Теперь разберемся в типах передач на велосипеде, их преимуществах и недостатках, а также основных принципах работы механизмов изменения передаточного числа.
Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками. Механические передачи вращательного движения делятся по способу передачи движения от ведущего элемента к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные). В каждой передаче различают два основных вала: ведущий и ведомый. У велосипеда в роли ведущего вала выступает ось шатунов, а ведомым валом является корпус втулки велосипеда, который жестко заспицован на обод колеса.
Цепные передачи велосипеда
У подавляющего большинства велосипедов передача вращения осуществляется с помощью цепного привода. Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью.
Преимуществами цепных передач являются:
- отсутствие проскальзывания;
- большой диапазон передаточных чисел (до 700%);
- высокий КПД;
- возможность передачи движения от одной цепи нескольким звездочкам;
- небольшая нагрузка на валы, т.к. цепная передача не нуждается в предварительном натяжении цепи необходимом для ременной передачи.
К недостаткам такой передачи можно отнести:
- необходимость обслуживания через каждые 50-100 км;
- небольшой ресурс;
- цепи склонны к разрыву при пиковых нагрузках;
- переключение скоростей возможно лишь при вращении педалей.
Весьма большой диапазон передаточного числа реализуется благодаря простоте размещения в цепном приводе большого количества звезд с разным количеством зубьев. Переключение передач происходит благодаря переключателям (переднему и заднему). Основой конструкции таких переключателей является рамка параллелограмма с внутренней пружиной, при натяжении и ослаблении пружины происходит смещение оснований параллелограмма и переключение скорости.
Переключение передач происходит благодаря переключателям (переднему и заднему)
Ременные передачи велосипеда
Также встречаются велосипеды с зубчатым ременным приводом. Обычно это городские модели и ремень в их конструкции обеспечивает больший комфорт при катании.
Сравнивая ременную передачу с цепной можно отметить следующие преимущества:
- плавность и бесшумность работы, обусловленные эластичностью ремня и позволяющие работать при высоких скоростях;
- отсутствие смазки на ремне и звездах;
- простота обслуживания и ремонта.Основными недостатками ременной передачи являются:
- большое давление на шкивы в результате натяжения ремня;
- необходимость разборной конструкции задних перьев для одевания ремня на звезды;
Однако изменение передаточных чисел на таком типе привода возможно только с помощью планетарной системы.
Планетарные передачи велосипеда
Планетарными называют передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями. Передача состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.
Планетарные передачи имеют существенные преимущества:
- нагрузка в планетарных передачах передается одновременно несколькими сателлитами, следовательно, силы, действующие на зубья колес, соответственно уменьшаются, что позволяет использовать колеса меньших габаритных размеров и массы;
- в планетарных передачах рационально используются колеса внутреннего зацепления, обладающие большой (по сравнению с колесами наружного зацепления) нагрузочной способностью;
- планетарные передачи фактически не нуждаются в обслуживании, необходимо лишь менять масло в них через каждые 5000 км.
К недостаткам планетарных передач относятся:
- повышенные требования к точности изготовления и монтажа;
- низкий КПД ввиду большого количества трущихся деталей;
- небольшой диапазон передаточного числа 200-400 %;
- большой вес;
Зубчатые передачи велосипеда
Велосипеды имеющие зубчатую передачу в виде карданного вала выпускались в прошлом веке. Сейчас же таких велосипедов уже практически не делают. Этот тип привода отличается фактически одним значением передаточного числа, высоким ресурсом и надежностью. Но в то же время вес такой конструкции был весьма значителен.