Крыши. Энергия, принесенная ветром. Велосипед-тандем-веломобиль...("Сделай сам" №4∙2004)

Энергия, принесенная ветром

Е.В.Кубасов

Желание иметь автономный источник электроснабжения возникает у тех, кому постоянно или периодически приходится жить в местах, удаленных от линий электропередач. Комфортабельность такого жилья повышается во много раз, когда комнаты освещаются не керосиновыми лампами, а электричеством, можно посмотреть телевизор, включить магнитофон или радиоприемник. Все это осуществимо благодаря одному из автономных источников, каким является ветроэлектростанция — ВЭС. Даже совсем небольшая по мощности — несколько десятков ватт — ВЭС переносит нас в удивительный мир XXI века. Плюсы ее очевидны — бесшумная работа, в отличие от бензоэлектроагрегатов с их надоедливым шумом, самое же главное — совершенно бесплатная электроэнергия. Присущи, конечно, и существенные недостатки.

Это зависимость от наличия и скорости ветра, как следствие — нестабильность напряжения получаемого электротока, ограниченная мощность, невозможность получения непосредственно от генератора стандартного напряжения 220 В частотой 50 Гц, каким мы привыкли пользоваться в обиходе.

Тем не менее постройка ВЭС — дело стоящее. Конструктор и строитель испытают удовлетворение и радость при виде разбегающихся пауков из темных углов комнат, освещенных вдруг ярким светом электрических лампочек.

ВЭС — самые экологически чистые источники электроэнергии. От них нет шума, нет копоти, нет опасности заражения радиоактивностью, нет затопления огромных пойменных земель, не надо сжигать ценнейшее сырье — уголь, газ, нефтепродукты.

Имеется в виду, каким током пользоваться, переменным или постоянным. При решении этого вопроса большинство факторов говорит в пользу постоянного тока. Генераторы постоянного тока небольшой мощности более распространены, чем генераторы переменного тока, значит, их легче приобрести. Применение аккумуляторов, которые заряжаются постоянным током, позволяет избежать зависимости от капризов природы — наличия ветра, величину напряжения проще регулировать при постоянном токе. Конечно, большой недостаток — невозможность трансформации, то есть понижения или повышения напряжения трансформаторами, но с этим приходится мириться. Да и неудобство такое не всегда бывает. Кроме того, выход из положения есть. Построив преобразователь постоянного тока в переменный с частотой 50 Гц, можно затем повысить напряжение до необходимой величины. Но это тема другого разговора. Для освещения можно применять низковольтные, например автомобильные, лампочки на 6, 12 или 24 В, в зависимости от действующего напряжения вашей ВЭС. Практически все переносные телевизоры, магнитофоны, приемники имеют схемную возможность запитки от источников 9 или 12 В. Есть электробритвы, работающие от 12 В.

Таким образом, даже если имеется генератор переменного тока, то от него все равно мы не сможем получить стандартное напряжение, так как эти генераторы обычно высокооборотные, требующие строго постоянные определенные (в зависимости от типа генератора) числа оборотов. Это требование в любительских условиях практически невыполнимо. Тем не менее генераторы переменного тока можно использовать для постройки ВЭС, дополнив их выпрямителями.

Кстати, современные автомобильные генераторы являются трехфазными генераторами переменного тока со встроенными выпрямительными мостами.

Весьма существенное значение имеет то, что генераторы постоянного тока могут работать в большом диапазоне скоростей оборотов. В этом случае просто изменяется мощность. То есть, если в паспорте какого-либо генератора постоянного тока указано номинальное (рабочее) число оборотов, например, 5000 об/мин, то это не означает, что при других скоростях он не будет работать. Практически он начнет вырабатывать электрический ток сразу, как только его ротор получит вращение. Примерная характеристика зависимости напряжения от числа оборотов генератора показана на рис. 1.

Рис. 1. Примерная характеристика зависимости напряжения холостого хода (без нагрузки) генератора от числа оборотов его ротора (якоря)

Из графика видно, что уже при 800 об/мин напряжение достигает 12 В. Но подключать нагрузку при этих оборотах ротора генератора еще нельзя, так как напряжение сразу упадет ниже 12 В. С повышением числа оборотов напряжение растет и при n = 1200 об/мин можно уже нагружать генератор. Для поддержания напряжения на нужном уровне, например 12 В, служат специальные регуляторы напряжения. Пунктиром показан уровень напряжения, получаемого в результате совместной работы генератора с регулятором. В результате мы видим, что генератор может работать в интервале от 1200 до 13000 об/мин. (Большее число оборотов воздушный винт развить просто не сможет.)

Все это сказано для примера. Различные типы генераторов имеют весьма разнообразные характеристики.

Очень заманчиво, конечно, построить ВЭС мощностью киловатт на 30–50 и запитать от нее даже батареи отопления. Но сложность постройки возрастает с повышением мощности не линейно, даже не квадратично, а по гиперболическому закону, что мы и увидим из нижеследующего.

Вес генератора — один из самых главных факторов, с которым придется считаться при постройке ВЭС. Нам ведь надо устанавливать его на довольно высокой мачте. Чем тяжелее генератор, тем прочнее и сложнее должна быть мачта. Для примера рассмотрим несколько типов генераторов. Генератор постоянного тока Г-20, мощностью 0,22 кВт, вырабатывающий ток до 18 А напряжением 12 В, весит 12,5 кг. Генератор МП-542-1/2 мощностью 3,6 кВт весит 235 кг. Генератор В-48/30-6 мощностью 45 кВт весит уже 2400 кг.

Согласитесь, что вес в 2400 кг — трудно преодолимое препятствие для любительской постройки. Чтобы поднять такой вес на высоту 6–8 метров, нужна не просто мачта, а сложное инженерное сооружение типа старинных ветряных мельниц, да и сам подъем потребует хотя бы автокрана. Можно, конечно, не поднимать генератор на высоту, установив его в основании мачтового сооружения. В этом случае потребуется сложная трансмиссионная передача от воздушного винта к генератору.

Кроме этого, чем мощнее генератор, тем больше и сложнее должен быть его привод — воздушный винт или ветровое колесо, «ветряк».

Поэтому наиболее просто построить ВЭС мощностью не более 0,5 кВт.

Немаловажное значение имеет при выборе генератора его номинальное число оборотов. Генераторы с n = 300–800 об/мин можно назвать тихоходными или низкооборотными. Такие генераторы уже при 200–300 об/мин начинают давать электрический ток, обеспечивающий зарядку аккумуляторов и поддержание напряжения в сети на необходимом уровне. Генераторы с рабочими оборотами выше 1000 — высокооборотные или быстроходные. Низкооборотные генераторы позволяют значительно упростить кинематическую схему ВЭС, насадив непосредственно на вал генератора воздушный винт.

Высокооборотные генераторы потребуют применения редуктора для повышения скорости вращения, так как воздушный винт под нагрузкой при умеренном ветре развивает 250–300 об/мин.

Можно попытаться приобрести подходящий генератор на машинно-тракторных станциях, в автохозяйствах. Там всегда есть выработавшие свой ресурс и списанные генераторы от тракторов, автомобилей и т. д.

Как правило, генераторы от старых типов автомобилей более низкооборотные, чем от современных. Так, генераторы типа ГБФ-4105, применявшиеся в автомобилях ГАЗ, работают при номинальных оборотах 1800 об/мин. Это, конечно, тоже довольно высокооборотный генератор, но по сравнению с генератором Г-221, применяющимся в настоящее время в легковых автомобилях ВАЗ и работающих на 6–8 тысяч оборотов в минуту, довольно малооборотны.

Списанный генератор после соответствующего ремонта вполне подойдет для постройки ВЭС.

Не следует также забывать о том, что практически все коллекторные машины постоянного тока обратимы, т. е. двигатель постоянного тока может работать генератором. В зависимости от типа приобретенного генератора и его рабочего напряжения — 6, 12 или 24 В приобретаются остальные изделия — лампочки накаливания, аккумуляторы, регуляторы напряжения и другое. Об этом будет сказано ниже. Мы же для примера рассмотрим постройку ВЭС, опираясь на конкретный генератор Г-221, применяемый в автомобилях ВАЗ, который наиболее распространен. Достать его всего проще — пойти в магазин автозапчастей и купить. Его технические характеристики:

Принцип работы воздушного винта

Эту главу я решил включить для того, чтобы тот, кто впервые приступает к постройке воздушного винта, делал это вполне осознанно и целенаправленно, а не вслепую, как тот барин-кузнец из русской сказки, принявшийся ковать соху, а в конце концов получился у него пшик.

По этому поводу вспомнил я один давний случай. Еще в конце пятидесятых годов, в один из зимних морозных дней с улицы послышался рев мотора. Заинтересовавшись, оделся и вышел посмотреть, чем и кто занят. Оживленная толпа наблюдателей окружила сооружение из труб на трех лыжах. Оглушительно ревел и стрелял двигатель. Аэросани! Конструктор суетился вокруг своего детища, то добавляя газ, то пытаясь подтолкнуть, чтобы начать движение. Со всех сторон, как это всегда бывает, раздавались советы — подняться на гору покруче, запрячь лошадь, прицепить к трактору и т. д. Двигатель ревел, конструкция тряслась, но результаты — нулевые. Даже под горку сани ехать не желали.

Когда двигатель был заглушен, я подошел поближе и внимательно осмотрел всю силовую установку, обращая особое внимание на воздушный винт. Он был трехлопастный, деревянный. Изготовлен очень тщательно и красиво. В то время я еще учился в школе, заканчивал последний 10-й класс, немного занимался авиамоделями. Поэтому кое-какие основы знаний о винтах имел.

Присмотревшись, обнаружил, что винт был сделан хоть и красиво, но абсолютно неграмотно. Лопасти в поперечном сечении симметричны, угол атаки был равен нулю. Естественно, что тяга винта тоже равнялась нулю.

Весьма робко, боясь натолкнуться на амбицию старшего относительно меня, зеленого юнца, конструктора аэросаней, я предложил свою помощь.

К моему удивлению и удовлетворению, предложение было принято, мы тут же (не отходя от кассы), разобрали винт, я, состругивая лишнюю древесину, постарался придать лопастям профиль, близкий к необходимому, сбалансировали, выставили угол атаки, и свершилось чудо. Сани поехали.

Для пояснения принципа работы воздушного винта, работающего в качестве двигателя (в отличие от самолетного, где винт является движителем), рассмотрим рис. 2.

Рис. 2

Плоскость АА' установлена под углом φ к плоскости вращения Y, называемом углом установки лопасти. Ось X — ось вращения воздушного винта. На плоскость винта АА' набегает (дует) воздушный поток (ветер) V под углом α. Воздушный поток отражается плоскостью в направлении V' под углом α' = α (угол отражения равен углу падения). В результате отражения воздушного потока возникает реактивная сила F. Составляющая этой силы F' направлена вдоль оси вращения X, вторая — F' направлена по плоскости вращения Y. Вот эта сила и является той, которая создает вращающий момент. Под действием силы F' плоскость АА' начинает двигаться вправо, встречая при этом сопротивление воздуха V", которое создает противодействующую силу Р. Эта сила пропорциональна линейной скорости плоскости АА' и площади проекции S плоскости АА' на плоскость ВВ', расположенной перпендикулярно плоскости вращения Y, и параллельно продольной оси винта (на чертеже это точка пересечения О осей X и Y). После набора определенного числа оборотов сила F' будет равна силе Р, и винт будет вращаться с постоянной скоростью при данной скорости ветра V. Наступит динамическое равновесие. При изменении скорости воздушного потока V изменится и величина силы F'. Это приведет к изменению скорости вращения воздушного винта. Сильнее ветер — быстрее вращение.

Мы рассмотрели поведение лопасти воздушного винта на холостом ходу, без нагрузки. Стоит только передать вращение винта генератору, как появится момент сопротивления моменту вращения. Число оборотов винта упадет до нового равновесия.

Из рис. 2 видно, что возникающая бесполезная сила F'' гораздо больше нужной нам силы F'. Кажется, стоит увеличить угол установки Y, как это показано на рис. 3, и полезная сила F', а значит, и крутящий момент увеличатся. Да, это так и есть. На рис. 3 это отчетливо видно.

Рис. 3

И совсем, казалось бы, идеально установить угол φ = 45°. Как видно из рис. 4, в этом случае отраженный воздушный поток V' направлен в плоскости вращения, а реактивная сила F направлена в нужном нам направлении.

Рис. 4

Но! В этих случаях сразу возникают два весьма существенных «но». Первое — резко увеличивается плоскость проекции винта, следовательно, и сила противодействия P. S" >> S' >> S; Р" > Р' > Р. Второе — возникают турбулентные завихрения за плоскостью, как это показано на рис. 4, создается зона разряжения воздуха Q' и зона повышенного давления Q. Все эти явления вызывают появление дополнительных противодействующих сил, которые не только начисто «съедают» полученный полезный прирост силы F', но и ухудшают работу винта в целом. Винт начинает «месить» воздух, работать неравномерно, рывками, скорость вращения падает, момент вращения уменьшается.

Путем теоретических расчетов, экспериментальных работ и многолетней практики определено, что наилучший угол установки лопасти φ = 11°–12°, как это показано на рис. 5.

Рис. 5. Примерный профиль лопастей воздушного винта

В приведенных выше рассуждениях не учтены многие факторы: тут и влияние шероховатости поверхности винта, сопротивление трения оси вращения винта и другое.

Основные геометрические характеристики воздушного винта

Воздушный винт (ветроколесо) состоит из двух и более совершенно одинаковых лопастей, закрепленных на ступице неподвижно или подвижно относительно продольных осей лопастей. В первом случае винт может быть изготовлен из одного куска дерева или иметь возможность поворота лопастей относительно продольной оси для установки угла φ с последующим жестким креплением. Во втором случае лопасти могут изменять этот угол при помощи автоматических регуляторов для поддержания (стабилизации) оборотов на заданном уровне.

а) Диаметр винта D — диаметр окружности, описываемой концами лопастей.

б) Шаг винта Н — расстояние, пройденное винтом за один оборот при условном ввинчивании его в воздух, как в твердое тело.

Н = π∙D∙tgφ;

в) Угол установки лопасти φ был подробно рассмотрен выше.

г) Покрытие лопасти винта ΔS_л — отношение площади проекции одной лопасти на плоскость вращения к площади диска диаметром D:

ΔS_л = S_л/π∙R² = 4S_л/π∙D²

д) Покрытие винта — ΔS_ε = К∙(4S_л/π∙D²).

В приведенных формулах π = 3,14; R = 0,5∙D — радиус винта; К — количество лопастей винта.

е) Форма лопасти винта в плане. Примеры форм показаны на рис. 6.

Рис. 6. Формы лопастей воздушных винтов:

_{а — прямоугольная; б — «самолетная»; в — трапецеидальная прямая; г — трапецеидальная обратная}

Форма может быть прямоугольная, «самолетная», трапецеидальная прямая, трапецеидальная обратная. Наиболее простая в изготовлении — прямоугольная. Наиболее сложная «самолетная». Преимуществ «самолетная» форма не имеет, кроме лучшего эстетического восприятия. Трапецеидальная прямая крепится в ступице большим основанием. Такие лопасти механически самые прочные. Трапецеидальная обратная крепится к ступице меньшим основанием. Такие лопасти изготавливаются обычно из металла. Из дерева их делать не рекомендуется, так как механически они очень не прочны и легко лопаются при сильном ветре. Но крутящий момент у них выше. Эти лопасти применимы при числе их больше 8.

ж) Число лопастей N. Как уже упоминалось, минимальное количество N = 2; максимальное может быть N = 16. Увеличение числа лопастей увеличивает крутящий момент. Но в изготовлении такие винты, конечно, гораздо сложнее. Винту с большим числом лопастей больше подходит название «ветроколесо». Примеры на рис. 7.

Рис 7. Примерная конструкция винтов:

_{а — двухлопастный; б — трехлопастный; в — восьмилопастный}

Тем не менее, несмотря на сложность изготовления, выгоднее увеличивать крутящий момент не за счет увеличения покрытия лопасти ΔS_л, а за счет увеличения количества лопастей N. Увеличение обоих параметров, ΔS_л и N, приводит к увеличению покрытия винта ΔS_ε. Но в случае увеличения ΔS_л, возрастает аэродинамическое сопротивление, уменьшающее крутящий момент.

з) Профиль лопасти. Для уменьшения величины суммарных сил противодействия Р обратной стороне лопасти винта придается форма (рис. 5), позволяющая максимально уменьшить аэродинамическое сопротивление потока воздуха в плоскости вращения. Для винтов применяются специальные «винтовые» профили. Эти профили получены в результате сложных математических расчетов и аэродинамических испытаний. Форм профилей с высокими аэродинамическими качествами несколько. В настоящее время наиболее применимы профили ВС-2 или РАФ-6 для деревянных винтов, и Clark-У для металлических. О расчете профилей можно узнать в специальной литературе.

Строгое выполнение профилей — дело сложное и кропотливое. Для нашего случая особой необходимости в этом нет. Все-таки мы не летательный аппарат строим. Вполне достаточно придать приближенную форму лопастям нашего винта.

и) Направление вращения винта — может быть правое и левое. Выбирается в зависимости от выбранного генератора. Для генератора Г-221 направление вращения винта должно быть правое, по часовой стрелке, если глядеть на винт с лицевой стороны.

Правое или левое вращение винта получается при изготовлении, устанавливая угол φ вершиной вправо или влево, если смотреть на лопасть со стороны конца. Изменить направление вращения простым поворотом лопастей (в случае, если лопасти имеют возможность поворота вдоль продольной оси) нельзя, так как сразу резко ухудшатся аэродинамические качества.

Определение геометрических размеров воздушного винта

В этой главе мы приступим к самой сложной и противоречивой части расчетов. Крутящий момент, а следовательно, и мощность, отдаваемая воздушным винтом генератору, целиком зависит от скорости ветра, размеров винта и числа лопастей. Если размеры и конструкция винта целиком зависят от нашего желания, то скоростью ветра управлять мы никакие можем. Поэтому придется «подлаживаться» под капризы стихии.

В разных местностях ветры дуют по-разному. Число ветреных дней в году, скорости ветров и их направление — характерная климатическая особенность каждого района. В ежедневные прогнозы погоды или сводки метеосообщений включают сведения о ветрах. За год можно составить общую картину состояния погоды. Эта картина, в основном, повторяется из года в год.

Так, в средней полосе России среднегодовая скорость ветров около 2,6 м/с. Это значит, что в некоторые дни ветер дует со скоростью до 20 м/с, а иногда — полный штиль. Случаются ураганы, когда воздушные массы передвигаются со скоростью до 25 м/с.

Размеры и конструкция нашего винта зависят также от того, насколько полнее и чаще мы хотим пользоваться нашей ВЭС. Если использовать только сильные ветры — размеры выбираются меньше. Если хотим пользоваться практически без перерывов, то воздушный винт надо строить максимальных размеров.

Точный расчет силовых характеристик и размеров воздушного винта достаточно сложен. Поэтому приводить их здесь нет особой необходимости. Все равно теория и практика разойдутся в конечных результатах. Просто воспользуемся накопленным опытом для определения характеристик винта.

Для первоначального расчета винта будем опираться на скорость ветра, равную 4 м/с. Это довольно слабый ветерок. Из опыта известно, что при такой скорости ветра один квадратный метр площади, описываемой одной лопастью винта, может дать примерно 1,6 Вт мощности. Примем это за отправную точку и составим таблицу. В вертикальной колонке слева — мощность в ваттах, в горизонтальной строке вверху — число лопастей винта. В вертикальных колонках под числом лопастей — радиусы винта. Таблица составлена методом экстраполяции.

Из таблицы видно, чтобы получить мощность 0,5 кВт, при скорости ветра около 4 м/с нужен огромный винт. При двухлопастном винте его диаметр должен равняться 14 м!. Но не надо пугаться. Во-первых, мы взяли скорость ветра маленькую, во-вторых — больших 2-лопастных винтов никто не делает. Если изготовить 16-лопастный винт, то его диаметр при той же мощности будет равен 5 м, т. е. почти в 3 раза меньше.

Выбранный нами генератор Г-221 имеет максимальную мощность около 500 Вт. При постройке будем ориентироваться на то, что при скорости ветра 4 м/с генератор будет давать 0,1 мощности, т. е. 50 Вт. Общая длина двухлопастного винта, согласно таблице, около 4,5 м. Это много. Лучше построить шестилопастный винт. Тогда диаметр винта будет равен D = 2,6 м. Это вполне приемлемо. Покрытие лопасти винта примем не более 0,06. Это тоже из практики.

ΔS_л < 0,06.

Площадь плоскости вращения:

S = π∙R² = 3,14∙1,3² = 5,3 м².

Площадь проекции плоскости:

S_л = ΔS_л∙S = 0,06∙5,3 = 0,318 м².

Значит, ширина лопасти должна быть не более:

L =< S_л/R_л = 0,24 м.

Принимаем L = 0,24 м = 240 мм.

Конструкция и изготовление воздушного винта

Итак, геометрические характеристики нашего воздушного винта определены. Сведем их в табличку:

D = 2,6 м = 2600 мм — диаметр винта.

К = 6 — количество лопастей.

Форма лопастей — прямоугольная.

φ = 12° — угол установки лопастей.

Н = π∙D∙tgφ = 3,14∙2600∙0,2126 = 1736 мм — шаг винта.

ΔS_л = 0,06 — покрытие одной лопасти.

ΔS_ε = К∙ΔS_л = 6∙0,06 = 0,36 — покрытие винта.

L = 0,24 м = 240 мм — ширина лопасти.

В = L∙tgφ = 240∙0,2126 = 51 мм — максимальная толщина 1-го винта.

Вращение — правое.

Крепление лопастей — глухое, неподвижное.

Пользуясь этими данными, начертим в масштабе 1:20 наш винт (рис. 8).

Рис. 8

Из чертежа видно, что диаметр ступицы для крепления лопастей должен быть d = 480 мм. Из чертежа же видно, что часть полезной площади лопастей в месте соединения со ступицей не будет принимать участия в создании крутящего момента. Общая величина этой площади S_ст = π∙R² = 3,14∙240 = 180864 мм² = 0,18 м², что составляет 3,4 %. Этой потерей можно пренебречь, а можно и компенсировать увеличением диаметра винта миллиметров на 40.

А. Изготовление лопастей. Лопасти воздушного винта будем делать из дерева. Можно применить, практически, любые породы — сосну, ель, березу, дуб, осину и т. д. Но лучше всего взять липу. Древесина этого дерева легче других пород, она хорошо обрабатывается и в высушенном виде прочна.

Очень важно, чтобы древесина была хорошо просушена, не имела трещин. Мелкие сучки — не помеха. Лучшая древесина — это та, которая пролежала где-нибудь на чердаке в сухом месте года 3–4. Ни в коем случае нельзя изготавливать лопасти из недостаточно просушенного материала. Коробление при окончательной сушке неизбежно. Еще лучше, если заготовки для лопастей склеены из нескольких слоев тонких дощечек клеем, не боящимся сырости, например, эпоксидным.

Нам потребуется 6 заготовок 1300х150х55 мм. Из этих заготовок выстругаем прямоугольные доски размером 1240х240х50 мм. Запас, или припуск на обработку, нужен для того, чтобы плоскости получились без перекосов, все углы — точно 90°. Особенно вредны искривления типа винт.

Последовательность изготовления лопасти показана на рис. 9.

Рис. 9. Последовательность изготовления лопасти воздушного винта

Здесь: а) выстругивание чистовой заготовки и разметка пропилов вдоль плоскости по диагонали торца и отпил угла 60° для крепления основания лопасти к ступице; б) распиловка, в) выстругивание профиля обратной стороны лопасти. На этом этапе надо пользоваться двумя шаблонами, вырезанными, лучше всего, из листа дюралюминия толщиной 2–3 мм по рис. 10.

Рис. 10

Открытый шаблон применяется при первоначальной обработке, закрытый — при окончательной. Через этот шаблон лопасть должна проходить с легким трением по всей длине без зазоров. Тем самым обеспечивается идентичность всех лопастей; г) готовая лопасть. Сверление отверстий для болтов крепления к ступице делается при сборке. Чистота обработки поверхности должна быть высокой. Острые кромки закругляют.

Помочь изготовлению лопастей может мерительный инструмент — слесарный угольник, стальная линейка-метр, штангенциркуль, пара стальных линеек по 300 мм для проверки плоскостей визуально, угломер, шаблоны, циркуль, желательны весы.

Б. Ступица (рис. 11).

Рис. 11

Служит для закрепления лопастей и насадки винта на вал редуктора. Из стали δ = 10 мм и δ = 15 мм вырезают два диска диаметром 480 мм с припуском 3–4 мм. К диску толщиной 15 мм приваривают втулку. Скрепив струбцинами оба диска, сверлят 24 отверстия диаметром 8,5 мм. Диск с втулкой — ступица. В нем нарезают резьбы М10. Второй диск — зажимная накладка.

Здесь отверстия рассверливают до диаметра 10. Закрепив несколькими болтами М10 ступицу с накладкой, обтачивают на токарном станке для устранения возможных биений. Отверстие в центре для насадки на вал редуктора может быть и другого диаметра, лучше — больше, в зависимости от вала редуктора. Пунктиром на рис. 11 показано размещение оснований лопастей.

В. Сборка воздушного винта. Собирать воздушный винт надо на ровной площадке. Шесть отверстий М10 на диаметре 240 мм являются технологическими. Ввернув шесть болтов М10х80, пропустив их через отверстия накладки в ступицу, вводят основания лопастей между дисками ступицы и накладкой. Тщательно замерив расстояния между концами лопастей и выровняв их, затягивают все болты, стараясь сделать это равномерно. Равномерность затяжки контролируют штангенциркулем в 6 точках ступицы между основаниями лопастей. После затяжки проверяют расстояние между лопастями еще раз. После этого можно просверлить 18 отверстий в основаниях лопастей и ввернуть крепежные болты М10х85. С обратной стороны навертывают контргайки для предотвращения самопроизвольного отвертывания. Лопасти и места их крепления на ступице отмечают, чтобы после разборки каждая лопасть вставала на свое место.

Г. Балансировка и отделка винта. Для балансировки собранный винт насаживают на вал редуктора, который должен очень легко вращаться в подшипниках. Редуктор устанавливают на высоте около 1,5 м и хорошо закрепляют. Приводной ремень между шкивами должен быть снят.

Балансировка заключается в том, что винт несколько раз крутят, наблюдают за остановками. Ни одна из лопастей не должна быть тяжелее других. Если винт стремится останавливаться все время вниз одной и той же лопастью, значит, ее надо облегчить.

Убеждаются также в отсутствии радиальных и осевых биений. Радиальные биения могут появляться из-за погрешности в сборке. Эти биения — источник несбалансированности винта. Устраняют подрезанием конца лопасти. Для проверки осевых биений сбоку от плоскости вращения устанавливают какой-нибудь штырек, поворачивая винт, проверяют расстояния между лопастями и штырьком в момент прохождения. Если все шесть лопастей проходят мимо указателя-штырька на одном и том же расстоянии, значит, все в порядке. В противном случае можно тонкими прокладками в месте крепления лопастей исправить эти дефекты. Хорошо сделанный ровный винт — это залог долголетней работы ВЭС.

Воздушный винт работает в довольно тяжелых условиях. Его и дождем мочит, и жаром сушит, зимой — мороз, обледенение. Поэтому готовый винт надо тщательно покрыть лаком слоев 5–6. Лак лучше употребить масляный. Он сохнет дольше, но зато покрытие прочнее и долговечнее. Винт перед лакированием надо разобрать, чтобы лак попал даже в отверстия для болтов. Перед нанесением следующего слоя поверхность надо обрабатывать мелкой наждачной бумагой, чтобы удалить все приставшие соринки и ворсинки.

После отделки винта лаком и повторной, окончательной сборки, винт еще раз проверяется на сбалансированность и отсутствие биений. Если мы за счет лака сделали какую-либо лопасть тяжелее, надо снова устранить этот дефект.

Редуктор

Выбранный нами генератор Г-221 высокооборотный, начинает вырабатывать электрический ток, приемлемый к эксплуатации, при оборотах около 1000. Воздушный винт при слабом ветре может развить 180–200 об/мин. Повышение числа оборотов достигается применением редуктора. Шкив генератора рассчитан на применение клинового ремня, диаметр его — 80 мм. Изготавливается шкив с такой же канавкой, но диаметром

D_B = D_r∙N = 80∙5 = 400 мм.

Здесь D_B — диаметр ведущего шкива, устанавливаемого на валу воздушного винта;

D_r = 80 мм — диаметр шкива генератора; N = 5 — передаточное число редуктора.

Есть соблазн повысить обороты генератора за счет увеличения передаточного числа. Но нельзя забывать основной закон механики — «выигрываем в скорости — проигрываем в крутящем моменте». Чрезмерно увеличив N, можно прийти к тому, что винт при умеренном ветре не сможет вращать генератор. Если кто держал в руках механизм обыкновенного будильника, тот знает, что при очень сильной пружине достаточно попасть соринке между зубчиками триба анкерного колеса, как механизм перестает вращаться. Очень сильной заводной пружине из-за большого передаточного тела между барабанным колесом и трибом анкерного колеса оказывается не по силам преодолеть столь мизерное препятствие.

Кинематическая схема нашей ВЭС показана на рис. 12.

Рис. 12

Вариантов изготовления может быть несколько. Рассказывать с подробной деталировкой о каком-либо варианте нет необходимости. Все зависит от материальных возможностей конструктора. Просто дадим несколько рекомендаций.

На чертеже (рис. 12) показаны: 1 — воздушный винт со ступицей; 2 — ведущий шкив. Изготавливается на токарном станке из материала, который доступен, — из чугуна, алюминиевого сплава, текстолита. Можно даже, на худой конец, из толстой фанеры с металлическим фланцем. Профиль канавки шкива выгачивают точно такой же, как на штатном шкиве генератора; 3 — ведущий вал. Его диаметр не должен быть менее 30 мм; 4 — генератор Г-221; 5 — два подшипника устанавливают в корпусах с сальниками, которые снаружи не пропускают пыль, изнутри не дают вытекать смазке. Очень хорошо подходят подшипники вместе с корпусами, применяемыми в сельскохозяйственной технике, например, в хлебоуборочных комбайнах. Двухрядные «плавающие» подшипники допускают погрешности в установке, не влияя на легкость вращения вала, хорошо закрыты, не требуют частой смазки, легко устанавливаются на вал при помощи специальных конических зажимных втулок с гайками. Валом в этом случае может служить отрезок стального прутка диаметром не менее 30 мм без токарной обработки (зажимные втулки подшипников это позволяют). Корпуса подшипников устанавливают на полке 6; 7 — устройство натяжения приводного ремня, представляющее собой планку с прорезью шарнирного укрепления на станине; 8 — токосъемные кольца; 9 — изоляционная колодка с щетками; 10 — крепление генератора; 11 — приводной ремень; 12 — корпус-станина. Ее можно сварить из уголка. Снаружи все устройство закрывается листами металла для защиты от воздействий внешней среды.

Габариты станины определяются конструкцией установки. Для основания станины надо использовать стальную плиту толщиной миллиметров 8 или же принять другие меры для повышения жесткости, например — наварить ребра жесткости из уголка, так как конструкция будет испытывать значительные нагрузки.

Токосъем и узел поворота

Чтобы подвести электроэнергию от генератора к потребителю, просто подключить провода нельзя. Наша ВЭС должна и будет поворачиваться к ветру, который не всегда дует по одному направлению. Провода рано или поздно перекрутятся вокруг мачты и оборвутся. Поэтому надо обеспечить подвижное электрическое соединение.

На рис. 13 приведена одна из возможных конструкций поворотного узла с токосъемом.

Рис. 13

Размеры не указаны, так как они будут зависеть от имеющихся подшипников, на которых наша ВЭС будет поворачиваться к ветру. Желательны подшипники с внутренним посадочным диаметром не менее 60 мм. На чертеже указаны: 1 — корпус подшипников, он крепится 4–6 болтами к нижней плите станины ВЭС; 2 — плита; 3, 9 — шарикоподшипники (можно применить и конические роликовые, но конструкцию деталей 1 и 4 надо будет изменить); 4 — ось-втулка. На этой оси будет вращаться вся ВЭС. Нижний конец оси укрепляется на вершине мачты; 5 — текстолитовая насадка с внутренними каналами для проводов; 6 — контактные токосъемные кольца. Вытачиваются из латуни, а еще лучше — из бронзы; 7 — щетки. Лучше всего медно-графитовые. Их надо установить на плоских пружинах, чтобы обеспечить хороший контакт; 8 — стойка из изоляционного материала для крепления щеток; 10 — нижняя защитная крышка; 11 — провода.

Конструкция этого узла может быть и другой. Здесь важно только соблюсти два условия — обеспечить легкий поворот на 360° вокруг внутренней оси и хороший надежный токосъем для подключения генератора к сети потребления.

Мачта

Чтобы наша ВЭС хорошо работала, надо поднять ее на достаточную высоту, где поток воздуха не преграждается рядом стоящими домами, деревьями и др. Для этого можно, в самом простом варианте, поставить столб, наподобие телеграфного. Высота в 6–7 метров будет вполне достаточна. От мачты требуется: достаточная высота, надежность конструкции и установки, такая, чтобы наша ВЭС однажды не свалилась на головы проходящих, и возможность легкого доступа для проведения осмотра и профилактических работ. На рис. 14 приведен вариант мачтового устройства, отвечающий всем перечисленным требованиям.

Рис. 14.

_{На чертеже: 1 — воздушный винт; 2 — редуктор с генератором; 3 — стабилизатор; 4 — поворотный узел; 5 — хомут для крепления 4-х растяжек; 6 — мачта; 7 — ось; 8 — затяжка; 9 — два швеллера, вкопанных (а лучше — забетонированных) в землю; 10 — запорный штырь; 11 — противовес.}

Для осмотра ВЭС нужно отцепить только одну растяжку из четырех, на чертеже (не показана) направленную к нам. Вынув запорный штырь и придерживая за отцепленную растяжку, опускают агрегат вниз. Противовес служит для облегчения подъема-спуска. При равенстве веса обоих плеч относительно оси поворота опускать агрегат можно одному человеку без всяких усилий. Лучше сделать противовес тяжелее. Это исключит возможность случайного падения и поломки воздушного винта при отцепленных растяжках и вынутом запорном штыре.

На время длительных перерывов в работе ВЭС рекомендуется опускать агрегат и даже снять воздушный винт.

Электрическая сеть ВЭС

Всю электрическую схему электросети можно подразделить на три основные составляющие. Это генератор — источник электроэнергии; батарея аккумуляторов, запасающих электроэнергию впрок; потребители. Все они соединены электропроводкой и дополнены коммуникационными аппаратами — выключателями, розетками, предохранителями.

Работа электроустановки возможна в трех вариантах:

1. Дует хороший ветер. Вырабатываемая электроэнергия поступает к потребителям. Одновременно подзаряжаются батареи аккумуляторов.

2. Ветер отсутствует. К потребителям энергия поступает от аккумуляторов.

3. Генератор не работает. Потребители отключены. Это режим хранения запасенной энергии.

Может быть также и четвертый режим. Это тогда, когда потребляемое количество энергии превышает количество, вырабатываемое генератором. Это может быть при повышенной нагрузке, при слабом ветре. Тогда в помощь генератору подключается аккумулятор. Причем это происходит автоматически.

Приведенные примеры показывают, сколь необходимы в составе электроустановки аккумуляторы. И чем больше их емкость — тем лучше. Самыми доступными являются кислотные аккумуляторы для легковых автомобилей емкостью 55 ампер-часов 6-СТ-55. Для нашего случая подойдут любые 12-вольтовые аккумуляторные батареи. Батареи можно соединять параллельно для увеличения емкости. Только не следует соединять батареи с разными сроками хранения. В этом случае старая батарея может начать разряжать новую. Лучше всего раздобыть более емкую батарею, например, типа 6-СТ-150. Здесь опять все зависит от многих факторов — от частоты и силы ветра в данной местности, от нагрузки, какую мы хотим подключить к электрической сети, от суммарного времени включения этой нагрузки. В процессе эксплуатации вскоре станет ясно, достаточна емкость имеющегося аккумулятора или нет.

О техническом обслуживании аккумуляторных батарей имеется много литературы, инструкций и правил. Поэтому здесь об этом говорить не будем.

Перейдем к описанию электрической схемы. Как было показано выше, генератор при различных скоростях вращения ротора может выдавать самое разное напряжение — от нуля до 35–40 вольт. Таким напряжением пользоваться нельзя. Поэтому к генератору подключают специальные регуляторы напряжения. Нам можно применить схему регулирования, применяющуюся в автомобилях ВАЗ. Такая схема показана на рис. 15.

Рис. 15. Схема регулирования напряжения. Номера выводов на генераторе и реле соответствуют выбитым номерам на корпусах этих приборов

На схеме: 1 — узел генератора Г-221; 2 — узел аккумулятор ной батареи и регулировки напряжения; 3 — потребитель энергии. В узле 2: SA1 — отключатель генератора от потребителей; SA2— выключатель нагрузки центральный (общий); FU1 — предохранитель (устанавливается в зависимости от тока нагрузки); БА — батарея аккумуляторов; РА1 — амперметр с «нулем» посреди шкалы. По этому прибору можно видеть ток заряда или разряда аккумулятора. Шкала его, в зависимости от емкости аккумулятора, может быть 30-0-30А; 50-0-50А; прибор полезный, но не обязательный; РА2 — вольтметр 0-15 В также не обязателен. EL1 — сигнальная лампочка на 12 В зарядки аккумулятора; РС702 — реле контрольной (сигнальной) лампы зарядки; это реле сработает при начале зарядки аккумулятора, лампочка EL1 при этом гаснет; РР380 — реле — регулятор напряжения.

Следует заметить, что эта система электромеханического регулирования напряжения довольно несовершенна, груба и ненадежна, хотя и применяется на современных автомобилях. Поэтому, если идет речь о покупке, то вместо этих двух реле, РС702 и РР380, лучше приобрести электронный регулятор РН-4. С этим регулятором точность и надежность работы резко повышается. Отпадает необходимость в четырехпроводной связи генератора с нагрузкой, токосъем можно сделать из трех колец. Схема всей электроустановки показана на рис. 16.

Рис. 16

В обеих схемах нагрузка показана чисто условно. Лампочки освещения, розетки и выключатели устанавливают по необходимости и желанию.

Провода, применяемые для соединений всей электрической схемы, надо брать возможно большего сечения. Самыми подходящими будут медные многожильные провода в изоляции с общим сечением жил 3–4 мм. Токи, протекающие по проводам, довольно значительны, десятки ампер. В таких проводах произойдет значительное падение напряжения. Минусовой провод желательно заземлить. Это резко уменьшит помехи при приеме радио- и телепередач.

О соблюдении техники безопасности

Действующее напряжение в электросети — 12 В совершенно безопасно. Но у нас имеется высокая мачта, в которую при грозе может попасть разряд молнии. Поэтому мачту нужно оборудовать грозозащитой. О надежности самой мачты говорилось. Необходимо принять меры против самопроизвольного падения. Источник некоторой опасности представляет собой аккумуляторное хозяйство. Соблюдение инструкций по уходу за аккумуляторами обязательно. На время длительного перерыва в работе ВЭС ее надо опускать в нерабочее положение. Выключатели SA1 и SA2 должны быть в разомкнутом состоянии.

Информация к размышлению

Приведенные здесь советы, рекомендации и материалы не являются абсолютной истиной в последней инстанции. Творческий подход, а не слепое копирование, обеспечит успех в любом деле. Напоследок можно дать еще несколько рекомендаций.

Если применяется генератор без выпрямительного моста, то в день потребления необходимо включить реле обратного тока или мощный выпрямительный диод, которые воспрепятствуют направлению энергии от аккумулятора к генератору при остановке последнего.

Применяемый нами воздушный винт не имеет ограничения скорости вращения. Генератор Г-221 высокооборотный и максимальное число оборотов воздушный винт вряд ли наберет даже при самом сильном ветре. При необходимости и желании можно сделать винт со стабилизатором скорости. Центробежный стабилизатор сложен в изготовлении. Применить можно другой, динамический стабилизатор. Схема его приведена на рис. 17.

Рис. 17.

_{1 — лопасть воздушного винта, 2 — шарниры; 3 — закрылок; 4 — элерон; 5 — возвратная пружина}

Вырезанные части соединяют с лопастью шарнирами. Эти части называются элеронами. На обратной стороне элеронов длинными шурупами привертываются закрылки. Это дощечки размером 200х40х15 мм. Между лопастью и закрылком натягивается пружина. Работает это нехитрое устройство следующим образом: при вращении винта встречный воздушный поток давит на закрылок и отклоняет элерон, как показано штриховыми линиями. В результате на элерон начинает действовать реактивная сила Р, направленная против основной F'. Таким образом происходит регулирование числа оборотов винта. Чем сильнее пружина, возвращающая элерон в исходное состояние, тем на более высокой скорости начинает работать все устройство стабилизации. Подбором этой пружины добиваются нужного числа оборотов винта.

Для желающих построить более мощную ВЭС (а такое желание может возникнуть у жителей собственных усадеб и коттеджей) можно порекомендовать кинематическую схему на рис. 18. Здесь тяжелый генератор устанавливается внизу. По вертикальной оси вращения узла воздушного винта пропускается вал. Через конические шестерни вращение винта передается генератору.

На схеме рис. 18:

_{1 — ветроколесо; 2 — подшипники ведущего вала; 3 — коническая шестерня ведущего вала; 4 — ведущий вал; 5 — коническая шестерня промежуточного вала; 6 — верхний подшипник промежуточного вала; 7 — поворотный узел; 8 — промежуточный вал; 9 — мачтовое устройство; 10 — нижний подшипник промежуточного вала; 11 — коническая шестерня; 12 — шестерня генератора; 13 — генератор.}

Желающим можно порекомендовать собрать самостоятельно регулятор напряжения. Схемы электронных регуляторов довольно широко распространены в журналах «Радио», в серии книг МРБ и другой литературе.

_{ЛИТЕРАТУРА}

_{1. Журнал «Радио» № 7 за 1947 год.}

_{2. «Радио» № 9 за 1947 год.}

_{3. Уткин Б.В. Школьная ветроэлектростанция. — Таткнигоиздат, 1954.}

_{4. Догадин В.Н. и Малинин P.M. Книга сельского радиолюбителя. — Госэнергоиздат, 1955.}

_{5. Блинов Б.С. Гирляндная ГЭС. — Госэнергоиздат, 1963.}

_{6. Синельников А.Х. Электроника в автомобиле. — Радио и связь, 1986.}

_{7. Чумак П.И., Кривокрысенко В.Ф. Расчет, проектирование и постройка сверхлегких самолетов. — Патриот. 1991.}

_{8. Автомобиль ВАЗ-2106. — Издательство Саратовского госуниверсигета, 1992.}

_{9. Электрооборудование автомобилей ВАЗ. — Блок, Фирма МД, Хозяин. 1992.}

_{10. Стрижевский С.Я. Теория и расчет воздушных винтов. — ВВИА, 1948.}

Велосипед-тандем-веломобиль

В.Н.Сарафанников

При всем обилии моделей «Мерседесов» альтернативы велосипеду пока нет. По крайней мере для большинства россиян. Об этом, в частности, свидетельствует интерес к вопросам ремонта велосипедов, изготовления на базе их узлов и деталей разнообразных «самобеглых колясок». Надеюсь, что ниже приведенные материалы окажутся полезными Сначала давайте вспомним устройство велосипеда и освежим познания в области ремонта его основных узлов и деталей.

Устройство велосипедов и их основных узлов

В зависимости от назначения велосипеды подразделяются на:

• дорожные;

• легкодорожные;

• спортивные;

• подростковые;

• детские;

• специальные.

Различаются между собой габаритами, конструкцией основных узлов, составом дополнительного оборудования и т. д. Наиболее полно все многообразие велосипедов характеризуется дорожными велосипедами.

Дорожные велосипеды (рис. 1) используются для езды по любым дорогам.

Рис. 1. Узлы и детали велосипеда:

_{1 — седло; 2 — болт крепления седла; 3 — седельный крюк; 4 — рама; 5 — головная чашка; 6 — фонарный крюк; 7, 14 и 17 — контргайки; 8 — верхняя чашка стержня вилки; 9 — руль; 10 — передняя вилка; 11 — спицы; 12 — втулка переднего колеса; 13 — нижняя чашка; 15 — зубчатка; 16 — ось каретки; 18 — чашка каретки; 19 — педальный колпачок; 20 — винт крепления зубчатки; 21 — клинок шатуна; 22 — цепь; 23 — правый шатун; 24 — правая педаль; 25 — левый шатун; 26 — левая педаль; 27 — покрышка; 28 — камера; 29 — обод; 30 — натяжные болты; 31 — втулка заднего колеса; 32 — щитки передней 12 и задней 31 втулок, двух колес, цепной передачи, седла 1 и двух щитков 32.}

Выпускают несколько моделей дорожных велосипедов, отличающихся конструкцией отдельных узлов и деталей. Рамы дорожных велосипедов изготовлены из стальных труб. Втулки заднего колеса — тормозные со свободным ходом. Покрышки седел — кожаные, жесткие или мягкие, из шеврета на войлочной подкладке. Шипы колес у мужских дорожных велосипедов имеют размеры 622х40 мм (28”х1³/₄”), 559х48 мм (26”х2”) и 533х37 мм (24”х1 ¹/₂”). Передние колеса имеют 32 спицы, задние — 36. Спицы заднего колеса несколько короче спиц переднего колеса, диаметр фланцев втулки заднего колеса больше, чем у переднего колеса. Обода колес профилированные с усиленными бортами либо коробчатого сечения, пустотелые и предназначены для покрышек с проволочными жесткими бортами.

Кареточный механизм (рис. 2) с нарезными чашками, ввинчивающимися в кареточный узел рамы.

Рис. 2. Кареточный механизм:

_{1 — клин; 2 — шайба клина; 3 — гайка клина; 4 — левый шатун; 5 — контргайка; 6 — левая чашка; 7 — шарикоподшипники; 8 — ось; 9 — правая чашка; 10 — правый шатун; 11 — ведущая зубчатка}

Для предохранения от коррозии рама, передняя вилка, обода колес, щитки и багажник окрашены эмалевой краской. Руль, наружные поверхности втулки, коронка передней вилки, шатуны, звездочки, детали седла, звонка и некоторые другие детали хромируют.

Велосипед (рис. 1) состоит из следующих основных узлов: рамы 4, передней вилки 10, руля 9, кареточного механизма, передней 12 и задней 31 втулок, двух колес, цепной передачи, седла 1 и двух щитков 32.

Рама 4, являющаяся основным узлом велосипеда, сварена из тонкостенных стальных труб.

Передняя вилка 10 состоит из полого стержня, коронки и двух перьев изогнутой формы с впаянными наконечниками, имеющими прорези для оси колеса.

Стержень вилки изготовлен из стальной бесшовной трубы. С одного конца стержня нарезана резьба под чашку шарикоподшипника, а на расстоянии 3 мм от конца стержня прорезано окно шириной 4 и длиной 10 мм, в которое вставлен ус шайбы, препятствующий самопроизвольному отворачиванию чашки шарикоподшипника.

Стержень, коронка и перья вилки, как и трубы рамы, соединены между собой сваркой или пайкой твердыми припоями.

Стержень вилки установлен в горловине головной трубы рамы на двух шарикоподшипниках.

Руль велосипеда (рис. 3) предназначен для управления велосипедом и является опорой велосипедиста, часть веса которого переносится на руль. Конструкции рулей отличаются в основном формой и размерами.

Рис. 3. Детали руля:

_{1 — труба; 2 — конус; 3 — гайка конус; 4 — стяжной болт; 5 — стержень; 6 — вынос; 7 — распорный конус}

Руль дорожного велосипеда имеет вынос различной формы. Труба 1 (рис. 3) руля вставлена в горизонтальное отверстие выноса 6 и зажимается гайкой 3. В другое отверстие выноса входит стержень 5 руля, который вставлен в колонку вилки и закреплен в ней стяжным болтом 4 с помощью распорного конуса 7 и конуса 2.

Кареточный механизм (рис. 2) предназначен для создания заднему (ведущему) колесу вращения. Ось 8 закреплена в узле каретки на шариковых подшипниках 7. В правом (по ходу велосипеда) отверстии кареточного узла нарезка левая и, наоборот, в левом отверстии — правая. Такое направление нарезки применяют с целью избежания самоотвертывания чашек 6 и 9. Правая чашка 9 снабжена буртиком, который упирается в торец узла каретки при сборке; на поверхности буртика сделаны две лыски под ключ. Левая чашка 6 не имеет буртика, но снабжена контргайкой в виде кольца с внутренней резьбой. Шатуны 4 и 10 — наиболее нагруженные и ответственные части кареточного механизма. Шатун представляет собой рычаг, состоящий из стержня с большой и малой головками. Большая головка правого 10 шатуна имеет посадочное место для ведущей зубчатки 11. В боковой головке обоих шатунов просверлены отверстия для вала. С боковой стороны большой головки, на расстоянии 8,5 мм от торца сверлится отверстие диаметром 9,5 мм для клина У, который крепит шатун на оси. В малой головке шатуна имеется отверстие с метрической резьбой М14х1,25 мм для оси педали (в правом шатуне нарезается правая резьба, а в левом — левая). На одном конце оси педали нарезана резьба (М14х1,25 мм) для ввертывания в отверстие шатуна, а на другом — резьба для конуса (М7х1 мм), которым регулируется зазор у шарикоподшипника. Резьба на оси правой педали (рис. 4) — правая, а на оси левой — левая. На этом же конце оси вдоль резьбы имеется канавка, в которой помещается ус шайбы, устанавливаемой между торцом конуса и его контргайкой. У спортивных велосипедов ведомая зубчатка имеет механизм свободного хода — трещотку.

Рис. 4. Педаль:

_{1 — корпус; 2 — шайба с усом; 3 — контргайка; 4 — конус; 5 — колпачок; 6 — шарикоподшипник; 7 — чашка; 8 — болт; 9 — гайка; 10 — отражатель; 11 — резиновая колодка; 12 — ось педали}

Цепь велосипедная изготовлена из стали. Пластины цепи — штампованные, а штифты и гильзы роликов выточены на токарных станках-автоматах. Все детали цепи цементированы на глубину 0,05-0,1 мм с последующей закалкой.

Колесо состоит из обода, спиц и втулки. Обода — стальные или дюралюминиевые. В велосипедах дорожного типа обода обычно стальные для покрышки с проволочными бортами. Обода посредине имеют канавку, в которой прессом пробиваются отверстия диаметром 4,2 мм для ниппелей и одно отверстие диаметром 6,1 мм для крепления вентиля.

Велосипедные спицы — тонкие металлические стержни, один конец у них загнут и имеет небольшую головку для крепления спиц на фланце втулки колес. Другой конец спицы имеет резьбу, на которую навинчивают ниппель, закрепляющий спицу в ободе колеса. Ниппель пропущен в отверстие обода и имеет шайбу, предохраняющую его от вдавливания в обод. Велосипедные спицы изготавливают из специальной стальной проволоки диаметром 1,6; 1,8 и 2,0 мм (в зависимости от типа велосипедов).

Передняя втулка представляет собой короткий стальной цилиндр 1 с двумя фланцами по краям (рис. 5).

Рис. 5. Детали передней втулки:

_{1 — корпус втулки с фланцами; 2 — шарик (5 мм); 3 — контргайка; 4 — левый конус; 5 — гайка с шайбой; 6 — ось; 7 — втулка в сборе}

Фланцы имеют отверстия для головок спиц. Внутрь цилиндра вставлена ось 6, опирающаяся на два помещенных в барабан шарикоподшипника. Шарикоподшипники состоят из чашек, наглухо вставленных в расширенные концы барабана, шариков 2 и двух конусов 4, навертываемых на ось. В целях уменьшения трения шарики обильно смазывают.

Для регулирования зазора при срабатывании чашек и конусов один из конусов обычно закреплен на оси неподвижно, а другой может вращаться по резьбе оси; наружный конец этого конуса имеет параллельные лыски для захвата его ключом при регулировке.

Задние втулки велосипедов бывают тормозные и нетормозные. Корпус 8 задней тормозной втулки (рис. 6) выполнен в виде стального барабана с фланцами.

Рис. 6. Задняя тормозная втулка:

_{1 — гайка с шайбой; 2 — гайка; 3 — шайба с усом; 4 — тормозной рычаг; 5 — левый конус; 6 — левый пылеуловитель; 7 — шарикоподшипник; 8 — корпус; 9 — тормозная втулка; 10 — тормозной конус; 11 — упорное кольцо; 12 — ведущий ролик; 13 — чашка; 14 — правый пылеуловитель; 15 — ведущий конус, 16 — шарикоподшипник; 17 — ось втулки; 18 — зубчатка; 19 — упорное кольцо; 20 — правый конус; 21 — пылеуловитель}

Фланцы имеют раззенкованные отверстия для крепления спиц. На ось 17, проходящую внутрь корпуса втулки, с обоих концов навинчены конусы 5 и 20. Между корпусом втулки и конусами помещены шарикоподшипники 7 и 16. Внутри корпуса имеется третий конус 10 — тормозной.

Задняя безтормозная втулка (рис. 7) отличается от тормозной наличием механизма, осуществляющего сцепление шестерни с втулкой при работе педалей.

Рис. 7. Задняя бестормозная втулка:

_{1 — контргайка; 2 — левый конус; 3 — шарикоподшипник; 4 — левый фланец; 5 — корпус втулки; 6 — ось; 7 — правый фланец; 8 — наружный корпус; 9 — регулировочное кольцо; 10 — зубчатки; 11 — контргайка; 12 — пружина; 13 — храповое колесо; 14 — собачка}

Обычно таким механизмом является так называемая трещотка, представляющая комбинацию храповика с косым профилем зубьев и собачки, скользящей по этим зубьям. При движении храповика в одну сторону собачка свободно скользит по зубьям, легко пощелкивая. При обратном вращении храповика собачка упирается в основание зуба и храповик стопорится. Правый фланец 7 одновременно служит внутренним корпусом трещотки, в котором расположены два специальных гнезда для собачек 14 храпового колеса 13. Наружный корпус 8 представляет собой ступицу, с внутренней стороны которой имеется храповое колесо 13, а с наружной — шесть продольных пазов, в которые своими шестью выступами входят в зубчатки 10 и крепятся контргайкой 11 на резьбе. Между зубчатками проложены регулировочные кольца 9.

Переключатели передач предназначены для изменения передачи, которая осуществляется перебрасыванием роликовой цепи с одной зубчатки на другую. Обычно для этой цели служит переключатель передач параллелограммного типа (рис. 8).

Рис. 8. Переключатель передач параллелограммного типа:

_{1 — кронштейн; 2 — левая щека; 3 — правая щека; 4 — рычажная пружина; 5 — нижний корпус; 6 — винт; 7 — правая пластинка; 8 — беговые ролики; 9 — пружина; 10 и 11 — винты; 12 — штуцер; 13 — рукоятка}

Переключатель состоит из кронштейна 1 и нижнего корпуса 5, связанных шарнирно на штифтах с правой 3 и левой 2 щеками. К нижнему корпусу с помощью винта 10 крепится правая пластинка 7 в сборе с беговыми роликами 8. Правая щека имеет отгибку с отверстием, через которое проходит винт для крепления троса, который проходит через штуцер 12. Натяжение цепи беговыми роликами осуществляется пружиной 9. Пружина имеет отогнутые концы, один из которых входит в отверстие корпуса, а другой — в одно из шести отверстий в правой пластине. Натяжение пружины или ослабление ее производится путем перестановок пластины 7 отверстием на выступающий конец пружины. Для предохранения от раскручивания на пластине 7 имеется выступ, упирающийся в винт 6. Переброска цепи переключателем с малой зубчатки на большую производится поворотом «на себя» рукоятки 13, расположенной на нижней трубе рамы. Цепь с большей зубчатки на меньшую перебрасывается под действием рычажной пружины 4 при повороте рукоятки «от себя». Для фиксации крайних положений переключателя служат винты 11, верхний — для крайнего положения цепи на большей зубчатке, нижний — на малой зубчатке.

Велосипедные шины подразделяются на дорожные и гоночные. Гоночные в свою очередь делятся на шоссейные и трековые. Шина состоит из покрышки и камеры. Во внутрь бортов покрышки заделаны кольца из стальной проволоки, предохраняющие борта от растяжения, а покрышку — от соскакивания с обода колеса. Размеры покрышек определяются по диаметру и ширине, измеряются в дюймах или миллиметрах. При этом покрышка должна быть надета на обод, а камера накачана. Так, например, цифры на шине 622х40 означают: 622 мм или 28” — диаметр шины, 40 мм или 1³/₄” — поперечное сечение шины.

Вентиль (рис. 9) состоит из корпуса 6 и золотника 2 (клапана). Корпус вентиля имеет фланец 9, который вставляется в отверстие камеры, сверху надевают шайбу 8 и зажимают шестигранной гайкой.

Рис. 9. Вентиль:

_{1 — пылезащитный колпачок; 2 — золотник; 3 — резиновая трубка; 4 и 7 — гайки; 5 — контргайка; 6 — корпус с фланцем; 8 — шайба; 9 — фланец}

В верхнее отверстие корпуса вставляется золотник, перекрываемый резиновой трубкой 3 (ниппелем). Вставленный в корпус золотник закрепляют гайкой, навинчиваемой на верхнюю часть корпуса.

Тормоза. Велосипед может быть снабжен ножным тормозом, действующим на втулку заднего колеса; передним, действующим на покрышку переднего колеса или на обода обоих колес.

