Велосипед – простой или сложный механизм? Все зависит от того, с какой стороны посмотреть и какой конкретно велик у нас перед глазами. Например, устройство МТБ можно назвать сложным по сравнению с сити-байком, но простым относительно автомобиля. Тем не менее даже самая заурядная модель – система взаимосвязанных узлов. Выделить какой-то один из них не получится – эксплуатацию обеспечивает слаженная работа всех механизмов. Как раз к таким относятся колесные втулки.
Велосипедные втулки отвечают за распределение круговых и радиальных нагрузок, равномерность вращения колеса, накатистость, а в некоторых случаях – за переключение передач и остановку велосипеда. Исходя из этого, понимаем, что состояние втулок напрямую влияет на качество езды. А раз так, остановимся на этом механизме подробнее: как он устроен, чем различаются между собой втулки, как обслуживать этот узел.
Устройство велосипедных втулок
Механизмы такого типа впервые появились именно на велосипедах. В основе работы втулки лежат подшипники качения – шариковые детали для передачи крутящего момента от оси на корпус втулки и вращения колеса. Распространение получили три основных типа подшипников качения – шариковая насыпь, сепараторные и закрытые (промышленные).
Классическим и универсальным устройством обладает передняя втулка:
- ось колеса с креплениями к дропаутам;
- подшипники;
- защитные вставки – пыльники;
- корпус;
- наружные крепления под спицы.
Конструкция идентична на велосипедах любого типа, начиная от стандартных дорожных моделей и заканчивая скоростными велосипедами специального назначения. Разумеется, что при схожести общего строения втулки будут различаться между собой по материалу, весу, прочности, степени защиты и ходовому ресурсу.
Втулки на передние колеса легче и проще, чем на задние. Это связано с меньшей динамической нагрузкой на переднюю часть велосипеда. Кроме этого, сложность заднего механизма по сравнению с передним связана с наличием свободного хода. Он устанавливается на всех велосипедах, кроме fix-байков. Также перед легче перебирать своими руками.
Стандартное устройство осевого колесного узла
Какими бывают корпуса втулок велосипеда? По типу производства они разделяются на:
- литые,
- штампованные,
- точеные.
По сравнению с точеными и штампованными (прокатными), литые втулки обладают низким запасом прочности, а также чуть уступают им по весу. Однако при грамотной эксплуатации и своевременном обслуживании они также могут прослужить достаточно долго без расспицовки колес. Применяемые материалы – алюминиевые сплавы для литья и точки, сталь используют в штамповке. Ось изготавливается из стали, алюминия и реже – из титана.
На большинство втулок велосипедов устанавливают конусные подшипники с радиальным упором. Деталь крепится таким образом:
- На ось навинчивается конус.
- Сверху на корпус насаживается подшипник.
- Внешняя часть плотно прилегает к корпусу втулки.
Подшипники такого типа получили распространение благодаря высокому ходовому ресурсу возможности перебрать и отрегулировать по мере износа.
Некоторые модели горных и шоссейных велосипедов оснащаются радиальными пром-подшипниками. В сравнении с классическими открытыми шариковыми системами прома не требуют разборки и просты в установке. За счет меньшего сопротивления качению и более высокого КПД эти подшипники значительно увеличивают ходовой ресурс втулки.
Задние втулки – разновидности и принципиальные отличия
Устройство осевых узлов для задних колес сложнее, чем для передних – выше уже упомянули о встроенном механизме свободного хода. Кроме этого, втулки снабжаются специальными вставками под кассету, трещотку, тормозные диски. На моделях с планетарным переключением передач задние втулки – это сложные шестеренчатые системы.
И конечно, на классических советских велосипедах и современных сити-байках они оснащены тормозным механизмом:
Схема задней втулки с барабанным тормозом
По конструкции задние велосипедные втулки разделяются на виды:
- классическая, без тормозов, с креплением под кассету и/или диск;
- тормозная с внутренним барабанно-колодочным механизмом;
- планетарная;
- червячная;
- flip-flop;
- без свободного хода.
Классические узкие втулки по внешнему виду схожи с передними. Устанавливаются на скоростные модели, имеют встроенный механизм свободного хода. Принцип работы заключается только в прямой передаче усилий от педалей через трансмиссию на ось. Фиксацию втулки обеспечивают собачки, которые в отсутствие приложенных усилий удерживают корпус, за счет чего колесо крутится самостоятельно по инерции.
Отличия передней и задней втулок горного велосипеда
Планетарка – модель, которая вызывает живой интерес у велосипедистов. Вся многоступенчатая трансмиссия скрыта в корпусе втулки, благодаря чему ей не требуется регулировка, она на 100% защищена от вредных погодных условий и обладает очень высоким ходовым ресурсом.
Классическая система планетарки – три передачи: стандартная, повышенная и пониженная. На картинке показана модель с ножным тормозном, как на советских сити-байках, но существуют и бестормозные планетарки. Высокоскоростные трансмиссии оснащаются пятью, семью и восемью передачами. По числу передаточных отношений они сопоставимы с 24-ступенчатыми кассетными системами.
Велосипедная трещоткаРемонт планетарок не предусмотрен, они служат один раз. Сложности могут возникнуть с обслуживанием осевого узла и подшипников, если они износятся раньше механизма переключения скоростей. Также есть и пара других недостатков – высокий вес и относительно низкая ударная прочность. Планетарки ставятся на городские модели, так как в агрессивных условиях быстро изнашиваются.
Червячная и барабанная тормозные втулки устанавливаются на задние колеса односкоростных велосипедов. Торможение происходит при движении педалями назад. Механизм работает по следующему алгоритму:
- При движении ведомой звезды назад активируется механизм свободного хода. На всех ножных тормозных системах есть некоторый запас, когда звезда может провернуться назад на 1/8 оборота. Это, в свою очередь, снижает эффективность торможения.
- Остановка корпуса.
- Вращение барабана и раздвижка тормозных колодок, остановка колеса.
- При отсутствии приложенных усилий на педали пружина барабана должна мгновенно отскакивать. Если этого не происходит (говорит об износе механизма), колесо необходимо растормозить, прокрутив педали вперед.
Червячный тормозной механизм отличается от барабанного тем, что к внутренней стенке корпуса при вращении звезды в обратном направлении прикладывается резьбовой шнек. Преимущества тормозных втулок:
- не требуется частое обслуживание – этому способствует герметичный корпус и большое количество смазки;
- по необходимости легко извлечь и смазать подшипниково-осевую часть, не задевая тормоза;
- относительно небольшой вес, хорошая прочность.
Flip-flop, или двухзвездочная втулка, – система, которая позволяет развернуть колесо на 180 градусов. По обоим концам расположены две звезды разного диаметра, в зависимости от предполагаемых условий езды колесо повернуть большой или маленькой звездочкой.
Велосипед на flip-flop можно считать двухскоростным
Двухзвездочная модель не имеет встроенного тормозного механизма и даже свободного хода. Задняя втулка без свободного хода передает усилия в обоих направлениях – от педалей к колесу и от колес к педалям. Благодаря этому, динамика велосипеда заметно увеличивается по сравнению с моделями на свободном ходу.
Амортизационные втулки – сравнительно новая и малоизвестная разновидность. Устанавливается на передней оси и служит гасителем колебаний колеса. При движении велосипеда совершает возвратно-поступательное движение вверх-вниз по направляющей скобе. Для достижения амортизационного эффекта снаружи окаймлена упругими эластичными вставками.
Типы креплений на раму велосипеда
Рассмотрим, какие крепления бывают на колесные оси. Традиционно представлены тремя типами:
- гайковые – на бюджетных дорожных и скоростных моделях, ось закреплена на дропауты двумя гайками;
- шлицевые – имеют аналогию с гайками, вместо них на ось накладываются плоские шлицевые накладки;
- эксцентрики – распространенное крепление на скоростных велосипедах, пружина фиксируется зажимной гайкой и рычагом.
