Пустовалов Валентин Иванович, Майборода Василий Максимович, Камеристый Владимир Владимирович : СПРАВОЧНИК ВЕЛОСИПЕДИСТА

Введение
Велосипед получил широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом. Современный велосипед позволяет двигаться примерно в 4 раза быстрее пешехода при одинаковой затрате энергии и перевозить груз массой в несколько раз больший, чем масса велосипеда со скоростью 10-30 километров в час и более.
Простой по устройству и удобный в эксплуатации, велосипед имеет самое разнообразное применение не только как средство индивидуального транспорта, но и как хорошее средство для укрепления здоровья и физического развития людей всех возрастов, для отдыха, прогулок, туризма и массового спорта, а в некоторых сельских местностях служит предметом первой необходимости.
Наша страна, начав производство велосипедов в 1924 году на Харьковском велосипедном заводе, в настоящее время является одной из ведущих стран - производителей велосипедов в мире.
Развитие велосипедного производства характеризуется не только значительным увеличением выпуска велосипедов, но и созданием новых конструкций, усовершенствованием существующих, увеличением типов и моделей, улучшением качества изготовления и особенно качества отделки их.
В номенклатуре серийных велосипедов на десятую пятилетку предусмотрен выпуск около 30 моделей основных типов: дорожных для взрослых, дорожных для подростков и спортивных в расширенном ассортименте.
В последние годы отечественная велопромышленность приступила к созданию и выпуску новых перспективных моделей дорожных велосипедов - универсальных и складных на уменьшенных колесах с шинами 18-20 и 24 дюйма.
Значительные усовершенствования и разнообразие вводятся в моделях спортивных велосипедов.
В десятой пятилетке велостроителям предстоит решать задачу по снижению массы велосипедов главным образом за счет применения более легких и прочных материалов.
Увеличивается ассортимент дополнительного оборудования, идущего на оснащение велосипедов, в том числе багажников, ручных тормозов, световозвращателей, электрооборудования, подножек, сумок и др.
Все больше велопромышленность занимается разработкой конструкций специальных велосипедов, в том числе трехколесных для пожилых людей, одно- и двухколесных для цирка, велотренажеров И др.
В последние годы значительно увеличены поставки отечественных велосипедов разных моделей на экспорт свыше чем в 20 стран.
В 1975 году наша промышленность изготовила 8,79 млн. велосипедов разных моделей, в том числе 4,50 млн. детских. Детских велосипедов насчитывается свыше 50 моделей.
В настоящее время в стране наличный парк достигает 40 млн. велосипедов разных моделей (без детских) и, естественно, возникает большая необходимость в соответствующей литературе по велосипедам.
Справочник составлен ведущими специалистами Харьковского велосипедного завода имени Г. И. Петровского и Центрального конструкторско-технологического бюро (ЦКТБ) велостроення.
УСТРОЙСТВО ВЕЛОСИПЕДА
Современный велосипед состоит из таких главных узлов (рис. 1): рама с цепной вилкой и стойкой; передняя вилка; руль; колеса переднее и заднее с втулками и шинами; кареточный (движущий) механизм, включая шатуны, звездочки, педали и цепь; переключатели передач; тормоза, седло и щитки.

Рис. 1. Современный дорожного типа велосипед «Украина».

Рама
Рама является основной частью, на которой монтируют соединяемые ею все остальные узлы велосипеда. Представляет собой замкнутую жесткую систему, составленную из стальных тонкостенных труб, соединенных между собой сваркой (сварные рамы) или специальными узлами с пропайкой мест соединения твердым припоем - латунью (паяные рамы, рис. 2).

Рис. 2. Паяная рама велосипеда дорожного типа: 1 - труба нижняя; 2 - узел нижний; 3 - труба передняя; 4 - узел верхний; 5 - труба верхняя; 6 - узел подседельный; 7 - стойка подседельная; 8 - мостик верхний; 9 - наконечник цепной вилки; 10 - перо цепной вилки; 11 - мостик нижний; 12 - узел каретки; 13 - труба подседельная.

Велосипедная рама должна удовлетворять таким основным требованиям. Она должна быть:
- прочной и не разрушаться при переменных нагрузках, испытываемых в эксплуатации;
- достаточно жесткой и не допускать деформаций при езде, падениях и в других случаях;
- несколько упругой, чтобы легче переносить толчки от неровностей дорог и предотвратить преждевременное появление усталостных явлений в металле, приводящих к разрушениям.
Тонкостенные стальные трубы диаметром 14-32 мм с толщиной стенки 1, 1,25, 1,5 мм - наиболее рациональный материал для изготовления рамы, передней вилки и руля. Применение труб дает возможность при наименьшем расходовании металла обеспечить наибольшую прочность деталей, облегчая технологический процесс отделки их путем лакирования или гальванического покрытия никелем и хромом.
Сварные рамы изготовляют соединением труб стыковой контактной сваркой, конденсаторной стыковой сваркой, а также газовой сваркой.
Паяные рамы изготавливают в таком порядке: трубные заготовки связывают стальными узлами в раму и после засверловки фиксируют штифтами или керновкой. После этого места соединения пропаивают твердым припоем (латунью) посредством окунания в расплавленный припой, пли погружением в электросоляную ванну для нагрева и расплавления заложенного в соединение латунного припоя, а также с помощью нагрева токами высокой частоты или газовыми горелками. Стальные соединительные узлы паяных рам делают штампованными из листовой стали или литыми способом точного (прецизионного) стального литья по выплавляемым моделям.
Рама мужского велосипеда состоит из головки (рис. 2), образованной трубами: передней 3, верхней 5, нижней 1 и заднего треугольника, состоящего из подседельной трубы 13, задней стойки 7 и цепной вилки 10.
В зависимости от назначения и типа велосипеда выбирают соответственно геометрию рамы и ее размеры. Основные размеры велосипедной рамы (рис. 3): В - высота (расстояние от центра каретки до верхней кромки подседельной трубы): 3 - длина верхней трубы; Л - длина цепной вилки; Г - провис каретки (расстояние между центром каретки и прямой, соединяющей центры осей колес); К - угол наклона передней трубы; М - угол наклона подседельной трубы; Р - расстояние от центра колеса до мостиков; Е - длина передней трубы; Д - посадочный диаметр под седлодержатель; X - посадочный размер под втулку заднего колеса. К основным размерам рамы относится так называемая «база велосипеда» - расстояние между центрами переднего и заднего колес.

