Велосипедное колесо — это колесо , чаще всего проволочное , предназначенное для велосипеда . Пару часто называют колесной парой , особенно в контексте готовых готовых колес, ориентированных на производительность.
Велосипедные колеса обычно проектируются так, чтобы вставляться в раму и вилку через дропауты и удерживать велосипедные шины .
Первое колесо, в котором использовалось натяжение металлических спиц, было изобретено сэром Джорджем Кейли, чтобы добиться легкости его планера 1853 года. [1]
Первые велосипедные колеса следовали традициям каретного строительства: деревянная ступица, неподвижная стальная ось (подшипники располагались в концах вилки), деревянные спицы и железная шина с термоусадкой. Типичное современное колесо имеет металлическую ступицу, спицы с натяжением проволоки и обод из металла или углеродного волокна, на котором удерживается пневматическая резиновая шина .
Ступица – это центральная часть велосипедного колеса. Он состоит из оси , подшипников и корпуса ступицы. Корпус ступицы обычно имеет два механически обработанных металлических фланца, к которым можно прикрепить спицы. Вкладыши ступиц могут быть цельными с запрессованным картриджем или свободными подшипниками, либо, в случае старых конструкций, фланцы могут быть прикреплены к отдельному корпусу ступицы.
Ось крепится к дропаутам на вилке или раме. Ось можно прикрепить с помощью:
С 1980-х годов в велосипедах применяется стандартное расстояние между осями: ступицы передних колес обычно имеют ширину вилки 100 мм , опорные колеса со свободными ступицами обычно имеют ступицу заднего колеса шириной 130 мм. В горных велосипедах используется задняя ступица шириной 135 мм [4] , что позволяет установить тормозной диск на ступицу или уменьшить колесную тарелку, чтобы сделать колесо более прочным. [4] Для фрирайда и скоростного спуска доступны варианты с расстоянием между 142 и 150 мм. [5]
Подшипники позволяют корпусу ступицы (и остальным частям колеса) свободно вращаться вокруг оси . В большинстве велосипедных ступиц используются стальные или керамические шарикоподшипники . В некоторых ступицах используются исправные подшипники типа «чашка и конус», тогда как в некоторых используются предварительно собранные сменные подшипники «патронного типа».
Ступица типа «чашка и конус» содержит свободные шарики, которые контактируют с регулируемым «конусом», навинченным на ось, и «кольцом», постоянно впрессованным в корпус ступицы. Обе поверхности гладкие, что позволяет подшипникам катиться с минимальным трением. Этот тип ступицы легко разбирается для смазки, но ее необходимо правильно отрегулировать; неправильная регулировка может привести к преждевременному износу или выходу из строя.
В ступице с «картриджным подшипником» подшипники содержатся в картридже, имеющем форму полого цилиндра, внутренняя поверхность которого вращается относительно внешней поверхности за счет использования шарикоподшипников. Производственные допуски, а также качество уплотнений могут значительно превосходить подшипники со свободными шариками. Картридж запрессован в корпус ступицы, а ось упирается во внутреннюю обойму картриджа. Сам картриджный подшипник, как правило, не подлежит ремонту и регулированию; вместо этого в случае износа или неисправности заменяется весь картриджный подшипник.
Оболочка ступицы — это часть ступицы, к которой крепятся спицы (или конструкция диска). Корпус ступицы колеса со спицами обычно имеет два фланца, идущие радиально наружу от оси. На каждом фланце имеются отверстия или прорези, к которым крепятся спицы. Некоторые колеса (например, Full Speed Ahead RD-800) имеют дополнительный фланец в центре ступицы. Другие (например, 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 ступицу с резьбой, в которую ввинчиваются спицы.
На колесах с традиционными спицами расстояние между фланцами влияет на поперечную жесткость колеса: чем шире, тем жестче, а диаметр фланца влияет на крутильную жесткость колеса и количество отверстий для спиц, которые может принять ступица, при этом больший диаметр означает более жесткую и выдерживает большую нагрузку. отверстия. [6] Асимметричные диаметры фланцев, призванные смягчить неблагоприятные последствия асимметричного расстояния и тарелки, необходимых на задних колесах с множеством звездочек, также использовались с скромными преимуществами. [6]
Некоторые ступицы имеют крепления для дисковых тормозов или являются неотъемлемой частью барабанных тормозов.
Информацию о других типах велосипедных тормозов можно найти 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 встык в себя, образуя обруч, хотя также может представлять собой конструкцию из композита из углеродного волокна и исторически изготавливался из дерева . В некоторых колесах используется аэродинамический карбоновый обруч, прикрепленный к алюминиевому ободу, на который можно установить обычные велосипедные шины.
Металлические велосипедные диски сейчас обычно изготавливаются из алюминиевого сплава , хотя до 1980-х годов большинство велосипедных дисков, за исключением тех, которые использовались на гоночных велосипедах, были изготовлены из стали [7] и термопластика .
Обода, предназначенные для использования с ободными тормозами, обеспечивают гладкую параллельную тормозную поверхность, тогда как у ободов, предназначенных для использования с дисковыми тормозами или ступичными тормозами, такая поверхность иногда отсутствует.
Обод с рисунком Westwood был одной из первых конструкций ободов, и для этого обода были разработаны стержневые тормоза , которые прижимаются к внутренней поверхности обода. Эти диски нельзя использовать с ободными тормозами с суппортом.
Поперечное сечение обода может иметь широкий диапазон геометрии, каждая из которых оптимизирована для конкретных 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 прикрепления спиц, как на изображенном ободе Sprint, его описывают как коробчатое сечение или двустенное , чтобы отличить его от одностенных ободьев, таких как обод Westwood, изображенный на рисунке. . [8] Двойные стенки могут сделать обод жестче. Обода с тройными стенками имеют дополнительное усиление внутри коробчатого сечения.
Алюминиевые диски часто усиливаются одинарными или двойными проушинами для распределения нагрузки на спицы. Единственное ушко укрепляет отверстие для спицы, подобно полой заклепке . Двойная петелька — это чашка, приклепанная к обеим стенкам двустенного ободка.
Для велосипедных ободов, в которых используются камеры, также требуются ободные ленты или полоски — гибкая, но прочная подкладка (обычно из резины, тканого нейлона или аналогичного материала), прикрепленная к внутренней окружности колеса для закрытия концов ниппелей. В противном случае на концах ниппеля образуется дырка в трубке, что приводит к спуску шины.
Большинство велосипедных дисков представляют собой «клинчерные» диски, предназначенные для использования с клинчерными шинами. Эти шины имеют борт из проволоки или арамидного ( кевларового или тваронового ) волокна, который соединяется с бортами обода. Отдельная герметичная внутренняя камера, заключенная в обод, поддерживает каркас шины и обеспечивает фиксацию борта. Если внутренняя часть обода, куда подходит внутренняя трубка, имеет отверстия для спиц, их необходимо закрыть ободной лентой или полосой, обычно резиновой, тканью или прочным пластиком, чтобы защитить внутреннюю трубку.
Преимущество этой системы заключается в том, что в случае утечки можно легко получить доступ к внутренней трубке, которую необходимо устранить или заменить.
Стандарт ISO 5775-2 определяет обозначения велосипедных дисков. Он различает
Традиционные клинчерные диски были прямыми. В 1970-х годах появились различные конструкции «крючков» (также называемых «вязанием крючком») для удержания борта шины на месте, [9] [10] обеспечивающие высокое (6–10 бар, 80–150 фунтов на квадратный дюйм) давление воздуха.
Некоторые диски предназначены для трубчатых шин , имеющих форму тора и прикрепленных к ободу с помощью клея. Обод имеет неглубокое круглое наружное поперечное сечение, в котором находится шина, а не фланцы, на которых сидят борта шины.
Для системы бескамерных шин требуется воздухонепроницаемый обод, который можно герметизировать на стержне клапана, отверстиях для спиц (если они проходят через обод) и седле борта шины, а также совместимая шина. Универсальная бескамерная система (UST), первоначально разработанная компаниями Mavic , Michelin и Hutchinson [11] для горных велосипедов, является наиболее распространенной системой бескамерных шин/ободов для велосипедов. [12] Основным преимуществом бескамерных шин является возможность использовать низкое давление воздуха для лучшего сцепления с дорогой без защемления, поскольку между ободом и препятствием нет камеры, которая могла бы защемить колесо. [11]
Некоторые велосипедисты избегают повышения цены на бескамерную систему, закрывая отверстия для спиц специальной полосой обода или лентой, а затем герметизируя шток клапана и седло борта латексным герметиком. [11] Однако шины, не предназначенные для использования в бескамерных условиях, не имеют такой прочной боковины, как те, которые есть. [11]
Недостатком бескамерных шин является то, что их сложнее установить на обод, чем клинчерные шины, [11] и что велосипедист все равно должен иметь с собой запасную камеру, чтобы вставить ее на случай, если шина спустит из-за прокола. [11]
Французский производитель шин Hutchinson представил бескамерную систему колес Road Tubeless, которая во многом схожа с UST (Universal System Tubeless), разработанной совместно с Mavic и Michelin. Шоссейные бескамерные диски, как и диски UST, не имеют отверстий для спиц, выступающих в воздушную камеру обода. Фланец бескамерного обода Road похож на борт стандартного клинчерного обода, но имеет очень узкие допуски для сцепления с бескамерной шиной Road, создавая герметичное уплотнение между шиной и ободом. Эта система устраняет необходимость в полосе обода и внутренней трубке.
В 2006 году Shimano и Hutchinson представили бескамерную систему для шоссейных велосипедов. [13]
Обод соединен со ступицей множеством спиц , которые представляют собой стержни. В то время как в ранних велосипедных колесах использовались деревянные спицы, которые можно было нагружать только при сжатии, в современных велосипедных колесах почти исключительно используются спицы, которые можно нагружать только при растяжении.
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 многозвездочников. Эта асимметрия означает, что спицы справа в два раза туже, чем спицы слева. Спицы ломаются из-за усталости, а не чрезмерной силы. [14]
На одном конце каждой спицы имеется резьба 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 он не проскальзывал через отверстие. Это тип J-образного изгиба. Другой тип — прямые спицы, у которых на конце ступицы нет изгиба, а есть только головка. Основными материалами ниппелей для спиц являются алюминий и латунь.
Спицы с двойным баттингом имеют уменьшенную толщину в центральной части и легче, более эластичны и более аэродинамичны, чем спицы одинаковой толщины. Спицы с одинарным баттингом толще у ступицы, а затем сужаются к более тонкой части вплоть до резьбы на ободе. [15] Также существуют спицы с тройным баттингом : они самые толстые в ступице, тоньше на конце с резьбой и самые тонкие в середине. [16]
Спицы обычно имеют круглое поперечное сечение, но в высокопроизводительных колесах могут использоваться спицы плоского или овального поперечного сечения, также известные как лопастные, для уменьшения аэродинамического сопротивления. Некоторые спицы представляют собой полые трубки. [15]
Спицы на подавляющем большинстве современных велосипедных колес изготовлены из стали или нержавеющей стали . Спицы из нержавеющей стали отдаются предпочтением большинству производителей и гонщиков за их долговечность, жесткость, устойчивость к повреждениям и простоту обслуживания. Спицы из нержавеющей стали на старых или более дешевых велосипедах иногда подвергаются поверхностной обработке гальванизацией , краской 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, чтобы выдерживать дополнительные нагрузки и вес. Велосипеды Lowrider могут иметь до 144 спиц на колесо. [20] [21] [22]
Колеса с меньшим количеством спиц имеют аэродинамическое преимущество, поскольку снижается сопротивление . Уменьшенное количество спиц также приводит к тому, что большая часть обода остается без поддержки, что требует более прочных и часто более тяжелых ободов. В некоторых конструкциях колес спицы расположены на ободе неравномерно, что требует жесткого обруча обода и правильного натяжения спиц. Обычные колеса со спицами, равномерно распределенными по окружности обода, считаются более долговечными и не требуют плохого обслуживания. Более общая тенденция в конструкции колес предполагает, что технологический прогресс в материалах ободов может привести к дальнейшему сокращению количества спиц на колесо.
Шнуровка — это процесс продевания спиц через отверстия во ступице и ободе [23] так, чтобы они образовали узор спиц. [24] Хотя большинство производителей используют один и тот же рисунок шнуровки как на левой, так и на правой стороне колеса, все чаще можно встретить специальные колеса с разными рисунками шнуровки на каждой стороне. Спица может соединять ступицу с ободом радиально, что создает самое легкое и аэродинамическое 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 требует, чтобы спицы были установлены под углом к фланцу ступицы, вплоть до «тангенциальной схемы шнуровки», чтобы добиться максимального крутящего момента (но минимальной вертикальной жесткости колеса). [24] Названия различных узоров шнуровки обычно связаны с количеством спиц, которые пересекает каждая спица.
Колеса с 36 или 32 спицами с обычной шнуровкой чаще всего изготавливаются как крест-3 или крест-2, однако возможны и другие номера креста. Угол, под которым спица соприкасается со ступицей, определяется не только поперечным номером; поскольку количество спиц и диаметр ступицы приведут к значительному различию углов наклона спиц. Для всех распространенных колес с натяжными спицами и скрещенными спицами крутящий момент, приложенный к ступице, приводит к тому, что одна половина спиц, называемая «ведущими спицами», натягивается для привода обода, а другая половина – «ведомые спицы» натягивается только для противодействия. ведущие спицы. Когда прикладывается крутящий момент вперед (т. е. во время ускорения), ведомые спицы испытывают большее натяжение, в то время как ведущие спицы ослабляются, что заставляет обод вращаться. При торможении ведущие спицы натягиваются, а ведомые ослабляются. Таким образом, колесо может передавать крутящий момент ступицы в любом направлении с наименьшим изменением натяжения спиц, что позволяет колесу оставаться в правильном положении при приложении крутящего момента.
Колеса, которым не требуется передавать значительный крутящий момент от ступицы к ободу, часто имеют радиальную шнуровку. [24] Здесь спицы выходят из ступицы перпендикулярно оси и идут прямо к ободу, не пересекая другие спицы - например, «крест-0». Эта схема шнуровки не может передавать крутящий момент так же эффективно, как тангенциальная шнуровка. Таким образом, обычно предпочитают изготавливать колеса со скрещенными спицами, в которых крутящий момент, будь то движение или торможение, исходит от ступицы. Что касается торможения, то на суппорты старого типа, которые контактируют с дисками для приложения тормозного усилия, не влияют схемы шнуровки, поскольку тормозные силы передаются от суппортов непосредственно на обод, затем на шины, а затем на дорогу. . Однако дисковые тормоза передают свою силу на дорогу через спицы от точки крепления диска на ступице, и поэтому на них влияет рисунок шнуровки аналогично тому, как это происходит в системе привода.
Втулки, которые ранее были зашнурованы по какой-либо другой схеме, не следует использовать для радиальной шнуровки, так как ямки и вмятины, образуемые спицами, могут стать слабыми местами, по которым фланец ступицы может сломаться. Это не всегда так: например, если используемая ступица имеет более твердые стальные фланцы, как на старинном велосипеде.
Производители колес также используют другие экзотические схемы шнуровки спиц (например, «гусиную лапку», которая по сути представляет собой смесь радиальной и тангенциальной шнуровки), а также инновационную геометрию ступиц. В большинстве этих конструкций используются 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 соображениям.
Есть три аспекта геометрии колеса, которые необходимо отрегулировать, чтобы колесо стало правильным. «Боковая правка» означает устранение локальных отклонений обода влево или вправо от центра. «Вертикальная регулировка» относится к корректировке местных отклонений (известных как скачок) радиуса, расстояния от обода до центра ступицы. «Тарелка» означает центрирование плоскости обода слева направо между стопорными гайками на внешних концах оси. Сама эта плоскость определяется как среднее значение местных отклонений поперечной правки. [25] Для большинства велосипедов с ободными тормозами тарелка будет симметрична на переднем колесе. Однако на заднем колесе, поскольку на большинстве велосипедов имеется задняя звездочка (или группа из них), впадина часто будет асимметричной: на неприводной стороне она будет наклонена под большим углом, чем на ведущей стороне.
В дополнение к трем геометрическим аспектам правки, общее натяжение спиц имеет важное значение для усталостной прочности, жесткости и способности колеса поглощать удары. Слишком слабое натяжение приводит к тому, что обод легко деформируется при ударе о пересеченную местность. Слишком сильное натяжение может деформировать обод, что сделает его невозможным, и может сократить срок службы спиц. Тензиометры спиц — это инструменты, которые измеряют натяжение спиц. Другой распространенный метод приблизительной оценки натяжения спиц включает в себя выщипывание спиц и прослушивание слышимого тона вибрирующей спицы. Оптимальное натяжение зависит от длины спиц и толщины спиц (диаметра). В Интернете доступны таблицы, в которых указано натяжение для каждой длины спицы либо в терминах абсолютного физического напряжения, либо в виде нот музыкальной гаммы, которые совпадают с приблизительным натяжением, на которое следует настроить спицу. В реальном мире правильно отрегулированное колесо, как правило, не будет иметь одинакового натяжения на всех спицах из-за различий в деталях, из которых изготовлено колесо.
Наконец, для достижения наилучших и долгосрочных результатов следует свести к минимуму закручивание спиц. Когда ниппель поворачивается, он сначала скручивает спицу до тех пор, пока в спице не возникнет достаточное скручивающее напряжение, чтобы преодолеть трение в резьбе между спицей и ниппелем. Это легче всего увидеть на плоских или овальных спицах, но встречается и на круглых спицах. Если колесо ездит с таким скручивающим напряжением, которое остается в спицах, они могут раскрутиться, и колесо выйдет из строя. Спицы с лопастями и овальной формы можно удерживать прямо с помощью подходящего инструмента при повороте ниппеля. Обычной практикой минимизации накручивания круглых спиц является поворот ниппеля примерно на четверть оборота за желаемое положение, а затем на четверть оборота его обратно. [26]
При регулировке колес все эти факторы необходимо постепенно приводить в баланс друг с другом. Обычно рекомендуемая практика — найти худшее место на колесе и немного приблизить его к реальности, прежде чем переходить к следующему худшему месту на колесе.
«Стенды правочные» представляют собой механические устройства для монтажа колес и их правки. Выверить колесо также можно, когда оно установлено на велосипеде: в качестве ориентира можно использовать тормозные колодки или другую фиксированную точку, однако это менее точно.
На одном конце каждой спицы имеется специальная гайка, называемая ниппелем , которая используется для соединения спицы с ободом и регулировки натяжения спицы. Ниппель обычно расположен на конце спицы на ободе, но на некоторых колесах он находится на конце ступицы, чтобы переместить его вес ближе к оси колеса, уменьшая момент инерции . Вариантом этого является встраивание ниппелей во ступицу, а ее фланец содержит резьбу для обычно плоских спиц. [27]
Наиболее распространенными материалами, используемыми для изготовления велосипедных ниппелей, являются латунь и алюминий (часто называемый «сплавом»). Латунные ниппели тяжелее алюминиевых, но они более долговечны. Алюминиевые ниппели экономят вес, но они менее долговечны, чем латунные, и более подвержены коррозии.
Ниппель на ободе колеса обычно выступает от обода к центру колеса, но в гоночных колесах может располагаться внутри обода, обеспечивая небольшое [ количественное ] аэродинамическое преимущество. [28] [ нужна ссылка ]
Колесо может быть изготовлено цельным из такого материала, как термопластик ( в данном случае стеклонаполненный нейлон ), углеродное волокно или алюминиевый сплав. Термопластик обычно используется для изготовления недорогих колес BMX. У них низкое максимальное давление в шинах — 45 фунтов на квадратный дюйм (3 бара или атмосферы). [29] [ не удалось проверить ] Углеродное волокно обычно [ ласковые слова ] используется для аэродинамических гоночных рулей высокого класса. [ нужна цитата ]
Дисковые колеса сконструированы так, чтобы минимизировать аэродинамическое сопротивление. Полный диск обычно тяжелее, чем традиционные колеса со спицами, и с ним может быть трудно справиться при езде при боковом ветре. 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 представлять собой просто обтекатель , который крепится к традиционному колесу со спицами, устраняя сопротивление, которое создают спицы, закрывая их; или диск может быть неотъемлемой частью колеса без спиц внутри. В последнем случае предпочтительным материалом является углеродное волокно. Колесо со спицами с крышкой диска может быть незаконным в соответствии с правилами Международного союза велосипедистов UCI , поскольку оно не является структурным обтекателем, но снова приемлемо в соответствии с правилами Международного союза триатлонистов ITU .
Компромисс, который снижает вес и улучшает характеристики при боковом ветре, заключается в небольшом количестве (три или четыре) спиц растяжения-сжатия, встроенных в обод, также обычно из углеродного волокна.
Велосипедные колеса можно разделить на категории по основному назначению.
Для результатов гонок на шоссейных велосипедах существует несколько факторов, которые обычно учитываются [ кем? ] самое важное:
Полуаэродинамические и аэродинамические колесные пары теперь стали обычным явлением для шоссейных велосипедов. Алюминиевые диски по-прежнему являются наиболее распространенными, но популярность также набирает углеродное волокно. Углеродное волокно также находит применение в корпусах 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 [ нужны разъяснения ] и аэродинамические колесные пары характеризуются большей глубиной обода , которая представляет собой радиальное расстояние между самой внешней и самой внутренней поверхностями обода; треугольное или пирамидальное сечение; и меньшим количеством спиц или отсутствием спиц вообще - с лопастями, отлитыми из композитного материала, поддерживающими обод. [ нужна цитация ] Спицы также часто сплющиваются в направлении вращения, чтобы уменьшить сопротивление ветра. Их называют лопастными спицами . [ нужна цитация ] Однако полуаэродинамические и аэродинамические колесные пары, как правило, тяжелее, чем более традиционные колесные пары со спицами, из-за дополнительной формы ободов и спиц. [ необходимо дальнейшее объяснение ] [ необходима ссылка ] Что еще более важно, обода должны быть тяжелее, когда спиц меньше, поскольку расстояние между спицами без опоры больше. Ряд производителей колес в настоящее время производят колеса со спицами примерно в два раза меньше, чем у традиционных колес с высокими характеристиками 1980-х годов, с примерно такой же инерцией вращения и меньшим общим весом. [ как? ] [ нужна цитация ] Эти улучшения стали возможными в первую очередь благодаря улучшенным алюминиевым сплавам для дисков. [ оригинальное исследование? ]
В большинстве клинчерных колесных пар из углеродного волокна, например, производства Zipp и Mavic , по-прежнему используются алюминиевые детали в крепежной части обода. Теперь доступно увеличенное количество полностью карбоновых ободов, таких как Campagnolo Hyperon Ultra Clincher, колеса Viva v8, Carbon Clincher от Bontrager, DT Swiss RRC1250, Corima Winium и Aero (также бескамерные, см. ниже) и колесные пары Lightweight Standard C.
Туристические, гоночные и велокроссовые велосипеды могут иметь совершенно разные цели конструкции колес. Аэродинамические характеристики и малый вес выгодны для шоссейных велосипедов , в то время как для велокросса прочность приобретает важное значение, а для туристических велосипедов прочность снова становится более важной. Однако этот диаметр обода, идентичный диаметру обода «29er», на сегодняшний день является наиболее распространенным на велосипедах этого типа. Опорные катки могут быть предназначены для трубчатых или клинчерных шин, обычно называемых шинами «700C».
Эти колеса приобрели недолгую популярность на триатлонных велосипедах в 1990-х годах . [30]
В конце 2010-х на гравийных велосипедах начали появляться колеса 650B . [30]
Колеса горного велосипеда характеризуются приблизительным внешним диаметром обода плюс широкой шиной ~2+ дюйма.
24-дюймовые клинчерные шины (с камерами) — наиболее распространенный размер колес для младших горных велосипедов. Типичный 24-дюймовый обод имеет диаметр 507 миллиметров (20,0 дюйма) 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 возникла изначально потому, что первые пионеры горных велосипедов приобретали колеса для своих ранних велосипедов от велосипедов американского производства, а не от более крупных используемых европейских стандартов. Типичный 26-дюймовый обод имеет диаметр 559 миллиметров (22,0 дюйма) и внешний диаметр шины около 26,2 дюйма (670 мм).
27,5-дюймовые колеса горного велосипеда [32] [33] [34] [35] [36] (которые некоторые также называют 650B [37] [38] используют обод диаметром 584 мм (23,0 дюйма) с Широкие шины с выступами (≈27,5 ⋅ 2,3 / ISO 58-584) представляют собой примерно середину между стандартами 26 дюймов (ISO-559 мм) и 29 дюймов (ISO-622 мм). Они обладают некоторыми преимуществами обоих стандартов. 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 (клинчер диаметром 622 мм), становятся все более популярными не только для велосипедов для велокросса , но и для горных велосипедов для беговых лыж. Их диаметр обода 622 миллиметра ( 24+1 ⁄ дюйма ) идентичен большинству колес дорожных, гибридных и туристических велосипедов, но обычно они усилены для большей долговечности при езде по бездорожью. Средняя 29-дюймовая покрышка для горного велосипеда соответствует стандарту ISO 59-622, что соответствует наружному диаметру около 29,15 дюйма (740 мм).
32 дюйма / ISO 686
32-дюймовые колеса использовались на одноколесных велосипедах и были адаптированы для велосипедов, чтобы сделать велосипеды более пропорциональными для более высоких водителей. [39]
36 дюймов / ISO 787
36-дюймовые колеса были разработаны, чтобы сделать велосипед более пропорциональным для более высоких райдеров. [40]
Существует два разных размера колес, которые обозначаются как 20 дюймов, и оба используются в спорте BMX.
Обычно колеса BMX диаметром 20 дюймов (диаметр обода 406 мм) маленькие по нескольким причинам: они подходят для молодых и маленьких гонщиков; их более низкая стоимость совместима с недорогими велосипедами; размер делает их более прочными, чтобы выдерживать дополнительные нагрузки, возникающие при прыжках и трюках BMX; и уменьшить инерцию вращения для облегчения ускорения колес.
Номинально 20 x 1-1/8″ или 20 x 1-3/8″, диаметр обода 451 мм. Они предназначены для гонок легковесных гонщиков BMX, и иногда их называют «скинни». Этот размер также используется на классических британских складных или торговых велосипедах.
Велосипедные диски и шины выпускались самых разных типов и размеров, прежде чем были предприняты усилия по стандартизации и улучшению совместимости колес и шин. Международная организация по стандартизации (ISO) и Европейская техническая организация по шинам и дискам (ETRTO) определяют современную однозначную систему обозначений размеров и процедур измерения для различных типов шин и дисков в международном стандарте ISO 5775 . Например:
На практике большинство шин (и камер), продаваемых сегодня, помимо современного обозначения ISO 5775-1, имеют некоторые исторические маркировки размеров, которые до сих пор широко используются:
Какое обозначение наиболее популярно, зависит от региона и типа велосипеда. Подробную таблицу эквивалентности старой и новой маркировки см. в статье ISO 5775 , таблице в Приложении А стандарта ISO 5772, а также в книге Шелдона Брауна «Размеры шин ».
Сегодня в большинстве шоссейных и гоночных велосипедов используются ободья диаметром 622 мм (700C), хотя ободья 650C популярны среди гонщиков меньшего размера и триатлонистов. Размер 650C имеет диаметр ISO 571 мм. Размер 650B — 584 мм, а 650A — 590 мм. Размер 650B позиционируется как «лучший из обоих миров» для катания на горных велосипедах. [41] На большинстве горных велосипедов для взрослых используются колеса диаметром 26 дюймов. В небольших молодежных горных велосипедах используются колеса диаметром 24 дюйма. Колеса большего размера 700C ( 29 дюймов) в последнее время пользуются некоторой популярностью среди производителей внедорожных велосипедов. Эти обода имеют тот же диаметр посадочного места борта, что и колеса 700C, и, как правило, совместимы с велосипедными рамами и шинами, разработанными для стандарта 700C, однако ободья с обозначением 29 дюймов предназначены для более широких шин, чем обода с обозначением 700C, поэтому зазор рамы может быть проблемой. . Ранее популярный размер колес 27 дюймов (630 мм) теперь встречается редко.
Детские велосипеды обычно выбираются в зависимости от диаметра колес, а не от длины подседельной трубы (по внутреннему шву велосипедиста). Таким образом, до сих пор можно найти широкий ассортимент небольших велосипедных колес диаметром от 239 мм (9,4 дюйма) до 400 мм (16 дюймов).
На складных велосипедах также используются колеса меньшего размера , чтобы минимизировать размер в сложенном виде. Они варьируются от 16 дюймов в диаметре (например, Brompton ) до 20 дюймов (например, Bike Friday ) и даже до 26 дюймов.
Колесные диски также бывают различной ширины, чтобы обеспечить оптимальные характеристики для различных целей. Высокопроизводительные гоночные диски узкие, около 18 мм. Для более широких туристических или прочных внедорожных шин требуются диски шириной 24 мм или более. [42]
Обычное «26-дюймовое» колесо, используемое на горных велосипедах и пляжных круизерах , имеет американский размер и имеет обод диаметром 559 мм, традиционно с крючковатыми краями.
Есть еще четыре размера «26 дюймов» (британское обозначение) или «650» (французское обозначение), от узких до самых широких, которые традиционно имеют одинаковый внешний диаметр. [37] [43]
Ширина шин и соответствующие обозначения ширины ISO могут различаться, однако внешний диаметр колеса остается примерно одинаковым. [46]
Традиционно существовало четыре разных размера колес диаметром 28 дюймов, от узких шин до самых широких, все они имели одинаковый внешний диаметр, что соответствует четырем различным семействам шин 700 размеров, это 700, 700A, 700B и 700C. . Самый большой из этих дисков (ISO 647 мм/642 мм) с более узкими шинами больше не доступен. [37] [47] [48]
Существует ряд переменных, которые определяют сопротивление качению: важны протектор шины, ширина, диаметр, конструкция шины, тип камеры (если применимо) и давление.