С позиции удобства эксцентрики лучше гаек и шлицев – колеса снимаются и ставятся за полминуты, механизм простой и относительно долговечный. Однако сила закрепления не соответствует агрессивным условиям езды – слишком высокие нагрузки на крепления.
Специально для этих целей были придуманы гибридные крепления «эксцентрик-гайка». С правой стороны ось крепится к дропауту через обычную гайку, а с левой зажимается рычагом. Установка такого эксцентрика выглядит таким образом:
- Ось продевается через рычажное крепление через весь корпус втулки.
- Резьба накручивается на дропаут вилки или заднего пера.
- Сверху накидывается гайка.
- Зафиксированный с правой стороны эксцентрик зажимается обычным рычагом.
Рычажно-резьбовой эксцентрик Maxle
Таким образом, колесо не ослабнет на высокой скорости по бездорожью. Если обычный эксцентрик уже не спасает, есть смысл выбрать именно такой тип крепления.
Переборка втулки – просто, быстро, качественно
Рано или поздно необходимость залезть в осевую систему колеса и отремонтировать ее возникает у любого велосипедиста, даже владельца стандартного сити-бийка. Со временем смазка стареет, подшипники истираются, могут поломаться шайбы, да и ось невечная.
Неисправности втулок определяются очень просто:
- ухудшение наката, снижается средняя скорость велосипеда;
- хруст подшипников;
- люфт;
- подтекание смазки;
- трещина в корпусе.
Для устранения последней проблемы потребуется разборка колеса, в остальных случаях можно обойтись без расспицовки. Вообще операцию по снятию корпуса лучше доверить мастеру – спицы снять получится легко, а вот надеть обратно и правильно настроить получится не всегда.
Порядок действий, как разобрать втулки самостоятельно:
- Снять колеса с дропаутов.
- При помощи гаечных ключей подходящего размера ослабить крепежные гайки на оси. С заднего колеса необходимо снять кассету с помощью съемника.
- Подшипники могут быть застопорены колечками. Тонкой отверткой аккуратно поддеваем их.
- Теперь мы получили доступ к подшипникам. Извлекаем их наружу и аккуратно откладываем в сторону. Нежелательно, чтобы шарики рассыпались.
- Вытащить ось из полости корпуса.
- Протереть внутреннее пространство и детали от застаревшей смазки. Аккуратно сложить запчасти на чистую тряпочку.
Разобранный червячный осевой узел заднего колеса
При профилактической переборке детали и корпус смазываются, и далее узел собирается в обратном порядке. Как видно, сделать переборку очень просто, полчаса от силы.
Примечание: для втулок лучше приобрести специальный смазочный состав, а отдельно на подшипники можно нанести густую смазку.
А что делать, если требуется замена подшипников, оси, шайбочек, а то и всей втулки? За заменой всего узла лучше обратиться в мастерскую. Если быть точнее, то необходима переспицовка колеса. В остальном же самостоятельно починить внутренний механизм не составит труда:
- Подбираем подшипники по типоразмерам. На одну сторону они устанавливаются внешней, на другую – внутренней стороной, главное, не перепутать.
- После разборки все детали лучше сложить в том порядке, в каком они были установлены на втулку – так легче потом собрать.
- Смазывать необходимо сначала внутреннюю полость, потом ось и только в последнюю очередь подшипники.
- После того как сборка завершена, устанавливаем колеса на велосипед и проверяем работу втулок. Люфт, затормаживания, вытекания смазки – все это признаки неправильной переборки.
Крепежные гайки должны быть затянуты, но не должны мешать вращению оси. Слабая затяжка вызовет люфт, а слишком сильная – дополнительную нагрузку на подшипники и затрудненное вращение. Разобрать и собрать втулку просто, с задней все осложняется съемом кассеты, тормозного диска. Кроме того, ее устройство за счет встроенного механизма свободного хода (как минимум) сложнее, чем у передней, поэтому перебирать следует с особой аккуратностью.