Рис. 3. Основные размеры рамы.

ГОСТ 6693-74 предусматривает высоту рам: 540, 560, 580 мм. Длина верхней трубы и цепной вилки определяют длину рамы.
Для каждого типа велосипедов, с учетом особенностей его эксплуатации, принята своя длина цепной вилки. Так, для дорожных велосипедов установлен размер в 480-500 мм.
Угол наклона передней трубы рамы вместе с передней вилкой берется в 68-74°.
Задняя стойка рамы делается как отъемной, так и жесткофиксированной, припаянной к подседельному узлу или трубе.
Большинство современных велосипедов имеет жесткофиксированную стойку, так как отъемная стойка приводит к значительному уменьшению в процессе эксплуатации необходимой жесткости задней части рамы.
Для нормальной работы велосипеда его рама должна быть выполненной в полном соответствии с принятой геометрией. У правильно изготовленной рамы оси труб передней и подседельной, а также передней и задней вилок должны лежать в одной плоскости. Только при соблюдении этого требования могут быть правильно установлены переднее и заднее колеса, которые при движении велосипеда должны обязательно идти одно в след другому, то есть «попадать в след». Поэтому в технических условиях на велосипед предусмотрено требование обязательного совпадения средних плоскостей колес велосипеда; допускается несовпадение не более 7 мм для дорожных велосипедов и 4 мм для спортивных.
Рамы гоночных велосипедов делают из цельнотянутых труб специальных высокопрочных сталей, с толщиной стенки 0,8; 1,0; 1,2 мм, изготовленных с большой точностью.
Оригинальную форму имеет рама подросткового велосипеда «Орленок» шяуляйского велосипедно-моторного завода «Вайрас», отличающаяся особой жесткостью и прочностью.
По требованию некоторых потребителей делают рамы для дорожных мужских велосипедов усиленной конструкции с дополнительной трубой, расположенной параллельно верхней трубе (рис. 60). Однако увеличение прочности такой рамы сопровождается одновременно увеличением ее массы.
Особую конструкцию имеют рамы новых моделей складного универсального велосипеда на колесах 20". Высота ее - 400 мм. Рама эта (рис. 66) открытого типа, складная, однотрубная, снабжена специальным устройством для складывания, обеспечивающим компактность велосипеда в сложенном состоянии.
Рамы женских велосипедов изготавливаются трех форм:
- с изогнутыми в передней своей части верхней и нижней трубами, соединенными двумя впаянными мостиками (рис. 4);

Рис. 4. Паяная рама женского велосипеда.

- с изогнутой верхней и прямой нижней трубами, укрепленными одним впаянным мостиком;
- с прямыми верхней и нижней трубами (рис. 65). Рамы женских велосипедов по конструкции менее прочны и не так жестки, как мужские, поэтому для усиления их верхнюю и нижнюю трубы делают с большей толщиной стенки (1,2-1,5 мм), а в подседельную трубу вставляют специальный длинный усилитель.
Моторизированный велосипед, передвигающийся со скоростью 30-45 км в час, значительно превышающий скорость движения обычного велосипеда и, следовательно, испытывающий большую нагрузку от неровности дорог, требует раму более прочную, усиленную, и для удобства в эксплуатации пониженную по высоте.
Передняя вилка
Связанная с рулем передняя вилка дает возможность поворачивать закрепленное в ней переднее колесо и, следовательно, управлять велосипедом. Опираясь на переднее колесо, вилка первой воспринимает всевозможные толчки и удары, испытываемые велосипедом в езде. От формы и наклона передней вилки зависит устойчивость велосипеда и удобство езды. Поэтому передняя вилка должна быть прочной и в то же время достаточно упругой; геометрия ее должна хорошо сочетаться с геометрией рамы, имея необходимый изгиб и образуя плечо устойчивости (вылет) в соответствии с назначением велосипеда.
Плечо устойчивости (вылет) передней вилки и ее изгиб определяются так: если из центра переднего колеса (рис. 5) опустить перпендикуляр до пересечения в точке б с горизонталью, лежащей в плоскости дороги, а ось головной (передней) трубы рамы продолжить до пересечения с той же горизонталью в точке а, то полученное расстояние l между этими двумя точками (а-б) и будет плечом устойчивости (вылетом) передней вилки. Если через центр переднего колеса провести линию, параллельную оси головной (передней) трубы рамы, то отрезок (?)1 перпендикуляра вг, заключенный между этими линиями, является изгибом передней вилки (рис. 5). Если точка а совпадает с точкой б, то плечо устойчивости будет равно нулю.

Рис. 5. Плечо устойчивости (вылет) и изгиб передней вилки.

