Как сделать самодельный блок звездочек для велосипеда . Дорожный велосипед прост и надежен. У него безотказный ножной тормоз, что немаловажно при движении по бездорожью, но нет переключения передач, как, например, у многоскоростных велосипедов типа «Турист», так необходимых при езде по пересеченной (с холмами и оврагами) местности.
Однако «Турист» имеет только ручной тормоз, на мой взгляд, не обладающий ни плавностью, ни надежностью, ни износостойкостью, да и стоит он гораздо дороже. А нельзя ли объединить достоинства обоих типов велосипедов? Оказывается, если подумать, то частично можно, установив на дорожном вместо штатной ведомой звездочки блок из трех жестко скрепленных (сваренных) через дистанционные проволочные кольца соосных звездочек.
Первая (малая) звездочка , имеющая 18 зубьев, штатная. Она закаленная, поэтому ее для последующей сварки в блок надо отпустить, то есть разогреть на огне (в костре или над газовой горелкой) до красного цвета и охладить на воздухе. Вторая и третья звездочки, соответственно с числом зубьев 24 и 28, самодельные. Они изготовлены из листовой стали толщиной 2,3 мм по следующей технологии. На небольшом листе ватмана циркулем проводится окружность (для второй звездочки диаметром 97 мм).
Затем ватман укладывается на мягкий картон (или несколько слоев газет). На листе размещается часть велосипедной цепи (24 звена) так, чтобы центры осей ее звеньев расположились приблизительно на начерченной окружности, а расстояние между осями первого и последнего звена было равным шагу цепи- 12,7 мм.
Эта часть цепи аккуратно накрывается кусочком фанерного листа и через него рукой прижимается к ватману. На бумаге останутся отпечатки осей. Затем на стальной лист наклеивается этот оттиск и через него на металле, по середине отпечатанных кружочков от осей, накерниваются центры и сверлятся 24 отверстия диаметром 8,5 мм.
Далее из стального листа зубилом или ножовкой вырезается заготовка звездочки. Остается лишь по шаблону разметить, аккуратно обточить на наждаке и напильником каждый ее зуб, а также сделать центральное отверстие диаметром 51 мм. Таким же способом изготовлена и третья звездочка, только диаметр окружности на ватмане равнялся 112 мм и на нее были уложены 28 звеньев цепи. На место этой звездочки можно установить и готовую от старого детского велосипеда - она имеет такое же количество зубьев с тем же шагом. Только перед сваркой ее тоже нужно отпустить.
Две кольцевые дистанционные вставки с внутренним диаметром 52 мм согнуты из 6-мм стальной проволоки. Прежде чем соединить звездочки в единый блок, для удобства и надежности сварки их с кольцами в самодельных звездочках просверлено несколько технологических отверстий диаметром 12 мм. После этого, обеспечив соосность звездочек для предотвращения биения зубчатых венцов, кольца и звездочки последовательно приварены друг к другу точками, равномерно распределенными по окружности.
Изготовленный блок звездочек посажен на наружную часть ведущего конуса задней втулки велосипеда и штатная (меньшая) звездочка приварена к нему по кругу надежным сплошным швом. Можно было бы просто зафиксировать блок «родным» пружинным кольцом, как обычно, но нет гарантии, что термически отпущенные шлицы малой звездочки выдержат увеличившиеся нагрузки. Для сварочных работ ведущий конус освобожден от подшипника и роликов и термически отпущен аналогично звездочке . Повторную закалку детали, как показала эксплуатация, можно не делать.
Длины оси хватает, чтобы закрепить ведущее колесо с блоком звездочек в задней вилке велосипеда. А вот простой и надежный самодельный механизм переключения скоростей я, как ни старался, сконструировать не смог. Поэтому установил на своем дорожнике стандартный механизм от старого велосипеда «Турист», жестко закрепив его болтом М10 прямо в отверстии рамы.
Рычажок переключения передач расположил под сиденьем. Тем же, у кого нет такого переключателя скоростей, советую заготовить два отрезка цепи с замками на обоих концах: первый - с пятью звеньями, второй - с девятью. Тогда перед очередной поездкой еще дома можно удлинить (или укоротить) цепь и поставить ее на нужную звездочку в зависимости от предполагаемого характера трассы, скорости движения и своей физической формы.
Например, если предстоит ехать налегке по шоссе, то выбираются меньшая звездочка и укороченная цепь (без вставок). Когда же надо преодолевать путь по проселочной дороге, да еще с грузом, в цепь вставляется длинный отрезок - для большей звездочки.
Блок звездочек на ведущем конусе задней втулки дорожного велосипеда: 1 - малая звездочка (z = 18, t = 12,7, от дорожного велосипеда); 2 - промежуточная звездочка (z = 24, сталь, лист s2,3); 3 - большая звездочка (z = 28, сталь, лист s2,3); 4 - кольцевые дистанционные вставки (сталь, проволока диаметром 6); 5 - ведущий конус втулки; 6,12 - пыльники; 7 - наконечник задней вилки велосипеда; 8 - ось; 9 - гайка; 10 - шайбы; 11 - неподвижный конус; 13 - корпус втулки; 14 - чашка; 15 - ведущий ролик; 16 - подшипники
Изготовление звездочки
Изготовление оттиска: 1 - приводная цепь; 2 - лист ватмана
Сварка дистанционных вставок со звездочкой через технологические отверстия: 1 - звездочка; 2 - дистанционная вставка
Звезды – узлы трансмиссии для осуществления цепной передачи усилий от ног велосипедиста на заднее колесо. Звездочки для велосипеда играют первостепенную роль – без них он просто не поедет. Односкоростные модели снабжаются парой – ведущей и ведомой звездами. Велосипеды с многоступенчатой трансмиссией оснащаются скоростными наборами спереди (система) и сзади – трещотка или кассета.
Количество и размеры звезд определяют гибкость велосипеда в различных дорожных условиях. Благодаря правильному передаточному отношению, можно существенно снизить энергозатраты на поездку и перемещаться с комфортной скоростью. Долговечность деталей зависит от качества материала, стиля катания и качества обслуживания – при должном уходе даже «начальные» звезды прокатают дольше профессиональных, но запущенных.
Передаточное отношение ведущих и ведомых звезд
Звезды на скоростных велосипедах располагаются на правом шатуне (ведущие) и втулке заднего колеса (ведомые). Через цепь идет передача усилий от передних шестерней к задним. Интересно, что заднее колесо, наоборот, ведущее, а переднее – ведомое.
Передаточное отношение – разница между размерами и количеством зубьев на звездах. Данный параметр напрямую влияет на скорость передвижения и мощность передачи. Высокое передаточное отношение обеспечивают большая ведущая и малая ведомая шестеренки, низкое – наоборот, малая передняя и большая задняя звездочка. Соответственно, передачи на классической трансмиссии в первом случае 3 х 8, а во втором 1 х 1.
Чем больше передняя звезда, тем выше скорость. Например, спереди имеется 44 зуба для зацепления цепи, сзади – 11 зубьев. За один оборот педалей задняя шестерня и проделают 4 оборота. Если взять передачу 22 на 11, то здесь за один оборот педалей будет сделано только 2 оборота колеса. На низких передачах наблюдается обратная ситуация: спереди цепь стоит на 22-зубчатой шестерне, а сзади на 32. Передаточное отношение меньше 1, то есть за 1 оборот педалей колеса не успевают прокрутиться полностью.
Высокие передачи предназначены для быстрого передвижения по ровной дороге. На подъемах, при встречном ветре и в плохих дорожных условиях используются пониженные передачи – скорость велосипеда ниже, зато выше мощность и меньше энергозатраты. Зачастую используются передачи со средним соотношением звезд, например, 2 х 5 и 2 х 6.
На каждую звезду системы приходится свой диапазон на кассете. Он может «плавать», то есть одна и та же задняя передача относится к двум звездам системы сразу, но, в принципе, закономерность такая:
Схема оптимального соотношения передач при разных режимах езды
- разборные на едином барабане с разделителями;
- на пауке;
- на блоках (нескольких пауках);
- Open-Glide;
- X-Dome.
Первый тип кассеты самый простой – все звезды устанавливаются на единый шлицевой барабан. Между собой разделены перегородками – спейсерами. К недостатку относится постоянная нагрузка на барабан. Зато неоспоримое преимущество в том, что их легко разобрать и поменять одну звездочку. Их легко почистить, но при этом компоненты чаще загрязняются.
Паук – лайт-вариант разборной кассеты. Нагрузка на барабан не такая большая – здесь она поступает не от каждой звезды, а только от шлицевого крепления паука. Эти кассеты легче, реже загрязняются.
