Почему именно так? Все просто, как можно разбирать, обслуживать и ремонтировать какой-то узел велосипеда, не зная его конструкции, свойств и механизма действия?! Нет, конечно, есть такие, кто ремонтирует все наугад, правда, по нормальному, починить получается только половину, ну да ладно 🙂 Дабы быть в курсе всех новых статей и обзоров советуем подписаться на рассылку, в которой Вы будете оповещены о новых статьях.
Кто читает нашу статью не первый раз, уже хорошо ознакомлен с принципом изложения информации, а кто читаем впервые, напомним, все делаем по порядку.
Из этой статьи вы узнаете:
1. Мифы о втулке.
2. Какую втулку купить.
3. Минусы резьбовых соединений втулки.
4. Плюсы втулки со шлицевым соединением.
5. Грязевая защита втулки.
6. Экс-центрик Maxle.
7. Правила выбора втулки.
Как то историю втулок мы рассматривали в статье о , поэтому повторятся не будем.
Втулка с колесом – это рычаг и точка опоры. Все мы знаем, что чем больше колесо, то есть сам рычаг, тем лучше накат, а чем лучше скольжение и качение во втулке – тем легче крутится колесо, получается, тот же накат. Существует миф, что во втулках теряется часть энергии, или, так называемой, мощности от педалирования. Хотим заметить, что научно доказано противоположное. В книге Успенского «Теория велосипеда» указаны числа, которые доказывают, что потери во втулках настолько малы, что ими можно пренебречь. Оказывается, что потеря в кареточном узле с цепью составляет 4,5%, переднее колесо тратит 7,4% потерь, а заднее колесо – 18% обще энергии. А теперь, внимание. Потери во втулках колес составляют всего 0,47% энергии!!! Так что, если хотите улучшить накат – поменяйте резину и цепной привод. Почему такой малый процент потери энергии объясняет сама конструкция втулки: шарики крутятся вокруг своей оси, а также вокруг оси колеса, плюс, все это находится в смазке. Поэтому не стоит экономить на смазке во время обслуживания втулок, вложите ее туда столько, как будто она не ваша 🙂 В скором времени мы сделаем обзор разных смазок, перелопатим множество форумов и напишем статью о лучших смазках подшипников для разных компонентов велосипеда и разных условиях езды.
Многие люди нам пишут, что купили новые втулки, и довольны хорошим накатом. Когда спрашиваешь о том, сколько велосипеду лет – отвечают «Около 5 лет». Становиться откровенно смешно, ведь это пустая трата денег. Есть всего немногое количество людей, которые в сезон наезжают свыше 5 тысяч километров и вынуждены через 5-6 лет работы велосипеда заменять втулки, и то, такое бывает не очень часто. Да и втулки менять целиком не всегда обязательно. У многих качественных производителей вело-компонентов, и вело-втулок, посадочное гнездо под подшипник легко заменяется на новое. Стоимость таких гнезд не велика, качество, конечно, на порядок ниже заводского, но это уже намного лучше, чем попросту выбрасывать целую втулку. Например, у меня и у Саши велосипеды 96-ого и 2005-ого года выпуска, соответственно, и они ездят еще на родных втулках. Я б сказал, не просто ездят, а летают, потому что накат – сумасшедший. Да что все о нас, да о , читаем дальше о втулках!
Новая втулка всегда будет крутиться на порядок хуже, чем та, что уже была в работе. Захотите узнать больше информации – изучайте трибологию, науку об износе. А простыми словами мы скажем, что новая втулка должна немного приработаться, износится, и тогда накат будет лучше. Не верите? Поставите новую втулку, сделайте толчок, посчитайте количество оборотов. Проедите 100-150 км, повторите эксперимент. Гарантируем, что количество оборотов колеса при одинаковой силе толчка будет больше, чем в первый раз. И еще, если не хотите проблем с втулками, не поскупитесь, и купите втулку высокого уровня, это рациональное капиталовложение.
Когда пришло время выбора втулки, задается вопрос «Какую втулку купить?». И понеслась…. Половина говорит, что только на пром-подшипниках, а половина говорит, что только конусные, или, так называемые, насыпные подшипники. Команда будет золотой серединой, которая объективно расскажет о преимуществах и недостатков разных втулок.
Сначала был шарик. Потом был насыпной подшипник. Потом был промышленный подшипник. Вот и вся история 🙂 На теории – промышленные подшипники, это относительно новая разработка, а значит лучше. На практике вело-туризма – чем проще узел, тем он лучше. Обычные насыпные подшипники – это немножко, откровенно сказать, геморрой, но который лечится, а пром-подшипники – это сладкая вата, которая нам принесет неизлечимую болезнь, диабет. А теперь четко – для езды по городу и на расстояние до 200 км за день, или 500 за поход, промышленные подшипники – самое то! Они очень удобные, не требуют регулировки, хорошо защищены от воздействия внешней среды. Что касается длительных походов с большими нагрузками – тогда выбор за насыпными подшипниками. Все просто, катятся что те, что другие подшипники очень легко, но промышленные подшипники гораздо сложнее в установке, а насыпные требуют простой, но тонкой регулировки. В условиях похода заменить промышленный подшипник просто нереально, или иными словами, очень затратно. Тем более, мы никогда не знаем, когда выйдет тот, или иной подшипник из строя. Если разломается шарик в насыпных подшипниках – заменить его, это 10 минут, от остановки, до полного сбора колеса, а вот пром-подшипник потребует выпрессовки и запрессовки назад уже нового, в сборе, подшипника.
Решать Вам, а мы сказали свое мнение.
Втулки бывают задние и передние. Отличи от первых – наличие посадочного места для задних звезд. Раньше, задние звезды были цельны, и накручивались на резьбу. Теперь все по-другому, и такая конструкция уходит в историю.
Дело в том, что резьбовое соединение втулки и трещотки имеет много минусов:
— Вероятность сорвать резьбу во время установки.
— Неравномерный износ трещоточного механизма и самых звезд.
— Недостаточная прочность и жесткость.
— Большие потери энергии в узле.
Правда, такие задние звезды до сих пор устанавливаются на велосипедах благодаря их дешевизне и взаимозаменяемости.
Именно поэтому на смену трещоткам пришли кассеты. Благодаря шлицевому соединению втулки с кассетой удалось достигнуть больших успехов!
А именно:
— Меньший вес.
— Храповых механизм удалось установить внутрь шлицевого барабана, а значит, уменьшилась потеря энергии, на вращении в подшипниках.
— Расстояние между подшипниками стало больше, а значить и жесткость втулки стала выше.
— Надежность крепления благодаря шлицам стала намного выше, и сорвать кассету со шлицев не реально.
— Легкость в установке, благодаря шлицевому соединению.
— Появилась возможность заменять отдельные звезды, а не всю кассету.
Материалом для втулок служила сталь, сейчас используют алюминиевые сплавы, и, очень редко, титановые сплавы, как у серии Shimano XTR.
Мы выше писали о храповом механизме, многие не знают, как он действует, но все знают, что это, так называемая, трещотка. Но, это не правильное название. Давайте мы расскажем о храповом механизме и его принципе работы.
Храповой механизм – это движущая часть задней втулки. Его конструкция проста – это храповик и собачки (от 2 до 6). Собачки подпружинены и цепляются за зубцы храповика, тем самым передают крутящий момент от звезд к колесу. Когда звездочки не движутся, собачки прижаты и не соприкасаются с храповиком, который в свое время свободно вращается. Быстрее всего из строя выходят собачки и их пружинки, которые можно легко заменить в барабанных втулках, и очень тяжело в трещотках.
Но, некоторые компании, а именно CRISS, KING и т.д., разработали механизм, который попросту вечен. Это два стальных зубчатых кольца и пружина. Во время качения, зубчатые кольца не соприкасаются с колесом, а во время педалирования пружина вжимает кольца во втулку, тем самым устанавливая соединение колец с колесом. Просто и надежно.
Еще один вид втулок – это роллерные. Если передние роллерные втулки – это тормозные, то задние – это обратные тормозные втулки. О таких втулках подробнее опишем в другой статье.
