Тема лекции: «Велосипеды»

1 вопрос. История велосипедостроения.

К изобретению велосипеда приложили руку многие изобретатели и инженеры. Различные идеи повлияли на развитие велосипеда, который совершенствуется и по сей день. Некоторые исследователи указывают на чертежи, похожие на чертежи велосипедов, которые датируются временами жизни Леонардо да Винчи.

В 1817 году немецкий изобретатель барон Карл Дрейз создал первый самокат, который был назван им «машиной для ходьбы». У самоката был руль и седло. Самокат был назван по имени изобретателя дрезиной, и это слово по сей день используется  в русском языке. В 1818 году был выдан патент на это изобретение.

В 1839—1840 годах изобретение было усовершенствовано. Шотландский кузнец Киркпатрик Макмиллан добавил к нему педали. Заднее колесо прикреплялось в педали металлическими стержнями, педаль толкала колесо, велосипедист находился между передним и задним колесом и управлял велосипедом с помощью руля, который в свою очередь был прикреплен к переднему колесу. Несколько лет спустя английским инженером Томпсоном были запатентованы надувные шины для велосипеда. Однако шины были технически несовершенны и не получили распространения в то время. Массовый выпуск велосипедов с педалями был начат в 1867 году. Пьер Мишо и придумал название «велосипед».

В 70-х годах 19 века стали популярными так называемые велосипеды «пенни-фартинг», получившие свое название благодаря соразмерности колес, так как монета фартинг была намного меньше пенни. На втулке переднего большего колеса находились педали, а седло было сверху от них. Велосипед был достаточно опасным из-за того, что центр тяжести был смещен к центру. Альтернативой «пенни-фартинг» были трехколесные самокаты, весьма распространенные в то время. 

Изобретение металлического колеса со спицами является следующим важным шагом в эволюции велосипедов. Эта удачная конструкция была предложена  изобретателем Каупером в 1867 году, и всего два года спустя у велосипедов появилась рама. В конце семидесятых годов англичанин Лоусон изобрел цепную передачу

В 1878 году был сделан первый складной велосипед. В девяностых годах были изобретены алюминиевые велосипеды.

Rover – «Скиталец» - первый велосипед, похожий на современные велосипеды. Этот велосипед был сделан английским изобретателем Джоном Кемпом Старли в 1884 году. Важным этапом в эволюции велосипеда было применение двух колес одинакового размера. До этого времени переднее колесо велосипедов тех времен было значительно больше, чем заднее, ездить на нем было неудобно.Спустя всего один год был налажен массовый выпуск этих велосипедов. Rover обладал цепной передачей, имел одинаковые по размеру колеса, место водителя было между передним и задним колесом. Велосипед стал настолько популярен в Европе, что, например, в польском языке это слово означает велосипед. Велосипед отличался от предшественника безопасностью и удобством. Производство велосипедов переросло в производство автомобилей, был создан концерн Rover, который просуществовал до 2005 года и обанкротился.

В 1888 году шотландцем Бойдом Данлопом были изобретены каучуковые шины, получившие широкое распространение. В отличие от запатентованных резиновых шин они были технически совершеннее и надежнее. До этого велосипеды часто называли «костотряски», с резиновыми же шинами езда на велосипеде стала более мягкой. Ездить стало намного удобнее. Девяностые года 19 века называли золотым веком велосипедов. Годом позже были изобретены педальные тормоза и механизм свободного хода. Этот механизм позволял не крутить педали во время, когда велосипед крутится сам. Примерно в это же время был изобретен ручной тормоз, но широко применяться он стал намного позже.

В конце 19 века англичанин Бейтс создал первый велосипед с приводом со шкивами и шнуром на заднее колесо. Этот велосипед назвали «Летучим голландцем». Девять лет спустя этот привод был заменен цепным приводом.

Другой безопасный велосипед «Уиппет» был изобретен примерно в это же время другими учеными - Ч. Линли и Дж. Биггсом. Рама этого велосипеда имела ромбообразную форму, седло, педали и руль были фиксированы. Этот велосипед пользовался особой популярностью, так как в его раме были две пружины, которые смягчали езду.

Популярность велосипедов в 20 веке нельзя назвать стабильной. В начале века велосипеды стали менее популярными из-за развития автомобилестроения и доступности автомобилей. Но в конце шестидесятых велосипеды стали очень модными благодаря пропаганде здорового образа жизни.

2 Вопрос Узлы и детали велосипеда

Конструкция велосипеда насчитывает несколько крупных и множество мелких узлов. В целом весь механизм можно разделить на несколько частей - раму, органы управления, колеса и цепную передачу.

Рама является ключевым узлом всей конструкции велосипеда. Именно к раме крепиться все остальные части этого механизма. К верхней части рамы прикрепляют седло и руль. К нижней части крепят заднее колесо, вилку для переднего колеса и часть цепной передачи. От точности изготовления рамы будет зависеть точность сборки и качество всего велосипеда. Такие характеристики рамы, как прочность и жесткость конструкции значительно повлияют на долговечность и безопасность эксплуатации. Рамы изготавливают из стали, алюминия, титана и композитных материалов. Самый дешевый и распространенный материал для рам - сталь. Наиболее редкий – и дорогой титан и композиты. Лучшим вариантом является рама из алюминия. Поскольку этот материал соединяет в себе малый вас, хорошую жесткость конструкции и простоту в изготовлении.

Органы управления велосипедом можно разделить на руль, тормозную систему и механизмы переключения скоростей. Руль крепиться к раме посредством рулевой колонки. Сам руль может крепиться к рулевой колонке на специальном элементе - «выносе». При помощи руля велосипедист задает курс движения транспортного средства. Руль имеет самую разную форму, которая зависит только от фантазии конструктора велосипеда. На руле располагаются органы управления механизмами переключения скоростей (передач) – манетки. Этот элемент системы управления присутствует только у многоскоростных «байков». Впрочем, благодаря использованию для движения меньшего мускульного усилия, многоскоростные «байки» получили большое распространение на рынке велосипедов. Сами манетки бывают разными – рычажными, фрикционными и grip-shift конструкции. Сегодня в конструкции велосипедов наиболее употребима триггерная двухрычажная манетка, фрикционные манетки ушли в далекое прошлое, а grip-shift еще не получили широкого распространения. Кроме манеток на руле могут крепиться сигнал (звонок), зеркало заднего вида и ночные фары, если таковые есть в конструкции велосипеда.

Еще одним органом, при помощи которого можно регулировать движение велосипеда является тормозная система. Качество и надежность этого узла сильно влияют на безопасность использования велосипеда. Тормозные системы бывают: втулочные, орган управления – педали; ободные и дисковые – орган управления манетка. Самая распространенная тормозная система – втулочная, основанная на блокировании заднего колеса при обратном движении цепи. Самая надежная тормозная система – дисковая. Однако этот вариант утяжеляет конструкцию велосипеда и дорого стоит.

Колеса – являются основой любой конструкции велосипеда. Благодаря этому элементу велосипед уверенно «стоит» на земле, правда при помощи владельца транспортного средства. Сами колеса состоят из обода, спиц и втулки. Заднее колесо крепиться непосредственно к раме велосипеда. Переднее колесо крепиться к вилке, которая соединяется рамой и рулем в рулевой тумбе. Переднее колесо подвижно, относительно рамы, и отвечает за курс. Заднее колесо – отвечает за движение механизма. Крутящий момент передает на заднюю ось цепная передача. Колесная пера крепиться к раме и вилке посредством втулки – механизма соединившего ось колеса и раму (вилку) велосипеда. Втулка одна из самых дорогих деталей в «байке» от качества втулки зависит качество велосипеда. Хорошая втулка стоит очень дорого. Цена зависит от качества подшипников и конструкции втулки. Существуют втулки с механизмом внутреннего переключения передач.

Цепная передача передает крутящий момент на заднее колесо. Без этого механизма велосипед не может двигаться. Именно этот механизм и расходует мускульную энергию велосипедиста, преобразуя ее во вращение заднего колеса. Цепная передача приводиться в движение ногами велосипедиста, которые вращают педали. От педалей, через шатуны, энергия передается на ведущую звездочку цепной передачи. Вся конструкция, собранная в единый узел, крепиться к раме посредством каретки. Для уменьшения потребности в мускульном усилии цепную передачу снабжают механизмом переключения скоростей (передач). При этом в конструкцию цепной передачи добавляется несколько ведущих звездочек разного диаметра и такие элементы как передний и задний переключатели, рамка натяжения цепи, «петух» и прочие элементы позволяющие велосипедисту изменять соотношение значений ведущей и ведомой звездочки цепной передачи. В некоторых конструкциях велосипедов, для облегчения общей массы, применяют не цепную, а ременную передачу.

3 вопрос. Классификация . Виды и разновидности велосипедов.

Многие считают, что существует всего три разновидности велосипедов: горный, спортивный, он же шоссейный и дорожный, он же городской. Но это лишь три основных типа. В последнее время появилось очень много новых типов и подтипов, поэтому и классификация постепенно изменяется. К примеру, раньше гоночным велосипедом назывался исключительно шоссейный, но теперь под гоночным велосипедом вполне может подразумеваться и горный, если он ориентирован на соревнования по кросскантри.

В разных странах мира велосипеды используют как очень удобное и надежное средство передвижения. В восточных и азиатских странах используются простые модели велосипедов, в Европе выпускается множество современных моделей. Очень активно велосипеды используются в спорте. Новые модели, появившиеся не более 20 лет назад, несмотря на короткую историю существования завоевали сердца любителей велосипедного спорта.

Сочетание диаметра колеса, количества и типа амортизаторов определяет к какому виду относится велосипед. Хотя, конечно же, есть и исключения.

По количеству амортизатором велосипеды делятся на следующие типы: Rigid Велосипеды этого типа не имеют амортизаторов. К ним относятся шоссейные велосипеды и велосипеды BMX, некоторые городские или простые горные велосипеды.

HardTail Велосипеды, имеющие переднюю амортизационную вилку. Передняя амортизационная вилка делает велосипед более управляемым, что делает езду на велосипеде более комфортной. Ход вилки колеблется от 30 до 300 мм и зависит от назначения велосипеда.

Full Suspension Велосипеды с передним и задним амортизатором. В основном, это велосипеды для езды на небольшие расстояния.

SoftTail Велосипеды, имеющие переднюю амортизационную вилку, перья заднего треугольника созданы специально для дополнительной амортизации. В основном, это дорогие специализированные спортивные велосипеды.

На ситибайках устанавливают амортизаторы в подседельном штыре и выносе руля. Сейчас на рынке очень много видов велосипедов, их классификация поможет Вам сделать выбор модели велосипеда.

На сегодняшний день существует четыре основных типа велосипедов: городские, шоссейные, горный и специальные, но подвидов значительно больше. Все остальные велосипеды представляют собой сочетания этих четырех типов.