Istoria bicicletei. Cum să vă îngrijiți corect bicicleta Transmisia și frânele bicicletei

Există cel puțin patru răspunsuri la întrebarea „cine a inventat roata”:

• Profesorul von Drez - inventatorul scuterului cu două roți;
• Kirkpatrick McMillan este un fierar care a fost primul care a adăugat pedale la „cărucior”;
• Pierre Lallement este un producător de cărucioare care a brevetat o bicicletă cu pedale;
• John Starley este un antreprenor care a produs prima bicicletă modernă.

În plus, ei nu uită să atribuie invenția următoarei biciclete lui Leonardo da Vinci și personajului popular rus Artamonov.

von Dreza

Anul general acceptat al invenției bicicletei este 1818, când un pădurar din orașul Karlsruhe din Baden, germanul Karl von Dres, a descris și patentat invenția sa - o mașină cu două roți condusă de picioarele călărețului. Ar fi mai corect să o numim o invenție, dar toate elementele, cu excepția pedalelor și a sistemului de propulsie, erau la locul lor: două roți, un cadru cu șa, un volan care vă permite să rotiți roata din față.

Soarta invenției a stat la un moment dat în balanță. După ce a început să lucreze la o „mașină de mers”, pe care a inventat-o ​​încă din 1810, în 1816 inventatorul a efectuat teste pe teren, mergând cu bicicleta timp de aproape 20 de kilometri, încântând locuitorii cu inteligența și viteza sa de mișcare. A depășit 10 km/h. Spre deosebire de oamenii de rând, guvernul orașului nu a fost impresionat de mașină și ia ordonat lui von Dres să nu mai inventeze bibelouri, așa cum credeau ei, sub amenințarea cu demiterea.

Pierderea unei poziții bune în serviciul public era un pericol grav, iar de câțiva ani nimeni nu a văzut invenția. Anii grei „au ajutat” la răspândirea bicicletei. Anul 1816 s-a dovedit a fi uscat. Recoltele au fost proaste, iar sătenii, în urma tăierii animalelor, au început să scape de cai. Când a venit timpul să transporte încărcăturile grele, și-au adus aminte de trăsura elegantă a pădurarului, iar mașina de mână a început să se răspândească prin zonă.

Popularitatea invenției a fost asigurată în sfârșit de ducele bavarez, căruia i-a plăcut atât de mult noul produs, încât a finanțat producția primului lot de masă, iar deja în 1819 au apărut biciclete la Paris și Londra, unde au fost îmbunătățite în continuare de mulți locali. mecanica.

Istoria dezvoltării

Primele mențiuni despre astfel de mecanisme se găsesc la sfârșitul secolului al XVIII-lea, iar indicii vagi se găsesc chiar și în cronicile italiene de la mijlocul anilor 1400 și în lucrările lui da Vinci. Cronologia modernă a invențiilor este următoarea:

• 1818 - von Drez patentează scuterul său, designul începe să se răspândească în toată Europa.
• 1840 - Fierarul scoțian Kirkpatrick Macmillan adaugă pedale la designul unei „mașini de mers”, dar invenția nu se răspândește dincolo de satele din jur.
• 1860-1866 - Parizianul Pierre Lallement (conform altor surse - Michaud), la repararea unui scuter, îi atașează pedale; timp de câțiva ani, o nouă invenție numită „bicicletă” a fost produsă de compania sa în volume de 400 de produse pe an.
• 1869 – Prima cursă are loc în Franța.
• 1870 – lansarea primei biciclete din metal.
• 1876 ​​- prima bicicletă cu tracțiune spate, un experiment al englezului G. Bates.
• 1879 - prima bicicletă cu transmisie cu lanț, creată de inventatorul G. Lawson.
• 1885 – începerea vânzărilor bicicletei Rover, un analog structural complet al bicicletei moderne.
• 1888 - prima anvelopă pneumatică, inventată de inventatorul său Danlop din Scoția.
• 1915 – Primele biciclete cu două suspensii intră în armata belgiană sub marca Bianchi.

Forme

Scuter

Totul a început cu un cadru simplu și roți identice. Au existat multe opțiuni pentru astfel de mecanisme. Se numeau „cărucior” sau „cal dandy” (în Anglia). Ușorând perfect încărcătura și permițând transportul de mărfuri semnificative, aceste invenții și-au făcut loc pe piața europeană a secolului al XIX-lea, dând impuls noilor dezvoltări.

Bicicleta cu pedale

Doar 50 de ani mai târziu a apărut o îmbunătățire semnificativă - pedalele. Acestea au făcut posibilă izolarea pasagerului de drum și creșterea dramatică a vitezei de mers, precum și confortul din acesta.

Nu era condus, iar pentru a crește viteza de deplasare - mai ales pe ceea ce erau, la acea vreme, drumuri urbane destul de bune - circumferința roții motrice (față) a crescut. Așa au apărut binecunoscutele „Fart-fennings” - din monede obișnuite care variau foarte mult ca circumferință - biciclete, a căror roată din față era de câteva ori mai mare decât cea din spate.

Noul design a început să dea naștere la noi invenții - au apărut bicicletele cu patru roți și primele tandemuri și au fost create adevărate opere de artă.

Rover

Îmbunătățirea finală - acționarea cu lanț la roata din spate - a necesitat încă 30 de ani de dezvoltare. De-a lungul mai multor decenii, bicicleta cu pedale, preferata dandiilor și a dandiilor de oraș, s-a transformat într-un „cal de bătaie” și a fost folosită activ în toată Europa în timpul Primului Război Mondial.

Tipuri moderne

După primul război mondial, progresul tehnologic a afectat și bicicletele. În fiecare an au apărut produse noi și și-au găsit cumpărători. Modelele de curse au apărut în anii '60, iar bicicletele de munte au apărut în anii '70. Cumpărarea anilor 80 și 90 a fost marcată de apariția computerelor pentru ciclism și a sistemelor complexe de schimbare a vitezelor.

Lumea ciclismului nu stă pe loc, iar noi invenții apar deja, precum bicicletele electrice.

Concluzie

Istoria bicicletei este istoria unei invenții spectaculoase, pe baza căreia ingineri talentați au reușit să creeze biciclete moderne și frumoase. Nu este atât de important cine a inventat bicicleta exact - von Drèze în 1818, Michaud în 1860 sau producătorii Rover-ului în 1885. Toți sunt la fel de demni de titlul de „inventator genial”, deoarece și-au pus amprenta asupra istoria lumii moderne.

Ca orice invenție serioasă care poate simplifica în mod semnificativ viața unei persoane, bicicleta a trecut prin multe etape de creație. Se știu puține despre primele faze ale dezvoltării acestui vehicul popular în prezent sau, mai degrabă, există informații diferite, majoritatea fiind falsificare.

fundal

Istoria inventării bicicletei datează de la apariția primei roți, care a avut loc acum aproximativ 5-6 mii de ani. Această descoperire a simplificat foarte mult transportul, dar de-a lungul timpului oamenii au trecut și la utilizarea tracțiunii calului.

Pe măsură ce nevoile de mișcare și transport au crescut, cei mai curioși și mai progresi mecanici și ingineri au început să se gândească să creeze ceva radical nou.

Primul prototip

Acum este foarte greu de spus în ce an a fost inventată bicicleta, deoarece pentru a face acest lucru este necesar să se stabilească ce anume este considerată prima bicicletă. În urmă cu aproximativ patru sute de ani, matematicianul olandez Simon Steven a venit cu o idee aparent nepractică. S-a gândit să-l folosească pentru deplasarea echipajelor, dar implementarea unei astfel de idei i s-a părut o nebunie, deoarece este imposibil să se determine când vântul va fi corect și dacă va fi deloc.

Mai târziu, inginerii s-au gândit că își pot folosi propriile forțe pentru transport. Primul astfel de vehicul a fost construit în 1685 de ceasornicarul de la Nürnberg Stefan Farfleur. Era un cărucior cu trei roți, pentru a cărui mișcare se folosea un mâner, care funcționa pe principiul că călărețul trebuie să îl rotească.

Primul prototip rusesc

Rusia nu a făcut excepție; s-au făcut și încercări de a crea un dispozitiv similar. În 1752, omul de știință iobag Leonty Shamshurenkov a creat ceva care seamănă cu o bicicletă modernă. Acest dispozitiv a primit numele de „cărucior cu rulare automată”.

Patru decenii mai târziu, Ivan Petrovici Kulibin, un mecanic binecunoscut care a devenit creatorul a peste 30 de proiecte de succes dintr-o mare varietate de domenii de cunoaștere, a inventat un „scooter” cu trei roți. Pe acest dispozitiv, eforturile călărețului au fost transmise prin pedale către roți printr-un sistem complex de pârghii. Acum este greu de spus unde a fost inventată bicicleta și cine a fost autorul ei, dar aceste prime încercări au devenit o bază bună pentru o viitoare descoperire.

Cine a devenit primul?

Având în vedere cât de lungă și complexă a fost istoria acestui vehicul acum popular, cercetătorii și istoricii nu pot ajunge la un acord complet asupra acestei probleme. Unii oameni cred că primul a fost strălucitul maestru al Renașterii Leonardo da Vinci.

După acest mare artist și inventator, au rămas multe schițe și modele, dintre care o parte semnificativă nu a fost încă descifrată. Pe unul dintre aceste modele, marele Leonardo a descris ceva asemănător cu o bicicletă modernă. Poate ar trebui să ne gândim că atunci a început istoria bicicletei?

Prima copie

Data oficială a creării primei copii este considerată a fi 1808, când un om de știință parizian a creat un dispozitiv format din două roți și o bară transversală de lemn care le conectează, dar chiar această primă copie nu avea încă un volan sau pedale. Cum s-a desfășurat mișcarea? Foarte simplu: călărețul a împins de sol cu ​​picioarele.
Acest prim dispozitiv de transport a fost modificat semnificativ cinci ani mai târziu de către pădurarul german Karl von Dreiser, care a schimbat designul făcând una dintre roți, și anume prima, orientabilă.

O contribuție semnificativă la dezvoltarea bicicletei în forma sa modernă a fost îmbunătățirea lucrătorului simplu Dalzel, care a proiectat un sistem de viteze cu pârghie, datorită căruia munca a fost efectuată cu ajutorul mâinilor. Dar, deoarece mâinile călărețului au obosit rapid, Dalzel și-a schimbat invenția și a făcut astfel încât toate pârghiile să se miște cu ajutorul picioarelor sale. Cel mai probabil, acesta a fost momentul în care a fost inventată bicicleta, cât mai aproape de aspectul ei modern.

Realizările lui Dalzel nu au condus la producția și utilizarea în masă a acestui dispozitiv, ci doar au atras atenția producătorilor care au văzut prima bicicletă ca pe o jucărie interesantă pentru copii. Au decis să adauge o a treia roată pentru siguranța copiilor, dar dispozitivul a fost încă o curiozitate și nu a fost folosit pe scară largă.

Prima bicicletă din oțel

În 1865, a fost creată prima bicicletă din oțel în Europa, ai cărei ingineri au fost oamenii de știință francezi Michaud și Lallemant. Cu toate acestea, roțile acestui dispozitiv au rămas din lemn cu o jantă de fier. La aceste modele, prima roată era semnificativ mai mare decât cea din spate (diametrul ei putea ajunge la 1,6 m), astfel că primele astfel de exemplare aveau denumirea neoficială „Spider”.

Masa unui astfel de produs era de aproximativ 35 kg, iar viteza pe care o putea atinge era de la 12 la 20 km/h. Contemporanii care au folosit acest dispozitiv au spus că era destul de greu de controlat, chiar și să te urci pe o bicicletă a fost dificil.

În 1869, primele biciclete au primit o altă modificare, al cărei autor a fost englezul Cowper. Pur și simplu a adăugat rulmenți cu bile la pachetul de bază, ceea ce a simplificat semnificativ mișcarea dispozitivului.

Când a fost inventată bicicleta în forma ei modernă?

Acest dispozitiv a luat forma finală în 1884, când roțile din față și din spate au devenit de aceeași dimensiune. Acest lucru a fost inițiat de faptul că roata din față, care era mult mai mare decât cea din spate, a cauzat multe pericole de rănire.

Noua modificare a primit numele de „bicicletă”. A câștigat foarte repede popularitate în întreaga lume și până la sfârșitul secolului al XIX-lea era deja unul dintre cele mai populare mijloace de transport.

Așadar, pentru a rezuma, trebuie menționat că este dificil să numim data exactă la care a fost inventată bicicleta, deoarece a suferit multe modificări de la începuturi. Ceea ce rămâne neîndoielnic este faptul că mulți oameni au avut o mână de ajutor în crearea sa. Poate că bicicleta poate fi considerată o invenție colectivă. Cu toate acestea, acest lucru nu slăbește nici măcar un pic din cât de popular a reușit să câștige acest vehicul într-o perioadă atât de scurtă.

O bicicletă cu două roți este un vehicul convenabil, practic și util, care s-a impus ferm atât în ​​oraș, cât și în mediul rural. Pe lângă scopul propus, bicicleta este utilizată pe scară largă în diverse sporturi. Designul general este identic atunci când se compară o bicicletă simplă de oraș, o bicicletă de drum sau o bicicletă de fond. Structura simplă a unei biciclete, însă, nu se limitează doar la descrierea „roților, ghidonului, șa, pedale” și include o serie de subtilități. În acest articol ne vom opri în detaliu asupra componentelor bicicletei și vom explica scopul fiecăreia dintre ele.

Pe ce se sprijină bicicleta?

Structura unei biciclete este similară cu o mașină: există o structură de susținere pe care sunt atașate toate componentele de lucru. Pentru o mașină, aceasta este caroseria, iar pentru o bicicletă este cadrul. Tipul de cadru determină în mare măsură scopul, iar calitatea acestuia este responsabilă de durata de viață a bicicletei.

Cadrul bicicletei este reprezentat de un cadru în formă de romb sudat din următoarele elemente:

• țevi frontale principale - sus și jos (închis), țeavă frontală curbată (deschisă);
• tubul scaunului;
• pene de vârf;
• pene inferioare.

Tuburile din față sunt „împreunate” într-un tub de direcție, tubul oblic și stau împreună cu tubul scaunului într-un tub de pedalier, iar țevile stă împreună în piesele roții din spate. Pe ambele părți, tuburile din față și suporturile scaunului sunt sudate pe partea superioară a tubului scaunului.

În raport cu tubul scaunului, părțile din față și din spate sunt reprezentate de două triunghiuri inegale, ale căror dimensiuni și geometrie depind de tipul și scopul bicicletei. Pentru sortimentul modern, există un număr mare de opțiuni de cadru, dar toate sunt împărțite în clase:

• urban– dur, durabil și greu;
• autostrada- plămâni;
• sport– rezistent la sarcini mari, durabil, rezistent la socuri;
• cascadorie– folosit pentru biciclete BMX.

Dispozitiv pentru mountain bike din imagine

Bicicletele sunt împărțite în full-size și pliabile. Primele nu au mecanism de pliere, iar pentru transportul în metrou, transportul în comun și portbagajul unei mașini trebuie demontate. Cele pliabile au cel puțin o îmbinare de-a lungul căreia se pliază cadrul. Ele sunt mai convenabile de transportat și depozitat, dar sunt inferioare celor de dimensiuni normale în ceea ce privește performanța de condus.

Materialul cadrului de susținere are o mare influență asupra funcționării bicicletei. Bicicletele moderne sunt disponibile pe cadre din oțel, aluminiu și carbon.

Oţel folosit pe bicicletele de oraș. Materialul are o rezistență ridicată și rezistență la impact, dar dezavantajele sale sunt greutatea și flexibilitatea scăzută, motiv pentru care cadrul nu netezește bine șocurile. Toate acestea nu au cel mai bun efect asupra dinamicii bicicletei.

Aluminiu– material ușor, durabil și flexibil. În comparație cu omologii din oțel, cadrele realizate din acesta au o manevrabilitate mai bună și o absorbție pasivă a șocurilor. Ușurința și forța îmbunătățesc dinamica și nu creează rezistență semnificativă la mișcare. Desigur, costul lor va fi mai mare.

Cele mai scumpe sunt cadrele din fibră de carbon - carbon. Acest material este folosit pe drumuri scumpe, munte și . Avantajele comparativ cu concurenții din metal includ durabilitate, rezistență, rezistență la impact și ușurință. În plus, au o manevrabilitate mai bună în comparație cu aluminiul.

Din ce sunt facute rotile?

Roțile de bicicletă sunt structuri durabile și ușoare care asigură mișcarea și, datorită rotației, mențin cadrul într-o poziție verticală. În mod tradițional, o bicicletă are tracțiune spate, adică roata din spate este un împingător, iar roata din față este condusă și este responsabilă de direcție.

Imaginea arată în ce constă o roată clasică de bicicletă. Dispozitivul este simplu și nu s-a schimbat prea mult de la înființare.

Diagrama roții de bicicletă

Mânecă– partea centrală, este formată dintr-o axă, rulmenți și șaibe. Scopul principal este setarea și menținerea cuplului. Pinionii de transmisie sunt atașați la bucșele din spate. Structura internă este mai complexă decât cea a celor din față, deoarece bucșa este direct implicată în rotirea roții. Pe modelele de șosea, în plus, un mecanism de frână este integrat în butucii din spate. Butucii planetari din spate au un mecanism ascuns de schimbare a vitezelor.

Rim- un inel rotund care este atașat de bucșă prin spițe. Geometria jantei, combinată cu tensiunea spițelor, determină rezistența roții la deteriorări și sarcini dinamice. Jantele pentru rotile de bicicleta sunt din aluminiu, spitele sunt din aliaje usoare cu cromat. În mod tradițional, butoanele de reglare a tensiunii spițelor sunt situate la jante, dar există și butoane „reversibile” care sunt reglate pe butuc.

Cauciucuri constă dintr-o cameră și o anvelopă. Camera este un produs din cauciuc gol, care este umflat cu aer la presiunea necesară. Este conectat la „lumea exterioară” printr-un mamelon, prin care aerul este pompat în anvelopă. De asemenea, este o idee bună să aflați cum diferă. Pentru a proteja tubul de punctele ascuțite ale capetelor spițelor, pe partea interioară a jantei este plasată o clapă de cauciuc.

Obosi- partea exterioară a anvelopei și constă din margele, pereți laterali și partea de contact - banda de rulare. În funcție de scopul bicicletei, sunt instalate diferite tipuri de anvelope:

• slicks, semi-slicks - pentru biciclete rutiere, pentru drumuri netede;
• drum – anvelope cu profil mediu de rulare;
• agresive – anvelope cu model pronunțat, pentru biciclete de munte;
• hibrid: poate fi folosit atât pe suprafețe netede, cât și în off-road (dar sunt inferioare în capacitatea de cross-country față de cele agresive).

Vizibilitatea roții în întuneric în razele de lumină este asigurată de reflector - o inserție portocalie pe spițe. Datorită cerințelor de siguranță în trafic, roțile tuturor bicicletelor sunt echipate cu reflectoare.

Sistem de control și absorbție a șocurilor

Elementul principal al unei biciclete este unitatea de direcție. Acesta include mai multe componente:

• furculiţă;
• coloana de directie;
• scoate;
• piesa de directie.

Servește ca unitate de legătură pentru volan și roata din față. Instalat în geamul frontal al cadrului folosind o tijă. Volanul este introdus direct în furcă, iar volanul este atașat la urechile picioarelor - picături.

Structura furcii bicicletei: amortizoare (stânga) și rigidă (dreapta)

Pentru ca furca să se rotească liber la întoarcere, în interiorul geamului este instalată o coloană de direcție. Este format din cupe superioare și inferioare, rulmenți și inele de reținere. Cupele pot fi presate sau înșurubate pe filetul interior al sticlei (la modelele profesionale scumpe). Rulmenții sunt împărțiți în rulmenți industriali închisi și rulmenți cu bile în vrac. Inelele sunt puse pe tija furcii, care este fixată în coloana de direcție.

Constă dintr-o țeavă curbată orizontală și o tijă verticală. După forma lor, cârmele sunt împărțite în:

• drepte (pentru MTB și hibrizi);
• curbat în sus (drum);
• curbat în jos;
• berbeci (pentru biciclete de drum).

Tija de direcție verticală are la capăt un colector, care fixează țeava în furcă atunci când piulița este strânsă.

Tija este o piesă care determină distanța ghidonului față de cadru și este atașată la țeava de reglare. Diferite modele au tulpini rigide și reglabile. Bicicletele simple de șosea nu sunt echipate cu pipă. Distanța ghidonului afectează poziția: cu cât este mai departe, cu atât ciclistul își asumă o poziție orizontală.

Șaua este fixată în tubul central al cadrului printr-o tijă de șa. Reglarea înălțimii vă permite să găsiți potrivirea optimă. Lățimea șeilor variază în funcție de tipul de bicicletă: la modelele de drum sunt mai largi decât la modelele MTB și de drum. Șaua poate varia ca formă și lungime. Sunt încărcate cu arc sau sunt echipate cu amortizoare în partea inferioară.

Absorbția șocurilor este capacitatea de a atenua vibrațiile și de a atenua sarcinile de șoc. În mod tradițional, sistemul de absorbție a șocurilor este amplasat în furca față, iar astfel de biciclete sunt numite hardtail-uri.

Absorbția șocurilor constă dintr-un arc și un amortizor. În funcție de componentele utilizate, furcile se împart în mai multe tipuri (arc/amortizor):

• arc (fără amortizor);
• elastic-elastomer;
• ulei de primăvară;
• aer-ulei.