Грязевая защита втулки – это хорошо, только в меру. Обычные пыльники, улучшенные пыльники — это самый ходовой вариант, а контактные и лабиринтные уплотнители – это сложные приспособление, которые увеличивают сопротивление качению во втулке. Но, пыльники, это те же презервативы, не гарантирующие 100% защиты 🙂 Лучший вариант предохранения от пыли – перебрать вовремя втулку, особенно после проезда глубокого брода или купании в соленой воде.
Мы рассмотрели классификацию втулок по типу крепления задних звезд. Пришло время рассмотреть втулки по виду крепления к раме велосипеда.
Что мы знаем о таком креплении? Это то, что можно закрепить с помощью болта, или с помощью экс-центрика. Все, больше информации 90% населения просто не знает, а мы расскажем!
Мы не будем рассказывать о стандартных длинах осей, о силе зажима и тому подобное, мы расскажем о новых прибамбасах, для быстрого фиксирования колеса в дропаутах вилки или в задних перьях рамы.
Материалом для осей втулок служат сталь, алюминиевые и титановые сплавы.
Как всем известно, экс-центрики плохо держат колеса у велосипедов экстремального стиля езды. Для этого был придумано экс-центрик MAXLE и MAXLE Lite. Его суть очень проста – отсутствие зажимной гайки с одной стороны. Вместо этого на оси расположена резьба, и, соответственно, резьбовое отверстие на дропауте вилки. Порядок установки прост. Сначала эксцентрик продевается через безрезьбовое отверстие, дальше ось закручивается в резьбовое отверстие и вся ось зажимается экс-центриком. Но и сам эксцентрик не простой, а особенный. Трубка-корпус рассечена на четыре лепестка, и по время зажима она прочно фиксируется в дропауте вилки. Особенность – использование только с дисковыми тормозами. Версия Lite – отличается только весом и использованным материалом. Вес легче примерно в два раза. Есть деньги, агрессивно катаете, поломали уже не одну ось? Тогда Maxle создан для Вас! И не подумайте, что это реклама, другие фирмы потом также начали производство подобных втулок, и весьма успешно.
Это самые основные и самые успешные разработки креплений колес в раме. История помнит многих «кулибинов», которые пытались изобрести что-то новое, но ничего путного у них не получилось.
А и еще, стоит обратить внимание на одну интересную вещь – это амортизационную втулку.
Смешно, но это правда! Конструкция втулки очень сложная. Да и вес втулки большой, да и толку с той втулки не особо много. Если в двух словах описать суть действия амортизации, то все просто. Сама втулка ходит по оси по направляющей скобе. Дабы ход втулки не был просто шатом, свободное пространство заполнено упругим элементом. Вот и все понты. Именно поэтому никто о ней не знает, но она существует – амортизационная втулка. Теперь Вы можете с легкостью спорить со своим другом о существовании амортизационной втулки на бутылку пива. Стоп, не пива, конечно же, а сока. Что-то наша команда сегодня разошлась на шутки 🙂 Пора уже заканчивать описания втулок, и в конце подведем небольшой итог о втулках и о правильном выборе втулок.
Как правильно сделать выбор втулки:
— если есть свободные деньги – лучше купить втулку уровня повыше;
— гнаться за советами маркетологов и вестись на скупые цифры не нужно, а лучше спросить у товарищей отзывы;
— насыпные или пром-подшипники – решать только Вам путем сравнения условий использований подшипников (об это мы писали выше) со своими условиями езды;
— при выборе втулки стоит обратить внимание на тип задних звезд. Лучше брать кассету, чем трещотку;
— трещотка – это резьбовое соединение на втулке, кассета – шлицевое;
— если условия езды и свободные средства позволяют – стоит обратить внимание на выборе динамо-втулки. О них читайте у нас на сайте;
— планетарная втулка, кажется дороже, но она включает в себя три компонента – втулку, набор задних звезд, суппорт и дорогую цепь.
Если у Вас есть дополнения – пишите комментарии, с радостью ответим, обсудим и дополним! Есть вопросы – задавайте! Не стесняйтесь общаться и расширять круг своих знаний. Для того чтобы быть всегда в курсе событий, подписывайтесь на рассылку.
Посмотрите полезное видео, о том как обслуживать втулки. Приятного просмотра!
Желаем все удачи на дорогах и хорошей работы компонентов! До новых встреч:).
С уважением, команда
Будь это дорогой спортивный байк или простенький подростковый. От их качества весьма существенно зависит накатистость, а значит и коэффициент полезного действия велосипеда, что немаловажно - ведь байкер при езде тратит не что-нибудь, а свои собственные силы. Недаром, подшипники качения впервые массово появились именно на велосипедах, а уже позднее распространились на множество других машин и механизмов.
Общие особенности конструкции
Втулки, предназначенные для различных велосипедов , различаются по таким параметрам, как наличие дополнительных устройств, прочность и тип защиты от внешних воздействий. Соответственно, существенно различаются и вес, и цена. И если втулки горного и шоссейного велосипеда имеют примерно одинаковое строение, то втулки со встроенными тормозами уже отличаются весьма существенно, а втулки с планетарным переключением скоростей - кардинально.
Самая простая конструкция - у втулки переднего колеса обычного велосипеда. Цилиндрический корпус, по торцам которого располагаются фланцы с отверстиями для крепления спиц. Внутри корпуса находятся ось и подшипниковые узлы, закрытые пыльниками. Устройство задней втулки любого велосипеда заметно сложнее.
Задние втулки многоскоростных велосипедов , не считая планетарных, могут быть двух видов. Устаревшие резьбовые втулки, где трещетка, т. е. блок звезд вместе с храповым механизмом, навинчивается на втулку или современные - барабанные (Freehub ), где храповой механизм является частью втулки, а кассета представляет собой лишь набор звезд. Кроме втулок с традиционным храповым механизмом, встречаются так называемые «роллерные» втулки, которые гораздо лучше выдерживают ударные нагрузки на механизм свободного хода и со звездообразным механизмом, например, в DT Hügi.
Корпуса современных втулок могут быть литыми, точенными или штампованными, изготовленными из алюминиевых сплавов и, частично, сплавов титана. Сейчас наиболее распространены точенные и штампованные алюминиевые втулки.
Втулки, предназначенные для колес с радиальным спицевым набором, имеют упрочненные фланцы, способные выдерживать радиальные нагрузки. Оси втулок могут быть стальными, алюминиевыми или титановыми. У велосипедов, предназначенных для экстремальных дисциплин, появились передние втулки с осями диаметром 20 мм и задние с осями 12 мм.
Втулки горных велосипедов подразделяются на «обычные» и «дисковые», т. е. предназначенные для установки на них роторов дисковых тормозов. Сейчас распространены два несовместимых стандарта крепления роторов: ISO на шести болтах и шлицевое со стопорным кольцом, так называемый Shimano Center Lock .
Колесо может крепиться на раме или вилке либо гайками - только на недорогих велосипедах, либо при помощи эксцентрикового механизма (quick release ). Удобство использования эксцентриковой стяжки заключается в возможности быстрого снятия и установки колеса без использования инструментов. Двадцатимиллиметровые оси для DH крепятся при помощи эксцентрика и болтовой стяжки ног вилки.
Современные втулки горных велосипедов от среднего уровня имеют двойное контактное уплотнение. В дорогих втулках, например DT Swiss, и втулках шоссейных велосипедов применяется лабиринтное уплотнение, которое создает меньшее сопротивление вращению колеса, чем контактное, но несколько хуже защищает от грязи и воды.
Типы подшипников
К настоящему моменту наибольшее распространение получили втулки с радиально-упорными конусными подшипниками качения. Например, все втулки Shimano используют именно такие подшипники. Подшипники состоят из внешней и внутренней обоймы, набора шариков и, иногда, сепаратора. В качестве внутренней обоймы выступает конус, навинчиваемый на ось втулки, а внешняя обойма впрессована в корпус втулки.
Главные достоинства подшипников этого типа - ремонтопригодность и возможность регулировки по мере износа. Из недостатков - сложность сборки (много деталей) и необходимость регулировки .
Другой тип подшипников, встречавшийся ранее только во втулках шоссейных велосипедов, это радиальные обойменные (промышленные) подшипники. Сейчас они распространились и среди втулок для горных велосипедов.
К достоинствам можно отнести меньшие потери на трение , простоту сборки втулок, отсутствие необходимости регулировки. С учетом легкой замены подшипника, ресурс втулки увеличивается многократно. Но радиальные подшипники плохо переносят осевые нагрузки , иногда возникающие в велосипедных колесах. Интересная особенность некоторых подобных втулок высокого класса состоит в том, что они разбираются при помощи лишь одного шестигранного ключа.
О замене спиц
Для передней втулки, не имеющей дискового тормоза, замена лопнувших спиц не представляет никакой проблемы, так как спицу можно легко завести во фланец втулки сбоку. Но этот вариант малоприменим в случае, если рассматривается втулка с дисковым тормозом или задняя втулка. Для установки спицы во фланец, придется снимать ротор тормоза и кассету, что сильно усложняет работу и требует применения специальных инструментов.
Mavic использует втулки с сегментированными фланцами под специальные прямые спицы. Заменить спицу в колесе, собранном на таких втулках, очень просто. Shimano пошли по другому пути, создав новые бесфланцевые втулки DDH (directional design hub). Спицы традиционной формы (с загнутой расклепанной головкой) вставляются в специальные прорези на корпусе.
Единственный серьезный недостаток - в процессе эксплуатации, прорези на корпусе забиваются грязью, и снять спицы с колеса становится весьма проблематично. Видимо, это и стало причиной того, что DDH втулки так и не стали широко распространенными.
Вторая очевидная причина заключается в том, что компания занялась производством целых колес (вилсетов). Их отличительными чертами стали использование небольшого количества спиц, размещенных ниппелями ко втулке (ступенчатые фланцы) с закреплением не по центру обода, как это бывает обычно, а по его бокам.
Производители
Наибольшее распространение на данный момент получили втулки Shimano. На взгляд многих велосипедистов, втулки Deore LX ($15 и $30 за переднюю и заднюю) весом 205 и 426 гр. - лучшие втулки Shimano по соотношению цена/качество для велосипеда среднего уровня. Для совсем недорогих велосипедов можно считать приемлемым выбор втулки Shimano Alivio ($10 и $15 соответственно).
К втулкам высокого уровня можно отнести и втулки Shimano XTR. Их стоимость может составлять от $100 до $300. А вес тех же не дисковых втулок American Classic составляет всего 120 и 225 г.!
Итоги
В заключение стоит упомянуть, что качество работы втулки очень сильно зависит от типа подшипников, качества их обработки, а также качества уплотнений. Мягкость и легкость вращения подшипников определяется точностью изготовления деталей, типом полировки беговых дорожек и шариков подшипников, их поверхностным упрочнением и соблюдением допусков. Но помните, что, какого бы высокого уровня не были втулки на вашем велосипеде, все же, не стоит лишний раз окунать их в воду, на пользу это не пойдет.
Андрей Григорьев
Втулки велосипеда играют одну из важнейших ролей, они позволяют колесу свободно вращаться, при этом надёжно удерживая его на раме или вилке. Кроме того, часто, при помощи втулок мы тормозим, а в случае с задней, ещё и придаем велосипеду ускорение.
Они состоят из оси, подшипников и корпуса, на который мы крепим спицы. Так же на них есть либо крепление для тормозного диска, либо крепление для звёзд, либо и то и другое. Сегодня о типах втулок (преимущественно задних) мы и поговорим.
В статье будут рассмотрены следующие вопросы:
Односкоростная втулка (Синглспид)
Самый простой вид втулок. Для передачи усилия на колесо используется только одна звезда. Так как при установке такой втулки нет переключателя, который бы натягивал цепь, их обычно устанавливают в рамы с «горизонтальными» дропаутами, позволяющими отрегулировать натяжение самостоятельно, перемещая колесо вперед-назад.
Если вы хотите использовать такую втулку на велосипеде с вертикальными дропаутами, то придётся установить натяжитель цепи.
Часто такие втулки можно встретить на прогулочных и городских велосипедах, и обычно они комплектуются «ножным» тормозом. Поворачивая педали назад вы активируете механизм и втулка начинает тормозить.
Есть ещё один вариант односкоростной втулки - это втулка для фикседов. В ней нет храповика и звёздочка постоянно вращается вместе с колесом. Минусом такой втулки является то, что вы не можете перестать крутить педали, не заблокировав колесо. К плюсам можно отнести долговечность и низкую стоимость. Такие втулки подойдут для путешествий на небольшие расстояния по «плоской» местности.
У планетарной втулки тоже только одна звезда и все ограничения, действующие для сингспид втулок, работают и здесь. Эти втулки появились в начале 20 века и имели 3 скорости. Современные собратья могут иметь по 7-8 скоростей, а порой и больше. Само устройство втулки - это отличная тема для другой статьи, так что не будем особо углубляться в неё. Скажем только, что переключать передачи на такой втулке можно даже стоя на месте.
Сам механизм переключения спрятан внутри втулки и хорошо защищен от внешних воздействий. Это делает планетарные втулки отличным приобретением для суровых погодных условий. Внутрь практически не попадает влага, а передачи переключаются даже при -15! Главным минусом можно назвать трудный самостоятельный сервис такой втулки и проблематичный монтаж/демонтаж колеса (если вы пробились или что-то в таком духе).
Часто эти 2 вида путают. Первый - это втулка с резьбой для накручивания звёзд с трещоткой. Была популярна до конца 1980-х годов, пока дорогостоящий механизм трещотки решили не выкидывать каждый раз, при замене звёзд. На приведённом ниже фото изображена трещотка, втулка под неё, втулка с барабаном и кассета для втулки с барабаном. Основные отличия в способе установки звёзд.
Для нарезания резьбы на втулке и на трещотке нужны высокоточные инструменты, в противном случае установить трещотку параллельно самой втулки и тем самым соблюсти соосность будет невозможно. Это выливается либо в проблемы с переключением на дешевых версиях, либо в цену конечного продукта.
Втулки с барабаном лишены такого недостатка, плюс звёзды для них производить гораздо проще. Ещё одним плюсом втулок с барабаном является расположение подшипника, он находится ближе к дропауту и нагрузка на него меньше, следовательно, ось будет ломаться реже, а подшипник жить дольше. В современных втулках используют по 3-4 промышленных подшипника и при своевременном сервисе они работают очень долго.
Барабан в разы лучше и проще в использовании. Для фиксации на нем кассеты используется контргайка, на которую практически нет нагрузок. Вы просто надеваете кассету, а шлицы не дают ей провернуться.
Конечно, есть свои особенности, вроде использования кассет на «пауке» с алюминиевым барабаном. Иначе вы можете просто угробить барабан.
Совместимость кассет Shimano и Sram
Стандарт для кассет Shimano и Sram одинаков для 8-9-10-скоростных кассет. Вы можете использовать кассеты Shimano в связке с переключателем Sram и наоборот. При этом само крепление кассеты на барабане остаётся неизменным.
А вот стандарт Sram XD для 10-11-12-скоростных кассет потребует особого барабана. Он чем-то похож на смесь классической трещотки и барабана со шлицами. Разницу вы можете оценить ниже, слева обычный барабан, справа XD.
Совместимость кассет Campagnolo
У Campagnolo есть отдельный стандарт для своих шоссейных втулок и в них очень сложно не запутаться. Итак, существует старый стандарт (Old Campagnolo ) для 7-8-скоростных кассет, он первый на фото. Ещё есть стандарт (Exa-Drive ) для 8-скоростных кассет, который отличается от старого шириной верхнего (на фото) шлица на барабане. А ещё есть Obsolete Exa-Drive для 8-скоростных титановых кассет. Если вы ещё на запутались - вот вам Exa-Drive для 9-скоростных кассет, с коварным нижним левым зубом!
Актуальный стандарт барабана Campagnolo подходит для всех 9-10-11-скоростных кассет, естественно, только для своих.
Размеры
Раньше использовались задние втулки шириной 120, 126мм, но эти времена давно ушли в небытие. Теперь у нас есть: 135, 142, 148, 150, 158 и фиг его знает сколько ещё стандартов ширины втулки придумывают именно в этот момент. С диаметром оси чуть проще, это 10 и 12 мм.
С передней втулкой проще. Ширина 100 или 110мм, а диаметр оси 10, 15 и 20мм.
Измеряется ширина втулки всегда от контргайки до контргайки.