Практически для велосипедов разного назначения плечо устойчивости передней вилки берется в пределах 40-75 мм. Для дорожных мужских и подростковых велосипедов, выпускаемых отечественной велопромышленностью, плечо устойчивости передней вилки принято в пределах 50-74 мм; у спортивно-туристских велосипедов производства Харьковского велозавода плечо устойчивости составляет 50 мм; у спортивно-шоссейных - 45-50 мм и гоночных велосипедов для трека 55-65 мм.
Для велосипеда, особенно трекового, важное значение имеет устойчивость его на виражах и возможность легкого входа в вираж. Это зависит от угла наклона головной (передней) трубы рамы, который в определенном сочетании с изгибом передней вилки образует необходимое плечо устойчивости. Обычно угол наклона головной трубы берется в пределах 68-74°.
Передняя вилка (рис. 6) состоит из стрежня 1 и двух перьев 5, соединенных между собой коронкой 3 и пропаянных латунным припоем. В концах перьев имеются специальные прорези для крепления оси втулки переднего колеса. Для усиления прочности в стержень вилки в нижней его части вставляют укрепитель 2, пропаиваемый латунным припоем за одно целое со стержнем. С той же целью вставляют укрепители 4 в перья вилки. Стержень вилки представляет собой стальную трубу (из стали 20) диаметром 26 мм с толщиной стенки 2 мм, с резьбой М26х1,0 на верхнем конце для навинчивания конуса и контргайки.

Рис. 6. Передняя вилка велосипеда и ее основные размеры: 1 - стержень; 2, 4 - укрепители; 3 - коронка; 5 - перья; 6 - наконечники.

Перья вилки изготовляют из конических труб с уширением к месту соединения с коронкой. Это делает вилку равнопрочной по всей ее длине, сохраняя в то же время, при соответствующем изгибе, необходимую упругость (пружинящее свойство). Наиболее важной частью вилки является стальная коронка, изготовляемая способом точного (прецизионного) литья или штамповкой из листовой стали толщиной 2 мм.
Соединение стержня и перьев (с усилителями) с коронкой производят на большинстве заводов пайкой латунным припоем и в редких случаях способом сварки.
Собранную и запаянную вилку выправляют так, чтобы поставленная в прорези концов перьев ось переднего колеса располагалась параллельно коронке и была перпендикулярна основной плоскости, проходящей через осевую линию стержня вилки и раму; при этом перья должны иметь одинаковый изгиб одного радиуса. Передняя вилка монтируется своим стержнем в головную (переднюю) трубу рамы, опираясь на расположенные внизу и вверху трубы шарикоподшипники (рис. 7).

Рис. 7. Рулевая колонка: 1 - контргайка; 2 - шайба; 3 - верхний конус; 4 - чашки; 5 - нижний конус.

Конус нижнего шарикоподшипника 5 напрессовывается на проточенную шейку коронки. Верхний конус 3 навинчивается на конец стержня, имеющего резьбу, и закрепляется контргайкой 1 с шайбой 2. Чашки 4 подшипников запрессовываются с обоих концов в головную трубу рамы. Таким образом передняя вилка с закрепленным в ней рулем свободно вращается на двух шарикоподшипниках в головной трубе рамы, образуя вместе с ней так называемую рулевую колонку (рис. 7).
Верхний и нижний подшипники имеют по 15 шариков диаметром 4 мм, уложенных в сепараторы (шарикодержатели).
Основные размеры передней вилки (см. рис. 6): Н[1][Длина стержня - высота головной (передней) трубы рамы + 32 мм.] - длина стержня; d - внутренний диаметр стержня; d1 - размер резьбы стержня; d2 - посадочный диаметр под конус нижнего подшипника; С - изгиб перьев; А - посадочный размер под втулку переднего колеса. Величины этих размеров по ГОСТ 6931 - 75 даны в табл. 1.

...

Детали передней вилки изображены на рис. 8.

Рис. 8. Детали передней вилки: 1 - контргайка; 2 - шайба; 3 - верхний конус; 4 - чашка; 5 - нижний конус; 6 - шарикоподшипник.

Данные о шариковых подшипниках (шариках в сепараторе) приведены в табл. 2.

...

Руль
Руль прочно соединяется со стержнем передней вилки и служит как для управления велосипедом и соблюдения равновесия, так и для придания определенного положения туловищу велосипедиста во время езды. Вместе с тем руль служит опорой при педалировании на подъеме и создает выигрыш в силе при нажиме на педаль.
Два основных вида руля: дорожный и спортивный.
Типы дорожных рулей:
I - с вверх загнутыми концами рулевой трубы (рис. 9);
II - с рулевой трубой, изогнутой в одной плоскости;
III - с вниз загнутыми концами рулевой трубы.

Рис. 9. Типы рулей: I - с вверх загнутыми концами; II - с рулевой трубой, изогнутой в одной плоскости; III - с вниз загнутыми концами рулевой трубы.

Основные размеры руля: а - вынос руля; б - глубина изгиба; в - ширина руля; L - длина стержня; d - диаметр стержня.

По конструкции различают жесткофиксированные (неподвижные) и поворотные. У жесткофиксированного (неподвижного) руля рулевая труба и стержень соединены между собой промежуточным узлом (выносом) и пропаяны латунным припоем. Жесткофиксированный вверх загнутый руль применяют главным образом на велосипедах, имеющих ручные тормоза с жесткими тягами, у которых на рулевой трубе расположены тормозные рукоятки. В поворотном руле рулевую трубу можно, поворачивая, установить и закрепить в разных положениях. Вместо паяных иногда применяют рули сварные, у которых соединение рулевой трубы со стержнем осуществляется газовой сваркой.
Широкое применение в отечественном велостроении получили поворотные рули, конструкция которых совершенно исключает пайку их латунным припоем. Это делает руль более прочным и, главное, дает возможность регулировкой придать корпусу и рукам велосипедиста наиболее удобное положение.
Поворотный руль дорожного велосипеда (рис. 10) состоит из стержня 2, выноса 3, рулевой трубы 6, затяжного болта 1, распорного конуса 4, шайбы 8, болта специального 7, гайки М8 9, шайбы 10, ручек руля 5.

Рис. 10. Поворотный руль дорожного велосипеда и его детали: 1 - затяжной болт; 2 - стержень; 3 - вынос; 4 - распорный конус; 5 - ручка руля; 6 - рулевая труба; 7 - специальный болт; 8 - шайба; 9 - гайка М8; 10 - шайба.

