Профессиональное обучение
(сборник учебников по профессиям)

Современный
велосипед

       

Обода для велосипеда

Основным материалом для ободов в XX веке была сталь, хотя до 40-х годов для гоночных, трековых и рекордных велосипедов обода выклеивались из ценных и прочных пород дерева. Деревянные обода высоко ценились спортсменами. Но стоили они дорого, требовали много времени и ручной работы, и производились малыми сериями. Остальные велосипедисты и гонщики пользовались стальными ободами. Для спортивных велосипедов в 50-х годах начинают делать катанные из алюминиевых сплавов ободья. В 70-х, 80-х годах производство алюминиевых ободов расширяется, и в 90-х они практически полностью вытесняют стальные для большинства типов велосипедов. Преимущества алюминия перед сталью очевидны - меньший вес, большая жесткость, дешевизна и технологичность производства. Меньшая прочность алюминия по сравнению со сталью компенсируется многообъемной коробчатой конструкцией обода с внутренними ребрами жесткости и большим сечением. Чем больше габариты и площадь сечения (толщина стенок) обода, тем выше его жесткость. Но плотность алюминия меньше, чем у стали, и поэтому жесткие алюминиевые обода получаются легче стальных. Для шоссейных велосипедов с узкими шинами увеличивают строительную высоту обода, такие обода часто называют аэродинамическими. Возрастает жесткость у ободов, изготовленных из термообработанных (закаленных) алюминиевых сплавов. Современные сплавы алюминия, да еще защищенные анодированием и краской, достаточно устойчивы к коррозии и выдерживают серьезные нагрузки при температуре до -30 С° (в качестве примера можно привести зимний поход на Полюс холода клуба «ВелоПитер» в 2004 году). В 80-х и 90-х годах разрабатываются и производятся композитные углепластиковые, или, как их чаще всего называют, карбоновые обода. Но широкого применения они пока не получили.

Стальные обода сейчас можно встретить на детских, дорожных и складных отечественных, а также на дешевых импортных велосипедах. Нередко их можно увидеть на велосипедах для тяжелого, дальнего и экстремального туризма, аппаратов для велорикш, а также на велотележках и велоприцепах. При больших нагрузках на колесо число спиц может доходить до 72 штук.

Самые простые и дешевые алюминиевые обода - одинарные клепаные и непистонированные. Алюминиевый сплав, из которого они изготовлены, сравнительно мягкий, пластичный, как говорят, «кастрюльный». Довольно легко получить вмятину, преодолевая бордюр или корень, а также «восьмерку» или овал при интенсивном катании, особенно с большим рюкзаком на багажнике. Зато такие обода довольно просто выправить в домашних или походных условиях.

Если стоит жесткая тормозная колодка, такие обода стираются довольно быстро, особенно осенью и весной, когда на них попадает взвесь из воды и песка. Но «мяса» на их боковых стенках достаточно, и, если не месить все время грязь и песок в агрессивном стиле, служить они будут довольно долго. Одинарные обода бывают двух типов: V и U, последний иногда называют П-типом из-за того, что у него центральная внутренняя стенка с отверстиями для спиц практически плоская. У V-типа эта стенка крышеобразная, с ребром посредине, с несколько большей строительной высотой и большей жесткостью обода. Разница между типами не слишком велика, но обычно для МТВ выбирают V-тип.

Двойные обода коробчатого сечения в разрезе, имея небольшой вес, обладают высокой жесткостью на изгиб и скручивание и гораздо прочнее одинарных. Поэтому при ударе колеса о предмет у них меньше шансов получить «восьмерку» или деформироваться. Двойные стенки и простой короб были только первым шагом по пути укрепления колеса, причем давно пройденным еще шоссейными велосипедами. Оказалось, что выгодно делить внутренний объем короба внутренними продольными ребрами и стенками. Так появились обода Double Box с двойным объемом, создаваемым центральным вертикальным ребром жесткости. Точнее говоря, несколькими последовательно стоящими ребрами, так как необходимо было оставлять место для спиц. Обода Triple Box отличаются тройным объемом: две дополнительные сплошные стенки создают три внутренних полости, одну центральную и две боковых в плечевых зонах обода. В просторечье такие обода называют «тройными», они получили широкое распространение в МТВ, АТВ, ВМХ и т. д. Некоторые обода, применяемые для экстрима - даунхилла, жесткого фрирайда - имеют по пять-шесть внутренних продольных полостей с большой строительной высотой. Например, Sun Rims Mammoth или Alex Rims MT-28. Они напоминают конструкции типа «монококк», широко распространенные в авиации. На самом деле это псевдомонококк, так как по современной технологии обода делают методом экструзии из полу расплавленного алюминиевого сплава, режут на куски по размеру, сгибают, а затем склепывают или сваривают. Нынешняя технология не позволяет получить поперечные ребра и стенки, как это должно быть у настоящих монококков. Но прочность и жесткость современных ободов позволяет сократить необходимое число спиц до 16-18 штук, и спицевать переднее колесо «солнышком», без крестов.

Экстремальные виды велоспорта во многом обязаны современным ободам и прочным спицам, поскольку колеса не складываются после каждого прыжка и служат достаточно долго.

Некоторые экзотические обода имеют ребро жесткости. Например, обод для кросс-кантри RA DISC от Remerx.

Закалка

Некоторые типы ободов при изготовлении подвергают термообработке - закаливают. Например, модели Mavic, Ritchey. Каленые обода легче, жестче, прочнее, дольше истираются тормозными колодками, и все это очень хорошо. Но они дороже и подвержены синдрому «внезапной смерти». При перегрузках или резких ударах на них внезапно образуются трещины, идущие обычно вдоль отверстий для спиц. Эти обода хороши для гонок кросс-кантри, но ставить их, положим, на заднее колесо, нагруженное тяжелым рюкзаком, и двигать в тяжелый автономный поход не рекомендуется. Не подходят они и для жесткого фрирайда или экстрима.

«Дисковые» обода

Конструкторы ободов имеют больше возможностей для колес с дисковыми тормозами - им не надо строить параллельные плоские тормозные дорожки, которые без устали трут тормозные колодки. Прочность таких ободов при эксплуатации не уменьшается, они получаются «вечными». Некоторые обода для экстрима и фрирайда имеют дополнительные внутренние полости в боковых стенках, например, модели Sun Rims Double Wide, Single Wide. Конструкция получается очень прочная, а край обода становится более широким, что снижает вероятность пробоя камеры. Дисковые обода должны иметь стальные пистоны под ниппели, так как при торможении дисковым тормозом натяжение спиц возрастает в 4-6 раз по сравнению с торможением ободным тормозом. Ниппели может просто вырвать из обода. На самом деле жизнь дисковых ободов все же ограничена. «Безвременная кончина» может наступить от трех основных причин:

  • повреждение, «несовместимое с жизнью»;
  • коррозия;
  • накопленная усталость алюминия в местах крепления спиц отзнакопеременных нагрузок. Ну а с усталостью у алюминия, как известно, могут быть проблемы.

Что еше важно в ободах?

ля укрепления поверхности обода в месте отверстия под спицу и более равномерного распределения нагрузки на большую площадь под ниппели спиц иногда подкладывают шайбы. В последнее время в отверстия для спиц все чаще устанавливают стальные вставки-пистоны. Они равномерно распределяют давление от ниппелей натянутых спиц по внутренней центральной стенке обода и облегчают вращение ниппелей при сборке колеса и его правке. Двойные пистоны - стальные стаканчики, соединяющие обе стенки двойного обода, - распределяют давление от спиц и по внешней центральной стенке обода, повышают общую его прочность, устойчивость при ударных нагрузках. Кроме того, пистоны позволяют увеличивать натяжение спиц при большой нагрузке на колесо. Например, если байкер имеет большой собственный вес или везет на багажнике тяжелый рюкзак, то пистоны, особенно двойные, увеличивают усталостную прочность обода в местах крепления спиц и продлевают ободу жизнь.

Алюминий и его сплавы покрыты естественной оксидной пленкой, но она нестойка к истиранию и плохо защищает от коррозии. Для более надежной защиты поверхности прочные пленки большой толщины в 3-30 мк получают электрохимическим (анодным) оксидированием. Обычно говорят, что поверхность ободов анодируют. Для анодирования часто используют железо, кремний, ванадий, марганец. Что это дает?

  • лучшую защиту поверхности от внешних воздействий, воды, соли, реагентов;
  • возможность декоративной отделки и окраски поверхности алюминия, так оксидная пленка хорошо воспринимает защитную пропитку, краску или лакировку;
  • большую устойчивость поверхности тормозной дорожки к истиранию, благодаря высокой твердости оксидной пленки.

Поэтому анодированные обода обычно и служат дольше, и стоят дороже, чем аналогичные модели без покрытия.

Контроль износа

Посредине тормозной дорожки качественных ободов обычно протачивают канавку для определения степени износа боковых стенок. Когда канавки уже не видно, обод пора менять. Обычно слишком стертая и тонкая боковая стенка обода не выдерживает давления воздуха в камере, растрескивается, и из нее просто вырывает наружу куски металла. Реже тонкие, как бумага, боковые стенки деформируются или сминаются на очередной колдобине. Так что за износом надо следить.

Керамические обода

Эффективность торможения во многом зависит от внешних условий. Когда на обода попадает вода, снег, грязь или (не дай Бог) масло, то сила торможения резко уменьшается, вплоть до полного ее пропадания. Для исправления ситуации тормозные дорожки покрывают тонким, менее 1 мм, слоем керамики. Для таких ободов необходимы специальные, более жесткие тормозные башмаки или тормозные колодки. Что это дает? Резко возрастает эффективность торможения, причем во всех условиях, кроме случая полного обледенения ободов и колодок. Слой керамики очень жесткий и практически не истирается. Но у каждого плюса есть и свой минус! Керамические обода существенно дороже обычных. Слой керамики очень тонкий, твердый и жесткий, а боковая стенка обода, на которой он находится, существенно более мягкая и эластичная, и все время испытывает деформации от переменных и ударных нагрузок при катании и от перепадов температур. Керамика такого не выдерживает, и через некоторое время, нередко через два-три года, трескается и отслаивается. Обод еще вполне работоспособный, но нормальное торможение уже невозможно. Обычно такие обода используют спортсмены кросс-кантри и любители агрессивных покатушек. Дисковые тормоза постепенно вытесняют керамику с ободов.

Обода для бескамерных покрышек имеют герметичную конструкцию и снабжены воздушным ниппелем («соском») для накачивания шины. Если встроенный ниппель вывинтить, то такие обода можно использовать и с обычными камерами и шинами.

Обода с большой (28-32 мм) строительной высотой, сравнительно узкие, плавной обтекаемой формы называют аэродинамическими. Аэродинамика обода имеет значение только для шоссейных и трековых велосипедов, которые ездят на больших скоростях. В этих дисциплинах, действительно, всеми силами стараются уменьшить воздействие воздушного потока на гонщика и велосипед. На самом деле аэродинамика самого обода - дело важное, но не главное. Первую скрипку играет прочность и жесткость обода, благодаря которым можно улучшить динамические качества велосипеда и уменьшить количество спиц. А спицы, как известно, имеют плохо обтекаемую круглую форму и порядком портят аэродинамику колеса. Поэтому количество спиц стараются уменьшить, на гоночные шоссейные и трековые велосипеды нередко ставят плоские обтекаемые спицы. Или даже заменяют спицевой набор дисками. Остальным велосипедистам аэродинамика обода безразлична. Если у гонщиков по шоссе или треку примерно 70% мощности расходуется на преодоление аэродинамического сопротивления спортсмена, и только 30% на велосипед, то у остальных байкеров потери на велосипед существенно меньше, и ими можно пренебречь. К недостаткам аэродинамических ободов можно отнести сравнительно большой вес, а также излишне высокую радиальную (вертикальную) жесткость, которая проявляется на разбитом асфальте и неровном грунте.

Довольно часто пробой камеры возникает при сильном ударе колеса о твердую поверхность или наезде на препятствие (острый край бордюра, корень, камень и т.п.). При этом происходит защемление камеры между покрышкой и тонким боковым краем обода («укус змеи»). Существуют разные способы защиты от таких повреждений. Край обода делают шире, или в боковинах покрышек инсталлируют специальные антипробойные вставки, но 100%-ой гарантии они не дают. И такого рода пробои не редкость, особенно при пониженном давлении воздуха в камере. Разработаны обода специальной конструкции - Eliminator - с выступающей плоской центральной частью, покрытой слоем резины, которая обеспечивает большую площадь контакта покрышки и обода и полностью исключает пробой. Такие обода предназначены для даунхилла и экстремального фрирайда.

Кроме того, случается, что при проколе камеры покрышка слетает или «зажевывается» между ободом и грунтом, при этом управляемость и устойчивость низкая, а покрышку потом хоть выбрасывай. Обода Eliminator позволяют избежать серьезной аварии и сохранить покрышку. Но пока эти обода остаются экзотикой из-за своего большего веса и цены. Безопасные обода не новинка, много подобных разработок было в автомобилестроении, но и там широкого распространения они не нашли.

Несимметричные обода

В последнее время все чаще стали появляться обода со смещенными рядами отверстий под спицы. Такие обода предназначены только для задних колес многоскоростных велосипедов. Дело в том, что из-за применения во многоскоростных втулках кассет с большим количеством звездочек приходится сдвигать правый фланец втулки к ее центру, и «зонт» спиц справа получается более плоским, чем слева. Правые спицы приходится натягивать намного сильнее, чем левые. Получается, что спицы с правой стороны перетянуты, а с левой - недотянуты. Поперечная жесткость колеса и его срок слуя-сбы уменьшаются. Для выравнивания «зонтов» и натяжения спиц применяются обода со смещенными влево на 2-3 мм рядами отверстий. Сейчас большинство стандартных готовых «вилсетов» делают с несимметричными ободами.

Рис. Зонт колеса со смещенным ободом OCR
1 - плоскость спицевых отверстий (обычный обод), 2 - плоскость спицевых отверстий (смещенный обод), 3 - зонт (обычный обод), 4 - центральная плоскость втулки, геометрически - центр втулки (совпадает с плоскостью ниппелей на обычном, не смещенном ободе из-за сдвинутого к центру правого фланца, дабы дать место кассете, правый спицевой зонт слишком плоский, спицы справа перетянуты, поперечная жесткость и надежность колеса уменьшается), 5 - расстояние между центром втулки и центром между фланцами (6,5 мм), 6 - центральная межфланцевая плоскость (центр между фланцами), 7 - расстояние между плоскостью смещенного обода и центральной межфланцевой плоскостью (0,5 мм).

Обода должны быть прочными, достаточно жесткими и возможно более легкими. Если насчет прочности и жесткости все ясно, то легкость позволяет тратить меньше сил при разгоне байка. Один грамм массы на ободе требует в два раза больше энергии для разгона, чем один грамм массы на раме. Конечно, разные стили катания требуют разных ободов, но для велотуризма и агрессивных покатушек можно дать следующие рекомендации. Лучше всего выбирать обода средней ценовой категории, двух- или трехобъемные, сварные, пистонированные и анодированные.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru