Autoparts-remix.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цепная передача на велосипеде

Велосипеды без цепи: популярные технологии, их преимущества и недостатки

Идея заново изобрести велосипед, создав модель без классического цепного привода, не покидала инженеров с конца XIX века. Большинству проектов не суждено было продвинуться дальше прототипов, но ряд конструкторских идей сумел заслужить право на жизнь, выйдя на массовое производство. Сегодня на рынке существует несколько классов бесцепных велосипедов, способных полноценно конкурировать с традиционными моделями.

Велосипеды с вальной передачей

Изобретение вальной передачи – первая успешная попытка заменить цепной привод. К идее передавать крутящий момент через прямой вал с двумя зубчатыми передачами инженеры пришли еще в конце XIX века. Но это были односкоростные велосипеды, которые не смогли конкурировать с классическими цепными моделями.

Многоскоростные велосипеды с прямым валом начали создавать уже в наше время. Сегодня на рынке доступен пусть и ограниченный, но стабильный сегмент велосипедов с таким приводом, имеющий своих почитателей. Данные модели присутствуют в линейках таких крупных велобрендов как Sturmey-Archer, Shimano, SRAM.

Объективно о преимуществах

В чем прямой вал объективно выигрывает у цепи, и за что почитатели таких байков готовы выкладывать немалые суммы?

Велосипед с прямым валом – более практичен и безопасен в эксплуатации. Здесь нет открытых механизмов и можно не переживать, что одежда попадет в цепной механизм или будет запачкана в масле. Это удобно в первую очередь для людей, использующих велосипед в качестве ситибайка: для езды на работу, прогулок в городе и пр.

Высокая надежность и безотказность системы – также немаловажные преимущества моделей с вальной передачей. Компонентов трансмиссии здесь существенно меньше, и все они скрыты внутри корпуса. Таким образом, детали не подвержены воздействию воды, грязи и пыли; их не нужно чистить, смазывать и периодически подстраивать систему переключения скоростей как в обычных велосипедах. С такими велосипедами исключается вероятность срыва цепи со звездочек, и отпадает необходимость в ее замене по мере износа.

Использование прямого вала с коническими шестернями позволяет уменьшить коэффициент трения на механизмах, это отражается на высоком КПД и, как следствие, надлежащей эффективности педалирования. Отсутствие передней звезды обеспечивает увеличенный просвет между рамой и дорогой, что сказывается на улучшенной проходимости велосипеда, особенно в условиях города, где много бордюров.

О достоинствах планетарных втулок

Велосипеды с прямым валом имею систему планетарного переключения скоростей. При таком конструкторском решении все звездочки и другие компоненты трансмиссии находятся внутри задней втулки. Планетарные втулки обеспечивают широкий ряд практических преимуществ, о которых уместно поговорить отдельно.

Такие системы переключения надежны, долговечны и нетребовательны к обслуживанию благодаря своей закрытой конструкции, защищающей механизмы от грязи, воды и пыли. Велосипеды с планетарными втулками особенно удобны для городского движения, т.к. переключать скорости можно на месте, что актуально при постоянных остановках на светофорах и в пробках. Втулка с планетарным механизмом обеспечивает четкое и мягкое переключение передач, эффективный старт с места и плавный разгон.

Недостатки велосипедов с вальной передачей

Прежде всего – это их цена. Она объясняется высокой себестоимостью моделей и отсутствием массового производства. Но велосипед с вальной передачей – это хоть и дорогая, но, бесспорно, выгодная инвестиция, которая позволит в дальнейшем очень долго использовать байк без лишней головной боли связанной с техническим обслуживанием.

Велосипеды с прямым приводом критикуют за более жесткий ход, чем у цепных моделей. Подобное мнение не лишено оснований, но этот недостаток не ощущается при езде на хорошей и ровной дороге. Бесцепные велосипеды надежны и долговечны, но, как и любая другая техника, они не застрахованы от возможных поломок. Ремонт в этом случае будет на порядок сложнее и дороже или же окажется невозможен.

