Трансмиссия велосипеда. Из чего состоит?
Теперь разберемся в типах передач на велосипеде, их преимуществах и недостатках, а также основных принципах работы механизмов изменения передаточного числа.
Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками. Механические передачи вращательного движения делятся по способу передачи движения от ведущего элемента к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные). В каждой передаче различают два основных вала: ведущий и ведомый. У велосипеда в роли ведущего вала выступает ось шатунов, а ведомым валом является корпус втулки велосипеда, который жестко заспицован на обод колеса.
Цепные передачи велосипеда
У подавляющего большинства велосипедов передача вращения осуществляется с помощью цепного привода. Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью.
Преимуществами цепных передач являются:
- отсутствие проскальзывания;
- большой диапазон передаточных чисел (до 700%);
- высокий КПД;
- возможность передачи движения от одной цепи нескольким звездочкам;
- небольшая нагрузка на валы, т.к. цепная передача не нуждается в предварительном натяжении цепи необходимом для ременной передачи.
К недостаткам такой передачи можно отнести:
- необходимость обслуживания через каждые 50-100 км;
- небольшой ресурс;
- цепи склонны к разрыву при пиковых нагрузках;
- переключение скоростей возможно лишь при вращении педалей.
Весьма большой диапазон передаточного числа реализуется благодаря простоте размещения в цепном приводе большого количества звезд с разным количеством зубьев. Переключение передач происходит благодаря переключателям (переднему и заднему). Основой конструкции таких переключателей является рамка параллелограмма с внутренней пружиной, при натяжении и ослаблении пружины происходит смещение оснований параллелограмма и переключение скорости.
Ременные передачи велосипеда
Также встречаются велосипеды с зубчатым ременным приводом. Обычно это городские модели и ремень в их конструкции обеспечивает больший комфорт при катании.
Сравнивая ременную передачу с цепной можно отметить следующие преимущества:
- плавность и бесшумность работы, обусловленные эластичностью ремня и позволяющие работать при высоких скоростях;
- отсутствие смазки на ремне и звездах;
- простота обслуживания и ремонта.Основными недостатками ременной передачи являются:
- большое давление на шкивы в результате натяжения ремня;
- необходимость разборной конструкции задних перьев для одевания ремня на звезды;
- Однако изменение передаточных чисел на таком типе привода возможно только с помощью планетарной системы.
Планетарные передачи велосипеда
Планетарными называют передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями. Передача состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.
Планетарные передачи имеют существенные преимущества:
- нагрузка в планетарных передачах передается одновременно несколькими сателлитами, следовательно, силы, действующие на зубья колес, соответственно уменьшаются, что позволяет использовать колеса меньших габаритных размеров и массы;
- в планетарных передачах рационально используются колеса внутреннего зацепления, обладающие большой (по сравнению с колесами наружного зацепления) нагрузочной способностью;
- планетарные передачи фактически не нуждаются в обслуживании, необходимо лишь менять масло в них через каждые 5000 км.
К недостаткам планетарных передач относятся:
- повышенные требования к точности изготовления и монтажа;
- низкий КПД ввиду большого количества трущихся деталей;
- небольшой диапазон передаточного числа 200-400 %;
- большой вес;
Зубчатые передачи велосипеда
Велосипеды имеющие зубчатую передачу в виде карданного вала выпускались в прошлом веке. Сейчас же таких велосипедов уже практически не делают. Этот тип привода отличается фактически одним значением передаточного числа, высоким ресурсом и надежностью. Но в то же время вес такой конструкции был весьма значителен.
Велосипед с ременным приводом — Belt-driven bicycle
Ременный приводом велосипед является Бесцепным велосипедом , который использует зубчатый синхронный ремень для передачи мощности от педалей к колесу.
Применение ременных приводов в велосипедах растет, особенно на рынке пригородных велосипедов , из-за низких затрат на обслуживание и отсутствия смазки. Ременные приводы также доступны для стационарных и фитнес-велосипедов.
Содержание
Преимущества
- Ремни не ржавеют.
- Смазка не требуется.
- Чистота из-за отсутствия смазки.
- Практически не требует обслуживания.
Недостатки
- Переключатели не могут быть использованы, поэтому ступица используется, если требуется несколько передаточных чисел.
- Большинство ремней не могут быть разобраны, как цепь, поэтому рама должна быть способна вместить ремень, имея отверстие в заднем треугольнике или приподнятую стойку цепи . Есть только один вариант, когда ремень можно сращивать и соединять через задний треугольник.
- Ремни бывают ограниченного выбора длины, которая должна быть учтена в конструкции рамы.
- Велосипедов с ременным приводом и их ремонта или запасных частей в магазинах меньше, чем велосипедов с обычной цепью.
- Передний и задний шкивы или звездочки должны быть хорошо выровнены, чтобы избежать чрезмерного трения и износа. В этом отношении цепь более гибкая.
- По сравнению с цепью, ремни обычно работают с гораздо большим натяжением. Это сделано для того, чтобы ремень не пропадал во время использования. Однако высокое натяжение ремня может снизить ожидаемый срок службы подшипников в каретке, а также в задней ступице.
- У шкивов первого поколения с двойными направляющими были проблемы с уплотнением снега и его застреванием в шкиве (в некоторых случаях вплоть до полной неработоспособности). Второе поколение (одна направляющая, со стороны колеса) и третье поколение (центральная направляющая) улучшают конструкцию.
Натяжение
Натяжение может быть реализовано так же, как натяжение односкоростных цепных приводов. Эти вилки концы для задней оси расположены горизонтально, в соответствии с ремнем, с или без цепных буксиров, что позволяет расстояние между осью заднего колеса и осью коленчатого вала , чтобы быть скорректировано. Сами концы вилки можно перемещать, чтобы изменить расстояние между осью заднего колеса и шпинделем кривошипа. Концы вилки зафиксированы, но есть отдельный натяжной ролик, который изменяет расстояние перемещения ремня. Эксцентрика , либо в нижнем кронштейне или задней ступицы.
Натяжной ролик. (за полосой в середине правого края)
Эксцентриковая нижняя скоба.
Горизонтальная вилка заканчивается.
История
Ременный привод для велосипеда был запатентован в США 8 апреля 1890 года Чарльзом Д. Райсом, патент № 425390. Не было обнаружено никаких доказательств того, что он когда-либо использовался, но некоторые мотоциклы использовали кожаные ремни в начале 1900-х годов. Bridgestone Picnica ременной велосипед был введен в начале 1980 — х годов. В нем использовался зубчатый ремень, такой как приводные ремни ГРМ и приводные ремни Harley-Davidson , а также новая двухчастная звездочка, которая увеличивала натяжение ремня с увеличением нагрузки. Picnica был складным велосипедом , и одним из преимуществ ременного привода была чистота. Picnica был велосипедом с маленькими колесами , поэтому натяжение ремня могло быть меньше, чем на велосипеде со стандартными колесами. Очевидно, он имел успех, но предлагался в основном в Японии.
Bridgestone предлагала велосипеды с ременным приводом в США, пока они не ушли с рынка примерно в 1994 году. С момента своего нововведения, они постоянно предлагали велосипеды с ременным приводом в Японии, включая их самую продаваемую модель Albelt.
В 1984 и 1985 годах Марк Сандерс , дизайнер, получивший степень в области машиностроения в Имперском колледже в Лондоне, сконструировал складной велосипед в рамках своей аспирантуры по программе промышленного дизайна (IDE). Программа реализовывалась совместно Имперским колледжем и Королевским колледжем искусств в Лондоне. Он сотрудничал с инженером-конструктором из Gates Corporation, чтобы снабдить свой велосипед ремнем, а не цепью.