Reglarea parametrilor furcii: lungimea cursei (Preîncărcare), viteza de rebound (Rebound) și blocarea. Furcile fără absorbție a șocurilor se numesc rigide și sunt instalate pe modelele de drum și drum.

Pe lângă absorbția standard de șoc, bicicletele de munte sunt echipate cu un amortizor spate care atenuează vibrațiile cadrului. se numesc suspensii duble.

Transmisie si frane pentru bicicleta

Transmisia este ceva fără de care bicicleta nu se va mișca. O unitate destul de complexă, include majoritatea mecanismelor:

• transport;
• vedete conducătoare;
• biele și pedale;
• lanţ;
• pinioane spate;
• comutatoare de viteză și monede.

Unitatea de transport este situată în geamul inferior al cadrului și servește ca unitate de legătură pentru perechea de biele și pinioanele din față. Căruciorul asigură o rotație liberă, fără a se întoarce datorită rulmenților fiși și a unei axe traversante pe aceștia. Este împărțit în două tipuri: cu rulmenți deschisi și cartuș, unde întregul mecanism este ascuns în interiorul carcasei.

Bielele sunt piese pentru conectarea căruciorului la pedale. Ele pot avea două opțiuni de montare: cu fante și pătrate. Bielele din două piese sau pereche vin complete cu un pinion frontal (arcuri la modelele de mare viteză) montat pe biela din dreapta.

Manivele duble cu suport pătrat

Pedalele sunt suporturi pentru picioare prin care forțele sunt transmise bielelor, căruciorului și lanțurilor. În funcție de domeniul de aplicare, există mai multe tipuri:

• clasic, sau platforme - sunt instalate pe bicicletele entry-level, puteți folosi orice pantofi, apucând pedalele din cauza forțelor de frecare;
• contact - cu inserții speciale, destinate doar pantofilor de ciclism, aderență îmbunătățită;
• extrem - pentru o bicicletă sport, suprafață largă, grosime, inserții-reținere;
• pedale cu curele;
• mini pedale.

Pinioanele de transmisie din spate ale unei biciclete de viteză sunt atașate la butucul roții din spate. Pentru un pinion din față există 2-3 din spate. Lanțurile mici sunt responsabile pentru treptele de viteză înalte, iar lanțurile mari sunt pentru treptele de viteză joase.

Veriga de legătură dintre pinionul față și spate este un lanț: bicicleta folosește un model Gall block. Transferul lanțului se realizează cu ajutorul comutatoarelor care sunt controlate de schimbătoarele de pe volan. Schimbatoarele sunt împărțite în două tipuri - tambur și pârghie. Acestea sunt conectate la comutatoare prin cabluri de antrenare.

Nu există schimbătoare pe singlespeed, există doar un pinion față și spate, iar lanțul este mai scurt.

Frânele sunt cel mai important sistem, fără de care este strict interzis să lansați o bicicletă. Sisteme moderne de frânare pentru biciclete de diferite clase:

• clește pentru jantă, V-brake;
• disc;
• manșon-tobei.

Frânele pe jantă sunt dispozitive de prindere cu plăcuțe care acționează asupra jantelor roților, încetinind rotația acestora. Modelele cu clește au o singură prindere; datorită mișcării pârghiei, capsele sunt apropiate, iar atunci când sunt slăbite, se deplasează înapoi. Cleștii sunt plasați acolo unde sunt fixate aripile. Folosit ca frâne suplimentare la bicicletele cu viteză simplă și de șosea.

V-brake funcționează pe același principiu, dar suporturile sunt în stare fixă: la furca pentru frâna față, la suporturile pentru frâna spate. V-brake are o precizie și o putere de frânare mai mari în comparație cu frânele cu clește.

Este format dintr-un disc atașat la butuc (suprafața de frânare), un etrier și o unitate - o pârghie și un cablu. Plăcuțele de frână sunt atașate de etriere, care sunt apăsate pe disc atunci când mânerul este apăsat. Precizia discurilor este mai mare decât cea a V-brake datorită suprafeței de frânare mai mare, cursei mai mici a plăcuțelor și independenței față de geometria jantei. În funcție de tipul de acționare, frânele cu disc sunt împărțite în mecanice și hidraulice.

Frânele cu manșon de tambur sunt destul de depășite, dar continuă să fie instalate activ pe modelele de șosea. Tamburul este ascuns în bucșa din spate și este adus în contact cu pantofii prin apăsarea pedalelor înapoi. Pentru a preveni rotirea bucșei, este încorporat un mecanism special de blocare. Eficiența frânării este scăzută în comparație cu omoloagele de jantă și disc, dar pentru utilizatorii de drum cu o singură viteză nu există o opțiune mai bună.

Concluzie

O bicicletă este un mecanism destul de extins și constă dintr-un număr mare de componente. În timpul funcționării, un indicator important este starea bună a fiecăruia dintre ele. Acum că știm cum funcționează o bicicletă, putem diagnostica, repara și repara piesele de schimb.

22 ianuarie 2018

Cu ceva timp în urmă, tu și cu mine am rezolvat o problemă interesantă -. Și acum aveți o altă întrebare - de ce nu cade bicicleta?

Ar părea nimic complicat. In primul rand - efect de ricină, în al doilea rând - efect giroscopic rotațiile roților. Totuși, inginerul american Andy Ruina a reușit să creeze o bicicletă în care efectele ambelor mecanisme sunt neutralizate. Cu toate acestea, o bicicletă își pierde echilibrul nu mai repede decât o simplă bicicletă. De aici concluzia: ambele efecte, rocină și giroscop, joacă un rol important în echilibrarea echilibrului proiectilului, dar nu sunt decisive. De ce nu cade bicicleta?

