ВЕЛОСИПЕДУ — ДОЛГУЮ ЖИЗНЬ!

Более чем 20-летний опыт непрерывной всепогодной и всесезонной эксплуатации моего велосипеда модели В-542 «Спорт» образца 1974 года, общий пробег которого составил уже более 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 оставляет желать лучшего. Этим и объясняются довольно частые разрушения узла.

Для исключения подобных неприятностей вместо сборных подшипников мною 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, его шейки 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 30ХГСА, 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 12ХН3А), а также выполнение ряда сложных технологических операций — в том числе термическая обработка шеек под шатуны.

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

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

О ступице заднего колеса.

Не секрет, что заднее колесо велосипеда выходит из строя гораздо чаще, чем переднее. Переднее колесо моего «всепогодника», например, успешно прошло около 100 000 км и «чувствует» себя неплохо. Совсем иная картина с колесами задними, нагрузка на которые при практически той же, что и у переднего, конструктивной прочности существенно больше. Также заднее колесо традиционной конструкции имеет существенные недостатки, снижающие удобство его эксплуатации. В частности: 1 — замена лопнувшей спицы в правом по ходу движения велосипеда спицевом «зонте» всегда сопряжена с частичным или полным демонтажом трещотки; 2 — спицы заднего колеса не взаимозаменяемы по длине со спицами переднего колеса; 3 — ресурс чашек подшипников втулки явно недостаточен при активном пользовании велосипедом, замена же их (либо всей втулки в сборе) требует полной разборки колеса и распрессовки фланцев.

Чтобы избавиться от этих недостатков, я разработал новую ступицу колеса с фланцами большего диаметра (под спицы прогулочнодорожных велосипедов) и подшипниковым узлом, в котором установлены стандартные подшипники легкой серии 200. Кроме того, на ступице предусмотрена присоединительная резьба международного стандарта М35х1, обеспечивающая установку на нее любых переключателей скоростей навернутого типа.

Ступица представляет собой монолитную точеную деталь из термообработанного дюралюминия. По периферии фланцев ступицы имеется 36 отверстий (по 18 в каждом), причем отверстия одного из фланцев смещены относительно другого на половину окружного шага. Остальные отверстия имеют декоративное назначение и позволяют снизить массу ступицы примерно на 50-70 г.

Внутри ступицы установлен подшипниковый узел, закрепленный крышкой, выполненный как самостоятельная сборочная единица: на полой стальной оси находятся два шарикоподшипника, а между ними — две дистанционные втулки. В осевом направлении подшипники зафиксированы двумя специальными гайками, которые одновременно выполняют функцию уплотнений, для чего снабжены канавками по наружной поверхности. Для стопорения самого подшипникового узла и фиксации положения колеса в вилке рамы велосипеда предусмотрены контргайки.

Подшипники надежно защищены от пыли и грязи полостями, которые образуются между уплотнительными канавками специальных гаек и соответствующими цилиндрическими поверхностями самой ступицы. Эти полости обильно заполняются пластичной смазкой непосредственно при сборке.

Первый раз ступицу лучше всего собирать без смазки, так как двух-трех переборок все-таки не избежать, а смазка при этом только мешает, да и загрязняется. В процессе переборок определяются окончательная длина дистанцирующих втулок и толщины регулировочных шайб (для выбора люфтов), которые придется, возможно, установить между торцами крышки и подшипника (или ступицы).

Перед окончательной сборкой подшипники и специальные гайки следует обильно смазать пластичной смазкой «Литол-24» (ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-213) так, чтобы при установке подшипникового узла в ступицу и окончательной затяжке винтов крепления крышки излишки смазки выступили наружу.

Дальнейшая сборка колеса сводится к установке спиц.

Такая ступица прекрасно зарекомендовала себя в эксплуатации. Однако она сложна в изготовлении, да и заготовку для нее найти сложно. Поэтому существует вариант сборной ступицы. В этом случае она состоит из корпуса и съемных фланцев. Все посадочные размеры корпуса такие же, как и у моноступицы, то есть подшипниковый узел взаимозаменяем для обоих вариантов конструкции. На наружной поверхности корпуса выполнено две резьбы: М37х1 (левая) и М41х1 (левая), на которые навинчиваются фланцы. Их геометрия также аналогична предыдущим.

Мною было изготовлено два колеса, соответствующих обеим конструкциям. Безотказный пробег велосипеда В-542 «Спорт» (без профилактики и обслуживания колес), оснащенного колесом с моноступицей, составил около 5000 км. А 155-411 «Старт-шоссе», используемого в режиме тренировок на шоссе, с задним колесом со сборной ступицей — более 1000 км.

Михаил ПОПОВ, кандидат технических наук (г. Йошкар-Ола)