Когда его проект был завершен, Сандерс выбрал предпринимателя и бывшего менеджера Грега Нормана Джеймса Маршалла и производителя из Глазго, чтобы превратить свой отмеченный наградами дизайн в продукт. Производитель придумал название Strida , и в 1987 году велосипед начал сходить с конвейера. В 2002 году производство было перемещено к тайваньскому производителю Ming Cycle , чтобы удовлетворить возросший спрос, а с 2007 года Ming Cycle полностью владела брендом Strida и правами интеллектуальной собственности.
Велосипеды iXi , распространяемые в Соединенных Штатах компанией Delta Cycle Corporation , в 2004 году последовали за велосипедами компактной конструкции, которые, как и Strida, имели ременной привод. Другие производители складных велосипедов, которые внедрили ременной привод, включают американскую компанию Bike Friday и нидерландскую Bernds.
В 2007 году корпорация Gates разработала высокомодульный синхронный ремень и звездочку под названием Carbon Drive System. Шаг ремня позволил снизить требования к натяжению, чтобы предотвратить пропуски ремня. Легкие звездочки, на которые подана заявка на патент, имеют отверстия для грязи, отверстия под каждым зубом, которые убирают мусор.
В 2009 году все большее количество велосипедных компаний, включая Trek и f 8 Cycles, предлагали велосипеды с ременным приводом. В то время как производители первоначально сосредоточились на односкоростных и внутренних ступицах, в начале 2009 года f 8 использовал совместимую с Gates зубчатую передачу с фиксированной передачей, разработанную Phil Wood & Co. , предлагая велосипед с фиксированной передачей с ременным приводом.
В 2009 году Уэйн Лампкин, владелец Spot Brand и наиболее известный как основатель Avid , разработал систему ремней под названием CenterTrack. В 2010 году Gates Corporation приобрела патент у Lumpkin на CenterTrack, новую конструкцию ремня и шкива, которая улучшает первоначальную конструкцию системы Carbon Drive System. CenterTrack более устойчив к перекосам, чем его предшественники. Он также легче, на 20% прочнее за счет более широкого ремня, но при этом имеет более узкие шкивы, что значительно упрощает установку ступиц с внутренним зацеплением последнего поколения.
В 2010 году компания Daimler представила Smart eBike, гибридный силовой электрический велосипед с системой ремня привода Gates Carbon. Электронный велосипед создан для чистой езды без смазки. Другие известные бренды eBike включают Grace и Pi-Mobility.
В 2018 году компания Veer Cycles создала первый комплект для переоборудования ременного привода, который позволяет водителям преобразовывать свои велосипеды с цепным приводом в ременные приводы. Ремень соединен таким образом, чтобы проходить через задний треугольник, что исключает необходимость в раме с уже имеющимся разрезом.
Возможности для ременных велосипедов растут как производители внутренних шестерен ступиц (шестерни внутри задней втулки, которые позволяют гонщикам с ременным приводом велосипедов легко смещаться) ввести новые проекты , такие как Shimano Alfine 11 и Fallbrook Technologies игровой NuVinci . Среди других крупных производителей ступиц с внутренним оснащением — SRAM , Sturmey-Archer и Rohloff .
Другой вариант обеспечения шестерен — создать велосипед с коробкой передач, используя коробку передач на кронштейне, такую как Pinion P.18.
Производители
Ремни обычно производятся теми же производственными компаниями, которые производят зубчатые ремни для автомобилей, машин и других систем синхронного ременного привода.
Известные производители велосипедов с ременным приводом или ременных приводов включают:
Ременная передача на велосипеде
В последнее время всё большей популярностью пользуются Gearbox Bike, благодаря новому слову в их конструктивных особенностях. Ременная передача на велосипеде, а именно она совершила прорыв среди рассматриваемых механических средств передвижения, имеет массу преимуществ. Она достаточно надёжная и намного крепче обычной велосипедной цепи.