Să aflăm...

În primul rând, puțin mai multe despre experimentele lui Ani Ruin.

Se crede că două mecanisme joacă un rol critic în menținerea echilibrului unei biciclete. Prima este direcția automată: dacă bicicleta se înclină într-o direcție, roata din față se întoarce automat în aceeași direcție; întreaga bicicletă începe să se rotească, iar forța centrifugă readuce roata în poziția inițială. Se intoarce si la conducerea in linie dreapta, dupa o abatere accidentala in lateral. O astfel de direcție este asociată cu designul furcii față, cu axa de rotație a volanului: dacă o continuați mental în jos, se va intersecta cu suprafața pământului înainte de punctul în care roata însăși o atinge - un unghi. (rota) apare intre ele, care are efect stabilizator si atunci cand este indreptata in laterala fortelor, roata tinde sa revina in pozitia initiala. Al doilea mecanism este asociat cu momentul giroscopic al roților care se rotesc.

Totul este destul de simplu – totuși, inginerul american Andy Ruina și colegii săi și-au propus să infirme ambele afirmații. Au proiectat o bicicletă în care efectele ambelor mecanisme sunt neutralizate. Spre deosebire de toate bicicletele „adevărate”, aceasta are roata din față atingând suportul înainte de punctul în care axa furcii din față îl intersectează, ceea ce „anulează” acțiunea roții. În plus, atât roțile din față, cât și cele din spate sunt conectate la alte două, rotindu-se în direcția opusă și anulând astfel efectul giroscopic (deși această afirmație este contestată de mulți și este considerată fundamental incorectă, dar)

Desigur, în exterior toată această mașină amintește mai mult de un fel de bicicletă personalizată (citiți despre ele: „Încet”) sau chiar de un scuter, mai degrabă decât de o bicicletă tradițională: roțile sunt mici, nu există șa... Dar cu toate acestea , structural este încă , o bicicletă cu care poți experimenta. Ia-l și împinge-l - și vezi cât de repede cade pe o parte! În mod surprinzător, nu atât de repede; de fapt, menține echilibrul nu mai rău decât o bicicletă obișnuită, chiar demonstrează aceeași direcție automată.

Pe baza rezultatelor experimentului, autorii trag o concluzie lipsită de ambiguitate: ambele efecte - rocina și giroscopul - joacă un rol important în menținerea echilibrului unei biciclete, dar ambele nu sunt critice pentru aceasta. Rețineți că modelele de biciclete fără un moment giroscopic au fost deja testate anterior, dar infirmarea celui mai important rol al roții în menținerea echilibrului bicicletei a fost făcută pentru prima dată și foarte clar.

Deci de ce nu cade bicicleta?

Pentru a preveni căderea vehiculului cu două roți, trebuie să mențineți echilibrul în mod constant. Deoarece suprafața de sprijin a bicicletei este foarte mică (în cazul unei biciclete cu două roți, este doar o linie dreaptă trasată prin două puncte în care roțile ating solul), o astfel de bicicletă poate fi doar în echilibru dinamic. Acest lucru se realizează prin direcție: dacă bicicleta se înclină, ciclistul înclină ghidonul în aceeași direcție. Drept urmare, bicicleta începe să se rotească, iar forța centrifugă readuce bicicleta în poziție verticală. Acest proces are loc continuu, astfel încât vehiculul cu două roți nu poate circula strict drept; Dacă ghidonul este fix, bicicleta va cădea cu siguranță. Cu cât viteza este mai mare, cu atât este mai mare forța centrifugă și cu atât mai puțin trebuie să devii volanul pentru a menține echilibrul.

Când vă întoarceți, trebuie să înclinați bicicleta în direcția virajului, astfel încât suma gravitației și a forței centrifuge să treacă prin linia de sprijin. În caz contrar, forța centrifugă va înclina bicicleta în direcția opusă. La fel ca atunci când se deplasează în linie dreaptă, este imposibil să se mențină în mod ideal o astfel de înclinare, iar direcția se efectuează în același mod, doar poziția de echilibru dinamic este deplasată ținând cont de forța centrifugă care a apărut. Designul direcției bicicletei facilitează menținerea echilibrului. Axa de rotație a volanului nu este verticală, ci înclinată înapoi. De asemenea, se extinde sub axa de rotație a roții din față și în fața punctului în care roata atinge solul.

Acest design atinge două obiective:

Dacă roata din față se abate accidental de la poziția neutră, apare un moment de frecare în raport cu axa de direcție, care readuce roata înapoi în poziția neutră.

Dacă înclinați bicicleta, apare un moment de forță care întoarce roata din față în direcția înclinării. Acest moment este cauzat de forța de reacție a solului. Se aplică până în punctul în care roata atinge solul și este îndreptată în sus. Deoarece axa de direcție nu trece prin acest punct, atunci când bicicleta este înclinată, forța de reacție a solului este deplasată în raport cu axa de direcție.

Astfel, se efectuează direcția automată, ajutând la menținerea echilibrului. Dacă bicicleta se înclină accidental, roata din față se întoarce în aceeași direcție, bicicleta începe să se rotească, forța centrifugă o readuce în poziție verticală, iar forța de frecare readuce roata din față înapoi în poziția neutră. Datorită acestui lucru, puteți merge pe bicicletă „fără mâini”. Bicicleta își menține echilibrul singură. Deplasând centrul de greutate în lateral, puteți menține o înclinare constantă a bicicletei și puteți face o întoarcere.

Se poate observa că capacitatea unei biciclete de a menține în mod independent echilibrul dinamic depinde de designul furcii de direcție. Factorul determinant este brațul de reacție al suportului roții, adică lungimea perpendicularei coborâte de la punctul de contact al roții cu solul până la axa de rotație a furcii; sau, care este echivalent, dar mai ușor de măsurat, este distanța de la punctul de contact al roții până la punctul de intersecție a axei de rotație a furcii cu solul. Astfel, pentru aceeași roată cuplul rezultat va fi mai mare, cu atât mai mare este înclinarea axei de rotație a furcii. Cu toate acestea, pentru a obține caracteristici dinamice optime, ceea ce este necesar nu este un cuplu maxim, ci unul strict definit: dacă un cuplu prea mic va duce la dificultăți de menținere a echilibrului, atunci unul prea mare va duce la instabilitate oscilativă, în special, „shimmy”. ”. Prin urmare, poziția axei roții în raport cu axa furcii este selectată cu atenție în timpul proiectării; Multe furci pentru biciclete sunt proiectate să îndoaie sau pur și simplu să miște axa roții înainte pentru a reduce excesul de cuplu de compensare.

Opinia larg răspândită despre influența semnificativă a momentului giroscopic al roților în rotație asupra menținerii echilibrului este incorectă. La viteze mari (începând de la aproximativ 30 km/h), roata din față poate experimenta așa-numitele. Speed ​​wobbles, sau „shimmies”, sunt un fenomen bine cunoscut în aviație. Cu acest fenomen, roata se clătinește spontan spre dreapta și stânga. Virațiile de mare viteză sunt cele mai periculoase atunci când mergeți „fără mâini” (adică atunci când ciclistul merge fără să țină ghidonul). Motivul balansării de mare viteză nu se datorează asamblarii proaste sau prinderii slabe a roții din față, acestea sunt cauzate de rezonanță. Oscilațiile de viteză sunt ușor de oprit prin încetinirea sau schimbarea posturii, dar dacă nu o faci, pot fi mortale.

Chiar dacă ignorăm influența biciclistului asupra stabilității, bicicleta este mult mai stabilă în timpul mersului decât la oprire. De asemenea, poate fi controlat în diferite moduri, și nu numai prin rotirea volanului. Dacă vă amintiți că ați mers „fără mâini”, devine clar că există mai mulți factori care asigură stabilitatea unei biciclete. Să ne uităm la cele principale. Dar mai întâi, încă o notă scurtă: o bicicletă are două stabilitate și una controlabilă. Prima stabilitate este verticală, a doua este longitudinală sau stabilitate direcțională, iar controlabilitatea este doar longitudinală (direcțională). Desigur, cu cât stabilitatea longitudinală este mai bună, cu atât manevrarea este mai proastă și invers. Dificultatea constă în relația dintre acești trei parametri importanți. Unul influențează pe altul, altul influențează pe al treilea și este greu să vorbim despre stabilitate verticală fără a menționa stabilitatea longitudinală. Dar, în orice caz, este important ca fiecare biciclist practicant să mențină echilibrul sau echilibrul și să se rostogolească în direcția corectă.

Echilibrul la viteză redusă sau chiar în picioare, așa cum demonstrează unii meșteri faimos, este ajutat de geometria furcii și a coloanei de direcție. Prin rotirea ghidonului, deplasăm linia centrală a bicicletei, trecând prin punctele de contact cu suprafața roților din față și din spate. Așa că o ajustăm la centrul de greutate ușor deplasat al biciclistului și al calului său fidel cu două roți. Echilibrarea la fața locului este bine cunoscută și familiară tuturor - este o surpriză.

Să ne imaginăm un caz obișnuit: un biciclist se întoarce cu viteza v într-un cerc cu raza R. Pentru a menține echilibrul, ciclistul trebuie să se încline la un unghi α față de verticală sau, ceea ce este același, la un unghi φ=90° - α de la orizontală pentru a compensa forța centrifugă (vezi imaginea de mai sus). Condițiile de egalitate a forțelor conduc la formula elementară cunoscută încă de la școală: ctg α=(v 2 /gR)=tgφ≤μ (1), unde μ este coeficientul maxim de aderență anvelopă-șosea posibil la un moment dat. Pentru o evaluare reală, aceasta trebuie redusă cu 20 - 25% față de numeroasele valori din tabel, g este accelerația gravitației, egală cu 9,81 m/sec. Biciclistul se întoarce din cauza forțelor de frecare dintre șosea și roata din față. Dacă drumul este alunecos sau acoperit cu gheață, virajul controlat devine dificil sau imposibil. În loc să se rotească, roata din față poate derapa, pierde echilibrul și cădea.

Să presupunem acum că un biciclist, care se rostogolește calm pe un drum drept, plan și neted și admiră peisajul care trece, se abate accidental de la verticală cu un unghi mic α l. Pentru a nu cădea, biciclistul încearcă să rotească volanul spre unghiul bicicletei la un unghi β. Întrebarea este, în ce unghi ar trebui să rotiți volanul pentru a evita căderea? Pentru a răspunde, priviți figura de mai sus și amintiți-vă teorema preferată a sinusurilor G=2R 2 sinβ (2), unde G este distanța dintre axele roților (baza bicicletei), R 2 este raza de-a lungul pe care bicicleta începe să se deplaseze după întoarcerea roții din față. Ar trebui să fie mai mică decât raza de-a lungul căreia biciclistul se întoarce calm și încrezător, deviând de la verticală cu un unghi α l, conform formulei (1). În caz contrar, nu se va putea corecta echilibrul. Acum să înlocuim formula (2) în formula (1). Și obținem: sin β=(gGtgαl/2v 2) (3). Această formulă foarte simplă poate spune o mulțime de lucruri utile.

