Велосипедное колесо — это колесо , чаще всего проволочное , предназначенное для велосипеда . Пара часто называется колесной парой , особенно в контексте готовых «стандартных» ориентированных на производительность колес.
Велосипедные колеса обычно проектируются так, чтобы вставляться в раму и вилку через отверстия и удерживать велосипедные шины .
Первое колесо, в котором использовалось натяжение металлических спиц, было изобретено сэром Джорджем Кейли для достижения легкости его планера 1853 года. [1]
Первые велосипедные колеса следовали традициям каретного строительства: деревянная ступица, фиксированная стальная ось (подшипники располагались в концах вилки), деревянные спицы и термоусадочная железная шина. Типичное современное колесо имеет металлическую ступицу, спицы из проволоки и обод из металла или углеродного волокна, который удерживает пневматическую резиновую шину .
Втулка — это центральная часть велосипедного колеса. Она состоит из оси , подшипников и оболочки втулки. Оболочка втулки обычно имеет два обработанных металлических фланца, к которым можно прикрепить спицы. Оболочки втулки могут быть цельными с запрессованным картриджем или свободными подшипниками или, в случае старых конструкций, фланцы могут быть прикреплены к отдельной оболочке втулки.
Ось крепится к дропаутам на вилке или раме. Ось может крепиться с помощью:
С 1980-х годов велосипеды приняли стандартное расстояние между осями: ступицы передних колес, как правило, имеют ширину вилки 100 мм , шоссейные колеса с фрихабами, как правило, имеют ширину задней ступицы 130 мм. Горные велосипеды приняли ширину задней ступицы 135 мм, [4] что позволяет установить тормозной диск на ступицу или уменьшить диск колеса для более прочного колеса. [4] Фрирайд и даунхилл доступны с расстоянием как 142, так и 150 мм. [5]
Подшипники позволяют оболочке ступицы (и остальным частям колеса) свободно вращаться вокруг оси. Большинство велосипедных втулок используют стальные или керамические шарикоподшипники . Некоторые ступицы используют обслуживаемые подшипники «чашка и конус», тогда как некоторые используют предварительно собранные сменные подшипники «картридж».
Втулка типа «чашка и конус» содержит свободные шарики, которые контактируют с регулируемым «конусом», навинченным на ось, и «дорожкой», которая постоянно запрессована в оболочку втулки. Обе поверхности гладкие, что позволяет подшипникам вращаться с небольшим трением. Этот тип втулки можно легко разобрать для смазки, но ее необходимо правильно отрегулировать; неправильная регулировка может привести к преждевременному износу или поломке.
В ступице с «картриджным подшипником» подшипники находятся в картридже, имеющем форму полого цилиндра, где внутренняя поверхность вращается относительно внешней поверхности с помощью шарикоподшипников. Производственные допуски, а также качество уплотнения могут быть значительно выше, чем у свободных шарикоподшипников. Картридж запрессовывается в оболочку ступицы, а ось упирается во внутреннюю обойму картриджа. Сам картриджный подшипник, как правило, не подлежит обслуживанию или регулировке; вместо этого весь картриджный подшипник заменяется в случае износа или выхода из строя.
Корпус ступицы — это часть ступицы, к которой крепятся спицы (или дисковая структура). Корпус ступицы колеса со спицами обычно имеет два фланца, выступающих радиально наружу от оси. Каждый фланец имеет отверстия или пазы, к которым крепятся спицы. Некоторые колеса (например, Full Speed Ahead RD-800) имеют дополнительный фланец в центре ступицы. Другие (например, некоторые от Bontrager и Zipp ) не имеют заметного фланца. Спицы по-прежнему крепятся к краю ступицы, но не через видимые отверстия. Другие колеса (например, от Velomax/Easton) имеют резьбовой корпус ступицы, в который ввинчиваются спицы.
На традиционных колесах со спицами расстояние между фланцами влияет на поперечную жесткость колеса, причем более широкий фланец жестче, а диаметр фланца влияет на жесткость колеса на кручение и количество отверстий для спиц, которые может принять ступица, причем больший диаметр жестче и принимает больше отверстий. [6] Асимметричные диаметры фланцев, которые пытались смягчить неблагоприятные эффекты асимметричного расстояния и чаши, необходимой на задних колесах со многими звездочками, также использовались со скромными преимуществами. [6]
Некоторые ступицы имеют крепления для дисковых тормозов или являются неотъемлемой частью барабанных тормозов.
Информацию о других типах велосипедных тормозов смотрите в полной статье о велосипедных тормозных системах .
Задняя ступица имеет один или несколько способов крепления к ней шестерни.
Обод обычно представляет собой металлический профиль, который вставлен в себя, образуя обруч, хотя может также быть структурой из композитного углеродного волокна и исторически изготавливался из дерева. Некоторые колеса используют как аэродинамический углеродный обруч, прикрепленный к алюминиевому ободу, на который монтируются обычные велосипедные шины.
