются задними втулками Shimano и дешевыми передними втулками других
производителей. Shimano выпускает втулки только на конусных подшипниках. Среди
втулок задних колес для горных велосипедов лишь втулка группы Tourney имеет
крайне устаревшую конструкцию с резьбовой трещеткой, остальные - более прогрессивную
типа FreeHub. Втулки групп Tourney и Altus/Acera имеют самую простую грязезащиту,
Alivio - более развитую, Deore - двойную, Deore LX и Deore XT - двойную защиту
и улучшенную обработку беговых дорожек подшипников, XTR - наилучшую обработку,
грязезащиту и шарики из нержавеющей стали. На мой взгляд - втулки Deore LX -
лучшие втулки Shimano по соотношению цена/качество: Deore сильно уступает по
своим характеристикам, а Deore XT значительно дороже.
Другой известный производитель оборудования для горных велосипедов, выпускавший втулки на конусных и промышленных радиальных подшипниках - SRAM с 2002 перестал их выпускать. Точнее, он продолжает выпускать только втулки с внутренним переключением передач.
Большинство недорогих горных велосипедов комплектуется втулками Formula (с Тайваня), обладающими средненькими характеристиками. В отличие от них, другая Formula (из Италии) выпускает втулки, предназначенные для установки дисковых тормозов, на промышленных подшипниках. Правда, отзывы об их продукции очень неоднозначны - от восторженных до откровенно негативных.
Дорогие и качественные втулки выпускают такие компании, как DT Swiss , Hope, Hayes, American Classic и некоторые другие. Встречаются и неплохие втулки от дочерних компаний производителей велосипедов: Coda, Scott Components и др.
ОБСЛУЖИВАНИЕ
Сразу оговорюсь, что здесь речь идет только о наиболее распространенных типах втулок. Их обслуживание сводится к обслуживанию несущих подшипников: их чистке и замене смазки, а также регулировке, так как трещеточные механизмы ("орехи") втулок условно-неразборные, механизмы втулок типа "Торпедо" необслуживаемые, а другие типы механизмов встречаются весьма редко и должны иметь какие-то конкретные указания по обслуживанию в паспорте велосипеда. При умеренной эксплуатации переборку втулок для замены смазки следует производить раз в сезон или раз в 5000 км., при агрессивном использовании, обслуживание необходимо проводить чаще. В случаях появления люфта в подшипниках или посторонних звуков при вращении колеса переборку или регулировку необходимо проводить по возможности быстрее. Если во втулки попала вода, также желательно перебрать их. Втулки шоссейных и городских велосипедов могут перебираться реже в силу более щадящего режима эксплуатации. Втулки на промышленных подшипниках также должны обслуживаться.
Надо сказать, что для разборки втулки на радиально-упорных подшипниках требуются конусные ключи и съемник кассеты, в случае задней втулки, поэтому обычно проще сдать велосипед на переборку в мастерскую. При замене смазки необходимо использовать пластичную смазку типа Литола, ШРУС или другой качественной пластичной смазки. В случае использования конусных подшипников стоит осмотреть поверхность шариков и беговых дорожек на предмет наличия трещинок и сколов и, в случае необходимости, заменить шарики и конуса. Перед закладкой свежей смазки, необходимо как следует вычистить втулку от остатков отработанной. Не стоит разжижать консистентную смазку жидкими маслами, иначе смазка будет легко вымываться и быстро срабатываться.
Кроме обслуживания подшипников, пользуясь случаем желательно осмотреть втулки на предмет появления трещин в корпусах и, главное, на фланцах в зоне расположения спицевых отверстий.
ИТОГИ
Работа втулки очень сильно зависит от типа подшипников, качества их обработки, а также качества уплотнений. Мягкость и легкость вращения подшипников определяется точностью изготовления, типом полировки беговых дорожек, и их поверхностным упрочнением. Чем выше поверхностная прочность беговых дорожек, тем меньше сопротивление вращению втулки, особенно под нагрузкой, но при этом может снижаться долговечность из-за склонности к выкрашиванию материала.
Чрезмерно плотный сальник будет существенно тормозить вращение втулки, а свободный будет плохо выполнять свои функции. Все современные втулки кроме самого низкого уровня имеют двойное уплотнение. В дорогих втулках, например DT Swiss, применяется лабиринтное уплотнение, которое более эффективно защищает внутреннюю полость втулки. В то же самое время, любая подобная защита помогает защитить подшипники лишь от летящей грязи и воды, поэтому не стоит лишний раз окунать втулки в воду.
Втулка - весьма серьезный узел, без которого велосипед невозможен, как класс. Если колесо - это рычаг, то втулка - это та самая опора, или шарнир, вокруг которой вращается весь велосипедный мир.
Втулки прошли длинный путь развития: от втулок на подшипниках скольжения до втулок с высокоточными промышленными подшипниками.
И, естественно, существует устойчивые мифы, связанные с втулками.
МИФ № 1. От втулок зависят потери энергии
Очень распространенное заблуждение. Вращение втулок практически не влияет на потери энергии (мощности) во время движения велосипеда. Неоднократно ставились различные эксперименты и проводились оценки, но результат был один: втулка с шарикоподшипниками - настолько совершенный узел, что потерями энергии можно практически пренебречь. В качестве примера приведем данные из книги Успенского «Теория велосипеда» (см. рис.). Потери во втулках заднего и переднего колес дорожного велосипеда на скорости 25 км/ч в сумме равны 0,47%! При этом потери энергии в кареточном узле с цепью - 4,5%, в переднем колесе - 7,4%, а в заднем - 18% от общих потерь. Потери в каретке с цепью и во втулках отличается в 10 раз, как минимум.
Рис. Суммарные потери мощности велосипеда («Теория велосипеда» И.А.Успенский)
Вывод простой: от втулок ничего не зависит.
МИФ № 2. Новые втулки крутятся легче, чем бывшие в работе
Не менее широко распространенное заблуждение. Есть такая наука трибология, которая объясняет, что такое износ, и как с ним бороться. И есть не менее известная «кривая износа» (см. рис.), которая показывает, что в начале работы правильно собранная втулка имеет минимальные зазоры и сравнительно тугое вращение.
Рис. Кривая износа
Затем начинается период приработки, длящийся иногда десятки часов, после чего узел (втулка) готов к нормальной работе и крутится уже легче, чем вначале. Это легко проверяется по вращению колеса: до приработки колесо после толчка сделает меньше оборотов и быстрее остановится, чем колесо, втулка которого находится в области постоянного износа (области 2 на рисунке). Дольше и легче всего крутится колесо с сильно «езженной» втулкой. Если дальше изучать кривую износа, заметим, что около точки 3 начинается область катастрофического износа узла с последующими гигантскими люфтами, хлябанием и выходом втулки из строя.
Дорогие втулки самых верхних групп, например, XTR, имеют, как правило, качественную сталь подшипников, тщательную закалку и обработку поверхностей и жесткие допуски и посадки. Но все равно, период приработки, пусть и чуть более короткий, остается. Вращение дорогих втулок несколько плавнее, чем дешевых, но кривая износа остается в силе. Разница же в легкости качения, по сравнению со втулками нижних групп, если и есть, то совершенно ничтожна, отличается на сотые и тысячные доли процента, и по мере износа быстро сходит на нет.
МИФ № 3. Конусные или промышленные
Главный узел втулки - подшипник. Существуют и конкурируют два типа подшипников: конусные (насыпные) и промышленные (радиальные, радиально-упорные, игольчатые). Много дискуссий было устроено, много копий сломано, много чая, кофе, пива, кваса, пепси... (ненужное подчеркнуть) выпито разгоряченными участниками, но воз и ныне там. Каждый остается при своем, как тупоконечники с остроконечниками из книги Свифта. В общем-то, существенной разницы между этими типами узлов по весу, габаритам, ресурсу, легкости вращения (само собой!) и т.д. - нет. Есть некоторые особенности каждой конструкции, не более. Нагрузка в конусных подшипниках направлена более удобно, и конструкторам втулок под промышленные подшипники приходиться изощряться, дабы получить простой и технологичный узел. Нередко им это удается.
Втулки с конусными подшипниками встречаются гораздо чаще, пример - все втулки фирмы Shimano. Их особенности: с одной стороны, ремонтопригодность и регулировка по мере износа, а с другой стороны - их сложнее собирать и точно настраивать.
Втулки с промышленными подшипниками от CRISS KING, CANE CREEK, DT Swiss и т.д в последнее время постепенно догоняют по массовости конусные. Из их особенностей отметим простоту сборки/разборки, они не нуждаются в регулировке, торцевое и радиальное биение стандартных промышленных подшипников меньше; недавно появились и регулируемые промоподшипники, но регулировать зазоры радиальных подшипников по мере износа затруднительно, к тому же они плохо переносят осевые нагрузки. Такие подшипники легко заменить, но в отечественных условиях их бывает сложно найти.
Резьбовая трещотка или шлицевой барабан
Традиционные задние втулки имеют справа стандартную резьбу, на которую навинчена трещотка Freewheels с блоком звездочек. Храповой механизм (свободного хода) с собачками расположен внутри трещотки. Важным достоинством конструкции является полная стандартизация и взаимозаменяемость трещоток и втулок. Но недостатков у нее было гораздо больше:
- избыточный вес по сравнению с кассетными втулками;
- недостаточная прочность и жесткость узла (из-за габаритов трещотки расстояние между подшипниками было уменьшено, и оси колес часто гнулись и ломались);
- трещотка изнашивалась значительно дольше, чем звездочки, а заменять их было не всегда просто;
- возникали лишние потери энергии при вращении подшипников большого диаметра в трещотке;
- существовала неприятная возможность сорвать резьбу, особенно если корпус втулки сделан из алюминиевого сплава.
Много лет назад втулки нового стандарта Freehub Shimano в значительной степени заменили традиционные резьбовые. Их особенности и преимущества по сравнению с трещотками:
- меньшии вес;
- шлицевое крепление блока звездочек (кассеты);
- храповой механизм уменьшен и спрятан внутрь шлицевого барабана (ореха);
- уменьшились потери на вращение в подшипниках храпового механизма;
- расстояние между подшипниками возросло, а значит, втулка стала прочнее и жестче, нагрузки на подшипники уравнялись;
- сорвать кассету со шлицов практически нереально;
- заменять кассету,тасовать звезды стало проще и дешевле.
Рис. Втулка резьбовая под трещотку
1 - контргайка, 2 - стопорная шайба, 3 - левый регулировочный конус, 4- ось, 5 - левый пыльник, б - шарики левого насыпного подшипника, 7 - левая чашка подшипника, 8 - корпус втулки, 9 - правая чашка подшипника, 10 - шарики правого насыпного подшипника, 11 - правый конус, 12 - пыльник, 13 - стопорная шайба, 14 - внутренняя гайка, 15 - проставочная шайба, 16 - контргайка
Втулки раньше делали из стали, а сейчас основной материал их изготовления - алюминиевые сплавы. Изредка, как экзотику, используют титан. В любом случае стальными остаются сами подшипники (конусные или промышленные) и механизм свободного хода. Сталь всем хороша, но имеет большой удельный вес. Возможно, в будущем и стали найдут достойную замену.
Шлицевые барабаны обычно делают из стали. Но для гонок и ради уменьшения веса бывают барабаны из алюминия или титана (Shimano XTR). Дабы жизнь наша не казалось медом, в пику Shimano фирма COMP AGNOLO создала свой стандарт шлицевого барабана (ореха). В результате кассеты и барабаны Shimano и COMP AGNOLO не взаимозаменяемы.
Движущая часть задней втулки - храповой механизм (механизм свободного хода). Устройство этого механизма у трещоток и кассетных втулок, в принципе, одинаково, отличаются только размеры. Две, три или четыре (у втулок American Classic - шесть) подпружиненные собачки цепляются за зубцы храповика и раскручивают заднее колесо. Во время холостого (свободного) хода цепь не движется, собачки прижаты, а храповик свободно вращается. Такова начинка массовых задних втулок. Работают они достаточно надежно, но их слабое место - собачки и пружинки, которые сильно нагружены и, бывает выходят из строя.
Производятся и более продвинутые задние втулки, не имеющие таких недостатков, в них просто нечему ломаться. Это, например, CRISS KING, DT SWISS и некоторые другие, они имеют на оси два стальных зубчатых кольца и слшмающую их пружину. На холостом ходу кольца свободно крутятся рядом. А при нажатии на педали благодаря пружине сближаются, сцепляются и передают усилия на колесо.
Кроме того, существуют втулки с роллерным механизмом свободного хода. Можно сказать, что роллерная втулка - это роллерный тормоз наоборот. Эти втулки, несмотря на свои достоинства - большой ресурс, отсутствие собачек и зубчатых венцов, не заменили все остальные и занимают относительно скромную нишу на рынке.
Диаметры фланцев - отверстий во втулке, куда крепятся спицы, весьма важны для «крутильной» и боковой жесткости колеса. Большие фланцы дают больше жесткость и прочность колеса. Но при увеличении размера фланцев возрастают вес и вредный момент инерции колеса. Новые бесфланцевые втулки, с прорезями, а не круглыми отверстиями под спицы в теле втулки, «не пошли», несмотря на то, что замена спиц с ними заметно упростилась.
Втулки могут иметь устройства для торможения: дисковые, роллерные, барабанные или быть оснащены внутренним ножным тормозом типа «Торпедо» (у Shimano таким является ножной тормоз NEXUS). У втулок под дисковые тормоза слева имеется узел для установки ротора. Есть два стандарта таких узлов: более распространенный 6-болтовый (ротор крепится болтами к левому фланцу втулки) и разработанный фирмой Shimano шлицевой Center Lock. У последнего на цилиндр со шлицами устанавливается ротор и зажимается контргайкой. Тормоза роллерные и типа «Торпедо» чаще всего применяются на городских (ситибайках) и комфортных велосипедах. Барабанные тормоза - раритет, их почти 100 лет назад разработала и до сих пор использует для своих велосипедов фирма Sturmey-Archer.
Втулки обычно имеют защиту от осадков, пыли, песка и грязи. Это могут быть простые резиновые пыльники или более сложные уплотнения (контактные, лабиринтные). С одной стороны это благо - ресурс, срок службы значительно возрастает, а с другой стороны несколько возрастают потери. Увеличенный ресурс перевешивает. К сожалению, никакие, даже весьма изощренные конструкции пыльников и уплотнений велосипедной втулки не защищают ее полностью. Ежели пришлось окунуть велосипед в воду или пересечь на ходу глубокий (выше ступицы) брод, особенно если вода соленая, то выход один - переборка и смазка втулок, во избежание!
Крепление колеса (осевые стандарты)
Втулки выполняют еще одну важную задачу, помогают крепить колеса к дропаутам вилок и задних перьев рамы. Основой для этого является силовой элемент втулки - ось. Оси втулок бывают стальными, алюминиевыми и, изредка, из титана. Стандартов осей много: 17, 15, 12, 10,9 мм. Для экстремальных дисциплин достаточно давно стандартом стали передние втулки с осями 20 мм.