Primul. Un biciclist care rulează cu viteza v și se abate de la verticală cu un unghi α l trebuie să rotească volanul cu un unghi mai mare sau egal cu unghiul β, care poate fi calculat cu ușurință folosind formula (3).

Al doilea. Cu cât viteza ciclistului este mai mare, cu atât este mai mic unghiul în care volanul trebuie rotit atât pentru a restabili echilibrul, cât și pentru a naviga în curbă. Rezultă că o bicicletă este mult mai ușor de controlat la viteze mari decât la viteze mici. Și acest lucru este bine cunoscut tuturor celor care au mers pe bicicletă.

Al treilea. Cu cât baza bicicletei este mai mare, cu atât este mai mare unghiul de care aveți nevoie pentru a roti volanul pentru a restabili echilibrul sau a se potrivi într-o viraj. Și este, de asemenea, intuitiv clar că căile forestiere înguste și întortocheate sunt mai ușor de mers pe o bicicletă cu un ampatament mic.

Al patrulea. Abilitatea de a roti corect ghidonul devine rapid automată, subconștientă, iar mulți bicicliști nu știu că, chiar și atunci când merg fără griji în linie dreaptă, trebuie să întoarcă constant ghidonul. Priviți doar urma lăsată de roțile unei biciclete. Este ușor de observat că pista relativ dreaptă lăsată de roata din spate este în mod constant intersectată de pista întortocheată a roții din față. Aceasta înseamnă că roata din față se rotește constant dintr-o parte în alta în timpul mișcării, bicicleta „conduce” întotdeauna sub ciclistul care cade în mod regulat și, datorită acestui lucru, menține echilibrul.

Și, în sfârșit a cincea. Dacă volanul nu se rotește, dacă coloana de direcție este, de exemplu, blocată dintr-un motiv oarecare, este practic imposibil de condus (în sensul modern al cuvântului). Trotinetele cu două roți de la începutul secolului al XIX-lea, care nu aveau direcție, se puteau rula doar în linie dreaptă.

Și acest lucru ne aduce la o analogie interesantă între menținerea echilibrului pe o bicicletă și ținerea unui mop, a unui tac de biliard sau a unui stilou (Parker cu un vârf de aur, de exemplu) pe o palmă deschisă. Într-adevăr, cum să ții un tac? La început stă vertical pe palmă, apoi începe să devieze, iar palma se deplasează rapid spre înclinare. Suportul tacului se schimbă și începe să se încline în cealaltă direcție. Palma se mișcă din nou, iar această echilibrare poate dura foarte mult timp.

Biciclistul face la fel. Dar apare o întrebare firească: care este mai ușor de echilibrat - cu un mop sau un stilou? Răspunsul nu este în întregime evident, dar stăpânind bine cursul școlar, nu este dificil să obțineți rezultatul corect. În primul rând, cum arată un mop în picioare, un stilou și o bicicletă care rulează? Dreapta! Pe un pendul fizic inversat. În loc de un punct de suspendare, există un punct de sprijin. Și astfel de pendule inversate sunt bine cunoscute de toată lumea - de exemplu, un metronom mecanic, care stabilește ritmul atunci când studiezi muzica. Cu cât greutatea este ridicată mai mare pe bară, cu atât perioada de oscilație este mai lungă și balansează mai lent pendulul metronomului. Și dacă greutatea este coborâtă până la punctul de sprijin, atunci perioada de oscilație va scădea, iar pendulul va deveni rapid, rapid mai frecvent.

Cu unele rezerve și pentru mici abateri de la verticală poate fi considerată ca un pendul matematic și se poate scrie o formulă extrem de simplă pentru perioada de oscilație. T≈2π√l/g, unde l este distanța de la punctul de sprijin la centrul de masă (CM). Timpul de abatere de la verticală cu un unghi mic α1 este egal cu: t=T/4≈(π/2)√l/g. Nu depinde de masa mopului și de „îngrășarea” biciclistului. Sa estimam: mopul are l=1m, 1=1,6*0,32=0,5 s. Pentru un stilou, l=0,1 m, t= 1,6*0,1=0,16 s. Și o bicicletă înaltă este l=1,2 metri, t=1,6*0,35=0,56 s. Rezultatul este simplu și clar.

Orice obiect se comportă exact la fel: cu cât este mai mare, cu atât este mai mare distanța de la punctul de sprijin până la centrul de masă (centrul de greutate), cu atât se abate mai lent de la verticală cu un unghi mic și cu atât le este mai ușor. pentru a echilibra sau a menține echilibrul pe ea. Și aici bicicleta Spider, al cărei centru de masă era situat la o înălțime de aproximativ doi metri, este dincolo de concurență. Dar căderea de la o asemenea înălțime a fost dureroasă și periculoasă, iar Păianjenii nu au supraviețuit. Prin urmare, expresia neplăcută „siluetă stabilă joasă” este valabilă doar pentru cărucioarele cu trei sau patru roți. Dacă ei spun asta despre biciclete sau motociclete cu două roți, atunci aceasta este o prostie și un analfabetism tehnic.