Данная конструкция не требует дополнительного ухода в виде нанесения смазки. Многолетний опыт использования ременных передач доказывает, что им не страшны бездорожье и грязь. Важным преимуществом, сделавшим этот принцип революционным, является возможность переключать передачи в самых разных ситуациях, даже при сильных нагрузках. В процессе переключения вращение педалей не требуется. Велосипед более лёгкий, при езде, практически, не шумит. А если ещё добавить качественный чехол на седло, то катание будет сплошным удовольствием.
Подробнее об особенностях велосипеда с ремнём
Название Gearbox Bike не случайное, поскольку означает, что данные устройства оснащены специальной коробкой передач, являющейся сложнейшим узлом обсуждаемой конструкции. Её производство довольно высокотехнологично, что позволяет значительно улучшить технические характеристики. Именно она, а уж потом ремень, играет определяющую роль в самом принципе переключения передач. При езде на велосипеде с ременным приводом, последний не перекидывается, что отличает его от цепи. Вот почему конструкция, состоящая из 2, а в других случаях и 3 звёзд, отличающихся по размерам и выполняющих ведущую роль при цепной передаче, просто отсутствует. Также невозможно обнаружить набор звёздочек на оси заднего колеса.
Нет в наличии и регулировочного натяжного ролика, называемого среди велосипедистов петухом, принимающего участие в переключении передач. А значит велосипед с ременным приводом, отзывы о котором в сети интернета имеются различные, но больше положительных, не имеет уязвимой детали, размещённой сравнительно близко к поверхности дороги. Положительным отличием считается также дорожный просвет, имеющий значительно больший размер в области педального узла, повышающий проходимость. Благодаря отсутствию деталей с большим весом на заднем колесе, вся нагрузка от трансмиссии при ременной передаче на велосипеде перенесена в центр его инерции.
Каждому велосипедисту, имеющему железного коня с привычной цепной передачей, известны проблемы при её разрыве. На ремонт уходит достаточно немало времени, да и инструмент должен быть под рукой. Совсем другое дело ремень. Его изготавливают из прочных материалов по специальным технологиям, вот почему он достаточно износоустойчив и крепок. Велосипеды с ременным приводом постепенно вытесняют своего старшего брата с цепью в европейских странах и США, всё больше получают одобрение у российских любителей велопрогулок, поскольку являются более усовершенствованными.
Конструктивные особенности ременного привода
К сожалению, на обычный, оснащённый цепью велосипед, ременной привод установить без, так сказать «хирургического вмешательства», не получится из-за особенностей строения рамы. Правда некоторые умельцы применяют сварку, что не всегда уместно и способно спровоцировать непредвиденные опасные ситуации при езде. Усложняется процесс также:
- необходимостью замены оси заднего колеса;
- установки на передней части новых тросов;
- замены штифтов спереди.
Только высокопрофессиональные специалисты способны качественно выполнить подобные изменения. Исходя из вышесказанного и при большом желании иметь классную современную технику, лучше купить велосипед с ременным приводом, изготовленный в заводских условиях.
Коробка передач имеет сложное строение. Состоящая из трёх валов, она может быть оборудована семью, восьмью или даже девятью парами шестерёнок, что обеспечивает значительное увеличение передаточного числа. Процент может составлять около 450 единиц. Это приравнивается к байку с цепной передачей типа 24 на 36 либо с кассетой 11 на 34.
Каждый вал ременного привода на велосипеде выполняет определённую задачу:
- Первый принимает крутящий момент от работы педалей и передаёт его на следующий.
- Вторичный вал, предназначен для манипуляций, приводящих к переключению передач. Основной его частью является муфта, расположенная под шестернями, имеющая возможность двигаться. Именно эта способность позволяет зацеплять шлицы второго вала и шестерёнки между собой.
- Третий вал нагруженный воздействием изгибающего момента, поскольку оборудован шестерёнкой для передачи движения на зубчатый ремень.
Важным является размещение на втором и третьем валах шестерней, постоянно попарно зацепленных между собой. При проведении расчётов были полностью минимизированы нагрузки на любой из валов, что обеспечивает надёжность всей конструкции и её долговечность.
Наличие сравнительного большого количества шестерней, имеющих большую толщину не утяжеляет велосипед с ременным приводом, поскольку все вместе взятые они существенно легче велосипедной цепи. Кроме этого, значительно облегчает вес рассматриваемого транспортного средства отсутствие переключателей, задний из которых имеет приличный вес.
Основные преимущества и недостатки
Подводя итог к разговору о ременной передаче на велосипед, стоит отметить преимущества этой системы. Она позволяет кататься при солнечной погоде, не подводит и при езде под дождём. Способствует поездкам по песку и пыльной просёлочной грунтовой дороге. А также:
- Можно насладиться шумом ветра и гулом от соприкосновения колёс и дороги, поскольку звук работы механизма совсем бесшумный.
- Легче двигаться вверх из-за отсутствия инерции, создаваемой массой цепи.
- Не пачкает одежду смазкой.
- Обладает высокой износостойкостью.
Среди недостатков нужно назвать стоимость велосипеда с ременной передачей. Она несколько выше относительно привычного с цепью. Также нужно иметь специальный инструмент и запчасти не являются универсальными, что приводит к дополнительным тратам на приобретение уникальных. Установить ремень удастся только на соответствующую раму, поскольку он не размыкается. Но всё-таки данная идея достаточно интересная, имеющая право на существование.
Велосипедная трансмиссия
Велосипедная трансмиссия. Велосипед содержит трансмиссию, которая передаёт усилие от ног человека к колесу. Трансмиссия бывает нескольких видов, но в подавляющем большинстве случаев используется цепная передача.
Содержание
Велосипедная цепь предназначена для передачи, по возможности с малыми потерями, крутящего момента с ведущей звездочки велосипеда на ведомую. При этом степень эффективности цепи может составлять до 98 %. Цепь может также быть частью переключателя скоростей.
Конструкция цепи
Велосипедные цепи различаются шириной и расстоянием между осями (пинами) скрепляющими звенья цепи. Ширину цепи определяет количество ведомых звездочек на кассете следующим образом:
Количество звезд в кассете Ширина цепи, мм 1 8.7 — 11.0 4-5 8.7 6 7.8 7 7.3 8 7.1 9 6.6 10 6.2 11 5.5 Обслуживание цепи
Цепь необходимо периодически промывать, смазывать, а каждые несколько тысяч километров — менять, так как в процессе эксплуатации цепь растягивается, а диаметр звездочек уменьшается из-за износа и при работе цепь начинает «наезжать» на зуб. Показателем того, что цепь надо заменить, является удлинение её на 0,5 %. Если под рукой нет специальных измерительных инструментов, оценить степень износа цепи можно, установив цепь на большую ведущую звезду,обнимая ею всю звезду, зажав с одной стороны рукой, и попробовав другой рукой с противоположной стороны звезды оттянуть цепь от зубьев. Если освобождается более 3-4 зубьев (или цепь оттягивается на высоту более половины зуба от верхушки зуба под пальцами), то цепь (или звездочка) считается критически изношенной. Ещё один хороший метод измерить износ цепи: измерить длину 24 звеньев в центрах оси. Если это значение равно 304.8 мм или 1 футу, то цепь считается не изношенной. Если её длина увеличилась на 3-4 мм, то цепь считается изношенной и подлежит замене. Многоскоростным системам необходима цепь с повышенной поперечной гибкостью.
Переключатель скоростей
Переключатель скоростей — часть трансмиссии, предназначенная для изменения частоты вращения и крутящего момента. Переключение передач управляется ручкой переключения.
В простейшем случае велосипед имеет фиксированную передачу, однако при вращении педалей максимальную мощность человек развивает в достаточно узком диапазоне частот вращения(80-100 полных оборотов в минуту). Переключение скоростей изменяет передаточное число и позволяет получать оптимальные частоты вращения педалей(каденс) на разных скоростях движения велосипеда, поэтому многие велосипеды оборудованы такими механизмами переключения.
Иные виды трансмиссии
Кроме цепной передачи, существуют также другие виды трансмиссии велосипеда.
- Прямая передача. Педали фиксируются непосредственно к втулке ведущего колеса, один оборот педалей соответствует одному обороту колеса. Такой вид передачи использовался на ранних моделях велосипедов, например пенни-фартинг, а также используется на детских трёхколесных велосипедах (трициклах) и одноколёсных моноциклах.
- Зубчатая передача. Крутящий момент передаётся посредством ряда зубчатых шестерней. Такой вид трансмиссии также использовался на ранних велосипедах.
- Вальная передача. Передача крутящего момента происходит через вращающийся вал.
- Ременная передача. Крутящий момент передаётся с помощью шевронного ремня. Преимущества: в отличие от цепи не пачкается, не требует смазки, более долговечен. Недостатки — только планетарные механизмы переключения поддерживаются в данный момент. Требуется рама c разъемным задним дропаутом или пером (ремни неразъемны).
- Гидравлическая передача. Передача крутящего момента от кареточного узла к колесу происходит через гидравлическую систему.
См. также
Ссылки
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Части велосипеда
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Велосипедная трансмиссия» в других словарях:
Трансмиссия — получить на Академике актуальный промокод на скидку Карвильшоп или выгодно трансмиссия купить с дисконтом на распродаже в Карвильшоп
Велосипедная вилка — Велосипедная вилка часть велосипеда, удерживающая переднее колесо и обеспечивающая возможность менять направление езды во время движения. Выполняется из различных материалов ( … Википедия
Велосипедная цепь — Велосипедная трансмиссия. Велосипед как и любое транспортное средство содержит трансмиссию, которая передаёт усилие от ног человека к колесу. Трансмиссия бывает нескольких видов, но в подавляющем большинстве случаев используется цепная передача.… … Википедия
Велосипедная рулевая колонка — Рулевая с игольчатыми подшипниками … Википедия
Велосипед — Привод Мускульная сила водителя П … Википедия
Велосипед с вальным приводом — Велосипед Dynamic «Runabout» с вальным приводом компании Sussex Велосипед с вальным приводом класс велосипедов в которых для передачи крутящего момента от … Википедия
Велик — Велосипед Привод Мускульная сила водителя Период с середины XIX века Скорость 268 км/ч на ровной поверхности в воздушном колоколе (рекорд)[1] Область применения … Википедия
Велосипеды — Велосипед Привод Мускульная сила водителя Период с середины XIX века Скорость 268 км/ч на ровной поверхности в воздушном колоколе (рекорд)[1] Область применения … Википедия
Костотряс — Велосипед Привод Мускульная сила водителя Период с середины XIX века Скорость 268 км/ч на ровной поверхности в воздушном колоколе (рекорд)[1] Область применения … Википедия
Оборудование велосипеда — Оборудование велосипеда набор компонентов, из которых состоит велосипед. Включает в себя компоненты трансмиссии (шатуны, кассета, переключатели, цепи, манетки), компоненты колёс (обода, втулки, спицы), покрышки, элементы подвески… … Википедия
Велосипедное колесо — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Велосипедное колесо часть оборудования велосипеда, сбалансированная конструкция, состоящая в общем случае и … Википедия
Источники:
https://velohack.com/komponenty/transmissija-velosipeda-iz-chego-sostoit/
https://ru.qaz.wiki/wiki/Belt-driven_bicycle
http://velobajo.ru/bez-rubriki/remennaya-peredacha-na-velosipede.html
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/624754