Рулевая труба закрепляется на выносе 3 болтом 7 с гайкой 9. Стержень руля имеет в нижней своей части коническое отверстие и два продольных разреза. Распорный конус 4, втягиваясь затяжным болтом 1, распирает стержень руля и прочно скрепляет его со стержнем передней вилки, а также с выносом руля 3. Болт и распорный конус имеют метрическую резьбу М8х1.
Основные размеры руля по ГОСТ 3538-75 даны в табл. 3.

Дорожные для взрослых: В-130 / 111-411 / В-140 / В-127 / В-128 / В-143 / В-132 / В-142 / В-133 / 21-В
Диаметр стержня d, мм - 22
Даиметр рулевой трубы, мм - 22
Длина стержня L, не менее, мм - 190
Расстояние между ручками B, не менее, мм - 485
Дорожные для подростков: В-78 / В-88 / В-705 / В-711 / В-811
Диаметр стержня d, мм - 22
Даиметр рулевой трубы, мм - 22
Длина стержня L, не менее, мм - 160
Расстояние между ручками B, не менее, мм - 430
Спортивно-туристские: В-301 / В-88 / В-542 / В-542-01
Диаметр стержня d, мм - 22
Даиметр рулевой трубы, мм - 24
Длина стержня L, не менее, мм - 140
Расстояние между ручками B, не менее, мм - 350

Руль для дорожных велосипедов обычно изготовляют шириной 500-550 мм, что при наличии раздвинутых наружу ручек обеспечивает непринужденную и удобную посадку велосипедисту, корпус которого наклонен вперед под углом около 45°.
При таком положении масса велосипедиста распределяется выгодным образом: лишь небольшая часть ее передается опирающимся на руль рукам, не перегружая их, вместе с тем сохраняется возможность использования руля как опоры при работе педалями. Глубина изгиба руля берется обычно не более 70 мм и размер выноса в пределах 25 мм.
Спортивный руль, в отличие от дорожного, имеет значительно большую глубину изгиба рулевой трубы: 135 мм - для гоночных шоссейных и 180 мм - для трековых велосипедов (рис. 11).

Рис. 11. Спортивные рули.

Ширина рулевой трубы для спортивных велосипедов при параллельном расположении ручек - 380-420 мм. Такая форма руля позволяет велосипедисту расположить свое туловище так, чтобы, не утомляясь при движении на велосипеде, достигать наименьшего сопротивления воздуха.
Рулевая труба шоссейного гоночного велосипеда в отличие от трекового имеет уменьшенные радиусы перегибов и увеличенный прямой участок посредине. Эта форма руля позволяет гонщику располагать кисти рук в трех положениях: в - на прямом участке руля; б - с упором в корпуса тормозных рукояток; а - на ручках руля (рис. 12).

Рис. 12. Положение кистей рук: а - на ручках руля; б - с упором в корпуса тормозных рукояток; в - на прямом участке руля.

Спортивно-туристские велосипеды снабжены рулем спортивного типа, таким же, как у шоссейных гоночных велосипедов.
Рулевая труба для шоссейных гоночных велосипедов изготовляется из труб алюминиевого сплава диаметром 24 мм с толщиной стенки 2 мм.
На трековые велосипеды для спринтерских гонок и для гонок за лидером рулевую трубу изготовляют только из стальных труб диаметром 24 мм с толщиной стенки 1,5 мм. Выносы спортивных рулей делают для гонщиков разного роста, не менее трех размеров - от 75 до 130 мм.
Кроме дорожных и спортивных существуют еще много других разновидностей рулей, которыми снабжены различные специальные велосипеды, например, для фигурной езды, цирковые, для перевозки грузов и другие.
Женские велосипеды (модели 21-В), предназначенные для передвижения с небольшими скоростями, имеют, как правило, рули вверх загнутые, обеспечивающие прямую посадку велосипедиста.
Колесо
Велосипедное колесо состоит из обода и втулки, связанных между собой тонкими металлическими спицами. На ободе смонтирована пневматическая резиновая шина. Колесо велосипеда должно быть прочным и достаточно жестким, иметь минимальную массу.
Колеса дорожных велосипедов изготовляются преимущественно таких размеров по диаметру.
Велосипедов:
- для взрослых - 704 мм
- для подростков - 611 мм
Колеса с большим диаметром имеют некоторые преимущества при езде по плохим дорогам. Они легче перекатываются по неровностям, меньше погружаясь в углубления; площадь контакта их с покрытием дороги большая, что уменьшает пробуксовку; велосипед менее чувствителен к заносу и более устойчив.
В последние годы велосипедная промышленность начала изготовлять новые модели дорожных универсальных складных велосипедов с уменьшенными колесами размером 18, 20 и 24 дюйма, которые удобны для эксплуатации в условиях города, а также для транспортировки их и хранения.
Втулки переднего колеса. Велосипедные колеса, как передние, так и задние, монтируются на втулках, снабженных для большей легкости хода шарикоподшипниками.
Передние втулки делятся на дорожные и спортивные.
Существует несколько конструкций передних втулок дорожного типа. Наиболее рациональной из них с малым количеством деталей надо считать втулку (рис. 13) с корпусом 5, изготовленным штамповкой из трубы за одно целое с чашками с двух сторон, шариковые дорожки (места катания шариков) которых могут быть обработаны строго концентрично. Сверху на расширенные части корпуса 5 напрессованы два фланца 3, 7 с отверстиями под спицы.

Рис. 13. Втулка переднего колеса дорожного велосипеда: 1 - контргайка; 2 - левый конус; 3 - фланец; 4 - шарик; 5 - корпус; 6 - ось; 7 - правый фланец; 8 - правый конус; 9 - зубчатая шайба; 10 - наружная осевая гайка.

Втулка вращается на двух шарикоподшипниках, образованных чашками (чашечными углублениями) в корпусе двумя конусами - правым 8 и левым 2, навинченными на ось 6 и шариками 4 диаметром 5 мм, уложенными в сепараторы или без них. Правый конус 8 (без лысок под ключ) навинченный на ось до упора, в дальнейшем при эксплуатации остается всегда неподвижным; левый конус 2, регулируемый, навинчивается до устранения зазора в подшипниках, после чего оба конуса закрепляются контргайками 1. Колесо со втулкой крепится в перьях передней вилки навинченными на обоих концах оси наружными осевыми гайками 10 с зубчатыми шайбами 9.
Детали втулки переднего колеса изображены на рис. 14.

Рис. 14. Детали втулки переднего колеса: 1 - контргайка; 2 - левый конус; 4 - шарик; 5 - корпус втулки в сборе; 6 - ось; 6 и 8 - ось с правым конусом; 9 и 10 - гайка с зубчатой шайбой в сборе.

Для обеспечения износоустойчивости и долговечности втулок детали подшипников делают из высокопрочных сталей: чашки или корпуса - из хромистой стали 15Х, а конусы - из подшипниковой стали ШХ15 с последующей термической обработкой. Для большей легкости хода шариковые дорожки в сыром виде обкатываются шариками и полируются после термообработки. В каждом подшипнике имеется при наличии сепараторов 7 шариков, или без них - 9 шариков. Ось втулки и сопряженные с ней детали имеют метрическую резьбу М8Х1. Ось делается из стали марки 45.
Наружные поверхности втулок имеют трехслойное декоративно-защитное покрытие: медь - никель - хром.
Втулка заднего колеса. Втулка заднего колеса является наиболее ответственным и сложным узлом велосипеда. Она служит не только опорой для колеса, но, главное, с ее помощью осуществляется движение, рабочий ход велосипеда.
Существуют три основных типа втулок заднего колеса: 1 - тормозная со свободным ходом; 2 - бестормозная со свободным ходом; 3 - без свободного хода.
Втулка заднего колеса тормозная со свободным ходом. Втулки этого типа содержат в себе механизмы, позволяющие осуществлять рабочий ход, свободный ход и торможение. Из них самая надежная и удобная в эксплуатации - втулка системы «Торпедо»; ею оснащены дорожные велосипеды разных моделей отечественного производства. Устройство и действие ее таково (рис. 15).

Рис. 15. Втулка заднего колеса тормозная со свободным ходом: 1 - контргайка; 2 - левый конус; 3 - корпус втулки; 4 - тормозной барабан; 5 ленточная пружина; 6 - стопорное кольцо; 7 - шайба; 8 - тормозной ролик; 9 - тормозной конус; 10 - чашка; 11 - пылепредохранительное кольцо; 12 - звездочка; 13 - стопорное кольцо; 14 - ведущий конус; 15 - пылепредохранительное кольцо; 16 - неподвижный правый конус; 17 - ось; 18 - сепаратор; 19 - ведущий ролик; 20 - латунный сепаратор; 21 - тормозной рычаг; 22 - хомутик.

В корпусе 3 помещены смонтированные на оси 17 ведущая часть втулки с устройством для свободного хода и тормозной механизм. Ведущая часть состоит из конуса 14 и собранных на нем деталей. Ведущий конус 14 имеет пять профильных гнезд со спиральной кривой поверхностью, в которых помещаются пять ведущих роликов 19, удерживаемых на своих местах чашкой 10.
Чашка своими винтовыми выступами входит в зацепление с тормозным конусом 9. На ведущий конус надета на шлицы ведомая звездочка 12 и закреплена стопорным кольцом 13. Между звездочкой и буртиком ведущего конуса установлено пылепредохранительное кольцо 11. С другой стороны буртика на шариковой дорожке расположен сепаратор 18 с одиннадцатью шариками, образующий вместе с корпусом подшипник свободного хода. Ведущий конус опирается на неподвижный правый конус 16, навернутый на ось 17, образуя вместе с семью шариками в сепараторе подшипник рабочего хода, закрытый пылепредохранительным кольцом 15.
К тормозному механизму втулки относятся: тормозной конус 9, тормозной барабан 4 и левый конус 2 с собранными на них деталями. На двух лысках конуса 9 находятся два тормозных ролика 8, удерживаемые латунным сепаратором 20 с двумя окнами для выхода роликов и двумя пружинящими усиками. Сепаратор удерживается на конусе с помощью шайбы 7 и стопорного кольца 6.
Тормозной конус 9 вместе с собранными на нем деталями входит внутрь тормозного барабана 4 и упирается своей конической поверхностью в закругленные края его торцовой части. Тормозной барабан 4 состоит из двух половинок, связанных между собой ленточной пружиной 5; своими двумя отогнутыми усиками он входит в паз левого конуса 2, удерживаемого неподвижно тормозным рычагом 21, закрепленным хомутиком 22 на трубе задней вилки.
Левый конус в сборе навертывается на ось 17 с резьбой диаметром 11 мм и закрепляется на ней контргайкой 1. Имея шариковую дорожку, левый конус вместе с одиннадцатью шариками в сепараторе и корпусом втулки образует левый подшипник втулки. Коническая часть левого конуса точно также, как и тормозного, упирается в закругленные края торцовой части тормозного барабана 4 и служит для распирания его в момент торможения.
Корпус втулки 3 имеет с двух сторон дорожки для катания шариков, которые вместе с шариками диаметром 6 мм и конусами левым 2 и ведущим 14 образуют шарикоподшипники свободного хода. Работает втулка следующим образом.
Рабочий ход велосипеда. Когда при работе велосипедиста педалями ведомая звездочка 12 получает через цепь вращение по часовой стрелке, вместе с ней начинает вращаться также ведущий конус 14. В это время ведущие ролики 19, задерживаемые чашкой 10, поднимаются по кривым поверхностям гнезд ведущего конуса и, коснувшись внутренней цилиндрической поверхности корпуса втулки, заклиниваются; получив сцепление с корпусом втулки, ведущий конус увлекает его, вращая связанное с ним заднее колесо. В этом случае вращение втулки происходит на левом подшипнике, с опорой на неподвижный левый конус 2 и на правом подшипнике рабочего хода, с опорой на неподвижный правый конус 16. Так осуществляется рабочий ход велосипеда, его движение вперед.
Свободный ход велосипеда. Если прекратить работу педалями, следовательно, прекратить вращение ведомой звездочки, а значит и ведущего конуса, то ролики 19, скатываясь в свои гнезда, расклинятся, сцепление ведущего конуса с корпусом прекратится, и колесо вместе с корпусом начнет свободно вращаться на шарикоподшипниках, опираясь на неподвижный левый конус 2 и на неподвижный в тот момент ведущий конус 14. Велосипед, получив разгон свободно катится вперед.
Торможение движущегося велосипеда. Если вращать педали в обратном направлении и таким образом поворачивать ведомую звездочку с ведущим конусом против часовой стрелки, ведущий конус 14 посредством пяти роликов 19 повернет чашку 10, которая, находясь своими винтовыми выступами в зацеплении с тормозным конусом 9, начнет поворачивать его. В это время тормозные ролики о, перемещаясь по лыскам тормозного конуса, поднимутся и выступят настолько из окон сепаратора 20, удерживаемого от поворота трением его пружинящих усиков о внутреннюю стенку тормозного барабана 4, что, попав в продольные канавки барабана, войдут в зацепление с ним, удерживая с этого момента тормозной конус от проворачивания. Чашка 10, проворачиваясь еще более, продолжает давить на винтовые выступы тормозного конуса, который, вдвигаясь внутрь тормозного барабана, в свою очередь давит на него своей конической частью и надвигает его на коническую поверхность левого конуса 2. Таким образом тормозной барабан 4 встречными коническими поверхностями левого и тормозного конусов распирается и обе половинки его, раздвигаясь, начинают плотно прилегать к стенкам корпуса втулки, создавая плавное и надежное торможение вращающегося заднего колеса, торможение движущегося велосипеда.
Детали тормозной со свободным ходом втулки заднего колеса изображены на рис. 16.

Рис. 16. Детали втулки заднего колеса тормозной со свободным ходом: 1 - контргайка; 2 - левый конус; 3 - корпус втулки; 4 - тормозной барабан; 5 - ленточная пружина; 6 - стопорное кольцо; 7 - шайба; 8 - тормозной ролик; 9 - тормозной конус; 10 - чашка; 11 - пылепредохранительное кольцо; 12 - звездочка; 13 - стопорноe кольцо; 14 - ведущий конус; 15 - пылепредохранительное кольцо; 16 - правый конус; 17 - ось; 18 - шарикоподшипники; 19 - ведущий ролик; 20 - сепаратор; 21 - тормозной рычаг; 22 - хомутик; 23 - шайба с усом; 24 - регулятор цепи в сборе; 26 - гайка; 27 - шарикоподшипник; 28 - ведущий конус в сборе; 29 - тормозной конус в сборе; 30 - левый конус в сборе; 31 - ось в сборе.

Бестормозная со свободным ходом втулка заднего колеса. Бестормозная втулка со свободным ходом применяется для дорожных, спортивных туристских и гоночных шоссейных велосипедов. Основным элементом этой втулки является трещотка, которая изготовляется как самостоятельный съемный узел, навинчиваемый на корпус втулки (рис. 17) или как встроенный во втулку храповой механизм свободного хода (рис. 18).

Рис. 17. Бестормозная с навернутой пятиступенчатой трещоткой втулка.

Рис. 18. Бестормозная со встроенной трещоткой втулка: 1 - конус; 2 - левый напрессованный фланец; 3 - корпус втулки; 4 - ось; 5 - правый фланец; 6 - звездочка; 7 - контргайка; 8 - ступица; 9 - конус; 10 - прокладка; 11 - втулочка; 12 - пружинка; 13 - собачка.

Бестормозная втулка со встроенной трещоткой для дорожных велосипедов (рис. 18) имеет на корпусе 3 напрессованные фланцы - левый 2 и правый 5. Правый фланец одновременно служит внутренним корпусом трещотки, в котором расположены два специальных гнезда для «собачек» 13 храпового механизма. Наружный корпус 8 представляет собой ступицу, с внутренней стороны которой имеется зубчатый храповик, а с наружной - шесть продольных пазов, в которые своими соответственно шестью выступами входит звездочка 6 и крепится контргайкой 7 на резьбе. Ступица 8 имеет с внутренней стороны две шариковые дорожки, которые вместе с шариками диаметром 3 мм образуют два шарикоподшипника трещотки: слева, опирающийся на правый фланец (внутренний корпус) 5, и справа - на конус 9. Для регулировки плавности хода трещотки, то есть для устранения большого зазора или заедания в подшипниках, между правым фланцем 5 и конусом 9 уложены тонкие металлические прокладки 10. Корпус втулки 3, на котором монтируется колесо, вращается на двух шарикоподшипниках, образованных шариковыми дорожками корпуса, шариками диаметром 6 мм и конусами 1, навернутыми на ось 4 с правой и левой стороны. Справа на оси между гайкой и конусом 1 для увеличения посадочного размера установлена втулочка 11. Регулировка втулки производится левым конусом подобно передним втулкам.
Работает втулка так: при нажиме на педаль цепь поворачивает ведомую звездочку 6 и вместе с ней наружный корпус трещотки (ступицу) 8, который своим храповиком с помощью «собачек» 13 под действием пружинок 12 входит в зацепление с внутренним корпусом 5 и начинает вращать корпус втулки и связанное с ним колесо, осуществляя рабочий ход велосипеда. Если прекратить работу педалями и, следовательно, остановить вращение звездочек, внутренний корпус трещотки 5 вместе с корпусом втулки 3 и колесом будет продолжать вращаться по инерции; в это время «собачки» выходят из зацепления с храповиком и начинают скользить по его зубьям, издавая металлический треск послуживший основанием к названию «трещотка». Так осуществляется свободный ход велосипеда.
Дорожные велосипеды с бестормозной втулкой имеют более легкий ход в сравнении с тормозными, однако они требуют дополнительные тормоза на переднее и заднее колесо.
Преимущественное применение бестормозные втулки получили на спортивных туристских и гоночных велосипедах.
Спортивно-туристские велосипеды имеют бестормозную втулку со встроенной трещоткой на 4 звездочки (рис. 19) для применения многоступенчатой передачи.

Рис. 19. Бестормозная со встроенной трещоткой на 4 звездочки втулка: 1 - конус; 2 - правый фланец (внутренний корпус трещотки); 3 - ступица (наружный корпус); 4 - металлическая прокладка; 5 - контргайка для звездочек; 6 - барашек крепления колеса.

Спортивно-шоссейные велосипеды отечественного производства оснащаются задними бестормозными втулками с навернутыми трещотками на 5 звездочек (рис. 17) и быстросъемным эксцентриковым зажимом колеса с деталями, указанными на рис. 20.

Рис. 20. Детали бестормозной с навернутой пятиступенчатой трещоткой втулки: 1 - шток; 2 - конусная гайка; 3 - контргайка; 4 - пустотелая ось; 5 - коническая пружина; 6 - эксцентрик; 7 - колпачок; 8 - конус; 9 - корпус втулки в сборе; 10 - трещотка в сборе.

Пятиступенчатая трещотка имеет внутренний корпус 9 с храповиком, шариковыми дорожками и метрической резьбой 35х1 для навертывания на корпус втулки. Наружный корпус трещотки 10 имеет два симметрично расположенных углубления для размещения «собачек» 13; сверху навернуты звездочки. Наружный корпус опирается на два шарикоподшипника, которые образованы внутренним и наружным корпусами, чашкой 12 и шариками диаметром 3 мм. Для регулировки легкости хода между буртиком внутреннего корпуса и чашкой 12 проложены металлические шайбы толщиной от 0,1 до 0,3 мм. Детали пятиступенчатой трещотки изображены на рис. 21.

Рис. 21. Детали пятиступенчатой трещотки: 1, 2, 3, 4, 5 - звездочки; 6 - прокладочная шайба; 7 - пружинка; 8 - штифт; 9 - внутренний корпус; 10 - наружный корпус; 11 - шарик; 12 - чашка; 13 - «собачка».

Втулка заднего колеса без свободного хода. Задние втулки без свободного хода применяют на спортивно-трековых, фигурных и различных цирковых велосипедах. Ее основное свойство состоит в том, что пока работают педали - движется велосипед; прекращается работа педалей - прекращается и движение велосипеда.
Втулка без свободного хода (рис. 22) имеет на правом фланце 5 две резьбы: метрическую СПМ 35х1 правую и М33х1 левую. На резьбу СПМ 35х1 навернута ведомая звездочка 6, которая закрепляется контргайкой 7 на резьбе М33х1. Наличие разных резьб препятствует отвинчиванию звездочки в момент торможения, что важно для велосипедов, не имеющих тормозов. В комплект трековых втулок входят сменные звездочки с количеством зубьев 14, 15 и 16 под втулочно-роликовые цепи с шагом полдюйма (1/2"). Для размещения на втулке звездочки и гайки правый фланец смещен влево на размер до 15 мм.

Рис. 22. Втулка заднего колеса без свободного хода: 1 - натяжка цепи; 2 - контргайка; 3 - конус; 4 - ось; 5 - фланец; 6 - ведомая звездочка; 7 - контргайка; 8 - наружная гайка; 9 - мостик; 10 - гайка.

Втулки дополнительно снабжаются специальным натяжным устройством для цепи, которое состоит из натяжки 1, мостика 9 и гайки 10. Внутри втулки проходит ось 4, имеющая с двух сторон метрическую резьбу M10х1. На ось навернуты конусы 3 и закреплены контргайками 2. Подшипники втулки укомплектованы шариками диаметром 6 мм по 9 штук в каждом. Втулки к наконечникам задней вилки крепятся наружными гайками 8. Подшипники втулки без свободного хода регулируют так же, как передней втулки, с левой стороны, отпуская или затягивая левый конус. Насаженные на корпус фланцы имеют для трековых велосипедов увеличенный диаметр с числом отверстий под спицы 36. Размеры резьб, применяемых в велосипедах, приведены в табл. 4.

Таблица 4. Резьбы, применяемые в велосипедах
Размеры ∙ Применение
Спица и ниппель: СПМ2,1х0,4 - спортивного велосипеда / СПМ2,Зх0,4 - дорожного велосипеда
М4 ∙ Переключатель передач
М5 ∙ Тормоз, педаль, насос, переключатель передач, втулка колес, щиток, педаль
М6 ∙ Кареточный механизм, втулка заднего колеса, тормоз, насос, зеркало заднего вида, каретка
М7 ∙ Педаль спортивного велосипеда
М8х1 ∙ Втулка колес, рама, седло, руль, педаль дорожного велосипеда
M9x1 ∙ Ось втулки переднего колеса спортивного велосипеда
М10х1 ∙ Втулка колес, седло, переключатель задний
M11х1 ∙ Ось задней втулки дорожного велосипеда
M14х1 ∙ Насос
M14x1,25 ∙ Педаль, шатун
М14x1,25 левая ∙ То же
М20х0,75 ∙ Педаль
М22х0,75 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-туристского велосипеда
СПМ23х0,75 ∙ Насос
СГ1М23х1 ∙ Педаль
СПМ26х1 ∙ Передняя вилка
М33х1 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-трекового велосипеда
СПМ35х1 ∙ Рамы, кареточные механизмы, втулки задних колес
СПМ35х1 левая ∙ Рамы, кареточные механизмы
СПМ42х1 ∙ Втулка заднего колеса спортивно-туристского велосипеда
СПМ51х1 левая ∙ Трещотка
СПМ55х1 левая ∙ То же

Ободья колес (рис. 23) изготовляют профильной вальцовкой из спальной полированной ленты. Для дорожных велосипедов применяют ободья (рис. 23, а) из ленты толщиной 0,8 мм с профилем для покрышки с проволочным бортом по ГОСТ 3284-75. Разновидностью этих ободьев являются стальные ободья коробчатого сечения из ленты толщиной 0,7 мм, выпускаемые Харьковским и Жуковским велосипедными заводами, отличающиеся прочностью и большой жесткостью (рис. 23, б).

Рис. 23. Виды ободьев: а - обод из стальной ленты с профилем для покрышки с проволочным бортом; б - обод коробчатого сечения из стальной ленты; в - обод коробчатого сечения из алюминиевого сплава.

Хорошо зарекомендовали себя ободья, изготовляемые Харьковским велосипедным заводом для спортивно-туристских велосипедов из алюминиевого сплава коробчатого сечения; сваренные в кольцо электросваркой встык, они прочные, жесткие и легкие.
Ободья из стальной тонкой ленты (толщиной 0,8 и 0,7 мм) проваривают по бортам по всему периметру сплошным швом; это делает их прочными и жесткими, хорошо удерживающими центровку колес. Соединяют профильную ленту в кольцо электросваркой встык. Каждый обод имеет отверстия диаметром 2,5 мм под спицы. Чтобы придать большую жесткость колесу, отверстия под спицы пробиваются со смещением от средней плоскости его вправо и влево на 1-2 мм (рис. 23, а). Под головки ниппелей прокладывают специальные шайбы, которые предохраняют тонкий обод от продавливания ниппелем и образования вспучин вокруг отверстия для спицы. Для ободьев коробчатого сечения предохранительные шайбы не требуются (рис. 23, б).
Для обеспечения сопряжения обода с резиновой шиной посадочные размеры ободьев, ширина и диаметр (рис. 23) предусмотрены ГОСТ 3284-75 и являются обязательными как для производителей велосипедов, так и для шинной промышленности.
В табл. 5 (рис. 23) приведены основные размеры ободьев для колес серийного велосипеда.

...

Спицы изготовляют из специальной проволоки с высоким сопротивлением разрыву. Применяют спицы двух размеров: диаметром 2 мм - преимущественно для дорожных велосипедов, диаметром 1,8 мм - для спортивных велосипедов. Спицы в сборе с ниппелем должны выдерживать нагрузку на разрыв: диаметром 2 мм - 210 кг; диаметром 1,8 мм - 175 кг.
Для лучшей свинчиваемости и избежания появления коррозии во время эксплуатации ниппель делают из латуни.
Спицы из проволоки диаметром 2 мм имеют метрическую резьбу, полученную накаткой М2,3х0,4; спицы из проволоки 1,8 мм имеют резьбу специальную диаметром 2,1 мм с шагом 0,4 мм.
Пневматические шины. Резиновая пневматическая шина (ГОСТ 4750-74), смонтированная на ободе колеса, предназначена для смягчения ударов и толчков от неровностей дороги, возникающих при движении велосипеда и для увеличения сцепления колеса с дорожным покрытием. Пневматические шипы обеспечивают также бесшумность движения велосипеда.
В комплект велосипедной шины входят: покрышка, камера и ободная резиновая лента.
Покрышка предохраняет камеру от повреждения и обеспечивает необходимое сцепление шины с покрытием дороги. На отечественных велосипедах дорожного и спортивно-туристского типа применяют покрышки с проволочным бортом (рис. 24).

Рис. 24. Покрышка с проволочным бортом: 1 - резиновый протектор; 2 - боковина; 3 - каркас; 4 - стальное проволочное кольцо.

Такая покрышка состоит из каркаса 3, изготовленного из двух слоев прорезиненной ткани, резинового протектора 1 с рельефным рисунком на поверхности для увеличения сцепления с покрытием дороги и боковин 2 из резиновой смеси для защиты боковых частей покрышки.
Каркас переходит по краям в утолщенные, плотные кромки, называемые бортами. Внутрь бортов вмонтированы для увеличения прочности и жесткости стальные проволочные кольца 4. Бортами закрепляется покрышка на ободе колеса.
Камера шины представляет собой пустотелое кольцо из тонкостенной резиновой трубки, в которую герметически вмонтирован металлический вентиль. Для усиления стенки камеры по месту крепления вентиля наложен резино-тканевый фланец.
Камера, надутая через вентиль воздухом, придает шине эластичность и упругость.
Вентиль шины (рис. 25) состоит из корпуса 4, ниппеля 2, гайки для крепления корпуса к камере 6, гайки для крепления корпуса к ободу 5, колпачка 1 и гайки для крепления ниппеля на корпусе 3. В нижней части ниппеля расположено боковое отверстие, через которое камера наполняется воздухом; выходу воздуха из камеры препятствует тонкая резиновая трубка, перекрывающая боковое отверстие. Колпачок служит для предохранения ниппеля от засорения.

Рис. 25. Вентиль велосипедной шины: 1 - колпачок; 2 - ниппель; 3 - гайка крепления ниппеля; 4 - корпус; 5 - гайка для крепления корпуса к ободу колеса; 6 - гайка для крепления корпуса к камере.

Ободная лента служит для предохранения камеры от повреждения концами спиц и головками ниппелей и представляет собой кольцевую резиновую полоску шириной 20 мм с отверстием для прохода вентиля камеры.
Велосипедные шины различают по диаметру и ширине. Диаметр определяют замером наружного диаметра шины, надетой на колесо и надутой воздухом до нормального давления 182421,2 Н/м2 (2 атм); ширина шины - это расстояние между ее боковыми наружными поверхностями. В табл. 6 указаны размеры шин серийных велосипедов.