Пожалуй, это самый важный раздел, обязательно прочитайте его! Если вы выбираете втулки для ваших будущих колёс, то здесь всё зависит только от ваших пожеланий. Практически все втулки для МТВ изготавливаются из алюминия, хотя дорожные велосипеды могут комплектоваться втулками из нержавеющей стали.
Старайтесь подобрать втулки так, чтобы для передней и задней втулки диаметры фланца (того места, куда крепятся спицы) были одинаковы, хотя бы для одного колеса, тогда вам не придётся покупать кучу спиц разной длинны.
Помните, что количество отверстий в фланцах втулки должно совпадать с количеством отверстий в ободе! Существуют способы спицовки колёс, когда у вас слишком много/мало отверстий в втулке или ободе, но мы не будем их рассматривать, так как такой подход изначально неправильный.
Если вы где-то запутались или чего-то не поняли, то мы с огромным удовольствием поможем и подскажем вам. Не стесняйтесь задавать свои вопросы в комментариях!
Оптимальная эффективность движения, частота педалирования, скорость и нагрузки на велосипед регулируются при помощи механизма скоростного переключения. В отличие от синглспида, велосипед с несколькими режимами передачи крутящего момента способен подстраиваться под конкретные условия передвижения. «Скоростную» систему используют практически на все типах великов: от городских и трюковых до гоночных и маунти-байков.
К распространенному типу относится планетарная втулка, внутри которой расположен шестеренчатый механизм изменения передаточного отношения. Взаимное расположение и зацепление шестерней регулируется переключателем скоростей, который, в свою очередь, приводится ручкой на руле. Принципиальное отличие от «звездочной» трансмиссии позволило такой системе переключения передач неплохо укрепиться в велосипедной среде.
Из чего состоит и как работает планетарная втулка
Устройство планетарных втулок достаточно сложное и напоминает механизм автомобильной коробки передач. Для наглядности покажем стандартную схему для всей планетарной передачи:
Компоненты шестерного отсека скоростной втулки: 1 – солнечная шестерня, 2 – сателлиты, 3 – водило, 4 – эпицикл
Желтым цветом изображена солнечная шестерня. «Солнышко» жестко закреплено на оси заднего колеса велосипеда. Именно с ней зацепляются обозначенные синим цветом планетарные шестеренки. Для их фиксации используется «водило» (зеленый цвет). Эта деталь не позволяет сателлитам – так иначе можно называть планетарные шестерни – разъезжаться и сцепляться друг с другом, а также определяет их направление движения.
Довершает механизм эпициклическая шестерня, которая вращается за счет педалирования. На рисунке она показана красным цветом.
Звездочка сопрягается с механизмом втулки с помощью шлицевого привода, исполнительного механизма втулки. При изменении передачи он изменяет скорость вращения водила относительно кольцевой шестерни, благодаря чему и достигается подстройка велосипеда под угол направления дороги и регулируется его скорость.
Интересная особенность такого типа механизма – это работа в качестве редуктора. Солнечная шестерня играет роль неподвижного элемента, эпицикл – ведомого элемента цепи, водило замыкается на корпус втулки. Для примера рассмотрим, как работает механизм планетарной передачи на простой трехскоростной планетарке:
- Пониженная передача. Кольцевая шестерня опережает водило за счет его зацепления корпуса планетарной втулки. Передаточное отношение меньше единицы и составляет 0.733.
- Главная передача. Крутящий момент с эпицикла передается на втулку за счет зацепления ее с планетаркой. Иначе говоря, со втулкой соединено не водило, как на первой передаче, а звездочная шестерня. Что происходит при этом? Втулка вращается быстрее водила, а для достижения максимальной скорости понадобится больше усилий по сравнению с пониженной передачей.
- Передаточное число повышенной, или третьей, передачи больше единицы, и для трех оно составляет 1.364. Направление движения водила и втулки противоположны, благодаря чему достигается ее ускорение по сравнению с главной передачей.
- Для планетарных втулок с 5, 7 и т.д. скоростями диапазон передаточных отношений выше, чем у трехскоростной за счет большего количества шестеренчатых механизмов. Принцип работы многоскоростных и простых втулок будет одинаковым. Разница только в том, что у каждой планетарной составляющей будут свои фиксированные (как у 3-х ступенчатой планетарки) значения отношений передач, а в целом у механизма их будет в несколько раз больше.
Производители втулок: плюсы и минусы
Изготовлением планетарных втулок на велосипеды занимается несколько производителей:
- Shimano,
- SRAM,
- Sturmey-Archer,
- Rohloff.
Последний занимает лидирующее положение по сложности изобретенного механизма. Втулка этого производителя включает 14 планетарных составляющих. Большое количество передаточных отношений и высокая эффективность смело конкурируют с аналогичными показателями продвинутых звездочных систем переключения скоростей.
Скоростной агрегат от Rohloff в разрезе
Второе место занимает SRAM – его планетарка имеет 12 скоростей, а передаточный диапазон превышает 400%. Shimano – известнейший производитель велозапчастей и скоростных втулок. Его хорошо зарекомендованные втулки с 3, 4, 7 и 8-планетарными механизмами дополнены обновленной версией – 11-скоростной системой переключения скоростей. Sturmey может похвастаться гибридными кассетно-планетарными механизмами, а также другими типами стандартных втулок с тремя, пятью и семью скоростями.
Преимущества использования планетарных втулок
- Прямой ход цепи и низкий износ ведущей и ведомой звезд. Снаружи трансмиссия выглядит как у обычного сигнлспида.
- Скрытый от внешних воздействий механизм переключения передач отличается высокой долговечностью по сравнению с кассетами и трещотками. Могут быть задействованы все соотношения передач. Об этом смело скажут отзывы от велосипедистов, перешедших со «стандартных» скоростных велосипедов на планетарные.
- Нет необходимости постоянно обслуживать устройство, также его сложно нечаянно повредить.
Как и у всего на свете, у втулок с планетарными передачами есть свои «но»:
- Невозможность использования в велосипедном гоночном спорте из-за высокого трения и чувствительности шестерней.
- Ощутимая прибавка к весу: только некоторые трехскоростные втулки весят чуть меньше килограмма. В движении привес на заднее колесо дает о себе знать.
- Ремонт таких механизмов почти невозможен в домашних условиях, да и сервис, где ремонтируют планетарные втулки, нечасто можно встретить. Одноразовость планетарок не позволяет их выгодно привести в рабочее состояние, лучшим вариантом будет установка новой.
- Запредельная стоимость. Конечно, она вполне оправдана, однако ставить редуктор с нуля на сигнлспид нет смысла. Гораздо проще купить готовый велосипед с ней.
Как правильно переключать передачи при движении на велосипеде
Нанести вред механизму велосипедного редуктора сложно, но возможно, если систематически неправильно его использовать. При движении на велосипеде с планетаркой есть простое правило: осуществлять переключение передач без педалирования.
Странно? Ничуть. Планетарный механизм имеет сходство с механической КПП машины, а там ведь тоже при переходе с одной передачи на другую газ отпускается. А «газ» для велосипедиста – это кручение педалей.
Переходить с одной передачи на другую нужно немного заранее, и делается это так:
- Велосипед движется накатом, усилия на педали минимальны.
- С помощью ручки переключается передача.
- Через несколько оборотов колес (около 2 секунд) можно педалировать.
Езда в гору сопровождается переходом на пониженную передачу, то есть передаточное отношение должно быть меньше, чем до перехода. На трехскоростных планетарках это просто: перейти на первую передачу. С другими вариантами вполне нормальным будет переключиться, например, с третьей на вторую.
На повышение нужно идти последовательно, то есть сначала первая, затем вторая и так далее. При сбросе скоростей можно перешагивать. В однообразных условиях, где нельзя развить скорость (тротуар с пешеходами, например), лучше применять только главную передачу без переключений.
Велосипеды с планетарными втулками способны преодолевать значительные расстояния без большого количества спусков и подъемов, поэтому их часто можно встретить в больших городах с развитой сетью дорог и населенных пунктах на ровной местности. Такой вариант трансмиссии идеально подойдет тем, кто не хочет постоянно возиться с кассетами и цепями и при этом часто ездят по городу, загородным поселкам и равнинным трассам.
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.
