Немного о колесе

PDF

      Предисловие
      Велосипед — не только простое и общедоступное средство для передвижения на довольно большие расстояния, но также экономическая и быстроходная машина, на которой можно перевозить значительный груз. Кроме того — это прекрасное средство для укрепления здоровья, не загрязняющее окружающую среду. Именно поэтому велосипед получил широкое распространение во всем мире.
      В настоящее время в мировой научно-технической литературе очень много книг посвящено устройству и ремонту велосипедов различных марок и фирм, но такие вопросы, как изготовление станка для правки колес, правильная, жесткая сборка колес и их регулировка, облегчение ободов для увеличения скорости велосипеда, многими авторами описаны очень кратко, а иногда и вовсе обойдены из-за чрезме!Л и сложиисти описании и большого числа действий, о которых необходимо упомянуть.
      Вот почему эта брошюра и называется «Немного о колесе»: материал изложен в ней по возможности кратко, просто, с большим количеством рисунков и чертежей для лучшего понимания читателем, и поэтому брошюра доступна всем от мала до велика.
     
      ИЗГОТОВЛЕНИЕСТАНКА ДЛЯ ПРАВКИ КОЛЕС
      Станок для правки колес позволяет исправлять «восьмерку» (боковое биение обода), «эллипс» (биение по диаметру) и создать «зонт» (отклонение центра обода от центра оси) с точностью до 0,5 мм.
      Устройство станка показано на рисунках 1 — 8. Его можно сделать из алюминиевых и дюралюминиевых пластин и уголков 30X30, толщиною 2 мм.
      Прежде всего изготовляются наружные детали рамки станка (рис.2).
      Произведите разметку двух заготовок по рис. 2. Если заготовки вырубать зубилом, то дается припуск 1 — 2 мм, а если их
      выпиливать ножовкой — 3—4 мм. В данном случае лучше пользоваться зубилом, т. к. дюралюминий материал хрупкий.
      Полученные заготовки следует обработать напильником до указанных размеров и зачистить наждачной бумагой.
      Затем на одной заготовке (рис. 2) изготовляем три паза. Делается это так: по краям пазов, отступив 2,5 мм по осевой линии, намечаем кернером место сверления, а затем сверлим отверстия диаметром 5 мм. Прямые линии вырубаем легкими ударами зубила и обрабатываем кромки надфилем. Просверливаем два отверстия диаметром 5 мм на расстоянии 124 мм.
      Затем делаются:
      а) прямоугольные планки (рис. 3)
      б) соединительные планки, (рис. 4)
      В отверстиях диаметром 4 мм метчиком М5Х0,8 нарезаем резьбу.
      в) Барашки (рис. 5)
      Деталь требует токарной работы, поэтому ее необходимо заказать на заводе или использовать барашки от манеток.
      Можно поступить и так: на болт М5Х0,8 длиною 25 мм одеть шайбу, затем — гайку под ключ 14 или 17, снова шайбу и двумя-тремя гайками М5Х0,8 законтрить болт.
     