Велосипеды с ременным приводом

Модели с ременной передачей являются наиболее состоятельной альтернативой велосипедам с цепью. Сегодня такие байки присутствуют в ассортименте каждого крупного велобренда. Их спрос неуклонно растет последние 10 лет, с того момента как Gates Corporation – американская компания по производству передаточных ремней – представила свой революционный концепт Carbon Drive System, позволивший по-новому взглянуть на возможности ременной трансмиссии.

В конструктивном плане такая трансмиссия выглядит без лишних сложностей. Вместо цепи используют гибкий ремень с зубьями на внутренней поверхности. Передняя и задняя звездочка заменена двумя шкивами с отверстиями, через которые выдавливается грязь, налипающая на ленту. Ремень всегда остается в одной плоскости, и не перекидывается при смене передач. Переключение скоростей производится при помощи планетарной втулки, о которой мы уже успели рассказать выше.

Насколько надежная ременная трансмиссия?

Это первый вопрос, которым задаются, когда речь заходит о ременных передачах. Опасения что ремень порвется, будет прокручиваться при силовом педалировании и со временем растянется – невольно возникают у большинства людей, первый раз сталкивающихся с подобной технологией.

Читать еще:  Norco детский велосипед

В качестве аргумента свидетельствующего о незаурядной надежности синхронных ремней Gates, чью технологию сегодня в той или иной степени копируют все производители, достаточно упомянуть тот факт, что их успешно используют для мотоциклов, лент транспортеров, двигателей гоночных авто и другой техники, где механические нагрузки несопоставимо выше, чем в велоприводе.

Приводные ремни изготавливают из гибкого полимера на тканевом армирующем каркасе. Лента имеет слоеную структуру с прослойками из углеродных волокон (карбона), благодаря которым она не растягивается и демонстрирует феноменальную приспособленность к большим динамическим нагрузкам. Поверхность зубцов покрыта синтетическими полиамидами для защиты от преждевременного износа.

Объективно о преимуществах ременной трансмиссии

В сравнении с обычной цепью ременная передача обладает довольно внушительным перечнем достоинств. Она создает меньше шума – работает тихо, без скрежета и лязганий металла, а нижнее перо не пачкается и не повреждается железной цепью. Ремень ощутимо легче – это значимый аргумент, прежде всего, для приверженцев скоростного катания, которые не пренебрегают малейшей возможностью облегчить свой велосипед.

Обслуживание ременной трансмиссии сводится только к периодическому ополаскиванию водой, и в отличие от цепи ее не нужно смазывать. Сам ремень не подвержен коррозии и максимально практичен в повседневном использовании – не пачкает, не зажевывает и не рвет одежду.

При всей своей технологичности ремень все же подвержен износу прежде всего из-за стирания зубцов на внутренней поверхности ленты. Но опыт использования таких велосипедов показывает, что эксплуатационный ресурс ленты выше; в среднем она служит в два раза дольше, чем цепь. КПД ленточной трансмиссии при этом не уступает цепному приводу. В дополнение к перечисленным достоинствам, велосипедисту доступны все преимущества планетарной втулки – ее эксплуатационная неприхотливость, возможность переключения передач с места, отзывчивое и точное управление скоростями.

Недостатки ременной передачи

Велосипедный ремень является неразъемным. Поэтому конструкция велорамы должна предусматривать возможность разъединения пера для продевания ремня во время его установки. Наличие разъемного узла на раме, причем в месте, испытывающем большие нагрузки, по мнению некоторых скептиков, является существенным недостатком, негативно сказывающимся как на надежности самой рамы, так и на качестве наката. Сам же ремень поменять намного проще, чем цепь, поскольку нет необходимости в его расклепывании и пачкании рук в масле.

Для эффективной работы трансмиссии нужен ремень строго определенной длины. В отличие от цепи укоротить и самостоятельно подогнать его под свой велосипед не получится. Чтобы гарантированно избежать проблем с размером ремня и получать удовольствие от эффективной работы трансмиссии, его следует заказывать у производителя велосипеда. Очевидно, что владельцы такой техники становятся заложником проблем с запчастями.

В сравнении с цепью лента работает при гораздо большем натяжении. Это нужно для того, чтобы она не проскальзывала на шкивах и обеспечивала надлежащую передаточную способность. Высокое натяжение может увеличивать нагрузки на подшипники, снижая таким образом срок их службы.

Как продлить жизнь велосипедного ремня?

Ремень намного практичней обычной цепи. Его не нужно смазывать, оберегать от коррозии и он намного легче очищается от загрязнений. Но бесцепной привод в большей степени уязвим перед неправильной эксплуатацией, поэтому важно помнить о некоторых моментах, которые продлят жизнь ременной трансмиссии.

Ремень должен лежать в прямой плоскости, т.е. передний и задний шкивы должны быть хорошо выровнены и находиться строго напротив друг друга. Перекос ленты значительно ускоряет износ зубьев на ее внутренней поверхности и приводит к ухудшению работы трансмиссии, несмотря на то, что сам ремень продолжает передавать крутящий момент на колесо.

Распространенная причина преждевременного выхода ремня из строя – его загрязнение смазкой. Особенно уязвимыми являются торцы: попадание масла на эти места может вызвать расслоение ленты и ее преждевременный разрыв.

Вопреки заверениям скептиков, современные ремни не разрушаются от температурных перепадов и не меняют своих механических характеристик как при критически высоких, так и критически низких температурах. Но они уязвимы перед нежелательными механическими воздействиями – такие ремни нельзя сминать, завязывать в узел, натягивать на звезды-шкивы с помощью металлических инструментов.

Перспективные концепты бесцепных велосипедов

Среди наиболее значимых разработок последнего времени особым образом выделяется бесцепная трансмиссия велосипеда Driven, который в 2018 году представили инженеры датской компании CeramicSpeed.

На первый взгляд их концепт похож на велосипед с обычной вальной передачей. Но при более внимательном рассмотрении можно увидеть ряд принципиально новых конструкторских решений, которые позволяют на целых 49% снизить коэффициент трения в сравнении с обычной цепной трансмиссией.

Вместо цепи в этом велосипеде используют регулируемый вал – переключение скоростей происходит за счет изменения его длины. Классические зубчатые передачи на концах вала заменены на оригинальные подшипниковые механизмы. Они передают крутящий момент с минимальным трением и высокой энергоэффективностью.

В велосипеде имеется 13 передач, но потенциально их может быть намного больше благодаря узкой конструкции зубчатой кассеты. За счет ограниченного набора компонентов и отсутствия широкой задней кассеты трансмиссия имеет минимальный вес и в меньшей степени подвержена загрязнениям.

Читать еще:  Как зарегистрировать трактор без документов?

Из всех существующих концептов – это наиболее перспективная технология, которая с большой долей вероятности выйдет на массовый рынок.

Почему проскакивает цепь на велосипеде при нагрузке

Цепная передача велосипеда – это механизм, проверенный годами. Цепь велосипеда может безотказно прослужить долгое время, однако и этот технический узел подвержен повреждениям. В случае велосипеда отказ цепи эквивалентен поломке карданного вала автомобиля.

Самая частая проблема, с которой сталкивается велосипедист – это разрыв цепи. Про эту беду будет написана целая дополнительная статья. Сейчас же стоит обсудить проблему проскакивания цепи. В какой-то момент вы прикладываете к педалям усилие, а в результате получаете только проскальзывание цепи по кассете. Сопровождается этот процесс неимоверным скрежетом. Эффект часто аналогичен ситуации, когда цепь соскакивает.

Наверняка если вы долго использовали велосипед, то уже сталкивались с подобной проблемой. Почему проскакивает цепь на велосипеде при нагрузке?

Причин может быть несколько

  • Самая первая причина, которая бросается в глаза – это износ цепи и звездочек. И цепь, и звездочки (как на кассете, так и на системе) – это высокоточный механизм. Все зубчики и звенья рассчитываются инженерами и тщательно вычерчиваются перед производством. Любое отклонение приводит к тому, что цепная передача теряет плавность хода, начинает шуметь и проскальзывать. Происходит это из-за изменения формы зубчиков и износа звеньев цепи. Помимо износа роликов цепи, цепь имеет способность вытягиваться. Форма зубчиков меняется из-за истирания металла. В результате большого пробега зубья настолько выедает, что цепь на них уже не держится. Соответственно, приложение нагрузки приводит к тому, что цепь вроде и хватается за зубья, но при достижении высоких показателей проскальзывает. Характерно, что в данном случае цепь будет проскакивать в случае приложения большой силы (например, педалирование в гору). Способ ремонта здесь один – полная замена всего механизма. При замене имейте в виду, что заменять следует сразу всю трансмиссию велосипеда – кассету, цепь и звезды на системе. Только опытный пользователь сможет определить, можно ли ещё использовать звезды системы при замене кассеты и цепи. Если же использовать новые и старые компоненты вперемешку, то все новые детали износятся намного быстрее. Итак, отвечая на вопрос почему проскакивает цепь на велосипеде при нагрузке, в первую очередь нужно задуматься про износ механизмов.

