Как да подобрим велосипедна тресчотка
Опитът в използването на велосипеди от модели B-542 "Sport" и B-555 "Start-highway" на завода на името на G.I. Петровски (Харков) за повече от 20 години непрекъсната твърда работа при всякакви метеорологични условия и всякакви метеорологични условия позволиха да се заключи, че повреди на тресчотката (храповия механизъм на задвижването на задните колела) заемат пето място в общия брой неизправности след повреди на велосипедни гуми, задвижвани зъбни колела, верига и каретка.
Освен това повреди винаги са внезапни, тоест най-чувствителни за потребителя, тъй като машината веднага губи скорост. Естеството на проблемите винаги е едно и също: повреда на пружините на храповите лапи. В същото време беше отбелязана и друга закономерност. Честотата на повредите се увеличава с цялостното физическо стареене на велосипедната машина и практически не зависи от подмяната на комплект лапи и пружини с нови, монтирани на велосипеда при продажбата му.
Нека анализираме работата на механизма и причините за повредите. В конструкцията на основния вариант (фиг. 1), когато лапата е повдигната, краят на пружината описва дъга от окръжност с център в точка O p . От своя страна лапата също се върти около центъра (ос) на цапфата - точка O, като всичките й точки описват дъги от окръжности със съответните радиуси.
Както може да се види по-горе, описаните завъртания се случват на различни курсове и винаги има такова ограничаващо ъглово положение на лапата и пружината, когато тяхното взаимодействие спре, те се разединяват. Граничното положение се характеризира с такъв ъгъл на въртене на опорната подложка на лапата, когато тя стане допирателна към окръжността, описана от края на пружината (гранична допирателна).
Тази ситуация често се случва дори при сглобяване на храповия механизъм, създавайки определени неудобства. Подобни явления се случват по време на работа дори на нов и правилносглобена тресчотка (позиция А на палеца, фиг. 2). Причината са празнините: тресчотката винаги се сглобява с празнини в насипните лагери, поради което лапите на храповия механизъм в началния момент работят неравномерно (но благодарение на същите празнини в стационарно състояние лапите се саморегулират), което може да е причината пружината да излезе от контакт с лапата.
Друга причина за повреди също са пропуски, но не монтажни, а придобити по време на износването на механизма на цапфата на лапите и гнездото - ∆ 1 износване на лапите по дължина - ∆ 2 и износване на зъба на храповото колело по височина - ∆ 3. Разбира се, износването на каналите на храповите лагери също ще повлияе. Както може да се види, и трите компонента на износването водят до увеличаване на вероятността от повреди, дължащи се на преместване на опорната подложка на лапата извън позицията на граничната допирателна.
При значително износване на цапфата на лапата и гнездото на вътрешното тяло на тресчотката възниква друга форма на повреда - излизането на лапата от гнездото на тялото на тресчотката (позиция B на лапата). Конструкцията на пружината на основната версия не предвижда никакъв контрол и фиксиране на такъв изход на палеца.
В основната версия на конструкцията на пружината (фиг. 3) сумата от проекциите на всички сили, действащи върху палеца (еластичност на пружината F, вискозитет на смазката F, нормална реакционна сила N 1 N 2 и сила на триене) почти винаги съвпада с посоката на вероятното излизане на палеца от гнездото h, което го прави още по-вероятно.
Идеята за модернизиране на този възел е да се създаде допълнителна външна сила върху лапата в дизайна на основната версия, която да осигури необходимия контрол на нейната позиция при всички условия на нейната работа, а също така би позволила да се компенсира износването на елементите на храповия механизъм (щифтове на лапи и гнезда за тях в тялото на храповия механизъм) и (или)премахване на ефекта от износването върху надеждността на механизма.
Освен това същата сила трябва да осигури нормалната работа на храповия механизъм без каквито и да е модификации на основната конструкция. За тази цел се предлага да се използва еластичната сила F на предварително деформирана пружина (фиг. 4), действаща върху основата на цапфата на лапата. Силата F винаги има активно рамо ɭ F спрямо общата ос на въртене на цапфата и палеца, което осигурява нормалната работа на храповия механизъм.
При завъртане на лапата спрямо оста на цапфата възниква допълнителна деформация ∆ на пружината, тъй като нейното положение се определя от позицията на лапата и оста на въртене на пружината спрямо единичното (с лапата) тяло на храповия механизъм. Последицата от допълнителната деформация ι на пружината ще бъде появата на допълнителен въртящ момент, който ще осигури връщането (повдигането) на лапата в първоначалното й положение.
По същия начин силата F ще осигури постоянен контрол на позицията на палеца и компенсиране на износването на храповия механизъм (фиг. 5). В предложената версия балансът на проекциите на силите в посоката на вероятния изход на лапата се е променил значително "в полза" на проекцията на вектора F. Освен това всеки опит за преместване на лапата в посока на излизане от гнездото ще доведе до увеличаване на силата F и в резултат на това до почти пълно елиминиране на такава повреда.
За тресчотки от така наречения вграден тип за велосипеди от модели B-39 (B-301) "Спутник", B-542 (153-424) "Спорт" и (153-421) "Турист" се предлага дизайн на сглобяеми пружини, състоящи се от дъга и острие (фиг. 6). Дъгата е огъната от пружинна стомана с диаметър 0,6 мм (седмата струна от китара без медна плитка), острието е изработено от закален (пласт) месинг с дебелина 0,5-0,7 мм. Частите са запоени заедно. Пружина вътре в тресчоткатаинсталиран на първоначалното си място с помощта на стандартната ос.
И накрая, размерът и формата на пружината могат да бъдат определени само чрез директното й поставяне на място във вътрешния корпус на тресчотката. Монтирането се свежда до последователно огъване на дъгата по радиуса и острието - по дължината и профила на дъното на образеца в корпуса на лапата и повърхността на самата лапа, обърната към пружината, както и до определяне на рационалната дължина на свободния край на пружината.
Правилно монтираните пружини трябва да осигурят безпроблемната редовна работа на тресчотъчните лапи и да предотвратят излизането на лапите от гнездата на тялото на тресчотката (фиг. 7). В този случай е необходимо да се обърне специално внимание на размера на допълнителното отклонение на пружините в средата на техните дъги. Деформация с повече от 1,5 mm може да доведе до контакт на пружините със зъбите на тресчотката, което затруднява нормалната работа на тресчотката или дори я нарушава.
Най-добрият начин да тествате тресчотка е като наблюдавате действието на пружините и лапите, без да инсталирате външен конус. Ако тресчотката (външното тяло на тресчотката), притисната с ръка към долния обемен "полулагер", се върти лесно, без трептене и заклинване, а пружините и лапите работят безупречно, тогава окончателният монтаж може да се извърши.
В противен случай е необходимо да повторите отново операциите по настройка. Механизмът с тресчотка с набор от пружини на предложения дизайн и набор от лапи, които са работили повече от десет години (лаби се износват по дължина от около 1 mm, износват се по дължината на диаметъра на цапфата около 0,4 mm) се използват на велосипедната машина B-542 "Sport" модел 1974 г. за четвърти сезон. Общият пробег беше около 18 хиляди км. Веднъж годишно се подменяше пластмасовата смазка (CIATIM-201,202,203,213 или LITOL-24).
Не бяха записани отговори. За велосипед B-555 "Старт-магистрала" с т.ннаречена завинтена тресчотка, беше разработен друг пружинен дизайн (фиг. 8), който е само конструктивна вариация на основната идея за модернизация. Пружината може да бъде изработена от берилиев бронз с дебелина 0,3-0,6 mm (например плочи от контактната група на реле) или от пружинна стомана с дебелина 0,2-0,4 mm (например пружини от часовников механизъм или механична играчка). Необходимата дължина на първоначалния детайл е 35-40 mm.
В единия край на пружината се прави ухо със задължително фиксиране чрез запояване. Накрая, формата и размерите на пружините трябва да се определят чрез монтаж на място в пълна аналогия с технологията на сглобяемата конструкция. Във всички отношения предлаганата версия на дизайна на пружината от една плоча е по-технологично напреднала от сглобяемата. Но това изисква усъвършенстване на вътрешното тяло на тресчотката.
Ширината на обикновените канали за пружини с размер около 1,2 mm трябва да се увеличи до размер от 3,1-3,2 mm. Въпреки факта, че това тяло е изработено от сачмено-лагерна стомана ШХ15, термично обработена до твърдост от порядъка на HRC = 56,60, операцията по профилно шлифоване е напълно осъществима дори в домашна работилница.
За да направите това, шлифовъчната машина (така наречената "шмиргел") трябва да бъде оборудвана с тясно абразивно колело или да запълни кръга с наличната ширина в профила на жлеба. Подобен дизайн е използван при различни велосипедни машини за работа при всякакви метеорологични условия с повишено натоварване на верижното задвижване и във всички случаи е регистрирана сто процента безотказна работа на пружините със значително (около десетки хиляди км) време на работа.
(Автор: М. ПОПОВ, Йошкар-Ола)
Фиг. 1. Схема на механизма: 1 - пружина; 2—куче; 3 - опорна платформа.
Фиг.2. Разположение на зоните на износване на елементите на механизма: A, B положение на палеца; ∆1 ∆3 пропуски.
Фиг.3. Диаграма на силите, действащи върху кучето.
Фиг.4. Схема на приложение на предварително огъната пружина: 1 - пружина; 2 - основата на цапфата на кучето; 3 - куче; 4 - оста на пружината; 5 - тяло на храповия механизъм, вътрешно.
Фиг.5. Диаграма на силите, действащи върху палеца при използване на предварително огъната пружина.
Фиг.6. Колективна пружина: 1 — дъга; 2-острие.
Фиг.7. Схема на монтаж на комбинираната пружина: 1 - пружина; 2 - корпус на механизма, външен; 3 - куче; 4—корпус на механизма, вътрешен; 5 - оста на пружината.
Фиг.8. Пружина за велосипед тип В-555 "Старт-магистрала".
Фиг.9. Усъвършенстване на вътрешното тяло на храповия механизъм.