Конструкция на нескольких пауках включает в себя несколько пар плюс отдельно закрепленные на барабане маленькие звезды. Модель очень удобна тем, что новый блок легко подобрать и, в отличие от разборного аналога, не надо долго возиться со спейсерами и раскладывать всю кассету. Разработка этой штуки принадлежит японскому производителю запчастей Shimano.
Open Glide – цельный набор, который насаживается на самую большую шестерню. Неприхотливая модель: благодаря высококачественному материалу меньше износ, долгий срок службы, небольшой вес. Правда, чистить сильно загрязненную кассету проблемно.
Цельно-разборный набор шестерней SRAM X-Dome
Аналогичной конструкцией представлена система X-Dome. Здесь с барабаном контактируют и большая, и маленькая звезды. На них насаживается цельнофрезерованный блок из 7–8 звезд. И Open-Glide, и X-Dome принадлежат фирме SRAM.
Как почистить и смазать звездочки
Трущиеся механизмы требуют периодической смазки и чистки от грязи. Это позволит улучшить качество поездок и удлинит срок эксплуатации трансмиссии. В комплект классических односкоростных моделей зачастую входит защита цепи. Рекомендуется оставить ее. Она также предохраняет от лишней грязи переднюю звезду.
Уже после нескольких покатушек по лесам, пересеченке и бездорожью горный велосипед обрастает грязью. И если на колесах и раме ее хорошо видно, то в механизмах не всегда. Поэтому чаще нужно осматривать своего двухколесного коня и вовремя принимать меры.
Чистка велосипедной кассеты:
1. Разжать ободной тормоз (снять калипер на дисковом тормозе), снять заднее колесо.
2. Осмотреть на грязь. Если все очень плохо, придется снимать и разбирать кассету. При незначительных загрязнениях можно чистить прямо на колесе.
3. Для очистки лучше используются специальные узкие щетки. Они позволяют залезть в глубокие промежутки между шестернями и найти там много интересного. Да и гораздо удобнее, чем залезать в зазоры тряпкой.
4. Очистить зубчики можно при помощи старой зубной щетки или же стереть абразив мягкой салфеткой.
5. После этого протереть поверхности керосином, дать высохнуть и нанести смазку на зубчики и ямки. Одновременно с кассетой чистить и смазывать рекомендуется и цепь. Только так будет достигнут нужный результат.
Чистка системы делается по аналогии. Здесь все проще: колесо снимать не нужно, всего несколько звезд. Правда, работать нужно аккуратно, чтобы не повредить и не расстроить переключатель.
Звездочки – важнейшие составляющие трансмиссии, без которых движение невозможно в принципе. Правильный подбор передач, периодическая очистка и своевременная замена изношенных компонентов позволят избежать неприятных сюрпризов на дороге, а , действительно, будет скоростным, а не ехать только на одной передаче.
Одной из проблем педального привода велосипеда была и пока остается необходимость изменения крутящего момента на ведущее колесо в зависимости от дорожных условий. И надо сказать, что конструкторы ее решают, но по-разному. Ими созданы даже планетарные приводные втулки, однако они сложны, а значит, и не дешевы. Поэтому чаще всего на заднем колесе устанавливают многоступенчатую передачу с несколькими звездочками и механизмы переброски и компенсации длины цепи. Это наиболее отработанный и недорогой вариант. Но количества звездочек (обычно три, иногда четыре) иногда не хватает. Тогда для увеличения числа "скоростей" ведущую звездочку тоже делают двух- и даже трехступенчатой.
Суть такого устройства в том, что ведущая звездочка разрезается на четыре сектора, которые посредством многоступенчатого кулачка одновременно симметрично раздвигаются во все стороны (или сдвигаются обратно), меняя передаточное отношение привода. Но проблема здесь в том, что секторы охватывает не ремень, а цепь, и как их раздвинуть? Тогда с зубьями оставляем только два противоположных сектора для обеспечения передачи крутящего момента, а у другой пары секторов зубья срезаем - они будут служить только для опоры и направления цепи. Теперь, когда один из секторов с зубьями выйдет из зацепления, ручным разворотом кулачка раздвигаем (сдвигаем) секторы, изменяя крутящий момент. Но практически можно обойтись и без гладких опорных секторов. Тогда цепь будет охватывать "квазиэллиптический" контур. Таким образом, здесь реализуется еще и идея эллиптической звездочки, как известно, значительно повышающей КПД привода.
Установить же такую двухсекторную звездочку можно на любой велосипед вместо штатной, снабдив цепной привод простым пружинно-рычажным компенсатором вблизи ведомой звездочки.
Итак, конструкция устройства. Сначала отметим, что все его детали - стальные, а плоские выполнены из 3-мм листа.
К внутренней части кареточной головки штатного правого шатуна приварен направляющий диск диаметром 260 мм. В диск симметрично на расстояние 65 мм от центра жестко вмонтированы (приварены) две оси, на каждой из которых предварительно с подкладной дистанционной шайбой (толщиной чуть больше кулачка) свободно надет рычаг. К каждому рычагу через шайбы двумя винтами прикручен девятизубый сектор, вырезанный из стандартной 28-зубой ведущей звездочки детского велосипеда. Винты, расположенные ближе к осям, на концах имеют проточки (штыри), которые входят в контакт с уступами двухлепесткового многоступенчатого кулачка, свободно надетого на кареточный вал. Для поворота кулачка к его последним выступам приварены рукоятки. Винты со штырями обоих рычагов (а значит, и зубчатые секторы) стянуты между собой нормально сжатой цилиндрической пружиной. Глубина уступов кулачка в процессе предварительной сборки и наладки корректируется напильником с таким расчетом, чтобы первые зубья секторов свободно входили в звенья цепи. С этой же целью (чтобы цепь вдруг не соскочила, не попав на первый зуб) к нему приварены усики - направляющие. Чтобы при максимальном раскрытии секторов усики не цеплялись за раму велосипеда, их не следует делать широкими. В крайнем случае можно немного молотком подправить раму.
Для переключения передач надо прежде всего расположить шатун так, чтобы один из секторов вышел из зацепления с цепью. Нагнувшись, велосипедист правой рукой разворачивает рукояткой многоступенчатый двухлепестковый кулачок на один или несколько уступов, увеличивая (или уменьшая) тем самым передаваемый приводом крутящий момент.
Поскольку общая разность звеньев цепи при максимальной раздвижке зубчатых секторов и при минимальной сдвижке составляет 16 штук, то в приводе тоже необходим пружинно-роликовый компенсатор изменения длины цепи. Компенсатор состоит из жестко закрепленного на задней вилке рамы кронштейна и шарнирно (на оси) подвешенного на нем поворотного рычага. На концах рычага на своих осях установлены два ролика из шарикоподшипников 201, "обжатых" шайбами для направления цепи. Один конец рычага соединен с рамой пружинной растяжкой.
Воспользоваться здесь, конечно, лучше ручными тормозами, но можно и ножным. Для этого на заднюю вилку рамы следует установить дополнительно ложеуловитель, сделанный из жести, который предотвратит попадание провисшей части цепи между колесом и рамой. Рычаг компенсатора при этом упрется в перо вилки и вернется на место после окончания торможения под действием пружины.
Для обеспечения работы устройства необходимо хорошо смазать все контактирующие поверхности и звенья.
Многоскоростная ведущая звездочка:
1 - правый шатун; 2 - направляющий диск; 3 - двухлепестковый кулачок; 4 рукоятка разворота кулачка (проволока 04, 2 шт.); 5 - цепь; 6 - нормально сжатая пружина; 7 - зубчатый сектор (от ведущей 28-зубой звездочки детского велосипеда, 2 шт.); 8 - рычаг (2 шт.); 9 - палец крепления рычага к диску (2 шт.); 10 - кареточный вал; 11 - винт крепления сектора к рычагу (2 шт.); 12 - винт крепления сектора к рычагу со штырем (2 шт.); 13 - дистанционная шайба (2 шт.)
Механизм компенсации изменения длины цепи:
1 - правый шатун; 2 - направляющий диск; 3 - рукоятка поворота двухлепесткового кулачка; 4 - цепь; 5 - правое перо задней вилки; 6 - ложеуловитель (жесть s0,5); 7 - пружина (от старого эспандера); 8 - кронштейн (Ст3, лист s3); 9 - поворотный рычаг (Ст3, лист s3); 10 - ограничительная шайба (4 шт.); 11 - приводная звездочка заднего колеса; 12 - ролик (подшипник 201, 2 шт.)