Ось втулки вставляется в вырез дропаута, и на дешевых или детских велосипедах зажимается с помощью гаек. При этом такие оси бывают обычно сплошными. Большинство велосипедов сейчас имеют втулки с полыми осями и комплектуются эксцентриками типа Quick Release. Тяга эксцентрика вставляется внутрь оси втулки, а с обратной стороны тяги навинчивается специальная гайка. После чего поворотом рычага втулка с колесом прочно прижимается к дропаутам.
При развитии байков для экстремальных дисциплин выяснилось, что обычным втулкам не хватает прочности и жесткости. И появились втулки со стальными осями диаметром 20 мм (QR20). При этом требовалась намертво зажимать стягивающую гайку эксцентрика с помощью ключей. Прочности им было не занимать. Но не радовал и вес и необходимость носить с собой инструмент для установки и снятия колеса. И в 2005 году модельный ряд вилок Rock Shox был создан для использования с новым типом эксцентрика «MAXLE» фирмы Sram. Идея новинки состоит в отсутствии стягивающей гайки на противоположном конце эксцентрика. Резьба, которая держит ось, нарезана внутри одного из дропаутов вилки, и эксцентрик также имеет соответствующую резьбу.
Сначала ось эксцентрика вдевается в один из дропаутов, а затем ввинчивается в дропаут с внутренней резьбой, и при повороте рычага в закрытое положение, рассеченная на четыре лепестка трубка-корпус раскрывается и крепко блокируется внутри дропаутов.
Втулка с такой экстремальной 20 мм осью (Thru Axle) может быть использована только с дисковыми тормозами. Эксцентрик аналогичной системы разраоотан и для заднего колеса. В 2008 Г. появился новый, облегченный почти на 40% и предназначенный для кросс-кантри и марафонов вариант «Maxle Lite». Вес снижен за счет более тонкой стенки алюминиевой трубки-корпуса, облегчения всей конструкции эксцентрика с заменой некоторых деталей на алюминиевый сплав. Первая ХС вилка RockShox линейки Reba с креплением «Maxle Lite» выйдет уже в 2009 году.
Почти одновременно с «Maxle Lite» появился очередной стандарт крепления переднего колеса E-thru, сконструированный совместно фирмами Shimano и Fox. При диаметре оси в 15 мм им удалось сделать более легкий и весьма прочный аналог известным 20 мм осям. Длина втулки OLD - 100 мм, и предназначена она для All-Mountain, кросскантри и марафонских гонок. Пока применяется только в группах XTR и DEORE XT, но, вероятно, список скоро будет расширен. Новый стандарт под названием 100x15, или, как написано в мануале Fox, 15QR, будет открыт для производителей втулок, вилок и колес.
Рис. Дисковая втулка FRM с промышленными подшипниками Rear Hub for МТВ FL-M TEAM DISC - Modified
1 - ось (135 мм), 2 - колпачок оси, 3 - регулировочная гайка, 4-пыльник, 5-шлицевой барабан храпового механизма в сборе, 6 - контргайка, 7 - шайба, 8 - левый подшипник втулки, 9 - фланец тормозного диска на б болтов, 10 - контргайка фланца, 5а - правый подшипник втулки, 5Ь - шайба, 5с, 5i -подшипники храпового механизма, 5d - шлицевой барабан, 5е - пыльник храпового механизма, 5f - пружинное кольцо, удерживающее собачки, 5h - две собачки, 5д - болт-фиксатор храпового механизма
Существует еще один стандарт крепления заднего колеса, достаточно давно представленный группой SAINT фирмы Shimano. Задняя втулка имеет вставную ось с головкой под шестигранный ключ (слева), а справа стягивается фиксирующей (зажимной) гайкой, которая встроена в задний переключатель на место монтажного болта. То есть переключатель «висит» на оси задней втулки, хотя обычно его устанавливают ниже - на «петухе». Более высокая подвеска переключателя дает много плюсов с точки зрения надежности, прочности и уменьшения вероятности повреждений во время гонок. Втулки имеют два типоразмера: классический размер (OLD) 135 мм и быстро развивающийся - 150 мм с 12 мм осью.
Динамо-втулки
И последнее. Получая 3 Вт электроэнергии, мы тратим на это собственные силы и энергию. Как оценить, много ли это? Профи высокого уровня в часовой гонке развивает мощность порядка 450-480 Вт. Так что дополнительные затраты составят всего порядка 0,6%. При обычных поездках по дорогам с твердым покрытием длительная мощность велосипедиста составляет 100-200 Вт. И потери, соответственно, составят от 3% до 1,5%, что совсем немного.
Втулки с амортизацией
Есть и такие. Фирма Pantour suspension Hub решила удивить мир, предложив передние и задние втулки с внутренним амортизирующим элементом. Самую малость покрутив шарики в голове, легко сообразить, что пресловутый элемент не может быть стальной или даже титановой пружиной. На таких малых ходах, как 1/2 -1 дюйма, подобрать жесткость пружины не просто. Или она будет слишком «дубовой», или, что вероятнее, начнет пробивать при больших скоростях и на плохих дорогах. Эластомерный «ластик» к недостаткам пружины прибавит свою сильную зависимость от температуры, на холоде он просто затвердеет.
Кроме того, «нежные» эластомеры через пару-другую часов сильной нагрузки бывают подвержены «усушке и утруске», и требуется несколько часов для их «релаксации» - 3 восстановления размеров и упругих свойств. Остается только пневматика, что и было осуществлено. Цилиндрическая резиновая камера вставляется внутрь втулки и накачивается воздухом через клапан Шредера. Передняя втулка весит от 160 до 260 гр, задняя - около 490 гр. Идея, конечно, интересная, но вряд ли перспективная. Такие втулки с малыми ходами не много пользы дадут на плохой, «убитой» грунтовке. Они приспособлены для города, асфальта, парков и прочей цивилизации. Но тогда их легко можно заменить шинами-баллонами больших габаритов, и получить аналогичную амортизацию за смешные деньги без лишних проблем.
Рис. Втулка с внутренней амортизацией
1 - направляющая скоба, 3 - фланец втулки,4 - упругий элемент, 5 - конус, 6 - внутренний барабан, 7 - перо вилки, v - ход амортизации, до 24 мм, h - горизонтальное смещение оси втулки, менее 5 мм. В - направление движения.
О планетарных втулках читайте в главе «Коробки передач, вариаторы, планетарные втулки».
Втулки такого типа ставились на почти все Советские односкоростные велосипеды, а также на классические мотовелосипеды, до МВ-18 включительно. В посторйке самодельного мотовелосипеда тоже часто используются старые велосипедные колёса, а уж в восстановлении мотовелосипеда вроде Гауи или В-902 без переборки и нормальной работы такой втулки ну уж никак не обойтись! Но зачастую для дырчиководов эти втулки остаются этаким «чёрным ящиком», и весь уход оканчивается набиванием во втулку масла, что её нормальной работе, кстати, только вредит. А потом результат - тормоз при повороте педалей назад не работает, или работает плохо, а колесо болтается, люфтит...
Потому и пишется эта статья, раз уж есть фотоаппарат, Интернет и необходимость собрать себе хорошо работающую втулку такого типа.
Тип этот, надо сказать - весьма старый, конструкция начала широко применяться на велосипедах ещё в 1900-х годах, и конструкция втулок, производимых в СССР почти совершенно не менялась с конца 1950-х, все детали втулок, произведённых разными заводами - абсолютно взаимозаменимы, различия только мелкие, вроде клейм завода. Сейчас такие втулки вроде как не производятся - даже заповедник в Белоруссии - Минский завод на свои дорожные велосипеды ставит втулки чуть другого вида, подозреваю, что китайские - где и металл использован очень часто похуже, и конструкция хлипче...
Совсем старые втулки отличались креплением звездочки - она была на резьбе и контрилась гайкой наподобие как на каретке,только с левой резьбой.Такие звезды были на 20 зубов как правило. Также на таких втулках тормозной барабан имел половинки меньшего диаметра,соединенные не стальной пружиной,а латунной накладкой по всей поверхности барабана,с вырезом-галочкой. Сепараторы подшипников также имели другой вид. Все детали взаимозаменяемы с современными.
Устройство
Итак, о конструкции втулки шершавым языком не плаката, но инструкции:
Внутри корпуса 3 втулки размещены шариковые подшипники, механизм свободного хода и тормозной механизм.
Механизм свободного хода или ведущий механизм расположен в правой части втулки.
На оси 17 помещен ведущий конус 14, имеющий шариковую дорожку и пять фасонных гнезд, донные части которых выполнены по спирали. В пределах гнезд могут свободно перекатываться пять ведущих роликов 19, оси которых параллельны оси втулки. Поверх ведущего конуса с роликами надета чашка 10 с пятью прорезями, из которых ведущие ролики слегка выступают над ее цилиндрической поверхностью. С левой стороны чашки имеются два торцовых выступа (кулачка) с винтовой поверхностью, соприкасающихся с аналогичными выступами тормозного конуса 9. На шариковой дорожке ведущего конуса размещены одиннадцать шариков в сепараторе, образующих вместе с ведущим конусом и корпусом, на внутренней поверхности которого есть шариковая дорожка, правый подшипник свободного хода.
На внутренней шариковой дорожке ведущего конуса расположены семь шариков в сепараторе, правым конусом 16, навернутым на ось до отказа, подшипник рабочего хода, защищенный пылепредохранителем 15.
На ведущем конусе 14 с правой его стороны снаружи втулки на шлицах установлена ведомая звездочка 12 цепной передачи, закрепленная упорным кольцом 13. Левый конец оси 17 ввернут в левый конус 2, имеющий шариковую дорожку, на которой также расположены одиннадцать шариков в сепараторе. Они вместе с конусом и корпусом втулки образуют левый подшипник. На левый конус напрессован пылепредохранитель подшипника. Шарики всех подшипников задней втулки имеют диаметр 6 мм.
Тормозной механизм втулки состоит из тормозного барабана 4 и тормозного конуса 9, размещенного вместе с расположенными на нем деталями в правой части тормозного барабана 4. Левой стороной тормозной барабан надет на коническую часть левого конуса и предохранен от проворачивания имеющимися на его торце усиками, входящими в специальные пазы на левом конусе.
Левый конус всегда остается неподвижным относительно рамы велосипеда, так как тормозным рычагом 21 и хомутиком 22, расположенными с левой стороны втулки, он жестко связан с цепной вилкой рамы.
Тормозной барабан состоит из двух отдельных продольных половин, скрепленных кольцевой ленточной пружиной 5. На цилиндрической части тормозного конуса 9 имеются две лыски, на которых размещены два тормозных ролика 8, удерживаемых латунным сепаратором 20. Два слегка отогнутых наружу латунных язычка сепаратора скользят с некоторым трением по внутренней рифленой поверхности тормозного барабана. Шайба 7 и упорное кольцо 6 служат для удерживания сепаратора на тормозном конусе. Работают механизмы втулки следующим образом.
При повороте ведомой звездочки относительно корпуса втулки по часовой стрелке в начале рабочего хода педалей связанный со звездочкой ведущий конус начнет поворачиваться относительно чашки 10. Чашка в начале поворота конуса несколько запаздывает, так как ее торцовые выступы встречают сопротивление со стороны выступов тормозного конуса 9, вращающегося внутри тормозного барабана с некоторым трением. При повороте конуса относительно чашки примерно на 20" ведущие ролики 19, удерживаемые прорезями чашки, под воздействием спиральных поверхностей гнезд ведущего конуса выдвинутся наружу и заклинятся между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и гнездами ведущего конуса. В местах контакта роликов с внутренней поверхностью корпуса возникают значительные силы трения, прочно сцепляющие корпус с ведущим конусом. Теперь корпус втулки вращается со звездочкой как одно целое и через спицы вращающий момент передается на обод колеса. Во время рабочего хода вращение колеса осуществляется на двух подшипниках: левом подшипнике и малом подшипнике рабочего хода. Чашка при вращении увлекает за собой тормозной конус, который проворачивается внутри тормозного барабана во время всего периода рабочего хода. Момент трения, создаваемый язычками сепаратора тормозного конуса, невелик и при езде практически не ощущается. Так осуществляется рабочий ход велосипеда.
При прекращении вращения педалей велосипед продолжает движение но инерции. В этот момент корпус втулки при своем вращении обгоняет остановившийся ведущий конус 14 с сидящими в его гнездах роликами 19. Ролики, слегка поворачиваясь вокруг собственных осей, расклиниваются и свободно скатываются в более глубокие места спиральных гнезд конуса. Конус и корпус втулки разобщаются. Колесо вращается теперь на двух шарикоподшипниках в корпусе втулки: левом и правом подшипниках свободного хода.
Подшипник рабочего хода не работает. Осуществляется свободный ход велосипеда.
Если велосипед необходимо остановить, педали поворачивают в об ратную сторону, против хода велосипеда. При этом осуществляется торможение. Ведущий конус 14 поворачивается против хода колеса и посредством находящихся в его гнездах роликов 19 увлекает за собой чашку 1О. Чашка, упираясь своими торцовыми винтовыми выступами в тормозной конус 9, начнет поворачивать его внутри тормозного барабана 4. Поскольку сепаратор 20 поворачивается с некоторым трением о внутреннюю поверхность тормозного барабана, два тормозных ролика в, скользя полыскам тормозного конуса, выступают из окон сепаратора и, попав в продольные канавки рифленой внутренней поверхности тормозного барабана, не позволяют тормозному конусу проворачиваться дальше. С этого момента винтовые выступы чашки 10, взаимодействуя с тормозным конусом, начнут вдвигать его внутрь тормозного барабана 4. Под действием тормозного конуса барабан немного сдвигается влево и левой стороной надвигается на коническую" часть неподвижного левого конуса 2. При дальнейшем вдавливании тормозного конуса внутрь тормозного барабана последний раздвигается. Его половины, соединенные упругой ленточной пружиной 5, расходятся и, прижимаясь к внутренней поверхности корпуса втулки, создают силы трения, тормозящие колесо. Поворот барабана вместе с корпусом втулки исключается, так как отогнутые внутрь усики на левой стороне барабана, входящие в пазы неподвижного левого конуса 2, препятствуют повороту. Тормозной момент воспринимается левым конусом через тормозной рычаг, связанный с рамой велосипеда.
Взято отсюда: http://www.velonet.narod.ru/masterskaya/baza/ztv/ztv.html
Ещё не понятно? Не удивительно, я тоже не понимал...
Устройство в картинках
Тогда вот, что пишет инструкция (к велосипеду «Рига» 1950-х) о её работе, здесь постарались наглядно нарисовать:
Всё ещё не понятно? Тогда берите в руки колесо, ключи - и читайте дальше!
Как разобрать
Итак, пришло время разобрать втулку.
Сначала снимем с рамы. Как правило резьбы не сорваны, но люди с длинными ключами и сильными руками всё же бывают, так что сначала полностю открутим гайку крепления с одной стороны, потом - с другой.
Откручивая, придерживаем, при необходимости, за квадратный оконечник оси. Лучше всего квадратик фиксировать специальным отверстием в ключе "семейке", можно - струбцинкой или разводным ключём. Плоскогубцами - не стоит, легко сорвать грани.
Затем откручиваем плоскую гайку с прорезями, и снимаем шайбу:
На моём экземпляре гайка еще приличная, сделана до того, как рационализаторы начали свою вредительскую деятельность, но уже в 60-х эти гайки стали штамповать из какого-то мягковатого металла и чересчур плоскими, так что очень редко они встречаются удовлетворительные даже новыми. В большинстве случаев резьба на ней сорвана.
Эта гайка - важна, без неё будет самозатягиваться и-или саморазбалтываться.
Также важна и шайба, фиксирующаяся от проворачивания в пазу на оси, её не выкидывайте, если выступ сорвало - надо бы заменить.
Тормоза не отпускают если конусные поверхности изношены(типа-пандус),или не в размер сделаны,или люфт в колесе,как вариант-втулка неправильно собрана,не с той стороны.
Всё, поздравляю, можно вынимать самый страшный механизьм, распадаться ничего не должно! Раскидывающийся шариками подшипник - безжалостно меняем. Цена его невелика, а лучше явно станет. По крайней мере собрать легче...
Тормозной барабан вместе с фиксирующими роликами и выжимной деталью - просто снимаются с оси. Ось - вынимается также, без задержек.
Правый (маленький) конус тоже ходит по подшипнику, если есть подозрение, что шарики в нём не совсем хороши - снимаем металлический пыльник, и добираемся до шариков в обойме:
Осторожно! Пыльник легко повредить, подобрать похожий китайский можно, но сложно. Так что - сначала тщательно вымыть, вымочить в ВД, потом осторожно тянуть с разных сторон.
Остаётся неразобранным механизм фиксации рабочего хода с большими роликами:
Поддев тонкое пружинное колечко, можем вычистить отложения и отсюда:
Теперь можно снять, проверить и почистить большой правый подшипник:
При желании можно снять и звёздочку, поддев тонкой отвёрткой толстое пружинное кольцо. Но помните, что поставить его обратно чуть потруднее, чем снять...
Вот и всё - можно детальки мыть в керосине, проверять.
Отдельно взяв разжимной томозной барабан, и вставив в него детальку с латунными усиками и маленькими роликами - попробовать, как он работает, покрутив в разные стороны за торчащие пологие зубцы. Также можно увидеть, как большой левый конус входит пазами в барабан - это сделано для того, чтобы его при торможении ужержать тем самым рычагом, кторый стоит в пазах левого большого конуса. Иначе бы так и крутилось внутри...
Если сейчас, с чистыми детальками в руках, вернётесь к первому посту и цветным картинкам - будет легче понять устройство и принцип работы.
Ключевое - когда крутишь в нужную сторону - ролики (что большие, что маленькие) выдвигаются.
Большие, круья педали вперёд - прижимаются ко внешней стенке втулки, и можно крутить педали, ехать. Снимаем усилие - ролики возвращаются, "въезжают", и скользят - это свободный ход.
Крутим педали назад - плогие зубцв начинают вжимать деталь с латунными усиками, маленькие ролики на ней выдвигаются, прижимаются к канавкам внутри тормозного барабана. Барабан разжимается (она состоит из 2 половинок) - тормозим, трением обо внешнюю стенку втулки. Снова - усилие снимаем, и ролики возвращаются.
Вот зачем - смазывать втулку толко жидким маслом - ролики должны очень легко ходить! Как её смазать, не разбирая и не замыв заодно вовнутрь пыли и песка, когда диверсанты убрали из конструкции пресс-масленку - загадка. Зато дешевле, технологичнее в производстве и рацуха внедрена...
Консистентной смазкой мазюкаем только непосредственно на шарики подшипников, и без фанатизма - дальше внутри втулки ЛИТОЛу делать нечего.
Разобрали? Теперь промоем (мне удобнее всего небольшой кистью в ванночке с соляркой, детали на фото выше - мыты не были по причине работы на кухне, просто протёр тряпочкой, помою позже) и читаем дальше!
Дефектация
В доставшейся мне втулке производства Рижского завода 1958 года было несколько характерных неисправностей, так что рассмотрим её как пример.
Хром сохранился весьма хорошо, клеймо, видимо, на заводе выбили неглубоко, но части латинских букв РВЗ и звезда - видны. Такие же клейма - на родных втулках мотовелосипеда Гауя.
Это тоже - характерная для Рижского завода конструкция маслёнки. Потом их (маслёнки) «зарационализировали», как «лишнюю» деталь, но до начала 70-х примерно они ещё встречались на новых велосипедах.
Внутри видны следы износа - втулка работала, ей достаточно много тормозили, прижимавшийся тормозной барабан проточил канавочки, но износ далёк до критичного - этой ещё ездить и ездить! Важно отметить - канавки, по которым катятся шарики подшипника в обойме - ровные, без каверн, ямочек, изъязвлений. Не идеальные, конечно, но хорошие.
А вот канавки ответной части - конуса левой стороны - оказались попорченные, равно как и сами шарики подшипников.
Поэтому подыскиваю из других втулок, купленных на барахолке и собранных по свалкам - целый конус с достаточно ровными канавками:
С правой стороны конус рабочего хода, который стоит на оси - оказался нормальным, равно как и сама ось, ровная, не гнутая (лучше всего видно во вращении, вставив, скажем, в дрель) и резьба на ней нигде не сорвана:
А вот шарики подшипника рабочего хода - таки увы, с кавернками, не совсем «мёртвые», но и не исправные:
На нижнем шарике видны точечки-выщербинки. Вообще, в случае с Советскими веловтулками версия об исключительно хорошем качестве подшипников производства СССР не подтверждается, шарики и дорожки конусов даже «старых годов» оказываются испорченными.
Это не очень страшно - конструкция и размер втулки разработана для допусков и металла начала 20 века, работать кое-как будет, «убить» совсем эту втулку сложно, но будет мало того, что похрустывать или тяжело крутится, но и невозможно отрегулировать - либо колесо болтается, либо ещё больше тормозит и разрушается всё дальше.
При нормальной переборке - дефектное заменяем. В веломагазинах Риги такие подшипники в обоймах - не редкость, стоят немного. Меняем!
Далее - деталька, фиксирующая тормозной барабан. Доставшаяся мне - в хорошем состоянии. Зубцы и этакий пологий «пандус» - целые, ровные, без сколов,как бывает. Латунная обойма ровная, не выгнута наружу слишком сильно, ролики целые, ходят хорошо.
Беда таких деталек последних годов выпуска - трубочка с плоскими усиками попадается из пластичной латуни, а не из пружинящей, соответственно - усики пригибаются и не работают. Как результат, задержка срабатывания тормоза.
Усики должны быть немного отогнуты, легко скользить по барабану - тогда нормально работает. Чересчур отогнёте - потрещит какое-то время, и сносится латунь. Не будет отогнуто - начнёт проркручиваться тормоз.
Именно стстояние этой детали часто - причина того, что втулка «не тормозит». Дело в том, что ролики в ней должны свободно, легко, без малейших задержек крутуиться и ходить, выступать при зажатии - если туда щедро набито солидола, консистентной смазки, да ещё добавилось пыли и частичек металла - ролики не будут выходить, и идут «прокруты» педали назад. Именно поэтому - такие втулки смазываются только жидким маслом, их нельзя забивать ничем вроде ЛИТОЛа.
Также для нормальной работы тормоза важно, чтобы и ответная для роликов часть - разжимающийся тормозной барабан - не был чрезмерно изношен, чтобы ролики попадали в этакие канавки, волнышки, а не скользили по ровной изношенной поверхности.
Повторюсь, здесь износ виден - но не критичен, снаружи остались бороздки, изнутри - прорези под ролики. Этот барабан - калёный, разжимной, изготавливается раскалывая надвое заготовку, так что если разбираете - то две половинки годятся только от одного, от разных брать - нельзя. Что ещё может быть испорченным?
Ну, со звёздочкой понятно - сами зубцы, по которым ходит цепь должны быть равномерными, иначе новая цепь на них будет хрустеть и очень быстро износится. Здесь - всё в порядке. Отметили - канавки под подшипники тоже живые.
На этой звёздочке Рижского завода есть овальные прорези, но позже их перестали делать. Они нужны, чтобы легче было спицы менять - не обязательно для этого снимать звёздочку.
На втулке видны три прорези, в которые входят выступы звёздочки - эти выступы бывают изношенными, звёздочка от этого болтается. Неприятно, но терпимо. Пружинное кольцо, держащее звёздочку на месте должно быть не ржавым чрезмерно, целым, не гнутым, полностю лежать в канавке.
С обратной стороны видно пылезащитное кольцо, которое стоит перед звёздочкой. Предыдущие хозяева его могли потерять, так что лучше его вернуть, чтобы в подшипники грязь меньше лезла. Канавки подшипников, традиционно, смторим на ровность, пазы для больших роликов - чтобы без сколов.
А вот это - испорченная деталь, на замену. На канавках для шариков подшипников хорошо видны кавернки, нормально работать не будет. К тому же звёздочка болталась, крепящие её выступы - заметно изношены, и нету уплотнительного пылезащитного кольца:
К выбору подшипников надо подойти с осторожностью, новоделные неясного происхождения могут быть некачественными. Можно также разобрать закрытый промподшипник с шариками соответствующего диаметра, и поменять только шарики. При смене только шариков - рекомендуется промерить их микрометром, отбраковать сильно выделяющиеся по размеру.
Сборка втулки
Собирается, как говорится, "в обратном порядке", но на всякий случай фотографии и пояснения:
Сначала на ось, с той стороны, на коорой квадратное окончание, навинчиваем конус, до упора, до конца резьбы, хотя бы и просто пальцами. Можно чуток затянуть, без фанатизма. Затем на конус ставим пыльник. Пыльник можно и во втулку со звёздочкой вставить - это смотря на чём он лучше держится.
Надеваем подшипник, смазанный смазкой (у меня смазка с дисульфидом молибдена, поэтому и черноватая). Напоминаю, остальные части, кроме подшипников - смазывать консистентной смазкой не надо! Их потом чуток польём минеральным маслом.
Не забываем про фигурную шайбу:
Затем, придерживая за квадратный конечик, закручиваем большой конус, крутя его за реактивный рычаг (это та блестящая штука, что крепится хомутиком к раме). Закручивать надо не до конца, а чтобы чуток был прослаблен, а то при окончательной затяжке слишком зажмёт. На этом этапе можно вставить в раму и уже прихватить тот коней, что с квадратиком, уже гайкой крепления колеса к раме.
Всё, накручиваем и опять таки, без фанатизма, ставим стопорящую гайку (напоминаю, она важна целой и здоровенной, а то вся конструкция будет самозакручиваться и самораскручиваться, и плохо тормозить или болтаться):
Заатем крепим реактивный рычаг хомутиком (рекомендую под него подложить резинку или картона, чтобы рычаг не мог ходить туда-сюда, в целях противодействия самораскручиванию) и затягиваем гайки крепления колеса. Если после затяжки гаек стало хуже проворачиваться - значит, маловато оставили прослабления при сборке, или провернулась шайба. Ослабляем обе гайки крепления, и крутя за квадратный хвостик, не снимая с хомута реактивного рычага - можно конусы чуток отпустить. Затем снова затянуть гайки, включая стопорящую. Крутится должно не заметно хуже, чем переднее.
Всё, поздравляю, сейчас можно накачивать колесо и ехать!
Специально для мотовелосипедистов - напоминаю, как ставится на колесо и моторная звёздочка:
Ровных дорог и надёжной работы двигателя!
И напоследок, для общего развития и информации...
Иные конструкции велосипедных односкоростных втулок
Нормально собранная втулка школьника ходит несколько лет без проблем, либо до того момента, пока в неё кто нибудь не полезет. Изнашиваться в ней особо нечему. Вся фишка в правильной установке деталей 20-22. Народ собирает как попало (неоднократно видел), а потом удивляются и говорят - Г. Проблема бывает обусловлена ещё тем, что после неправильной сборки, народ иногда просто ленится выправить погнутые детали или заменить шайбу с отломившимся усиком.
А вот ещё один интересный тип втулки, "Иди" (Eadie). Вот фотогафии втулки типа "Иди". Эта втулка с довоенного (1940г.) велосипеда МД-1, выпущенного Московким велосипедным заводом.
Внешний вид собранной втулки. Удивил типоразмер гаек крепления колеса: их размер под ключ всего лишь 14мм, при том что резьба на оси такая же как и на втулке "Торпедо" т.е. М10х1.
Все съемые детали извлечены из корпуса втулки:
Они же на оси:
Видна винтовая пара, за счет которой работает механизм свободного хода (при отсутствии вращения ведомой звездочки), механизм сцепления (при вращении ведомой звездочки по часовой стрелке) и механизм торможения (при вращении ведомой звездочки против часовой стрелки).
Принцип работы тормозного механизма:
Расторможено
Заторможено
Виды пустого корпуса втулки справа:
(удобные прорези для замены спиц без демонтажа ведомой звездочки!) и слева:
Видно ответную часть механизма сцепления.
Один из подшипников втулки насыпной:
Правда здесь шариков маловато, вероятно, часть шариков потеряна.
Неплохой конкурент втулке Торпедо - деталей меньше, проще, трущиеся поверхности больше.
Минусики - тяжелее, спицы разные.
Сергей Sbech
Обсуждение статьи «Велосипедные втулки»
Спасибо!
Прекрасно, подробно и грамотно написанная статья!
У нас в Тамбове запчасти к "Торпедовским" втулкам не проблема. Дмитрий
19.05.2015 в 08.14
Здравствуйте! Вопрос не из простых.
Прошу подсказать мне или указать/направить меня, если кто знает на источник, где можно узнать эталонные типоразмеры (более - внутренние и внешние радиусы чашек и осей и конусов и других частей) для данной втулки.
Очень прошу ответов. Любых.
Какая самая важная деталь велосипеда? Конечно же, это колесо. Не имеет значения, о каком типе велосипеда мы говорим, в какой ценовой категории он находится - никакой из них без колес представить просто невозможно. А что отвечает непосредственно за вращение колес? Совершенно верно, это именно втулки . Чем качественнее они будут - тем лучше у велосипеда будет "накатистость", что в свою очередь и влияет на его КПД. Также втулки ответственны за правильное и равномерное распределение радиальных и круговых нагрузок, равномерное вращение колеса еще порой – остановку велосипеда или переключение скоростей. Так как этот элемент очевидно важен - поговорим о нем детальнее.
Как устроены велосипедные втулки:
Самыми главными в жизни веловтулки являются подшипники качения – это такие детали шариковые, используемые для того, чтобы на корпус детали передать крутящий момент от оси и, как следствие, вращать колеса. На сегодняшний день существуют три самых распространенных вида подшипника качения, применяемых в велоиндустрии: шариковая насыпь, промышленные или закрытые, а также сепараторные.
Устройство передней втулки выглядит следующим образом:
1 - контргайка;
2, 8 - конуса;
3, 7 - фланцы;
4 - набор шариков подшипника;
5 - корпус;
9 - шайба;
10 - гайка или эксцентрик;
Стоит отметить, что в "велоконях" всех типов и разновидностей втулки подобны по своему строению. Естественно, различия могут заключаться в используемом материале при их производстве, степени защиты, весе, запасе прочности, ходовом ресурсе и долговечности.
Если сравнивать передние втулки и задние, то по конструкции они проще, потому как попадает на них, как и на весь перед велосипеда, меньше динамической нагрузки. Еще сложность заднего механизма сводится к тому, что там есть возможность свободного хода, это не касается fix-байков. Данным образом подтверждается факт того, что в ремонте и периодическом обслуживании втулки передние менее прихотливы.
Теперь давайте подробнее остановимся на разных видах втулок и их особом устройстве. Если говорить о типе производства, то они могут быть штампованными, литыми либо точечными. Штампованными и точечными укомплектовано большинство современных велосипедов. Точечные выделяются следом в виде спирали на поверхности с внешней стороны. Что касается литых, то их ставят на модели для новичков, на подростковые и модели для детей, потому что они менее прочные и больше весят.
Для производства корпусов втулок используются следующие материалы: титан и алюминий - для точечных и литых, сталь - для штампованных. Кроме этого, бывают втулки, корпуса у которых сделаны из карбона - так велосипед становится значительно легче, ведь вес карбоновой втулки (которая при этом не уступает по прочности другим) равен 49 граммам, а алюминиевые при этом весят 245 грамм.
Оси втулок производятся в основном из алюминия и стали, иногда еще из титана. Диаметр у них возможен различный.
Выделим самые часто встречающиеся размеры осей:
Таблица стандартов осей для передних втулок
Таблица стандартов осей для втулок задних
Диаметр оси любой втулки определяет такие характеристики соединения, как жесткость и прочность: чем он больше - тем большие параметры предусмотрены могут быть. Это влияет в то же время и на совокупный вес. Кроме этого, для снятия колеса с такой осью необходимы большие затраты по времени и усилия.
Зачастую задние втулки являются ассиметричными, чтобы на них можно быть ставить кассеты. По этой причине правый фланец располагается к середине ближе и его спицы короче с правой стороны на несколько миллиметров. Этот факт необходимо учитывать при спицовке колеса.
Теперь остановимся на подшипниках - важной детали втулок. Сейчас чаще можно встретить втулки, имеющие насыпные подшипники, а с сепараторными - реже. Их распространение объясняется высоким ходовым ресурсом и простотой производства, а также по мере износа их легко регулировать и перебирать. Такой известный производитель в велоиндустрии, как Shimano, использует исключительно те веловтулки, которые имеют насыпные подшипники.
Втулки, имеющие радиальные промышленные подшипники, являются менее распространенными. Если сравнить их со стандартными шарикоподшипниковыми системами, то они не нуждаются в разборке и при установке очень просты. Такие подшипники способны сильно увеличить ходовой ресурс детали, имеют лучшие показатели пыле- и влагозащиты за счет более высокого КПД и меньшего сопротивления качению. Однако это сильно влияет на вес запчасти, так как вес закрытых систем больше, как и корпус втулки для них. Встречается такой тип в тех велосипедах в большей степени, которые используются в экстремальных видах спорта.
Разновидности задних втулок и их отличия
Как уже говорили выше - на задних колесах более сложные осевые, нежели на передних. Помимо этого, у втулок имеются особые вставки под трещотку, кассету и тормозные диски. На тех моделях велосипедов, где имеется планетарное переключение передач, втулки сзади представляют собой шестеренчатые системы, которые по сложности вполне можно сравнить с автомобильной коробкой передач. На сегодняшних ситибайках и СССРовских великах (классика) у втулок сзади еще есть тормозные механизмы.
Задняя втулка выглядит следующим образом:
1 –эксцентрик;
2 - сборка деталей на оси втулки;
3, 15 –контргайки;
4, 5, 7, 13, 14 –шайбы;
8, 12 - уплотнительные кольца;
9, 11 - конуса подшипников;
10 –ось;
16 –пыльник;
17 - полый болт крепления барабана втулки к корпусу;
18 - набор шариков подшипника;
19 - барабан ("орех");
20 –шайба;
Виды задних веловтулок по строению:
классический вариант, имеющий крепление под трещотку или кассету. На многих моделях еще есть крепление для тормозного диска, т.е. ротора;
червячная;
планетарная;
с фиксированной передачей, свободный ход отсутствует;
Планетарная втулка представляет собой деталь, способную вызывать у велолюбителей массу интереса. Ее корпус вмещает в себя всю трансмиссию многоступенчатую, поэтому частая регулировка и настройка ей не нужна, у нее отличный ходовой ресурс и 100%-я защита от плохих условий погоды. Очень важный момент: когда есть планетарная втулка - передачи могут быть переключены даже стоя на месте, но на ряду с этими достоинствами стоит отметить больший размер и вес этой детали.
Червячный тип втулок ставится на велосипедах с одной скоростью. Главное различие заключается в том, что торможение осуществляется при обратном ходе педалей. Частое обслуживание таким втулкам не требуется - они имеют герметичный корпус с обилием смазки, поэтому являются еще и достаточно долговечными.
Поклонники fixed велосипедов безумно любят втулки с отсутствующим свободным ходом , обеспечивающие кручение педалей непрерывно во время движения.
Двухзвездочные или flip-flop втулки являются такой системой, позволяющей колесу разворачиваться аж на 180 градусов. С обоих концов имеются крепления под звезды, где могут быть размещены 2 звезды с разным диаметром. Необходимый размер звездочки определяется с учетом предполагаемых возможных условий езды. Помимо этого, у таких втулок может быть одновременно как возможность фиксированного, так и свободного хода - "велоконь" может выполнять роль как односкоростного, так и имеющего фиксированную передачу.
Еще одна экзотическая разновидность - амортизационная втулка. Она достаточно много весит, ее конструкция сложна и использовать ее повсеместно просто нецелесообразно, так как выполнение непосредственно амортизационных функций у нее весьма посредственное. Осуществляется такая амортизация здесь следующим образом: втулка двигается по направляющей скобе на оси, в свободном пространстве у нее - упругий элемент, поглощающий вибрации, являясь одновременно пружиной и демпфером. Сильных амортизационных способностей нет, поэтому и малоизвестны такие втулки.
Есть различия втулок и по типу крепления задних звезд. Есть резьбовой и шлицевой тип. Первый из велопроизводства постепенно уходит, так как имеется много минусов у резьбового соединения втулки: во время установки легко сорвать резьбу, малая жесткость и прочность, неравномерный износ механизма и самих звезд, много потерь энергии в узле. Установка таких задних звезд осуществляется из-за дешевизны и простоты производства.
Что касается шлицевого соединения, то тут много достоинств: меньший вес, большая жесткость за счет большего расстояния между подшипниками, меньше потерь энергии - больше накатистости колес, хорошая надежность крепления, при правильном использовании сорвать со шлицов кассету почти невозможно, можно менять не всю кассету, а отдельные ее звезды при необходимости.
Как выбрать втулку:
Прежде всего нужно решить, где и насколько часто вы будете на велосипеде ездить. Важно обращать внимание на вес датели, ее устойчивость перед нагрузками и вибрациями, влаго- и пылезащищенность. К примеру, втулку из шоссейного велосипеда никак нельзя использовать при агрессивной езде по пересеченной местности.
В том случае, если заниматься серьезно каким-нибудь велоспортом вы не планируете, а хотите просто ездить по городу и несложным условиям, то тут можно опираться исключительно на ваши финансовые возможности. Потому как чем выше уровень втулки - тем она прочнее и лучше, естественно.
Еще необходимо знать, сколько на фланцах отверстий под спицы. Наиболее распространенными вариантами являются 36 и 32, однако в некоторых разновидностях велосипедов, например в шоссейных, все может быть иначе. А если во втулке будет неправильное число отверстий - совместить ее с ободом не выйдет.
Какой выбрать подшипник, промышленный или насыпной, решаете вы самостоятельно исходя из условий езды, об этом мы писали выше.
Обратить внимание нужно еще на способ крепления задних звезд и их тип, который может быть шлицевым или резьбовым. Шлицы кассет различных производителей могут быть разными по высоте и ширине, поэтому совмещать их порой бывает невозможно. Если случайно ваша втулка имеет более широкий барабан, чем необходимо, в свободное пространство можно поместить проставки, т.н. "спейсеры".
Помимо прочего, обратите внимание на тип крепления тормозного ротора. Самыми распространенными среди всех являются резьбовое «Centerlock» и с помощью шести болтов.
Если финансовые возможности позволяют и при определенных условиях езды очень хороши планетарные втулки. По удобству и длительности срока использования им равных нет, но они дороже, естественно.
Обслуживание втулки.
Исправная работа втулки нуждается с периодическим ее обслуживанием. Важно проводить такие манипуляции, как:
замена подшипников в обойме или шариков подшипников;
подтяжка конусных гаек периодическая;
на тормозной втулке нужно регулировать колодки;
смазка с внутренней стороны всех деталей, а через каждые 500 км - полная замена смазки.
Если не выполнять такие необходимые меры - может потребоваться ремонт либо даже замена втулки. Симптомами, подтверждающими необходимость замены или ремонта принято считать: шатание и громыхание втулки, колеса люфтит при движении, наличие посторонних звуков во время вращения, хруста изношенных подшипников, трение в подшипниках и плохой накат.
Расшатанную, гремящую или люфтующую втулку можно подправить подтягиванием с помощью специальных ключей. Но тут важно не перетянуть, иначе колесо начнет плохо вращаться, что приведет к порче подшипников.
Плохой накат и посторонние звуки можно исправить хорошей смазкой или же заменой подшипников.
Еще хочется посоветовать не заниматься самостоятельным ремонтом без наличия необходимых знаний, опыта и инструментов. Профессиональные работники велосервисов могут сделать все качественно и быстро, выявив точную причину.
Будем рады ответить на оставшиеся вопросы и помочь с выбором!
Если у вас когда-то давно был с 3-скоростной планетарной втулкой, то вы наверное помните:
- как легко переключалась даже во время остановки;
- какой надёжной она была;
- цепь никогда не спадала;
- какой погодоустойчивой была система переключения;
- каким удобным был велосипед.
Но также вы наверное помните:
- узкий диапазон передач и большие интервалы между передачами;
- что вы часто крутили вхолостую;
- какими тяжёлыми были старые «стальные» велосипеды;
- как плохо работали тормоза в дождь.
Shimano Nexus — серия современных планетарных втулок!
В серии планетарных втулок Shimano Nexus благодаря современным материалам и технологиям сохранены всё лучшее от старой трёхскоростной втулки и устранены все недочёты.
В семействе компонентов Nexus самыми совершенными являются многоскоростные 7-, 8-скоростные втулки Nexus Inter.
11-скоростная Alfine — новая планетарная втулка с широкими возможностями, использующая малошумные роликовые муфты.
7-скоростная планетарная втулка была первой втулкой с узким диапазоном передач. Она может конкурировать с 10-скоростным дерайлером 1970-х годов. У 8- и 11-скоростных втулок широкий диапазон передач:
8-скоростные планетарные втулки Shimano Nexus.
Общий диапазон передач составляет 307%:
Для сравнения у старой трёхскоростной втулки диапазон передач составлял 177%:
Shimano Alfine 11 и 7-скоростные втулки Shimano SG-7C21 с ножным тормозом и SG-7R40 с роллерным (барабанным) тормозом — единственные без прямой передачи! Даже несмотря на то, что четвёртая передача не является прямой, она самая эффективная. Третья и пятая передачи реализованы двумя блоками шестерёнок и вероятно являются самыми неэффективными передачами.
4-скоростные планетарные втулки Shimano Nexus (сняты с производства).
Общий диапазон передач составляет 184%:
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 24% | 21% | 22,7% |
В данной втулке передачи только повышаются. Первая передача — прямая. Из-за этого 4-скоростная втулка Shimano Nexus хорошо подходит для установки на велосипеды с маленькими колёсами. Из-за того, что втулка снята с производства, могут возникнуть трудности с её ремонтом, потребоваться запчасти с другой втулки. Смотрите также инструкцию по эксплуатации от Shimano.
Другие характеристики планетарных втулок Nexus:
Семискоростная планетарная втулка шимано нексус также включает в себя защищённую тормозную систему, доступную в двух вариантах:
- Ножной (педальный) тормоз,
- Ручной роллерный тормоз в задней втулке.
Тормоз хорошо работает как в дождь и снег, так и в солнечный весенний день.
Также можно купить передний роллерный тормоз, но лучше ограничиться обычным ободным тормозом. Я бы не рекомендовал использовать передний роллерный тормоз Nexus.
Также можно купить планетарную втулку Shimano Nexus с автоматическим переключением, но к сожалению цены на автоматические коплекты кусаются, да и заказать онлайн их пока невозможно.
Установка планетарной втулки на велосипед.
При переключатель должен находится на четвёртой (средней) передаче. На правой стороне втулки, как раз снаружи звёздочки, находится переключающий «муфтовый блок», который при смене передач перемещает трос назад и вперёд. Напротив него расположен неподвижный «муфтовый держатель». На них нанесены красные индексные метки: втулка настроена правильно, если метки расположены в одну линию с переключателем, установленным на четвёртую передачу.
Есть два ряда красных меток: один сверху, другой снизу. Это позволяет увидеть метки и когда велосипед повёрнут правой стороной вверх и наоборот.
Установка планетарной втулки на имеющийся велосипед.
Иногда требуется установить планетарную втулку Nexus на имеющийся велосипед.
В идеале для установки втулки Nexus рама должна иметь горизонтальные дропауты, так как на велосипедах с вертикальными дропаутами нет возможности обеспечить натяжение цепи, разве что для регулировки натяжения цепи установить натяжитель цепи (или задний переключатель скоростей).
Если на велосипеде установлены вертикальные дропауты, то для обеспечения правильного подведения троса придётся купить специальный разработанный для вертикальных дропаутов комплект шайб.
В идеальном случае расстояние между дропаутами на раме должно составлять 130 мм. Рамы на старых велосипедах обычно уже. У можно спокойно расширить задний треугольник до 130 мм. Эту процедуру может провести любой хороший веломеханик или даже можно сделать это самостоятельно. Если отказаться от роллерного тормоза и использовать тонкую конусную слева, то можно приспособить семискоростную или восьмискоростную втулку Nexus под ширину 126 мм. Если рама рассчитана на расстояние между дропаутами в 135 мм, то в таком случае для заполнения промежутка на ось можно добавить несколько шайб.
Загрузка...