Металлические обода велосипедов в настоящее время обычно изготавливаются из алюминиевого сплава , хотя до 1980-х годов большинство ободов велосипедов — за исключением тех, которые использовались на гоночных велосипедах — изготавливались из стали [7] и термопластика .
Обода, предназначенные для использования с ободными тормозами, обеспечивают гладкую параллельную тормозную поверхность, в то время как обода, предназначенные для использования с дисковыми тормозами или ступичными тормозами, иногда лишены такой поверхности.
Обод с рисунком Westwood был одним из первых дизайнов обода, и для этого обода были разработаны тормоза с тяговым приводом , которые давят на внутреннюю поверхность обода. Эти обода не могут использоваться с суппортными ободными тормозами.
Поперечное сечение обода может иметь широкий диапазон геометрии, каждая из которых оптимизирована для определенных целей производительности. Аэродинамика, масса и инерция, жесткость, долговечность, совместимость с бескамерными шинами, совместимость с тормозами и стоимость — все это учитывается. Если часть поперечного сечения обода полая в месте крепления спиц, как на изображенном ободе Sprint, его называют коробчатым или двухстенным, чтобы отличить его от одностенных ободов, таких как изображенный ободок Westwood. [8] Двойная стенка может сделать обод жестче. Трехстенные обода имеют дополнительное усиление внутри коробчатого сечения.
Алюминиевые обода часто усиливаются одинарными или двойными люверсами для распределения нагрузки на спицу. Одинарный люверс укрепляет отверстие для спицы подобно полой заклепке . Двойной люверс — это чашка, которая приклепывается к обеим стенкам двухстенного обода.
Велосипедные обода, использующие камеры, также требуют ободных лент или полос, гибкой, но прочной подкладки (обычно резины или тканого нейлона или подобного материала), прикрепленной к внутренней окружности колеса, чтобы закрыть концы ниппелей. В противном случае концы ниппелей протирают отверстие в камере, что приводит к спущению шины.
Большинство велосипедных ободов являются «клинчерными» ободьями для использования с клинчерными шинами. Эти шины имеют проволочный или арамидный ( кевлар или тварон ) волокнистый борт, который сцепляется с фланцами в ободе. Отдельная герметичная внутренняя камера, заключенная в обод, поддерживает каркас шины и сохраняет замок борта. Если внутренняя часть обода, куда вставляется внутренняя камера, имеет отверстия для спиц, они должны быть закрыты ободной лентой или полосой, обычно резиновой, тканевой или жесткой пластмассой, чтобы защитить внутреннюю камеру.
Преимуществом этой системы является то, что в случае утечки к внутренней трубке можно легко получить доступ для ее устранения или замены.
Стандарт ISO 5775-2 определяет обозначения для велосипедных ободов. Он различает
Традиционные клинчерные обода имели прямые стороны. Различные конструкции «крючков» (также называемые «крючком») появились в 1970-х годах для удержания борта шины на месте, [9] [10] допуская высокое (6–10 бар, 80–150 фунтов на квадратный дюйм) давление воздуха.
Некоторые обода предназначены для трубчатых шин , которые имеют форму тора и прикреплены к ободу с помощью клея. Обод обеспечивает неглубокое круглое внешнее поперечное сечение, в котором лежит шина, а не фланцы, на которых сидят борта шины.
Для системы бескамерных шин требуется герметичный обод — способный быть запечатанным на штоке клапана, отверстиях для спиц (если они проходят через весь обод) и посадочном месте борта шины — и совместимая шина. Универсальная система Tubeless (UST), изначально разработанная Mavic , Michelin и Hutchinson [11] для горных велосипедов, является наиболее распространенной системой бескамерных шин/ободьев для велосипедов. [12] Главным преимуществом бескамерных шин является возможность использовать низкое давление воздуха для лучшего сцепления без защемления, поскольку между ободом и препятствием нет камеры, которая могла бы защемляться. [11]
Некоторые велосипедисты избегают переплаты за бескамерную систему, запечатывая отверстия для спиц специальной ободной лентой или лентой, а затем запечатывая шток клапана и седло борта латексным герметиком. [11] Однако шины, не предназначенные для бескамерного применения, не имеют такой прочной боковины, как те, которые предназначены. [11]
Недостатками бескамерных шин являются то, что их сложнее монтировать на обод, чем клинчерные шины, [11] и что велосипедисту все равно придется носить с собой запасную камеру, чтобы вставить ее в случае прокола шины. [11]
Французский производитель шин Hutchinson представил бескамерную колесную систему Road Tubeless, которая имеет много общего с UST (Universal System Tubeless), разработанной совместно с Mavic и Michelin. Бескамерные обода Road Tubeless, как и обода UST, не имеют отверстий для спиц, выступающих в воздушную камеру обода. Фланец бескамерного обода Road Tubeless похож на крюк стандартного клинчерного обода, но имеет очень узкие допуски для соединения с бескамерной шиной Road Tubeless, создавая герметичное уплотнение между шиной и ободом. Эта система устраняет необходимость в ободной ленте и внутренней камере.
В 2006 году компании Shimano и Hutchinson представили бескамерную систему для шоссейных велосипедов. [13]
Обод соединен со ступицей несколькими спицами , которые являются стержнями. В то время как в ранних велосипедных колесах использовались деревянные спицы, которые могли быть нагружены только на сжатие, в современных велосипедных колесах почти исключительно используются спицы, которые могут быть нагружены только на растяжение.
Заднее колесо подвергается большей нагрузке, поскольку на него приходится больший вес. Спицы заднего колеса справа чаще выходят из строя. Задние колеса асимметричны, чтобы освободить место для многозвездочных зубчатых передач. Эта асимметрия означает, что спицы справа натянуты в два раза сильнее, чем слева. Спицы ломаются из-за усталости, а не из-за чрезмерной силы. [14]
Один конец каждой спицы имеет резьбу для специальной гайки, называемой ниппелем , которая используется для соединения спицы с ободом и регулировки натяжения спицы. Обычно это конец обода. Конец ступицы обычно имеет изгиб на 90 градусов, чтобы пройти через отверстие для спицы во ступице, и головку, чтобы она не проскальзывала через отверстие. Это тип J-bend. Другой тип — прямые спицы, у которых нет изгиба на конце ступицы, только головка. Основными материалами для ниппелей спиц являются алюминий и латунь.
Спицы с двойным стыком имеют уменьшенную толщину в центральной части и легче, более эластичны и более аэродинамичны, чем спицы с однородной толщиной. Спицы с одинарным стыком толще у ступицы, а затем сужаются к более тонкой секции вплоть до резьбы на ободе. [15] Спицы с тройным стыком также существуют и имеют наибольшую толщину у ступицы, наибольшую толщину у резьбового конца и наименьшую толщину в середине. [16]
Спицы обычно имеют круглое поперечное сечение, но высокопроизводительные колеса могут использовать спицы плоского или овального сечения, также известные как лопастные, для уменьшения аэродинамического сопротивления. Некоторые спицы представляют собой полые трубки. [15]
Спицы на подавляющем большинстве современных велосипедных колес сделаны из стали или нержавеющей стали . Большинство производителей и гонщиков предпочитают спицы из нержавеющей стали за их прочность, жесткость, устойчивость к повреждениям и простоту обслуживания. Спицы из не нержавеющей стали на старых или дешевых велосипедах иногда подвергаются поверхностной обработке гальванизацией , покраской или, реже, хромированием и со временем могут ржаветь. [17] Спицы также доступны из титана, [17] алюминия, [18] углеродного волокна, [17] и нежестких материалов, таких как полиэтиленовые композиты. [ 19]
Обычные металлические велосипедные колеса имеют 24, 28, 32 или 36 спиц. Колеса на тандемах и BMX часто имеют 40 или 48 спиц для поддержки дополнительных нагрузок и веса. Велосипеды Lowrider могут иметь до 144 спиц на колесо. [20] [21] [22]
Колеса с меньшим количеством спиц имеют аэродинамическое преимущество, так как сопротивление уменьшается. Уменьшенное количество спиц также приводит к тому, что большая часть обода остается без поддержки, что требует более прочных и часто более тяжелых ободов. Некоторые конструкции колес также размещают спицы в ободе неравномерно, что требует жесткого обода и правильного натяжения спиц. Обычные колеса со спицами, равномерно распределенными по окружности обода, считаются более долговечными и снисходительными к плохому обслуживанию. Более общая тенденция в конструкции колес предполагает, что технологический прогресс в материалах обода может привести к дальнейшему сокращению количества спиц на колесо.
Спицовка — это процесс продевания спиц через отверстия в ступице и ободе [23] таким образом, чтобы они образовывали рисунок спицы. [24] Хотя большинство производителей используют один и тот же рисунок спицы как на левой, так и на правой стороне колеса, все чаще можно встретить специальные колеса с разными рисунками спицы на каждой стороне. Спица может соединять ступицу с ободом радиальным образом, что создает самое легкое и аэродинамичное колесо. [24] Однако для эффективной передачи крутящего момента от ступицы к ободу, как в случае с ведущими колесами или колесами с барабанными или дисковыми тормозами, долговечность диктует, чтобы спицы были установлены под углом к фланцу ступицы вплоть до «тангенциального рисунка спицы» для достижения максимального крутящего момента (но минимальной вертикальной жесткости колеса). [24] Названия различных рисунков спицы обычно ссылаются на количество спиц, которые пересекает любая спица.
Традиционно спицованные колеса с 36 или 32 спицами чаще всего строятся как крест-3 или крест-2, однако возможны и другие числа крестов. Угол, под которым спица сопрягается со ступицей, определяется не только числом крестов; количество спиц и диаметр ступицы приведут к существенно разным углам спиц. Для всех обычных колес с натяжными спицами и перекрестными спицами крутящий момент, приложенный к ступице, приведет к тому, что одна половина спиц, называемая «ведущими спицами», будет натянута для приведения в движение обода, в то время как другая половина — «задние спицы» — будут натянуты только для противодействия ведущим спицам. Когда применяется крутящий момент вперед (т. е. во время ускорения), задние спицы испытывают более высокое натяжение, в то время как ведущие спицы ослабляются, тем самым заставляя обод вращаться. Во время торможения ведущие спицы натягиваются, а задние спицы ослабляются. Таким образом, колесо может передавать крутящий момент ступицы в любом направлении с наименьшим изменением натяжения спиц, позволяя колесу оставаться ровным при приложении крутящего момента.
Колеса, которым не требуется передавать сколько-нибудь значительное количество крутящего момента от ступицы к ободу, часто спицовываются радиально. [24] Здесь спицы выходят из ступицы перпендикулярно оси и идут прямо к ободу, не пересекая другие спицы - например, «крест-0». Такая схема спицовки не может передавать крутящий момент так же эффективно, как тангенциальная спицовка. Таким образом, обычно предпочитают строить колесо со скрещенными спицами, где крутящие силы, будь то движущие или тормозные, исходят от ступицы. Что касается торможения, то устаревшие суппортные устройства, которые контактируют с ободом для приложения тормозного усилия, не подвержены влиянию схемы спицовки таким образом, поскольку тормозные силы передаются от суппортов непосредственно на обод, затем на шины и затем на дорожное полотно. Однако дисковые тормоза передают свое усилие на дорожное полотно через спицы от точки крепления диска на ступице и, следовательно, подвержены влиянию схемы спицовки таким же образом, как и система привода.
Втулки, которые ранее были спицованы по любой другой схеме, не следует использовать для радиальной спицовки, так как ямки и вмятины, созданные спицами, могут быть слабыми местами, вдоль которых фланец втулки может сломаться. Это не всегда так: например, если используемая втулка имеет более жесткие стальные фланцы, как на старинном велосипеде.
Производители колес также используют другие экзотические схемы спицевания (например, «гусиная лапка», которая по сути является смесью радиальной и тангенциальной спицовки), а также инновационные геометрии ступиц. Большинство этих конструкций используют преимущества новых высокопрочных материалов или методов производства для улучшения характеристик колес. Однако, как и в случае с любой конструкцией, практическая полезность не всегда согласуется, и часто нестандартные конструкции колес могут быть выбраны исключительно по эстетическим причинам.
Есть три аспекта геометрии колеса, которые необходимо отрегулировать для того, чтобы выровнять колесо. «Боковое выравнивание» относится к устранению локальных отклонений обода влево или вправо от центра. «Вертикальное выравнивание» относится к регулировке локальных отклонений (известных как скачок) радиуса, расстояния от обода до центра ступицы. «Тарелка» относится к лево-правому центрированию плоскости обода между стопорными гайками на внешних концах оси. Эта плоскость сама по себе определяется как среднее значение локальных отклонений при боковом выравнивании. [25] Для большинства велосипедов с ободными тормозами тарелка будет симметричной на переднем колесе. Однако на заднем колесе, поскольку большинство велосипедов оснащены задней звездочкой (или группой звездочек), тарелка часто будет асимметричной: она будет вогнута под большим углом на неприводной стороне, чем на ведущей стороне.
В дополнение к трем геометрическим аспектам правки, общее натяжение спиц имеет важное значение для усталостной прочности колеса, жесткости и способности поглощать удары. Слишком малое натяжение приводит к тому, что обод легко деформируется при ударе о неровную поверхность. Слишком большое натяжение может деформировать обод, что делает невозможным регулировку и может сократить срок службы спиц. Тензиометры спиц — это инструменты, которые измеряют натяжение в спице. Другой распространенный метод грубой оценки натяжения спицы заключается в выщипывании спиц и прослушивании слышимого тона вибрирующей спицы. Оптимальное натяжение зависит от длины спицы и ее калибра (диаметра). В Интернете доступны таблицы, в которых указаны натяжения для каждой длины спицы, либо в терминах абсолютного физического натяжения, либо в нотах музыкальной шкалы, которые совпадают с приблизительным натяжением, на которое должна быть настроена спица. В реальном мире правильно выровненное колесо, как правило, не будет иметь равномерного натяжения по всем спицам из-за различий между деталями, из которых изготовлено колесо.
Наконец, для достижения наилучших, долгосрочных результатов, следует минимизировать скручивание спицы. Когда ниппель поворачивается, он сначала скручивает спицу, пока в спице не будет достаточно крутящего напряжения, чтобы преодолеть трение в резьбе между спицей и ниппелем. Это легче всего увидеть с лопастными или овальными спицами, но происходит и с круглыми спицами. Если колесо ездит с этим крутящим напряжением, оставшимся в спицах, они могут раскрутиться и привести к тому, что колесо станет неисправным. Плоские и овальные спицы можно удерживать прямо с помощью соответствующего инструмента, пока ниппель поворачивается. Обычная практика минимизации скручивания в круглых спицах заключается в том, чтобы повернуть ниппель дальше желаемой ориентации примерно на четверть оборота, а затем повернуть его обратно на эту четверть оборота. [26]
При выравнивании колес все эти факторы должны быть постепенно приведены в равновесие друг с другом. Обычно рекомендуется найти наихудшее место на колесе и немного подтянуть его, прежде чем переходить к следующему наихудшему месту на колесе.
"Правильные стенды" - это механические устройства для установки и правки колес. Также можно выровнять колесо, когда оно установлено на велосипеде: в качестве контрольной отметки можно использовать тормозные колодки или какую-либо другую фиксированную точку, однако это менее точно.
На одном конце каждой спицы находится специализированная гайка, называемая ниппелем , которая используется для соединения спицы с ободом и регулировки натяжения спицы. Ниппель обычно располагается на конце спицы со стороны обода, но на некоторых колесах находится на конце ступицы, чтобы переместить ее вес ближе к оси колеса, уменьшая момент инерции . Вариантом этого является интеграция ниппелей в ступицу, ее фланец содержит резьбу для обычно плоских спиц. [27]
Наиболее распространенными материалами для велосипедных ниппелей являются латунь и алюминий (часто называемый «сплавом»). Латунные ниппели тяжелее алюминиевых, но они более прочные. Алюминиевые ниппели экономят вес, но они менее прочные, чем латунные, и более подвержены коррозии.
Сосок на ободе колеса обычно выступает из обода по направлению к центру колеса, но в гоночных колесах может быть внутри обода, обеспечивая небольшое [ количественное ] аэродинамическое преимущество. [28] [ необходима цитата ]
Колесо может быть изготовлено из цельного куска материала, такого как термопластик ( в данном случае нейлон, наполненный стеклом ), углеродное волокно или алюминиевый сплав. Термопластик обычно используется для недорогих колес BMX. Они имеют низкое максимальное давление в шинах 45 фунтов на квадратный дюйм (3 бара или атмосферы). [29] [ проверка не удалась ] Углеродное волокно обычно [ обтекаемые слова ] используется для высококлассных аэродинамических гоночных колес. [ требуется цитата ]
Дисковые колеса разработаны для минимизации аэродинамического сопротивления. Полный диск обычно тяжелее традиционных спицевых колес и может быть сложным в управлении при езде с боковым ветром. По этой причине международные велосипедные организации часто запрещают дисковые колеса или ограничивают их использование задним колесом велосипеда. Однако международные федерации триатлона были (и остаются) менее строгими, и именно это привело к первоначальному росту популярности колес в 1980-х годах.
Дисковое колесо может быть просто обтекателем , который крепится к традиционному спицевому колесу, устраняя сопротивление, которое создают спицы, закрывая их; или диск может быть неотъемлемой частью колеса без спиц внутри. В последнем случае материалом выбора является углеродное волокно. Спицевое колесо с дисковым покрытием может быть нелегальным в соответствии с правилами Международного союза велосипедистов UCI , поскольку это неструктурный обтекатель, но снова приемлемо в соответствии с правилами Международного союза триатлона ITU .
Компромисс, позволяющий снизить вес и улучшить характеристики при боковом ветре, заключается в использовании небольшого количества (три или четыре) спиц, работающих на растяжение-сжатие и отформованных как единое целое с ободом, обычно также из углеродного волокна.
Велосипедные колеса можно классифицировать по их основному назначению.
Для эффективности шоссейных велогонок существует несколько факторов, которые обычно [ кем? ] считаются наиболее важными:
Полуаэродинамические и аэродинамические колесные пары теперь стали обычным явлением для шоссейных велосипедов. Алюминиевые обода по-прежнему наиболее распространены, но углеродное волокно также становится популярным. Углеродное волокно также находит применение в оболочках ступиц для снижения веса; однако из-за близости ступицы к центру вращения уменьшение веса ступицы оказывает меньшее влияние на инерцию вращения, чем уменьшение веса обода.
Полуаэродинамические [ необходимо разъяснение ] и аэродинамические колесные пары характеризуются большей глубиной обода , которая представляет собой радиальное расстояние между самой внешней и самой внутренней поверхностями обода; треугольным или пирамидальным поперечным сечением; и меньшим количеством спиц или полным отсутствием спиц — с лопастями, отлитыми из композитного материала, поддерживающими обод. [ необходимо цитирование ] Спицы также часто сплющиваются в направлении вращения, чтобы уменьшить сопротивление воздуха. Их называют лопастными спицами . [ необходимо цитирование ] Однако полуаэродинамические и аэродинамические колесные пары, как правило, тяжелее более традиционных колесных пар со спицами из-за дополнительных форм ободьев и спиц. [ необходимо дальнейшее разъяснение ] [ необходимо цитирование ] Что еще более важно, обода должны быть тяжелее, когда спиц меньше, так как неподдерживаемый промежуток между спицами больше. Ряд производителей колес теперь выпускают колеса примерно с половиной спиц по сравнению с традиционными колесами с наивысшими характеристиками 1980-х годов, с примерно такой же инерцией вращения и меньшим общим весом. [ как? ] [ необходима цитата ] Эти улучшения стали возможны в первую очередь за счет улучшенных алюминиевых сплавов для ободов. [ оригинальное исследование? ]
Большинство колесных пар из углеродного волокна клинчера , таких как те, что производятся Zipp и Mavic , по-прежнему используют алюминиевые детали в клинчерной части обода. Теперь доступно большее количество полностью карбоновых ободов, таких как Campagnolo Hyperon Ultra Clincher, колеса Viva v8, колеса Bontrager's Carbon Clincher, DT Swiss RRC1250, Corima Winium и Aero (также бескамерные, см. ниже) и колесные пары Lightweight Standard C.
Велосипеды для туризма, гонок и циклокросса могут иметь совершенно разные цели проектирования колес. Аэродинамические характеристики и малый вес выгодны для шоссейных велосипедов , в то время как для циклокросса прочность приобретает значение, а для туристических велосипедов прочность снова становится более важной. Однако этот диаметр обода, идентичный по диаметру ободу "29er", является наиболее распространенным на этих типах велосипедов. Дорожные колеса могут быть спроектированы для трубчатых или клинчерных шин, обычно называемых шинами "700C".
Эти колеса пользовались кратковременной популярностью в 1990-х годах на велосипедах для триатлона . [30]
В конце 2010-х годов на гравийных велосипедах начали появляться колеса 650B . [30]
Колеса горного велосипеда характеризуются приблизительным внешним диаметром обода и широкой, примерно 2+ дюйма, покрышкой.
24-дюймовые клинчерные шины (с камерами) являются наиболее распространенным размером колес для младших горных велосипедов. Типичный 24-дюймовый обод имеет диаметр 507 миллиметров (20,0 дюймов) и внешний диаметр шины около 24 дюймов (610 мм).
26-дюймовые клинчерные шины (с камерами) были наиболее распространенным размером колес для новых горных велосипедов до начала 2010-х годов. [31] Эта традиция изначально зародилась потому, что первые пионеры горных велосипедов закупали колеса для своих ранних велосипедов с велосипедов американского производства, а не с более крупных европейских стандартов, которые использовались. Типичный 26-дюймовый обод имеет диаметр 559 миллиметров (22,0 дюйма) и внешний диаметр шины около 26,2 дюйма (670 мм).
Колеса для горного велосипеда 27,5 дюймов [32] [33] [34] [35] [36] (некоторые также называют 650B [37] [38] используют обод диаметром 584 мм (23,0″) с широкими, ребристыми шинами (≈27,5 ⋅ 2,3 / ISO 58-584) и являются примерно средней точкой между стандартами 26 дюймов (ISO-559 мм) и 29 дюймов (ISO-622 мм). Они обладают некоторыми преимуществами обоих форматов, с более плавным ходом, чем у 26-дюймового колеса, и большей жесткостью и долговечностью, чем у 29-дюймового колеса.
"29-дюймовые колеса", которые также соответствуют популярному стандарту колес 700C (диаметр клинчера 622 мм), становятся все более популярными не только для циклокроссовых велосипедов, но и для горных велосипедов для кросс-кантри. Диаметр их обода составляет 622 миллиметра ( 24+1 ⁄ 2 дюйма) идентичны большинству колес шоссейных, гибридных и туристических велосипедов, но они, как правило, усилены для большей прочности при езде по бездорожью. Средняя 29-дюймовая шина для горного велосипеда имеет стандарт ISO 59-622, что соответствует внешнему диаметру около 29,15 дюймов (740 мм).
32 дюйма / ISO 686
32-дюймовые колеса использовались на моноциклах и были адаптированы для велосипедов, чтобы сделать велосипеды более пропорциональными для более высоких велосипедистов. [39]
36 дюймов / ISO 787
36-дюймовые колеса были разработаны для создания более пропорциональных велосипедов для высоких велосипедистов. [40]
Существует два различных размера колес, которые обозначаются как 20-дюймовые, и оба используются в спорте BMX.
Колеса BMX, обычно диаметром 20 дюймов (диаметр обода 406 мм), имеют небольшой размер по нескольким причинам: они подходят для молодых и невысоких гонщиков; их более низкая стоимость совместима с недорогими велосипедами; размер делает их более прочными, чтобы выдерживать дополнительные нагрузки, возникающие при прыжках и трюках BMX; а также для уменьшения инерции вращения для более легкого ускорения колеса.
Номинально 20 x 1-1/8″ или 20 x 1-3/8″, с диаметром обода 451 мм. Они предназначены для гонок BMX-гонщиков с небольшим весом, иногда их называют «skinnies». Этот размер также используется на классических британских складных или торговых велосипедах.
Велосипедные обода и шины выпускались во многих различных типах и размерах, прежде чем были предприняты усилия по стандартизации и улучшению совместимости колес/шин. Международная организация по стандартизации (ISO) и Европейская техническая организация по шинам и ободам (ETRTO) определяют современную, однозначную систему обозначений размеров и процедур измерения для различных типов шин и ободов в международном стандарте ISO 5775. Например:
На практике большинство продаваемых сегодня шин (и камер) имеют, помимо современного обозначения ISO 5775-1, некоторые исторические маркировки размеров, которые широко используются до сих пор:
Наиболее популярное обозначение зависит от региона и типа велосипеда. Для полной таблицы эквивалентности между старой и новой маркировкой см. статью ISO 5775 , таблицу в Приложении A стандарта ISO 5772, а также Tire Sizing Шелдона Брауна .
Большинство шоссейных и гоночных велосипедов сегодня используют обода диаметром 622 мм (700C), хотя обода 650C популярны среди небольших гонщиков и триатлонистов. Размер 650C имеет диаметр ISO 571 мм. Размер 650B составляет 584 мм, а 650A — 590 мм. 650B рекламируется как «лучший из обоих миров» размер для горного велосипеда. [41] Большинство взрослых горных велосипедов используют 26-дюймовые колеса. Меньшие молодежные горные велосипеды используют 24-дюймовые колеса. Большие колеса 700C ( 29 дюймов) в последнее время пользуются некоторой популярностью среди производителей внедорожных велосипедов. Эти обода имеют тот же диаметр посадочного места, что и колеса 700C, и, как правило, совместимы с велосипедными рамами и шинами, разработанными для стандарта 700C, однако обода, обозначенные как 29 дюймов, предназначены для более широких шин, чем обода, обозначенные как 700C, поэтому зазор рамы может быть проблемой. Ранее популярный размер колес 27 дюймов (630 мм) теперь встречается редко.
Детские велосипеды обычно подбираются по размеру, в первую очередь, на основе диаметра колеса, а не длины подседельной трубы (по внутреннему шву велосипедиста). Таким образом, по-прежнему можно встретить широкий ассортимент небольших велосипедных колес, диаметром от 239 мм (9,4 дюйма) до 400 мм (16 дюймов).
Меньшие размеры колес также встречаются на складных велосипедах, чтобы минимизировать размер в сложенном виде. Они варьируются от 16-дюймового диаметра (например, Brompton ) до 20 дюймов (например, Bike Friday ) и даже до 26 дюймов.
Колесные диски также бывают разной ширины, чтобы обеспечить оптимальную производительность для различных целей. Высокопроизводительные гоночные диски узкие, 18 мм или около того. Более широкие туристические или прочные внедорожные шины требуют дисков шириной 24 мм или больше. [42]
Обычное «26-дюймовое» колесо, используемое на горных велосипедах и пляжных круизерах, — это американский размер с ободом диаметром 559 мм, традиционно с загнутыми краями.
Существуют четыре других размера «26 дюймов» (британское обозначение) или «650» (французское обозначение), от узких шин до самых широких, которые традиционно имеют одинаковый внешний диаметр. [37] [43]
Ширина шин и соответствующие обозначения ширины ISO могут различаться, хотя наружный диаметр колеса остается примерно одинаковым. [46]
Традиционно существовало четыре различных размера колес диаметром 28 дюймов, от самых узких шин до самых широких, все они имели одинаковый внешний диаметр, который совпадал с четырьмя различными семействами размеров шин 700, это 700, 700A, 700B и 700C. Самые большие из этих дисков (ISO 647 мм/642 мм) с более узкими шинами больше не доступны. [37] [47] [48]
На сопротивление качению влияет ряд факторов: протектор шины, ширина, диаметр, конструкция шины, тип камеры (если применимо) и давление.
Колеса меньшего диаметра, при прочих равных условиях, имеют большее сопротивление качению , чем колеса большего размера. [49] «Сопротивление качению увеличивается почти пропорционально уменьшению диаметра колеса при заданном постоянном давлении в шинах». [50]
Из-за того, что колеса вращаются, а также перемещаются (движутся по прямой линии) при движении велосипеда, для ускорения единицы массы на колесе требуется больше силы, чем на раме. В конструкции колес уменьшение инерции вращения имеет преимущество в виде более отзывчивых, быстро ускоряющихся колес. Для достижения этого конструкции колес используют более легкие материалы обода, перемещают ниппели спиц на ступицу или используют более легкие ниппели, такие как алюминий. Однако следует отметить, что инерция вращения является фактором только во время ускорения (и замедления/торможения). При постоянной скорости аэродинамика является существенным фактором. При подъеме общая масса остается важной. Подробнее см. в разделе Характеристики велосипеда .
Фланцы ступицы современных велосипедных колес со спицами натяжения всегда расположены шире, чем там, где спицы крепятся к ободу. Если смотреть в поперечном сечении, спицы и ступица образуют треугольник, структуру, которая жестка как вертикально, так и поперечно. В трех измерениях, если спицы были покрыты (представьте бумагу, покрывающую спицы с каждой стороны), они образовали бы два конуса или «блюда». Чем больше расстояние между фланцами ступицы, тем глубже блюда и тем жестче и прочнее колесо может быть в поперечном направлении. Чем более вертикальны спицы, тем мельче блюдо и тем менее жестким будет колесо в поперечном направлении.
Чаши на каждой стороне колеса не всегда равны. Зубчатая передача (свободный ход или кассета) заднего колеса и роторы дискового тормоза, если установлены, занимают ширину на ступице, и поэтому фланцы могут быть расположены несимметрично относительно центральной плоскости ступицы или велосипеда. Поскольку обод должен быть отцентрирован, а фланцы ступицы — нет, между двумя сторонами есть разница в чаше. Такое асимметричное колесо называется «чашеобразным». Сторона колеса с меньшей чашей имеет немного более короткие, но значительно более сильно натянутые спицы, чем сторона с большей чашей. Было испробовано несколько различных методов, чтобы минимизировать эту асимметрию спиц. В дополнение к измененной геометрии ступицы, некоторые обода имеют нецентральные отверстия для спиц, и крепление обычных спиц J-bend на фланце ступицы может быть изменено «внутренним» или «наружным». [51]
Для измерения положения обода относительно ступицы можно использовать выравнивающий стенд или калибр для измерения выемки. Таким образом, «выемка» также используется для описания процесса центрирования обода на ступице, даже в случае симметричных колес. [52]
Жесткость колеса велосипеда можно измерить в трех основных направлениях: радиальном, боковом и крутильном. Радиальная жесткость — это прежде всего мера того, насколько хорошо колесо поглощает неровности поверхности, по которой оно катится. Боковая жесткость, особенно переднего колеса, влияет на управляемость велосипеда. Торсионная, или тангенциальная, жесткость — это мера того, насколько хорошо колесо передает движущие и тормозные силы, если они приложены к ступице, как в случае ступичных или дисковых тормозов.
На эти жесткости в разной степени влияют несколько факторов. К ним относятся радиус колеса, изгиб обода и жесткость на кручение, количество спиц, калибр спиц, схема спицовки, жесткость ступицы, расстояние между фланцами ступицы, радиус ступицы. [53] В целом, боковая и радиальная жесткость уменьшаются с числом пересечений спиц, а жесткость на кручение увеличивается с числом пересечений спиц. Одним из факторов, который мало влияет на эти жесткости, является натяжение спиц. [54]
Однако слишком большое натяжение спиц может привести к катастрофическому отказу в виде прогиба . [55] «Наиболее существенным фактором, влияющим на жесткость боковой системы спиц», является угол между спицами и средней плоскостью колеса. Таким образом, любое изменение, которое увеличивает этот угол, например, увеличение ширины ступицы, при сохранении всех остальных параметров постоянными, увеличивает сопротивление прогибу. [56]
женская ось будет легче и прочнее. Это связано с тем, что при уменьшении ширины оси вес снижается, и на ось во время трюков с пегами оказывается меньше рычага.
вам нужно будет "переделать" колесо, потянув обод вправо. ... Недостатком этого является то, что потягивание обода вправо увеличивает разницу натяжения между левой и правой спицами, что приводит к несколько более слабому колесу.
Диаметр. Обычные диаметры включают 8 мм, 9 мм, 9,5 мм и 10 мм, 5/16″ и 3/8″ (3/8″ обычно взаимозаменяемы с 9,5 мм).
Расстояние между фланцами придает колесу боковую прочность. Колеса с узким расстоянием между фланцами и большим количеством передач менее подходят для неровных дорог, чем колеса с более широким расстоянием между фланцами и меньшим количеством передач. Втулки с большими фланцами не обеспечивают функционального преимущества и имеют недостаток в виде дополнительного веса. Агрессивно ездящие велосипеды-тандемы являются исключением.
Колеса со 144 спицами установлены на Kendras 20x1.75
зашнуровал пару колес Phoenix со 144 спицами
набор из 144-спицевых колес, обернутых белыми стенками 20x1,75. Из 144 спиц Фредди решил, что 72 из них скручены
Ввинчивание спиц во втулки упрощает их регулировку, поскольку спицы наматываются гораздо меньше, чем их стальные аналоги.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
