Saturday, October 6, 2012

Механизмы натяжения цепи на синглспидной трансмиссии, №1

"Мне не надо, чтобы плац был чистый. Мне надо, чтобы вы подзаебались."
-- Прапорщик Ротов.


Сегодняшняя проповедь будет о натяжении цепи между ведущей и ведомой звёздами в том случае, когда на велосипеде не предусмотрено переключение передач перекидыванием цепи на ходу. Что характерно, сегодня не будут оглашены никакие догматы, ибо синглспид есть область самостоятельного духовного поиска, и это проявляется даже в таких мелочах, как натяжение цепи.


Постановка задачи


Сначала я перечислю технические проблемы, с которыми можно столкнуться, используя цепную синглспидную трансмиссию. Это перекос чейнлайна, эксцентриситет звёзд, статическое или динамическое изменение натяжения цепи, проскакивание цепи и неустойчивая работа механизма натяжения цепи.


Перекос чейнлайна


Чейнлайн есть расстояние от плоскости звезды до центральной плоскости велосипеда. Перекос чейнлайна есть расстояние между плоскостями ведущей и ведомой звёзд. В задачу подбора компонентов трансмиссии входит обеспечение перекоса, как можно более близкого к практическому нулю, который определяется допусками изготовления звёзд и их установочных мест. Например, практический нуль может составлять около 0.1 мм, а полученный на конкретных компонентах минимальный перекос 0.5 мм. Большой перекос приводит к уменьшению КПД передачи и ускоренному износу цепи. Если не удаётся загнать перекос в пределы 1 мм, а толщина зубов звёзд позволяет использовать более узкие цепи, чем специальные синглспидные, то следует рассмотреть использование цепи на 8 или 9 передач, рассчитанной на работу с переключателем. В целом обычно лучше избегать "широких", на 1/8", синглспидных звёзд и цепей в пользу "узких" синглспидных на 3/32", поскольку ассортимент вторых больше.


Эксцентриситет звёзд


Как правило, точность изготовления и установки звёзд такова, что центр звезды достаточно не совпадает с центром вала каретки или оси задней втулки, чтобы влиять на постоянство натяжения цепи. Не все  механизмы натяжения одинаково чувствительны к этой проблеме. На тех, что наиболее чувствительны, самый лучший способ бороться с ней -- это использовать точные звёзды.


Изменение натяжения цепи


Изменение натяжения цепи требует компенсации его механизмом натяжения. Следует различать статическое и динамическое изменение натяжения цепи. Статическое ослабление натяжения происходит из-за удлинения цепи в ходе её износа. Динамическое изменение натяжения имеет место на большинстве двухподвесов, т. к. ось главного шарнира обычно не совпадает с осью каретки. Многие механизмы натяжения требуют компенсировать падение натяжения вручную; такие подходят только для рам с динамически неизменной действующей длиной перьев.

Следует замедлять износ цепи подбором более благоприятных условий её работы: практически нулевого перекоса чейнлайна и использования больших звёзд. Чем больше звёзды, тем меньше углы, на которые поворачиваются друг отностельно друга звенья цепи, огибая звезду, а значит, совершается меньше работы против силы трения.


Проскакивание цепи


Цепь на синглспиде может проскакивать по нескольким причинам:

  • Несоответствие износа цепи износу звёзд.
  • Недостаточное натяжение.
  • Использование звёзд с низкими зубьями, предназначенных под переключение.
  • Слишком маленькая ведомая звезда в сочетании с неполным охватом её цепью.



Неустойчивая работа механизма натяжения цепи


Лечится модификацией или заменой механизма натяжения. В зависимости от типа механизма и личных предпочтений это может принимать вид от операции добавления мелкой детальки до замены рамы.



Механизмы натяжения


Все механизмы натяжения делятся на две группы: те, что используют пружины и те, что обходятся без них. Преимущества первых заключаются в том, что удлинение цепи и эксцентриситет звёзд корректируются автоматически, в возможности их использования на рамах, не предназначенных для синглспида, а также, на рамах с динамически неизменной действующей длиной перьев, в отсутствии надобности статически изменять их длину (а значит, и поведение велосипеда) для корректировки износа цепи. Недостатки -- в наличии лишней, сравнительно крупногабаритной детали, в возможности неполного охвата цепью ведомой звезды, в сложности подбора надёжного механизма натяжения, в несколько меньшем КПД передачи, в большей свободе цепи относительно битья по нижнему перу.


Пружинные натяжители


Пружинные натяжители, как правило, оснащены зубчатыми роликами. Они подразделяются по количеству роликов на одно- и двухроликовые и по месту установки на те, что натягивают цепь у ведомой звезды (таких больше и они обычно крепятся на петух) и те, что натягивают её у ведущей звезды. Назовём их задними и передними соответственно.

Хороший пружинный натяжитель имеет регулировку чейнлайна и натяжения пружины, и устроен таким образом, чтобы цепь огибала ближайший к звезде ролик сверху, а не снизу. Это даёт оптимальный охват цепью звезды. Среди задних пружинных натяжителей лучше всего показывают себя двухроликовые, которые наиболее похожи на обычный задний переключатель.


Yess ETR-D

Особого внимания заслуживают передние пружинные натяжители. Некоторые катальцы предпочитают их, даже если их рама имеет механизм статического натяжения. По сравнению с задними, передние пружинные натяжители допускают меньший диапазон отклонения, т. е. требуют как можно меньшего превышения действительной длины цепи над её минимальной теоретической длиной (которая рассчитывается при бесконечно малом шаге цепи) для данных рамы и передачи. Поэтому отклонение цепи от прямой линии на их ролике значительно меньше, т. е. КПД передачи выше. Также они менее уязвимы, чем большинство задних натяжителей. Насколько мне известно, лучший передний натяжитель -- это Yess ETR-B. Он ставится только на резьбовой кареточный стакан.

Yess ETR-B


Существуют и безроликовые пружинные натяжители. Обычно они применяются в триале для упрощения и облегчения велосипеда. Например, вот такой гетто-натяжитель из спицы:

Натяжитель из спицы

Или подобный ему по устройству фирменный:

Натяжитель 74kingz

Роль пружины в первом случае играет спица, во втором -- полоска пружинной стали.


Беспружинные натяжители



Механизмы статического натяжения цепи делятся на те, что работают за счёт ручной регулировки действующей длины нижних перьев велосипеда (таких подавляющее большинство) и те, что создают дополнительные точки перегиба цепи, обычно одну или две. По признаку модульности первые делятся на интегрированные в раму и отдельные. По способу движения настроечного узла -- на поступательные, вращательные и эксцентрические.

Ко второму виду можно отнести однороликовый натяжитель с отсутствующей конструктивно либо из-за неисправности пружиной, а также приспособление под названием ghost ring (призрачная звезда), которое является звездой тщательно подобранного размера и распирает цепь, находясь между её верхней и нижней ветвями вблизи ведомой звезды:



Натяжитель типа "ghost ring"



Что касается первого вида, придумано большое разнообразие способов регулировать натяжение цепи изменением действующей длины перьев. О них я расскажу в следующей части.


Wednesday, October 3, 2012

Амортвилки, №1

Почему бы благородному дону не написать о вилках?

Ограничусь для начала короткоходными амортизационными телескопическими, как самым распространённым типом вилок. Критерием короткоходности я считаю не диапазон типичных ходов, а внешние диаметры ног. Эти диаметры на современном рынке умещаются в диапазон 28..33 мм; у большинства хороших вилок диаметр ног 32 мм.

Сразу следует отмести в сторону так называемые "макеты амортвилок", которыми комплектуются макеты горных велосипедов. Догма относительно таких велосипедов гласит, что элементов подвески на них быть не должно, следует делать их приближенными к классическми горным велосипедам 90-х годов 20-го века: стальной фреймсет и палки, металлические вибрейки. Средства, сэкономленные на  неизготовлении макетов амортизаторов  и дисковых тормозов, следует направить на комплектацию такого велосипеда двойными ободами и задней втулкой с шиманосовместимым барабаном. Для улучшения рыночной привлекательности достаточно красить компоненты в хорошо сочетающиеся цвета и вешать табличку "классический горный велосипед".


Gary Fisher Marlin, предположительно 1995 г.


Но хватит об ашанбайках. С другой стороны спектра особо отмечу вилки для гонок КК. О них напишу ниже. Перехожу к догматам о рабочих короткоходных вилках.


Догмат о шасси


  1. Конусный безрезьбовой алюминиевый шток.
  2. Кованая алюминиевая корона.
  3. Алюминиевые ноги с холодным (твёрдым)  анодированием.
  4. Магниевые штаны.
  5. Сменные направляющие скольжения в штанах (бушинги).
  6. Масляные полуванны, желательно изолированные от объёмов ног.
  7. Сквозная ось 20 мм.
  8. Крепление калипера стандарта IS.

Примечание. Под словами "алюминий" и "магний" я имею в виду конструкционные сплавы, а не чистые металлы.


Догмат о пружине


Пружина должна быть витой металлической и обеспечивать весь ход вилки. Допускается возможность подкачки воздухом в том же объёме либо узел механической преднагрузки пружины с рукояткой на короне.


Догмат о демпфере


Демпфер должен быть масляным и иметь внешние настройки низкоскоростных отскока и сжатия, а также внешние или внутренние настройки высокоскоростных отскока и сжатия. Допускается возможность подкачки компенсационного объёма воздуха через клапан Шредера. Не допускаются схемы, требующие отсутствия воздуха в объёме демпфера.


Догмат о маслах


В полуванны следует заправлять освящённое полностью синтетическое моторное масло с наибольшим индексом вязкости. Над поршнем воздушной пружины -- масло Fox Float Fluid. В демпфер -- освящённое полностью синтетическое вилочное масло.


Комментарии


В настоящее время наиболее полное соответствие догматам могут дать лишь франкенвилки, а наиболее благочестивым брендом является Manitou, несмотря на то, что именно они породили б-гомерзкое крепление Post Mount, в грехе которого ныне погрязли чуть менее чем все производители.


Manitou Marvel 15 mm



П. 1 допустимо заменять на стальной безрезьбовой шток 1.125" (SHIS 28.6|30). В п. 3 ноги допустимо заменять на стальные. П. 7 допустимо заменять на сквозную ось 15 мм (см. фото выше). П. 8 допустимо заменять только на Post Mount со стальными цилиндрическими гайками, как на рамах Turner:





Площадку под опорное кольцо на короне следует торцевать в любом случае. Крепление калипера -- в том случае, когда калипер будет установлен не через сферические шайбы. Ритуал торцевания Post Mount заключается в снятии до 0.5 мм металла с площадок и установке калипера через подгоночные шайбы DIN 988 M6 на 0.5 мм.


Ереси



Остерегайтесь вилок, предназначенных специально для гонок КК. Как и большинства остального обвеса, предназначенного для таких гонок. Для уменьшения веса разработчики идут  на снижение не только запаса прочности, но и интервала между обслуживаниями. Например, уменьшают объём масляных полуванн или вообще устраняют их в пользу консистентной смазки.

Остерегайтесь алюминиевых штоков на 1.125". Единственный способ сделать такой шток более прочным у основания, где он наиболее нагружен, это увеличить толщину стенок. Лучше сразу сделать его из хорошей стали.

Остерегайтесь вертикальных дропаутов. Их следовало отлучить от церкви одновременно с вибрейками, а сейчас, наблюдая продолжающееся производство таких штанов, мне остаётся только предать вертикальные дропауты анафеме, ибо они не в состоянии обеспечить воспроизводимость позиции ротора в калипере тормоза при многократных снятиях и установках колеса. Существуют, впрочем, духовные практики, позволяющие очиститься от этого греха даже пользователям вилок с порочными штанами.

Tuesday, October 2, 2012

Рулевые колонки, №1

Тема рулевых колонок сравнительно несложная, если касаться только принципиальной стороны узла и не вдаваться в разнообразие стандартов и сочетаемость различных стандартов с различными материалами рам и штоков вилок. Поэтому содержательную часть блога я решил начать с неё.

Устройство классической рулевой колонки сводится к взаимно преднагруженной вдоль оси паре радиально-упорных подшипников. Тонкости начинаются дальше и включают в себя:

  • типы подшипников,
  • размеры подшипников,
  • способ установки подшипников,
  • способ преднагрузки подшипников.

А сейчас я использую приём, который в дальнейшем рассчитываю использовать в этом блоге неоднократно. Я буду называть конструкцию или семейство конструкций, которые, по религиозным соображениям, считаю наилучшими, а затем приводить примеры ересей, т. е. отклонений от этого образа. В данном тексте ограничусь безрезьбовыми рулевыми.

Догма


Итак, наилучшим вариантом для стальных, алюминиевых и карбоновых рам и штоков я считаю:
  1. Конусный стакан под полуинтегрированные чашки: SHIS ZS44 сверху, ZS56 снизу.
  2. Чашки с запрессованными радиально-упорными подшипниками.
  3. Невысокая (около 3 мм) цилиндрическая область уменьшенного диаметра (а не просто коническая фаска) на посадочных цилиндрах чашек.
  4. Сплошное стальное опорное кольцо с периферийным уплотнением, обеспечивающим обтюрацию нижней чашки.
  5. Разрезное металлическое распорное кольцо.
  6. Низкая фрезерованная алюминиевая крышка с уплотнениями крышка-шток и крышка-верхняя чашка.
  7. Фрезерованные проставочные кольца.
  8. Торцованная под опорное кольцо корона вилки. Все кованые короны с завода кривые. И даже если корона фрезерованная (большая редкость), то нет гарантии, что шток достаточно перпендикулярен её опорной площадке.
  9. Вынос, обеспечивающий ровную поверхность прилегания к проставочным кольцам или непосредственно к крышке.
  10. Многоразовый якорь Hope Head Doctor.
  11. Обязательное постоянное наличие якоря, болта якоря и крышки якоря на велосипеде.

Для титановых рам п. 1 для компромисса с доступностью рамы допустимо заменять на:

  1. Цилиндрический стакан под полуинтегрированные чашки ZS56 сверху и снизу.

В настоящее время перечисленные качества деталей рулевой колонки лучше всего воплощены в следующих изделиях Cane Creek (масштабы изображений разные):

Cane Creek 110.ZS44.Short.Top Assembly

и

Cane Creek 110.ZS56/40.Bottom Assembly


Комментарии


Составленный образ направлен на:
  • совместимость с наибольшим количеством вилок (штоки 1.5" тоже можно ставить за счёт верхней чашки EC44),
  • наиболее равномерное распределение нагрузок на подшипники,
  • улучшение сочетания жёсткость-вес узла,
  • исключение всевозможных люфтов и их последствий в виде износа контактных поверхностей,
  • обеспечение низкого стэндовера,
  • обеспечение наибольшего диапазона регулировки руля по высоте,
  • упрощение сборки узла.

П. 9 обеспечивается выбором фрезерованного выноса либо торцеванием контактной поверхности выноса, полученного неточным техпроцессом, например, ковкой.

По поводу п. 11 существует ересь, гласящая, что детали якоря не нужны после регулировки преднагрузки рулевой и затягивания выноса на штоке. В общем случае это не так, потому что вынос под действием нагрузок при катании может сползать вверх по штоку, приводя к люфту. При этом он может даже упруго отгибать крышку якоря, если она недостаточно жёсткая. Коренным образом это лечится выбором более жёсткого выноса, что не всегда возможно из эргономических или эстетических соображений.

Прочие ереси


Интегрированная рулевая. Самая злостная ересь. Не обеспечивает устранения люфтов подшипников относительно рамы.

Разрезное опорное кольцо. Диавольский соблазн упростить сборку и разборку узла оборачивается люфтами.

Пластмассовое распорное кольцо или, что ещё хуже, резиновое центрующее кольцо, как было у Chris King (sic!) до истечения патента Cane Creek на металлическое разрезное кольцо. Трудность регулировки осевой преднагрузки. Никаких органических материалов под нагрузкой болта якоря быть не должно, только металлы!

Отсутствие дополнительных уплотнений, контактирующих с чашками. Меньше уплотнений -- больше воды. Даже Chris King не имеет нижнего уплотнения и борется с этим обслуживаемостью и высоким качеством подшипников и их собственных уплотнений.

Стандарт EC49. Избыточен, поскольку окружён с двух сторон EC44 и ZS56.

Подшипники, кладущиеся в чашки без усилия. Самая, пожалуй, безобидная ересь, имеющая даже хорошую сторону в виде лёгкой замены подшипников. Но при высоком их качестве и хорошей водозащите можно создать ситуацию, когда менять их и не понадобится, и вот тут отсутствие лишних люфтящих поверхностей будет более предпочтительно. По сути, подобный способ установки является компромиссом с недоразвитостью инфраструктуры мастерских, когда есть понимание, что в большинстве случаев не будут обеспечены минимальные допуски на параллельность участвующих поверхностей и подшипникам, вместо того, чтобы подклинивать, как они делали бы, будучи запрессованными, предоставляется свобода подкоцывать чашки под себя после каждой сборки при обкатке узла. Хорошо, что чашки, а не раму, как в случае интегрированных рулевых.


На этом пока что аминь.

Надо было начать 2 года назад

The Machine Spirit guards the knowledge of the Ancients.


Фсем чмоке.

Я тут буду пописывать всякое по настроению. В основном это будут мои личные, глубоко пристрастные соображения о матчасти современного горного велосипеда. Надобность в таком блоге у меня возникла 2 или 3 года назад, когда стало понятно, что тот форум, на котором я пишу о матчасти больше всего, по техническим причинам менее всего подходит для систематического изложения сведений.

Откуда у меня берутся эти пристрастные соображения? Источников два: практика веломеханика и особый градус технозадротства, диктующий, с одной стороны, серьёзность подхода к мелочам, а с другой -- стремление уменьшить общую сложность велосипеда таким образом, чтобы концентрировать как можно больше внимания (ограниченного ресурса) на как можно меньшем перечне узлов.

Формальный серьёзный подход называется научным. Я слишком ценю неформальное, чтобы претендовать на последовательную научность в пределах этого блога. А поскольку "немножко ненаучным" быть нельзя, предлагаю, за неимением в русской технической культуре самостоятельного эквивалента западному хакерству, считать мой подход религиозным и на этом потерять некоторую часть аудитории (приверженцев несовместимых религий, скажем так).

Вот эта небезызвестная эмблема неплохо, но не исчерпывающе, передаёт моё отношение к матчасти: