ПРОДЛИТЕ ЖИЗНЬ ВЕЛОСИПЕДУ

Доцент кафедры «Технология машиностроения» Марийского государственного технического университета М. Л. Попов, имеющий большой личный опыт эксплуатации велосипедов спортивного типа, прислал в редакцию письмо, где изложил и теоретически обосновал свой взгляд на проблему повышения надежности подшипникового узла каретки. Сегодня мы публикуем только конструктивные и технологические предложения автора. Более чем 20-летний опыт непрерывной всепогодной и всесезонной эксплуатации моего велосипеда модели В-542 «Спорт» образца 1974 года, общий пробег которого составил около 100 тыс. км, а также анализ дневниковых записей позволили сделать вывод о том, что узел каретки по безотказности стоит на четвертом месте после велорезины, ведомых звездочек и приводной цепи.

Характер отказов всегда один и тот же: выкрашивание беговой дорожки на валу правого (по ходу движения велосипеда) подшипникового узла каретки, причем в одной и той же зоне относительно оси шатунов.

Попытки объяснить это явление теоретически дали следующий результат: реальное угловое расположение разрушенных дорожек качения подшипников достаточно точно соответствует теоретически определенному. Силы реакции в подшипниках каретки велосипеда могут иметь значения, превышающие силы воздействия на педаль справа в 2,33…3,09, а слева — в 2,13 раза. То есть подшипники кареток рассматриваемой конструкции, по статической нагрузке соответствующие подшипникам «100» и «200», в пиковых режимах движения велосипеда (трогание с места, разгон, езда по бездорожью и т.д.) оказываются значительно перегруженными. Ситуация усугубляется крайне низким качеством подшипниковых узлов, собираемых непосредственно на валу каретки из нескольких деталей, точность механической обработки которых в условиях массового производства велосипедов оставляет желать лучшего.

Этим и объясняются довольно частые разрушения узла. Для исключения подобных неприятностей вместо сборных подшипников были применены стандартные подшипники сверхлегких серий 1000903 и 1000905. Вал каретки, термообработанный в заводских условиях, немного проточен. Он обладает высокой несущей способностью, к тому же шейки его позволяют использовать штатные шатуны.

Обновленный вал каретки установлен в кареточном узле рамы велосипеда при помощи двух резьбовых корпусов и промежуточной втулки. Правый корпус завинчивается до упора, левый же стопорится велосипедной контргайкой, обеспечивая возможность регулировки своего осевого положения относительно каретки.

Для уплотнения подшипников и их защиты от пыли и грязи каретка закрывается с правой стороны резьбовой крышкой, а с левой — специальной втулкой, напрессованной на вал.

Все дополнительные детали изготавливаются из стали марки ЗОХГСА, в крайнем случае, можно применить сталь 45.

При доработке вала необходимо обеспечить соосность опорных шеек (диаметр 17 мм) и общей оси уступов под шатуны (диаметр 16 мм). Практически это вполне осуществимо, если «родной» вал велосипеда имеет на торцах центровые отверстия, в противном случае придется сделать переходники с центровыми отверстиями и напрессовать их на шатунные шейки вала каретки диаметром 16 мм. Однако и в этом случае проточку шейки под подшипники выполняют с одного установа, используя правое и левое точение. Завершающая операция — шлифование проточек шкуркой.

Можно изготовить вал каретки заново по типовой технологии, но в этом случае потребуется заготовка из достаточно дефицитного материала (например, из стали 12ХНЗА), а также выполнение ряда сложных технологических операций (в том числе термическая обработка шеек под шатуны).

Модернизированная велосипедная каретка:

1 — вал, 2 — корпус левого подшипника, 3 — контровочная гайка, 4 — втулка уплотнительная, 5 — левый подшипник 1000903, 6 — корпус правого подшипника, 7 -правый подшипник 1000905, 8 — втулка промежуточная, 9 — крышка.

Правый корпус следует точить за два установа с использованием специальной резьбовой оправки М35х1, обеспечивающей соосность посадочных поверхностей. Технология механической обработки остальных деталей однозначно определяется их конструкцией и комментариев не требует. Следует лишь точно выполнить посадочные поверхности сопрягаемых деталей в соответствии с указанными на чертежах допусками.

При сборке каретки основное внимание следует уделить подготовке подшипников (тщательно промыть бензином марки «калоша», растворителем типа.«Нефрас» или «Уайт-спирит»; обдуть сжатым воздухом; заполнить смазкой «ЦИАТИМ-201», «ЦИАТИМ-203» либо «Литол»). После сборки необходимо проверить, чтобы не было перекосов, осевых и радиальных перенатягов и зазоров, так как подшипники весьма чувствительны к засорению и перенатягу (максимальный диаметральный натяг — не более 5…8 мкм). Игнорирование этих требований приводит к преждевременному выходу подшипников из строя. При правильной сборке узла вал свободно проворачивается от руки без ощутимых зазоров, а с присоединенными шатунами (педалями) на выбеге делает 10…12 полных оборотов.

Модернизированный узел каретки предложенной конструкции, выполненный по вышеприведенной технологии, прошел ходовые испытания в жестких условиях двух круглогодичных сезонов (быстрые прогулки по шоссе летом, езда зимой при температуре до — 30°С с повышенной нагрузкой на цепной привод велосипеда или с шипованным задним колесом с грузом до 25 кг по сугробам, гололеду, снежным переметам, ледовой каше). Общий пробег велосипеда составил около 12 тыс. км. Никакого технического обслуживания не проводилось. Отказов в работе узла зафиксировано не было.

Хорошо зарекомендовали себя и другие варианты узла каретки. Например, вместо одного правого подшипника 1000905 установил пару 1000903. Такая конструкция, реализованная и испытанная на машине «Старт-шоссе» в течение двух тренировочных сезонов, ни разу не подвела меня.

М. ПОПОВ, кандидат технических наук, г. Йошкар-Ола