      Сборка рамки станка
      Перед сборкой все подготовленные плоские детали необходимо протереть бензином для обезжиривания.
      На детали А без пазов (рис. 2) клеем «Момент» зафиксируйте две детали III (правую и левую, рис. 4), тпхательно совместив внешние контуры. Затем приклейте на них в нижней части две детали V (правую и левую, рис. 4), а на верхние концы наклейте две детали IV (рис. 4). Таким образом, с боков получились две направляюш,ие для подвижных планок I (рис. 3), а в центре нижней части направляюпдая для подвижной планки II (рис. 3). Аккуратно проверьте свободу движения всех трех планок в направляющих. Если планки не проходят свободно, их нужно подогнать по месту. Теперь наклейте последний слой конструкции— дезАаль А с пазами (рис. 2).
      Осторожно сжав конструкцию струбцинками, просверлите десять отверстий по схеме (рис. 6) и скрепите рамку станка заклепками. Для того, чтобы при клепке детали не сместились, временно соедините их винтиками по диаметру заклепок. Не забудьте раззенковать отверстия с нижней стороны (на детали А без пазов), т.к. там шляпки заклепок должны быть заподлицо с поверхностью. Еще один технологический совет: клей при фиксации деталей можно наносить точечно.
      После клепки окончательно обработайте контуры рамки напильником и наждачной бумагой. Затем просверлите насквозь два пятимиллиметровых отверстия (см. рис. 3).
      Поставьте на места планки I и II (рис. 3), вкрутив в них барашки через пазы детали А. Еще раз проверьте: при наклонах рамки планки должны свободно двигаться в наппавляюших
      Изготовление стоек станка Особое внимание следует обратить на изготовление деталей по рисункам 7, 8, 9 и 10, т. к. неточность разметки отверстий приведет к искривлению станка и его неустойчивости при работе. Поэтому доводку по наружным размерам, сверление отверстий стоек (рис. 7—9) и опорных планок (рис. 10) станка следует производить только попарно, зажав их в тиски.
      Разметив и обработав два уголка 30X30X2, расположите их согласно рис7.
      Затем в верхних боковых частях уголков приклепайте по одной пластине с размерами 40X28X6 (или по три с размерами 40X28X2) и доведите их до вида, изображенного на рис. 8.
      Просверлите отверстия согласно размерам. В отверстиях диаметром 4 мм нарежьте резьбу М5Х0,8.
      Верхние концы стоек обработайте в соответствии с рис. 9.
      Внешние боковые плоскости уголков разделите штангенциркулем по осевой линии пополам. Затем от самого верха уголков на осевых линиях отметьте расстояние равное'1Ь мм. Наметив полученные точки кернером, просверлите отверстия диаметром 10 мм. Ножовкой сделайте два параллельных пропила до соединения их с отверстиями, оставляя припуск 1-2 мм вовнутрь. Доводку до размера сделайте напильником и наждачной бумагой. Гнезда для зажима колес эксцентриками готовы.
      Изготовление последних деталей — опорных планок станка (рис. 10) не представляет трудности. Нарежьте метчиком М5Х0,8 резьбу в отверстиях 4 мм.
     
      Сборка станка
      Соедините стойки с опорными планками при помощи болтов М6Х1 так, чтобы стойки оказались внутри. Совместив оставшиеся два отверстия, завинтите в них болты М5Х0,8. Угол между стойкой и опорной планкой должен составлять 60 — 70°. Двумя болтами М5Х0,8 прикрепите рамку велостанка к стойкам.
      Станок для правки колес готов (рис. 1).
      Если есть возможность с помощью фрезерного станка изготовить деталь по рис. 11, то необходимость изготовления деталей но рис. 4 полностью отпадает.
     
      Как обойтись без станка для правки колес
      Для выправки «эллипса» можно использовать подручные средства — две стянутые резинками чертежные линейки, между которыми располагается вилка, а для выправки «восьмерок» — колодки тормоза. Но эти способы плохи тем, что точность выправки колес мала; в первом случае необходимо снимать тормоз, и наоборот, во втором — приходится снимать линейки, а гайку крепления тормоза — ослаблять.
     
      ИЗГОТОВЛЕНИЕ НИППЕЛЬНЫХ КЛЮЧЕЙ
      Для изготовления ниппельного ключа на токарном станке вытачивается кольцо с наружным диаметром 40 мм, внутренним— 30 мм и высотою 10 мм. Материалом может служить любая инструментальная сталь, например, У7 и У8 или легированные стали типа ХВГ или Х-12М и т. д.
      Затем ножовкой пропиливается по окружности шесть пазов шириной 3 мм на глубину 4,5 мм (рис. 12). Доводка осушЛеств-ляется надфилем до 3,25 мм в ширину и 5 мм в глубину.
      Далее ключ необходимо закалить. Для этого его нагревают до ярко-красного каления (750 — 850° С) и опускают в воду. Эту операцию необходимо провести возможно быстрее, т. к. охлаждение должно длиться всего 2-3 секунды. Закаленный ключ становится твердым и хрупким. Чтобы уменьшить хрупкость и снять внутренние напряжения, производится отпуск. Закаленный ключ шлифуют наждачной шкуркой до металлического блеска и снова нагревают до 200 — 300° С. Начиная с 220° С на ключе появляются пленки окислов железа различных цветов — от светло-желтого (220° С) до синего (300° С). Для твердых металлов отпуск производится до желтого цвета, а для мягких — до синего.
      Быстрее всего ниппельный ключ можно изготовить из подшипника № 203. Выньте внутреннюю обойму с шариками, затем сделайте шесть пропилов шириной 3,3 мм на наждачном камне (с диаметром не более 70 мм, т. к. камень может разорваться при обработке) на глубину 4,5 мм. Закалка здесь не нужна.
      Сделать ключ (рис. 13) третьим способом наиболее сложно, но он хорош тем, что охватывает грани ниппелей с четырех сторон и не срывает их. Для изготовления такого ключа возьмите металлический стержень длиной 50 мм круглого (диаметр 10 мм) или прямоугольного (10X10 мм) сечения. С одного конца отмерьте 12 мм по длине и этот участок обработайте напильником или на наждачном камне, снимая по 3 мм сверху и снизу. Найдите центр обработанного участка и отметьте кернером место для отверстия диаметром 3 мм. Зажмите эту часть в тиски и по оставшейся большой части ударьте молотком до образования 15 — 18°. Затем просверлите отверстие диаметром 3 мм и надфилем превратите его в квадрат со сторонами 3,25 мм. Ножовкой по металлу пропилите согласно чертежу паз 1,95 — 2,00 мм, т. е. на толщину спицы.
      Обработайте ключ снаружи окончательно, снимая фаски с углов, округляя их напильником и наждачной бумагой. Закалку проведите другим способом: нагрейте ключ до малинового цвета и быстро опустите его в банку с машинным маслом. Ключ готов.
     
      ПОДГОТОВКА ОБОДОВ К СБОРКЕ КОЛЁС
      а) Новый обод
      Прежде всего обрабатывается стык обода. Снимите неровности напильником и зачистите наждачной бумагой. Чтобы пистоны ободов не выскакивали после 2—3 месяцев эксплуатации колес, их обивают специальным приспособлением (рис. 14), выточенным на токарном станке и закаленным.
      Зажмите левую часть оожимки вертикально в тиски так, чтобы стержень диаметром 4 мм выступал над губками тисков примерно на высоту 25 мм. На него наденьте обод внутренней частью и осадите пистоны обжимкой, ударяя по ней молотком. Операцию повторяйте со всеми 36 пистонами (рис. 15). Будьте аккуратны, чтобы вместо осадки пистонов не пробить обод обжимкой!
      Обод ХВЗ массового использования весит 365 г, а лучших фирм мира — от 160 до 220 г. Обод является главной составной частью колеса. Обычно облегчают обод колес, предназначенных для гонок с раздельными стартами и командных. Облегченный обод заднего колеса (именно его и вращает гонщик) дает многие преимущества по сравнению с необлегченным. Многие гонщики считают, что облегчение обода заднего колеса на 20—25 граммов равносильно облегчению общего веса велосипеда примерно на 1 килограмм. Этот вопрос спорный, но результаты, показанные одним и тем же гонщиком, выше на облегченных ободах.
      При облегчении на 45 г вес обода составляет уже 320 р, но вместо пистонов необходимы шайбы, размеры и конфигурация которых приведены на рис. 16.
      Чтобы изготовить шайбы для обода, возьмите дюралюминиевую пластину с размерами 108X60X1 (мм), разметьте ее штан-
      генциркулем согласно рис. 17.
      Точки сверления (пересечения тонких линий) отметьте кернером и просверлите отверстия диаметром 4 мм. Затем ножницами по металлу разрежьте пластину на 3 6 частей с размерами 18X10X1 мм. Заготовки шайб выправьте молотком и насадите на болт М4Х0,8 длиною 3 0 — 3 5 мм по 18 штук, стягивая их гайкой болта. Все это зажмите в тиски и обработайте напильником до размеров, указанных на рис. 16. Ту же операцию повторяем с оставшимися заготовками.
      Вес 36 изготовленных шайб равен 16 граммам. Следовательно, вес облегченного обода с шайбами составит 320 -|- 16 = 336 г, т. е. меньше на 29 г, чем пистонированный. Весь обод содержит обычно 36 отверстий под пистоны или шайбы (есть обода по 28, 32 и 40 отверстий). Возьмем 1/36 часть обода с наружной стороны и р :i Л.дсчим ее ь;а четыре [)авиi яе чгюти, отметив три точки между отверстиями. Аналогично поступим с оставшимися 3 5-тью частями. Затем сверлом 10 мм высверливаем углубления в местах, отмеченных кернером, на глубину 5/6 толщины обода. Чтобы не ослабить наружную часть обода, просверлив ее насквозь, на сверло надевают ограничитель из дерева диаметром 25 мм и длиною, равной расстоянию от патрона дрели до начала режущих кромок сверла (рис. 18).
      Для снижения общего веса колеса обычно ниппели заменяют на дюралюминиевые. Готовый обод следует отполировать.
      в) Полировка
      Для полировки поверхности обрабатываемого материала
      применяются пасты ГОИ, которые действуют на поверхность металла и механически, и химически. Они имеют в своем составе окись хрома, стеарин, керосин и некоторые другие вещества.
      Грубая паста (темно-зеленого, почти черного цвета с отдельными заметными крупинками) снимает слой металла толщиною в десятые доли миллиметра, средняя (темно-зеленого цвета) — в несколько десятков микрон, а тонкая (светло-зеленого цвета) — слой металла в несколько микрон. Грубая паста оставляет на обработанной поверхности штриховку и матовитость, средняя оставляет меньше следов, тонкая позволяет добиться зеркального блеска.
      Припуск на полировку должен быть равным 0,01 — 0,03 мм.
      Полируют деталь на войлочном круге, покрытым пастой ГОИ, прижимая ее не очень сильно, т. к. иначе будет происходить сгорание покрытия от сильного трения.
      При отсутствии электромотора с полировочным кругом поступают следующим образом. Десять граммов аптечной буры смешивают с несколькими каплями нашатырного спирта. Этой пастой натирают обработанный наждачной бумагой обод. Когда паста подсохнет, обод протирают суконкой до блеска.
      г) Старый обод
      Искривленный обод может быть исправлен. Искривления бывают двух родов: боковое и диаметральное.
      В первом случае поступают так: располагают обод выгнутой частью вверх, а края по границе искривления ставят на деревянные бруски (торцом кверху). Затем на середину выгнутой части плашмя кладут гладкую доску или ровную пластину из алюминия и по ней наносят удары молотком до полного исправления обода (рис. 19).
      при диаметральном искривлении поступают аналогично, только деревянные планки, срезанные под углом 10—12°, кладут плашмя, чтобы границы искривления внешней части обода полностью лежали на них. Удары наносят по торцевому бруску, расположенному в центре (рис. 20).
      Дальнейшие операции аналогичны подготовке нового обода к сборке колеса.
      При исправлении обода соОранного колеса участок искривления освобождают от спиц. Остальное — аналогично вышеизложенному.
     
      IV.СПИЦЫ
      Каждая спица состоит из трех частей: головки, средней и резьбовой частей (СПМ2,1X0,4).
      На головке условными значками обычно указывается фирма-изготовитель. Спицы ХВЗ не имеют обозначения.
      Спицы бывают обычные и редуцированные (неправильно называемые иногда «тянутыми»). В отличие от обычных каждая редуцированная спица отдельно испытывается под статической нагрузкой, изготовляется из лучших сортов проволочной стали, в головке и резьбовой части имеет диаметр больший, чем в средней.
      Способ сборки колес зависит от длины спиц, диаметра фланцев втулок, длины ниппелей и способа заделки пистонов обода. На фирменных ободах ниппель находится на наружной части обода, а у ХВЗ — внутри обода.
      Колеса собирают на два, три и четыре «креста». «Крест» — точка пересечения любой спицы с другими. Сколько точек пересечения, столько и «крестов». Чем больше «крестов», тем жестче колесо.
      РАЗМЕРЫ СПИЦ (В ММ)
      Обычные Редуцированные
      ХВЗ — 295 ХВЗ —301
      ХВЗ — 301 — 305 Полумесяц — 301
      ХВЗ —300 — 301 Альпина —309—310
     
      Втулки
      Подготовка втулок к эксплуатации имеет огромное значение. При разоорке втулок, как и всех узлов велосипеда, связанных с конусами, чашками и шарикоподшипниками необходимо не смешивать детали левой и правой сторон, т. к. в процессе эксплуатации они уже прикатаны.
      Разберем втулку на детали, тщательно промоем их в керосине (бензине, уайт-спирите, спирте, ацетоне и т. д.) и вытрем насухо чистой тряпкой.
      Внешним осмотром всех деталей выясним, нет ли раковин (трещин, углублений) в шарикоподшипниках, на конусах, в чашках, запрессованных во фланцы, прямая ли ось, не лопнули ли фланцы втулок, есть ли ус в шайбах и каково состояние резьбы М35Х1 под пятерик, допуск которой равен М34,7Х1 (при меньшей величине произойдет ее срыв).
      Если все соответствует норме, то приступаем к измерению шариков при помощи микрометра или другим способом: берем один шарик и зажимаем его не очень сильно между губками штангенциркуля, закрепляем это положение фиксирующим губки болтом. Оставив штангенциркуль в данном положении, вынимаем шарик и вставляем другой, т. е. промеряем его на ощупь. Поступаем так и с остальными шариками. Ошибка при измерении здесь незначительна и не влияет на легкость хода, а время измерения сокращается.
      Новые конуса необходимо перед эксплуатацией отполировать на участке «а», обозначенном на рис. 21, но при этом следует помнить, что полировке обычно предшествует шлифование, которое производится с помощью шлифовальных шкурок.
      Шлифование производится следующим образом. На старую ось накручивают конуса, законтривают их. Затем ось вставляют в патрон сверлильного или токарного станка, и место впадины конусов «а» обрабатывают шлифовальной шкуркой методом прижимания.
      Погнутую ось можно выправить. На концы ее накручиваем конуса, кладем на ровную металлическую поверхность и ударяем молотком по ее выпуклости до полного исправления.
      Ось заднего колеса собирают с правой стороны, т. е. со стороны резьбы под пятерик в следующем порядке: конус, шайба с усом, втулочка и контргайка, отстоящая от конца оси на 5—6 мм (размер перьев рамы по толщине) — рис. 22.
      Затем, взяв в правую и левую руки специальные конусные ключи или ключи ХВЗ (рис. 23), вставляют их в пропилы конуса и контргайки и вращают, затягивая контргайку и ослабляя конус одновременно.
      Втулку можно отполировать, только следует помнить, что на резьбу задней втулки необходимо навернуть храповик от пятерика для ее сохранения при полировке.
      В качестве жидких смазок для втулок используются машинное масло, автоЛ' веретенное масло (но не олифу!); густых — циатим-201, тс веский вазелин, солидол и т. д. Излишнюю смазку вводить во .улки не рекомендуется, т. к. она вытечет, загрязняя велосипед и однотрубки.
      Все втулкипередние и задние имеют по 9 шариков с каждой стороны; исключение составляет передняя втулка ХВЗ, в которой с каждой стороны — по 10 шариков (рис. 24).
      затягиваем и контргайку. Далее поступаем так же, как при сборке правой стороны задней оси, когда одновременно затягивали конус и контргайку, следя за тем, чтобы втулка легко вращалась без качки в подшипниках и Оез затяжки шариков.
      Измерьте длину оси втулки, разделите ее пополам и середину отметьте на втулке тоненькой полоской изоляционной ленты. Это будет служить для вас ориентиром при создании «зонта».