  • Последняя важная причина – неправильная настройка переключателя. В статье про настройку заднего переключателя уже было описано, что ошибка регулировки может привести к сбоям в работе. Сейчас же вы видите этот сбой своими глазами. Переключатель перекидывает цепь в положение между звездочек кассеты. Если в это время происходит интенсивное педалирование, то цепь, попадая не на своё место будет проворачиваться. Процесс будет сопровождаться матюгами велосипедиста и скрежетом. Аналогичная ситуация наблюдается, если переключатель заклинивает. Это наверняка тоже известная для вас проблема. Переключатель «залипает» и стрекочет, не скидывая цепь на нужную передачу. Лечится проблема правильной настройкой переключателя.

На этом всё. Если у вас остались вопросы, то можете задавать их в наших группах в социальных сетях или писать в комментариях.

Цепная передача на велосипеде

Глава I. Основные сведения и особенности конструкции велосипеда.
Устройство, основные параметры и габаритные размеры. Часть 3

Понятие «передача велосипеда» сохранилось, очевидно, с того времени, когда велосипеды типа «паук» с большими передними колесами стали уступать место велосипедам с цепным приводом. Только так в то время можно было сравнивать скоростные возможности этих разных по конструкции велосипедов.

Эта величина представляет собой условный диаметр колеса такого велосипеда, у которого отсутствует цепной привод, шатуны соединены со ступицей приводного колеса, частота вращения колеса и шатунов равны. Это понятие часто используют спортсмены-велосипедисты при расчете кинематики привода велосипеда.

Передача велосипеда k вычисляется путем умножения наружного диаметра колеса в дюймах на передаточное отношение цепной передачи. Например, при колесе диаметром 28″, ведущей звездочке с 48 зубьями и ведомой с 19 зубьями передача велосипеда составит:

На большинстве дорожных велосипедов устанавливается цепная передача с постоянным отношением, которое является наиболее рациональным. Дорожные велосипеды отечественного производства чаще всего имеют «передачу», равную примерно 70″ (1,78 м). Для того чтобы вычислить шаг такого велосипеда, нужно «передачу» его, выраженную в метрах, умножить на число π, т. е. 1,78×3,14 = 5,6 м.

Оба понятия: «шаг велосипеда» и «передача велосипеда» — предназначены для оценки одного и того же параметра — скоростных возможностей велосипеда. Одновременно они косвенно указывают на сравнительную величину усилия, которое нужно прилагать к педалям для передвижения на сравниваемых велосипедах с одинаковой скоростью и в сходных условиях. Естественно, чем большой шаг или передача, тем это усилие должно быть больше.

Читать еще:  Поручение дополнительной работы сотрудника находящегося в отпуске

Несмотря на то, что понятие «передача велосипеда» все еще довольно широко употребляется в литературе о велосипеде и велосипедном спорте, по нашему мнению, следует отдавать предпочтение понятию «шаг велосипеда» как более современному. В том случае, когда велосипеды имеют колеса одинакового диаметра, сравнение их передач можно производить, пользуясь только передаточным отношением цепной передачи.

Шаг велосипеда k1 или развертка, представляет собой отрезок пути, проходимый велосипедом за один оборот шатунов, т. е. за один оборот ведущей звездочки. Чтобы получить величину шага велосипеда, нужно знать, какой путь проходит заднее колесо за один оборот, и сколько оборотов сделает оно за один оборот ведущей звездочки.

Путь колеса за один оборот с достаточной степенью точности можно считать равным длине внешней окружности шины колеса. Наружный диаметр шины приближенно можно определить по параметрам шины, прибавив к посадочному диаметру шины удвоенную величину ширины профиля шины. Эти величины обозначены на боковине шины, например, 40—622. В данном случае, D =622+2×40=702 мм, или 0,702 м.

Более точные данные содержатся ниже в табл. 2. Число оборотов заднего колеса, которые оно сделает при одном обороте ведущей звездочки, зависит от передаточного отношения цепной передачи, которое представляет собой отношение Z/z — отношение чисел зубьев ведущей и ведомой звездочек. Умножив длину внешней окружности шины на передаточное отношение передачи, получают шаг велосипеда k1 — πDZ/z. Например, в нашем случае при Z = 48 и z = 19 шаг велосипеда будет k1=3,14×0,702×2,53=5,6 м.

Цепная или ременная передача: что эффективнее?

Эффективность трансмиссии зависит от трения. Портал Friction Facts, изучающий факторы трения и их влияние на общую эффективность велосипеда подверг детальному разбору приводы с обычной цепью и с ременной передачей: который из них быстрее? Что ж, давайте ознакомимся с результатами исследований.

Зубчатый ременный привод доказал, особенно в городских и односкоростных велосипедах, что он довольно тих, практически не требует технического обслуживания и удивительно плавный. Он также лёгок, надежен и, поскольку практически не требует смазки, остается чистым. Но эффективнее ли он, чем обычный цепной привод? По словам вдохновителя Friction Facts Джейсона Смита, ответ: нет. По его измерениям, обычный цепной привод потребляет в среднем 2,92 Вт, тогда как ремень съедает 3,93 Вт. Хотя разница всего в 1 ватт не повод переживать для большинства людей, это складывается в весьма существенные 34,6 процента.

Однако эти данные надо все же воспринимать с некоторой оговоркой. При испытаниях цепной привод был натянут с типичным усилием порядка 1 килограмма, тогда как для ременной передачи рекомендованная преднагрузка гораздо выше — 38,5 кг — для того, чтобы предотвратить соскальзывание ремня под нагрузкой.

«Различие в эффективности рассматриваемых систем, очевидно, будет небезынтересно для гонщиков трека и любых гонщиков, которые часто задавались вопросом об эффективности ременной передачи по сравнению с цепным приводом, — говорит Смит. — Впрочем, я не считаю результаты удивительными. Как и оговаривается в руководстве пользователя от производителя, приводной ремень значительно менее эффективен, чем традиционный односкоростной цепной привод».

Из любопытства Смит также провел тесты с нулевой предварительной нагрузкой, и вот здесь результаты становятся действительно интересными. Цепной привод без преднагрузки почти не дает трения, а вот ременный привод все еще съедает 1,73 Вт.

При этом Смит отметил, что наклон двух линий на графике не был одинаковым соответственно увеличению приложенной нагрузки, то есть, говоря другими словами, при увеличении нагрузки цепь создает больше трения, чем ремень! Смит отметил также, что точка пересечения линий на графике приходится приблизительно на 208 ватт в условиях постоянного педалирования, а затем преимущество ременной передачи начинает только увеличиваться.

«Ну и что?», — спросите вы. Хороший вопрос! Большинство любителей и даже большинство энтузиастов-гонщиков, вероятно, не заметят особой разницы. Тем не менее, трековые гонщики топ-уровня, имеющие значительно большую выходную мощность, прилагаемую на педали, естественно, могут быть заинтересованы в снижении потерь от трения, учитывая тот факт, что гонка может быть выиграна или проиграна из-за сотых долей секунды.

Стандартный протокол установки ременной передачи подразумевает, что для системы даже с более пологим наклоном графика трения, вырабатываемого в зависимости от приложенной нагрузки, преднагрузка 38 кг слишком велика, чтобы быть эффективной. Однако теоретически, если дополнить систему с меньшим натяжением шестерёнкой с более мелкими зубцами, чтобы предотвратить соскакивание ремня, то, возможно, гонщики трека могли бы извлечь выгоду из системы с зубчатым приводным ремнем.

«Неожиданные результаты тестов становятся очевидными, когда анализируется эффективность ремня в сравнении с цепью без предварительной нагрузки, — говорит Смит. — Эти результаты показывают, что ремень более эффективен при усилиях выше 208 Вт».

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector