Система на велосипеде что это
Типы велосипедных систем
Давайте разберемся, чем отличаются системы.
Форма звезд. Большинство велосипедных систем имеют круглые звезды, но есть и системы с овальными звездами, они дают чуть более высший КПД.
Количество звезд. В системах могут быть от 1 до 3 звезд. Они стоят на разных типах велосипедов, так к примеру, 1 звезда стоит на городских велосипедах, горных, а так же великах для триала и даунхила. 2 звезды (имеющие пару 42-52 зуба) установлены на туринговых и шоссейных велосипедах, а 3 звезды обычно ставят на MTB/ATB и гибриды (характерная тройка 44(42)-34-22 зуба).
Длина шатунов. Большая длина шатуна позволяет развивать большее усилие и скорость. Стандартная длина велосипедных шатунов 170мм и 175мм. Однако, езда с очень длинными шатунами – это дело привычки.
Звезды производятся из стали и алюминиевых сплавов, иногда они могут быть смешанные. Последнее справедливо для бюджетных велосипедов, чья стоимость не превышает 600$.
Как показывает практика, алюминиевые звезды превосходят по качеству стальные. Звезды изготавливаются либо путем штамповки, либо путем фрезеровки. Отличаются они стоимостью, штампованные дешевле, а фрезерованные устанавливаются на велосипеды с высокими группами оборудования (от LX) за счет их более высокого качества.
Типы велосипедных систем
Система включает в себя два шатуна, паук и звезды. А в интегрированных системах добавляется ось.
Шатуны это рычаги, которые являются связкой между педалью и звездами. Шатуны бывают П-образной формы, либо полость, о которой говорилось выше, что дает возможность облегчить конструкцию без потери жесткости.
Связывает шатуны и звезды. Они могут сниматься, быть несъемными и цельные с шатуном. Некоторые велосипеды оснащены встроенным датчиком измерения мощности, который располагается в «пауке». Есть несколько типов таких конструкций, где «пауки», предназначенные для одной, двух, трех и даже четырех звезд. Самые распротраненные «пауки» на 2 или 3. Тип крепления – от 3 до 5 лапок.
На бюджетных моделях велосипедов звезды не снимаются, приходится менять всё систему целиком, а на дорогих моделях они являются съемными.
Отличие этих систем от других в том, что у них имеется вал каретки, который впрессовывается в один из шатунов, преимущественно в правый. Вал выглядит как трубка, то есть он полый. У него достаточно большой диаметр по сравнению с традиционными валами каретки. Чашки каретки в интегрированных системах раздельные, с внешними промподшипниками, а между чашами стоит пластиковая проставка.
Система на велосипеде что это
Каретка – предназначена для свободного вращения системы передних звезд относительно рамы велосипеда. Для крепления каретки на раме любого велосипеда предусмотрен кареточный стакан. Кареточные стаканы стандартизованы и бывают 68 мм. или 73 мм. для МТБ рам и 68 мм. или 70мм. для рам шоссейных велосипедов. В настоящее время наиболее распространённым является 68-миллиметровый стакан как для шоссейных так и МТБ рам. На современных МТБ рамах стакан приварен не симметрично: на 2,5 мм. смещён в левую сторону (противоположную от звёзд системы) это сделано для возможности крепления переднего переключателя E-type. Резьба в кареточном стакане бывает двух типов: BSA (B.C. 1.37″ x 24T) и Italy (M36 x 24T). Последний встречается крайне редко, как правило на старых шоссейных рамах. Стаканы длиной 70 мм. имеют итальянскую резьбу.
Картриджная каретка состоит из двух чашек, двух подшипников, корпуса, оси и системы уплотнителей. Картриджная каретка имеет не разборную конструкцию и эксплуатируется по принципу сносил и выкинул. Исключение составляют каретки Shimano Dura-Ace которые можно разобрать, почистить и заменить смазку.
Рассмотрим устройство и работу наиболее распространённых стандартов кареток и систем, применяемых в современных велосипедах:
Стандарты ISIS и Octalink между собой никак не совместимы. Шатуны под Octalink нельзя поставить ни на квадрат, ни на ISIS, и наоборот.
В настоящее время все ведущие производители систем имеют в модельном ряду системы с интегрированной кареткой. Усовершенствования здесь следующие: ось больше не является частью каретки, а наглухо запрессована в левый, либо правый шатун. Подшипники каретки вынесены из кареточного стакана и размещены с наружи, в специальных чашках, вкручиваемых в кареточный стакан. В результате ось увеличенного диаметра dполучилась легче и жестче, крепление к шатуну исключает возникновение люфтов, шарикоподшипники (на рисунке изображены перечеркнутыми прямоугольниками) увеличенного диаметра D расположены ближе к точкам приложения нагрузки, уменьшено плече приложения нагрузки A от подшипника до точки приложения силы шатуном. Все это благоприятным образом сказывается на долговечности подшипников. Поскольку для такого типа каретки/системы открытый стандарт не разработан каждый производитель использует свой стандарт. В результате каретки/системы между производителями практически не взаимозаменяемы. Но это не представляет большой проблемы, так как каретка как правило поставляется вместе с системой. Для адаптации кареток по ширине к кареточному стакану в комплект поставки входят регулировочные кольца.
С устройством интегрированной системы можно познакомиться на примере четырех наиболее известных у нас брендов:
Shimano Hollotech II
Первыми осмелились на создание серийной интегрированной системы японцы. Ось неразъемно соединена с правым шатуном. Левый шатун надевается на ось двумя фиксациями: пластиковая винт-шайба поджимает шатун в осевом направлении, а два небольших винта стягивают разрезную конструкцию шатуна на оси. Эта система чрезвычайно чувствительна к значению крутящего момента на обоих посадках. Конструктивно ось системы проходит сквозь подшипники через промежуточное звено, выполненное из высокопрочной пластмассы.
Интегрированные системы от RaceFace получили название X-Type. X-Type в целом повторяет второй вариант интерфейса от FSA. Отличие лишь в том, что ось запрессована в левый шатун.
Система в целом повторяет таковую на RaceFace и FSA (второй вариант). С той лишь разницей, что Truvativ используют шлицы, очень уж похожие на ISIS.
Но даже конструкция интегрированных систем оказалась не идеальной. Стандарт устранил все детские проблемы ISIS и Octalink, был прост в установке и обслуживании, но имеет один серьезный недостаток. Q-фактор, расстояние между точками крепления педалей к шатунам неприлично высок (175-180 мм. для систем с тремя звёздами), на что поступают жалобы от профессиональных спортсменов, испытывающих боли в коленях. Как следствие внешних чашек, изменилась и линия цепи, что создало определенные проблемы при замене и апгрейде старых велосипедов. Инженерами Cannondale был разработан открытый стандарт каретки ВВ 30, который был поддержан многими производителями.
В новом стандарте система шатунов остаётся практически без изменений, за исключением увеличенной до 30 мм. оси, которая вставляется сквозь подшипники и затягивается вторым шатуном. Большие изменения коснулись кареточного стакана: теперь он должен обладать внутренним диаметром под подшипники 41.96 мм. и в нём больше нет резьбы. В него впрессовываются два промышленных подшипника, аналогично тем, что установлены в рулевых колонках. Подобная конструкция чрезвычайно выгодна производителям рам, так как появляется возможность значительно увеличить диаметр у оснований нижней и подседельной труб и нижних перьев, повысив тем самым жесткость конструкции. Также появляются и другие достоинства: универсальность, низкий вес, простота изготовления и обслуживания, и конечно же сниженный Q-фактор.
В интегрированных каретках, каретках стандарта ВВ30 и ISIS могут применяться металлические и гибридные керамико-металлические подшипники. Керамико-металлические подшипники отличаются от металлических, тем, что содержат тела качения (шарики), изготовленные из керамических материалов. Главное преимущество керамико-металлических подшипников в том, что они существенно легче, что заметно отражается на конечном весе изделия. Но при этом они существенно дороже. Ресурс каретки как правило не зависит от типа подшипников, а зависит от качества уплотнителей и условий эксплуатации.
Система предназначена для передачи усилия от педалей к цепи через ведущую звезду.
Конструктивно система для современного МТБ или шоссейного велосипеда состоит из левого и правого шатунов, паука и звёзд, в состав интегрированной системы также входит ось.
Шатуны системы могут быть изготовлены из стали, высокопрочного алюминия методом холодной ковки или фрезерованием, либо карбона. Ранее предпринимались попытки изготовления шатунов из титана, но широкого распространения как материал для изготовления систем титан не получил.
Длина шатуна измеряется как расстояние от центра оси педали до центра оси системы (каретки). Длина шатуна стандартизована и может быть от 160 мм. до 190 мм. с шагом 5 мм. или 2,5 мм. в середине диапазона, и выбирается под антропометрические данные велосипедиста и стиль езды.
Для передачи усилия от шатуна к звёздам в системе предусмотрен паук. Паук может быть съемным, несъёмным, либо выполнен заодно с шатуном. В системах Middleburn функцию паука может выполнять первая звезда системы. Некоторые производители выпускают системы с функцией измерения мощности, в пауке таких систем располагается датчик измерителя мощности.
В зависимости от конструкции паук может иметь 3, 4 или 5 лапок. И вмещать на себя 1, 2, 3 или даже 4 ведущих звезды. В современных системах для МТБ и шоссейных велосипедов как правило используются 3 или 2 звезды.
Отверстия для крепления звёзд находятся на окружности определённого диаметра – этот параметра называется BCD и стандартизован.
Для крепления самой маленькой звезды у МТБ систем с количеством зубьев от 20 до 28 отверстия выполнены глухими и с резьбой, BCD составляет 64 мм.
Для крепления средней и внешней звёзд у МТБ систем с количеством зубьев от 30 BCD может составлять 94 мм. или 104 мм. Для Shimano XTR этот параметр составляет 102 или 112 мм. У шоссейных систем BCD для маленькой звезды 74 мм. для крепления звёзд с количеством зубьев 29 м более BCD может быть 94 мм., 110 мм., 130 мм., 144 мм.
Ведущие звёзды могут быть изготовлены из алюминия, стали, титана или композитного материала. Наиболее износостойкие это стальные и титановые. Для повышения срока службы и качества работы на зубцы звёзд могут наноситься напыления из низкофрикционных материалов. Для повышения жесткости звёзд Shimano в верхних группах изготавливает внешнюю звезду полой.
При непреднамеренном сходе цепи с внешней ведущей звезды наружу цепь может заклинить между шатуном и звездой. Такая аварийная ситуация чревата падением, травмами, поломкой элементов трансмиссии велосипеда. Для предотвращения этой довольно неприятной ситуации на внешней звезде предусмотрен предохранительный пин.
Звезды под пятилапый паук могут быть двух типов: А или Б, отличаются взаимным расположением предохранительного пина либо метки и одного из крепёжных отверстий. В одном варианте крепёжное отверстие располагается под шатуном, в другом все крепёжные отверстия открыты.
Типы звёзд А и Б между собой не совместимы.
Для правильного взаимного ориентирования на звёздах системы предусмотрены специальные метки. При установке звёзд их следует совмещать на одной линии и располагать за шатуном.
Для улучшения качества и скорости закидывания цепи с меньшей звезды на большую с внутренней стороны ведущих звёзд предусмотрены специальные выемки и проточки, а также вклёпаны небольшие пины. Для облегчения схода цепи с большей звезды на меньшую зубья звёзд также могут иметь небольшие проточки, развод или пониженный профиль (высоту). Звёзды односкоростных систем, не предназначенных для переключения имеют полный профиль зубьев и не имеют никаких приспособлений для облегчения переключений.
Наборы звёзд для современных МТБ систем в своём большинстве подбираются таким образом, чтобы разница в количестве зубьев между соседними звёздами не превышала 12. Если разница в количестве зубьев между соседними звёздами будет больше 12, то возможна нестабильная работа, соскакивание и закусывание цепи, затрудненное переключение. Для шоссейных систем этот параметр равен 14 зубьев.
С каждым годом всё больше и больше набирают обороты ременные трансмиссии. В случае с ременной трансмиссией на паук вместо ведущих звезд крепится ведущий зубчатый шкив.
Немаловажный параметр систем это Q-фактор (Q-factor):
Ещё один немаловажный параметр систем это чейнлайн (Chain Line).
Чейнлайн— расстояние от продольной оси байка до средней звезды системы (для тройных систем) или до усреднного положения звёзд (для двойных систем). Для шоссейных систем чейнлайн составляет 43,5 мм. для двойных систем или 45 мм. для тройных. Для МТБ систем чейнлайн составляет 45,5 мм. для двойных систем или 47,5 мм. для тройных систем, у интегрированных систем чейнлайн равен 50мм. Суть чейнлайна заключается в том, что цепь при работе между звездой спереди и звездой сзади чаще всего имеет перекос, и диапазон этих перекосов должен быть наименьшим, иначе возможно плохое переключение, и износ цепи, звезд, закусывание.
Чтобы перекос был минимальным, нужно чтобы центр передних звёзд и центр задних звёзд были на одной линии. Например, если трансмиссия имеет 3 звезды спереди и 9 сзади, то передняя центральная и задняя 5 звезда должны быль на одной линии и при работе 2 х 5 перекос оставит 0мм.