Колеса меньшего диаметра при прочих равных условиях имеют более высокое сопротивление качению , чем колеса большего размера. [49] «Сопротивление качению увеличивается почти пропорционально уменьшению диаметра колеса при заданном постоянном внутреннем давлении». [50]
В связи с тем, что колеса при движении велосипеда вращаются, а также перемещаются (движутся по прямой), для ускорения единицы массы на колесе требуется больше силы, чем на раме. В конструкции колес снижение инерции вращения дает преимущество в виде более отзывчивых и быстро ускоряющихся колес. Для достижения этой цели в конструкции колес используются более легкие материалы обода, перенос ниппелей спиц на ступицу или использование более легких ниппелей, таких как алюминий. Однако обратите внимание, что инерция вращения является фактором только во время ускорения (и замедления/торможения). На постоянной скорости аэродинамика является важным фактором. Для лазания общая масса остается важной. Более подробную информацию см. в разделе «Характеристики велосипеда» .
Фланцы ступиц современных велосипедных колес с натяжными спицами всегда расположены шире, чем место крепления спиц к ободу. Если смотреть в поперечном сечении, спицы и ступица образуют треугольник — конструкцию, жесткую как по вертикали, так и по бокам. В трех измерениях, если бы спицы были закрыты (представьте, что спицы покрыты бумагой с каждой стороны), они образовали бы два конуса или «тарелки». Чем больше расстояние между фланцами ступицы, тем глубже тарелки и тем жестче и прочнее колесо может быть в поперечном направлении. Чем вертикальнее спицы, тем мельче тарелка и тем менее жестким будет колесо в поперечном направлении.
Блюда на каждой стороне колеса не всегда одинаковы. Зубчатая передача (обгонная муфта или кассета) заднего колеса и роторы дисковых тормозов, если они установлены, занимают всю ширину ступицы, поэтому фланцы могут быть расположены несимметрично относительно центральной плоскости ступицы или велосипеда. Поскольку обод должен быть центрирован, а фланцы ступицы — нет, между двумя сторонами существует разница в форме тарелки. Такое асимметричное колесо называется «тарелочным». Сторона колеса с меньшим диском имеет спицы немного короче, но со значительно более высоким натяжением, чем сторона с большим диском. Было опробовано несколько различных методов, чтобы минимизировать эту асимметрию спиц. В дополнение к измененной геометрии ступицы, некоторые обода имеют смещенные от центра отверстия для спиц, а крепление обычных спиц J-образного изгиба на фланце ступицы можно изменить «внутри» или «снаружи». [51]
Для измерения положения обода относительно ступицы можно использовать стенд для правки или измерительный прибор . Таким образом, слово «выемка» также используется для описания процесса центрирования обода на ступице, даже в случае симметричных колес. [52]
Жесткость велосипедного колеса можно измерить в трех основных направлениях: радиальном, поперечном 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 является мерой того, насколько хорошо колесо передает движущие и тормозные силы, если они приложены к ступице, как в случае со ступичными или дисковыми тормозами.
На эту жесткость в разной степени влияют несколько факторов. К ним относятся радиус колеса, жесткость на изгиб и кручение обода, количество спиц, диаметр спиц, рисунок шнуровки, жесткость ступицы, расстояние между фланцами ступицы, радиус ступицы. [53] Как правило, боковая и радиальная жесткость уменьшается с количеством пересечений спиц, а жесткость на кручение увеличивается с количеством пересечений спиц. Одним из факторов, который мало влияет на эту жесткость, является натяжение спиц. [54]
Однако слишком сильное натяжение спиц может привести к катастрофическому выходу из строя в виде коробления . [55] «Наиболее важным фактором, влияющим на жесткость системы боковых 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 короблению. [56]
женская ось будет легче и прочнее. Это связано с тем, что когда ширина оси уменьшается, вес снижается, и во время трюков с колышками на ось воздействует меньше рычагов.
вам нужно будет «переделать» колесо, потянув обод вправо. ... Обратной стороной этого является то, что вытягивание 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 дюйма и 3/8 дюйма (3/8 дюйма обычно взаимозаменяемы с 9,5 мм).
Расстояние между фланцами придает колесу поперечную прочность. Колеса с узким расстоянием между фланцами и множеством передач менее подходят для неровных дорог, чем колеса с более широким расстоянием между фланцами и меньшим количеством передач. Ступицы с большими фланцами не дают функциональных преимуществ, но имеют дополнительный вес. Исключением являются велосипеды-тандемы с агрессивной ездой.
Колеса со 144 спицами, установленные на Kendra 20x1,75.
зашнуровали пару 144-спицевых колес Phoenix.
комплект 144-спицевых дисков с белыми стенками 20x1,75. Из 144 спиц Фредди решил скрутить 72 из них.
Ввинчивание спиц во ступицы облегчает их установку, поскольку спицы накручиваются гораздо меньше, чем их стальные аналоги.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