Тормоз, действующий на втулку заднего колеса, приводится в действие нажатием на педали в сторону, противоположную рабочему вращению зубчатки. Устройство ручного тормоза клещевого типа показано на рис. 10.

Рис. 10. Ручной тормоз клещевого типа:

_{1 — штуцер; 2 — трос; 3 — болт с гайкой; 4 — левая тормозная скоба; 5 — пружина; 6 — гайка; 7 — тормозная колодка; 8 — держатель колодки; 9 — правая тормозная скоба; 10 — рукоятка; 11 — гайка; 12 — болт с гайкой}

Седло (рис. 11). Каркас седла изготовлен из полосовой или прутковой стали и крепится к подседельному пальцу или крюку посредством замка 3.

Рис. 11. Седло дорожного велосипеда:

_{1 — покрышка седла; 2 и 7 — пружины; 3 — замок; 4 — болт с гайкой; 5 — седлодержатель; 6 — каркас}

В передней части каркаса укреплена носовая спиральная пружина 2, состоящая из четырех витков; один конец пружины крепится к каркасу, а второй — в упоре, в который ввернут натяжной винт. Замки седел всех конструкций имеют одинаковое устройство. Отличие состоит в форме шайб, образующих посадочное место для каркаса седла.

Крепление седла к замку и замка к подседельному пальцу осуществляется при помощи оси (в средней части которой имеется квадрат), двух фасонных боковых шайб с лучевой насечкой, прижимных шайб и гаек. Шайбы с насечкой — штампованные из листовой стали. Насечка шайб и замка имеет одинаковый шаг.

Разборка велосипеда. Для разборки велосипед целесообразно установить в специальное простейшее приспособление. Разборку велосипеда обычно начинают с руля. Для снятия руля необходимо отвернуть стяжной болт на 4–5 оборотов и легкими ударами молотка по деревянной прокладке осадить его (рис. 3), в результате чего опускается распорный конус и освобождается стержень руля. Затем поворотом руля на 180° в одну или другую сторону вынимают его из колонки вилки. Вслед за этим отвинчивают гайку подседельного узла и снимают седло. После этого снимают передний щиток, отвертывают или отпускают на 3–4 оборота гайки оси и вынимают из вилки переднее колесо. Далее снимают заднее колесо. Если на оси заднего колеса имеются регуляторы натяжения цепи, то ключом отвертывают гайки примерно на 10 мм от колпачков. У велосипедов, имеющих тормозную втулку, вывертывают винт из тормозного рычага втулки, соединенного хомутиком, удерживающим тормозной рычаг. Затем отвертывают гайки на оси задней втулки и снимают с оси распорки заднего щитка. Ударяют слегка рукой по колесу в сторону передней вилки для смещения колеса, ослабления и снятия цепи с ведущей и ведомой зубчаток. Затем, удерживая велосипед левой рукой за подседельную трубу, правой берутся за наружную часть обода колеса и вынимают его из пазов наконечников цепных перьев. Далее снимают щиток заднего колеса. Если с рамы нужно снять ручной тормоз заднего колеса, то это делают перед тем, как снять щиток. После этого снимают шатуны с оси каретки. Для этого необходимо гаечным ключом отвернуть на 2–3 оборота гайки клинков, которые держат шатуны на валу.

Для выколачивания клинка нужно шатун поместить на опору, при этом шатуны должны находиться в горизонтальном положении. Под торец гайки клинка подкладывают выколотку из дерева или цветного металла, и ударами по выколотке сдвигают клинок с места, свинчивают гайку и, используя выколотку, окончательно выбивают клинок.

Затем разбирают переднюю вилку. Для этого накидным ключом отвертывают контргайку чашки верхнего шарикоподшипника, снимают шайбу с усом и отвертывают чашку шарикоподшипника, соблюдая при этом осторожность, чтобы не рассыпать шарикоподшипники (если шарики не имеют сепаратора). Поддерживая одной рукой стержень вилки, другой — аккуратно вынимают вилку из головной трубы, следя за тем, чтобы шарики из шарикоподшипников вилки падали на ладонь руки, поддерживающей стержень.

Снятые узлы и детали велосипеда очищают от грязи и насухо вытирают ветошью, а шарикоподшипники и чашки корпусов промывают в керосине или бензине.

Ремонт руля. Руль может иметь следующие неисправности: изгиб трубы руля, вкручивание выноса, изгиб стержня, образование вмятин и трещин на трубе руля, выносе и стержне выноса, повреждение крепежных деталей руля, срыв резьбы на стержне.

Неисправные детали заменяют новыми или восстанавливают их. Способ исправления изогнутой трубы руля зависит от того, какой участок ее изогнут. Если изгиб находится на небольшом расстоянии от замка руля, то трубу помещают в специально изготовленные деревянные планки (длиной 150 мм, толщиной 30–40 мм) и зажимают вместе с ними в тиски так, чтобы поврежденная часть руля выступала выше края деревянных планок. Затем поворотом трубы руля в ту или иную сторону выправляют поврежденный участок. Скрученный вынос руля исправляют также, зажимая его в тиски с деревянными губками, имеющими отверстие, соответствующее форме выноса. Поворотом трубы руля в нужном направлении выправляют вынос. Изогнутый стержень руля правят на стальной оправе, наружный диаметр которой должен соответствовать внутреннему диаметру колонки вилки, так, чтобы оправка плотно входила во внутреннее отверстие стержня. Узел соединения выноса со стержнем зажимают в тисках с применением деревянных губок так, чтобы стержень находился в горизонтальном положении (чтобы при этом не разогнулись стенки стержня, на конец стержня надевают кольцо, отрезанное от негодной вилки). Внутрь стержня вставляют оправку и отгибают его в нужном направлении. Деформированные грани у головки стяжного болта и болта замка руля исправляют напильником, обрабатывая грани под следующий, меньший размер ключа. Если не представляется возможным восстановить головку болта таким способом, то поврежденную головку отрезают ножовкой. На стержне болта нарезают резьбу и навертывают гайку, которую укрепляют шпилькой, плотно забивая ее в отверстие, просверленное через гайку и стержень болта по поверхности их соприкосновения вдоль оси болта. После чего это место пропаивают твердым припоем с последующей обработкой граней и поверхности головки. По окончании ремонта производят установку и регулировку руля. Крепление руля в стержне передней вилки осуществляется путем расклинивания нижней части стержня руля распорным конусом, который затягивают болтом. Для того чтобы распорный конус не проворачивался, его ус должен входить в прорезь стержня руля, иначе руль закрепить не удастся. Для надежности крепления руля его стержень должен входить в стержень вилки не менее чем на 50 мм. Затяжной болт должен быть крепко затянут. Изменение наклона руля или направления его изгиба производится следующим образом: отвинчивают стяжной болт на 3–4 оборота, а гайку на 2–3 оборота, поворачивают трубу руля, устанавливают руль в нужном положении и закрепляют гайкой. Затем руль устанавливают на нужную высоту и закрепляют затяжным болтом.

Ремонт передней вилки. Основными неисправностями передней вилки являются: повреждение или поломка перьев и наконечников, срыв резьбы на стержне и износ. Погнутые перья в местах коронки выправляют в тисках. Изгибы перьев, отдаленные от коронки, исправляют путем зажатия каждого пера в тиски с деревянными губками соответствующего профиля.

Небольшие вмятины можно запаять (залить) оловом и это место опилить под профиль трубы.

Гнутую колонку вилки выправляют при помощи двух оправок: внутренней в виде стержня диаметром, равным отверстию колонки вилки, и наружной, в виде толстостенной трубы, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру колонки.

Чтобы исправить согнутый стержень необходимо наружную оправку зажать в тиски и вставить в нее колонку до места изгиба, а со стороны колонки во внутреннее отверстие стержня вставить тоже до места изгиба внутреннюю оправку, при этом сборочные шпильки из колонки вилки должны быть удалены. Затем нажимом на рычаг внутреннего стержня исправляют погнутость.

После ремонта вилку следует проверить на контрольной плите. Перья должны быть установлены так, чтобы они находились в одной плоскости со стержнем. Не допускаются перекосы одного пера относительно другого.

Ремонт рамы. Перед ремонтом необходимо с рамы снять все узлы и детали, так как они затрудняют ремонт. Трещины, возникшие на трубах, заваривают или запаивают твердым припоем. Для этого места соединения трубы рамы тщательно очищают от коррозии, налетов и краски; очищенные места трубы, подлежащие завариванию, должны быть плотно соединены. Соединенные узлы штифтуют шпилькой диаметром 2–2,5 мм длиной выступающей части не более 15 мм. Подготовленное место рамы нагревают горелкой или на горне, при этом раму необходимо держать так, чтобы расплавленный припой мог проникнуть во все места соединения. При этом необходимо следить за тем, чтобы место пайки нагревалось равномерно, не допуская перегрева более тонких мест узла.

Крутые изгибы рамы выправляют ударами молотка, предварительно нагрев участок изгиба. Трубы с небольшим изгибом выправляют в холодном состоянии. После этого раму проверяют на соосность. При этом головная и подседельная трубы должны находиться в одной плоскости. Если рама имеет перекос, торцы кареточного узла зажимают в тиски, а в отверстие головной трубы вставляют стальную оправку и ручным способом устраняют перекос.

Ремонт цепной передачи. Неисправностями цепной передачи могут быть погнутость венчика и зубьев зубчаток, обрыв цепи, износ звеньев, вытягивание и провисание цепи.

Изогнутый венчик зубчатки правят на металлической плите деревянным молотком, а сильноизогнутые участки выправляют молотком с помощью выколотки. Изогнутые зубья обычно правят, зажимая зубчатку в тиски, затем с помощью выколотки легкими ударами молотка выпрямляют зуб.

При разрыве цепи лопнувшие пластинки звена заменяют новыми. Для этого выпрессовывают неисправное звено и заменяют новым. Правильно натянутая цепь должна иметь провис 10–15 мм. В велосипедах, имеющих натяжные болты, регулировка цепи осуществляется ослаблением или подтягиванием гаек. Для этого отпускают крепежные осевые гайки, освобождают ось и затем, затягивая или ослабляя одновременно гайки обоих натяжных болтов на одинаковое число оборотов, подают ось вперед (для ослабления цепи). Проверив натяжение цепи и параллельность осей задней втулки и каретки, а также убедившись в отсутствии перекоса, вновь затягивают крепежные болты.

У велосипедов, не имеющих натяжных болтов, фиксация оси заднего колеса осуществляется двумя крепежными гайками, закрепляющими ось заднего колеса в наконечниках. Для регулировки цепи ослабляют наружные крепежные гайки, и колесо подают по направляющим пазам наконечников. Затем устанавливают параллельно оси задней втулки и каретки, затягивают крепежные гайки до нужного натяжения цепи и еще раз проверяют, не образовался ли перекос колеса по отношению к стойкам задней вилки. После этого крепежные гайки затягивают окончательно

Ремонт узла каретки. Неисправностями кареточного узла могут быть: износ шарикоподшипников, срыв резьбы, изогнутость или скручивание стержней шатунов, поломка или изгиб оси, щечек и планок педалей, износ опорных резиновых брусков педалей, износ конусов и чашек шарикоподшипников, заедание подшипников и т. п.

Разборку кареточного узла начинают со снятия цепи с зубчатки. Затем отвинчивают гайки клиньев, выбивают клинья и снимают шатуны с оси; накидным ключом против часовой стрелки отвертывают контргайку и левый конус и вынимают из узла вал с шарикоподшипниками. Далее поворотом ключа по часовой стрелке вывинчивают правый конус (правый конус имеет левую резьбу).

При срыве резьбы или сильной деформации кареточный узел заменяют. Для этого необходимо высверлить все шпильки, крепящие нижнюю и подседельную трубы и цепные перья. Затем на горне или горелкой нагревают кареточный узел до плавления латунного припоя, после чего снимают кареточный узел.

Трубы рамы очищают и надевают новый кареточный узел, ставят шпильки и производят пайку латунным припоем.

Изогнутый стержень шатуна правят на металлической плите или наковальне ударами молотка. Для этого шатун кладут на плиту или наковальню изогнутым участком вверх. На место изгиба сверху кладут пластину (подкладку) из цветного металла, ударами по ней молотком выправляют стержень.

Стержень шатуна можно выправить на ручном прессе. Для этого изогнутый шатун кладут на плиту пресса изогнутым участком вверх, накладывают на него пластину и вращением рукоятки винта выправляют стержень.

Скрученный стержень исправляют следующим образом. Малую головку стержня зажимают в тиски, а в отверстие большой головки вставляют вороток. Затем, поворачивая вороток в соответствующую сторону, выпрямляют стержень. Исправленный шатун проверяют на плите или угольником. Оси отверстий обоих головок должны быть между собой параллельны и перпендикулярны к торцовым плоскостям головок.

Сорванную резьбу в отверстии малой головки исправляют следующим образом. Отверстие рассверливают сверлом 16–17 мм, затем в него запрессовывают ранее изготовленную стальную втулку с нарезанной внутренней резьбой диаметром и шагом, соответствующим шагу оси педали; длина втулки должна быть равна ширине головки шатуна. Запрессованную втулку закрепляют шпилькой. Для этого на осевой линии в том месте, где сопрягаются поверхности шатуна и запрессованной втулки, сверлят сквозное отверстие диаметром 3–4 мм. В это отверстие запрессовывают изготовленную по длине шатуна шпильку. Затем втулку пропаивают медно-цинковым припоем ПМЦ54.

При сборке кареточного узла сначала смазывают тавотом или графитной смазкой правую чашку, вкладывают в нее шарикоподшипник и завинчивают ее против часовой стрелки (правая чашка имеет левую резьбу). Далее в кареточный узел вставляют ось, при этом длинная шейка вала должна быть в правой чашке, а шарикоподшипник ставится так, чтобы разрезы сепаратора были направлены в сторону чашек (рис. 12).

Рис. 12. Установка шарикоподшипников:

_{а — каретки втулок колес и педалей; б — каретки передней вилки; 1 — чашка; 2 — шарикоподшипник; 3 — конец оси}

Затем смазывают левую чашку, укладывают в нее шарикоподшипники и ввертывают по часовой стрелке в кареточный узел до упора с выступами оси. На левую чашку навинчивают контргайку и регулируют кареточный узел. Регулировку выполняют отвинчиванием или завинчиванием левого конуса специальным ключом с одновременным поворотом оси каретки до образования между подшипниками и чашками требуемого зазора. После завертывания контргайки проверяют регулировку. После этого надевают на шейки оси шатуны, вставляют в их головки клинья, которые затем забивают легкими ударами молотка через деревянную прокладку и на их концы навертывают гайки. Регулировку кареточного узла на собранном велосипеде производят при снятом левом шатуне.

Изогнутую ось педали правят на наковальне или плите, а педаль, имеющую значительные повреждения и износ, заменяют новой. Изогнутую ось педали для правки из малой головки шатуна обычно не вывертывают — шатун зажимают в тиски, на изогнутую ось надевают трубу и усилием рук ликвидируют изгиб.

Перед сборкой педали необходимо шариковые канавки смазать техническим вазелином. В чашку шарикоподшипника укладывают шарики. Ось педали зажимают в тиски за лыски под ключ, на ось надевают корпус педали, затем надевают шарикоподшипник, при этом разрезы сепаратора должны быть обращены в сторону чашки, и завертывают ключом конус до легкого соприкосновения с шарикоподшипником. Если нужно заменить шарикоподшипники, их заменяют сразу все.

Педали своими осями должны быть туго ввернуты в шатуны и легко вращаться на осях с едва ощутимым люфтом. При этом следует помнить, что правая ось педали имеет правую резьбу, а левая — левую.

Ремонт колес. Неисправностями колес могут быть боковые и радиальные изгибы, поломки обода, повреждение спиц, резьбы на ниппелях и спицах.

Боковые изгибы обода обычно правят на ручном прессе. Обод помещают на плиту пресса изгибом вверх. На равномерном расстоянии от вершины изгиба между ободом и столом пресса подкладывают два деревянных бруска, третий помещает на изгиб сверху. Затем давлением пресса выпрямляют обод.

Вмятины и выпуклость на ободе обычно ликвидируют при помощи деревянных оправок, имеющих профиль, соответствующий профилю обода. При этом одна из оправок должна иметь вогнутый профиль, другая — выпуклый. Исправление производят ударами деревянного или сделанного из твердой резины молотка по одной из оправок. Сломанные обода, а также спицы и ниппели с сорванной резьбой обычно заменяют новыми.

Разборку колеса производят следующим образом: с обода колеса снимают предохранительную тесьму, ниппельным ключом или отверткой, имеющей специальные вырезы, равномерно (во избежание перекоса обода) ослабляют все ниппели; затем окончательно отвертывают их и снимают вместе с шайбами; вынимают концы каждой спицы из обода и фланца втулки колеса.

При сборке колеса сначала спицу вставляют в отверстие фланца втулки, затем ее пропускают в ближнее к наружному краю отверстие обода и надевают на нее шайбу (сначала вставляют спицы в отверстия фланца втулки с наружной его стороны, оставляя свободные отверстия для спиц, которые будут вставлены с внутренней стороны). После этого спицу предварительно ввертывают в ниппель на 2–3 нитки. Следующую спицу продевают в отверстие фланца втулки, отстоящее на одно отверстие от уже продетой спицы. В ободе эту спицу продевают через три отверстия, после ранее установленной, то есть в четвертое. В том же порядке монтируют все остальные спицы этого ряда.

При сборке второго ряда спиц, у которых головки будут находиться с внутренней стороны фланца, наклон спицы, продетой через отверстие фланца будет противоположным спицам, головки которых установлены во фланце втулки с наружной стороны. Ниппели на спицы навертывают ключом последовательно и до равномерного натяжения последних. Концы спиц не должны выступать из головок ниппелей. Стачивание головки ниппеля допускается не более 0,5 мм. После сборки колесо подвергают центровке в специальном приспособлении для устранения эллипсности радиального и бокового биения обода колеса. Радиальное и боковое биение обода можно определить, зажав в тиски переднюю вилку велосипеда. В этом случае радиальное биение обода устраняют следующим образом. К наружной поверхности вращающегося обода подводят планку с делениями, рейсмус или индикатор и по отклонениям вверх и вниз участков обода определяют места и величину отклонения. У всех выступающих участков обода оба ряда ниппелей следует подтянуть на 1–2 оборота, предварительно отвернув на 1–2 оборота ниппеля на тех участках, которые имеют впадины.

Боковое биение устраняют так. На боковой поверхности обода с помощью индикатора рейсмуса или мела определяют участок, имеющий наибольшие отклонения от вертикали. На этом участке спицы с одной стороны ослабляют, а с другой натягивают, периодически проверяя биение. Радиальное и боковое биение обода допускается не более 1 мм. В месте стыка, на длине 50 мм, допускается биение 1,5 мм.

Колеса на велосипеде должны быть установлены так, чтобы расстояние от покрышки до перьев вилки было одинаковым с обеих сторон. Установка заднего колеса связана с регулировкой натяжения цепи. Для этого необходимо вставить колесо в пазы и натянуть цепь так, чтобы обод прижался к правому перу цепной вилки, затем следует завернуть гайку у левого пера, отвести обод колеса к центру вилки, отрегулировать правильное натяжение цепи и завернуть гайку у правого пера.

Если необходимо подтянуть или ослабить цепь, следует отвернуть гайки крепления оси в пазах задней вилки, подать колесо назад (для натяжения цепи) или вперед (для ослабления цепи), зафиксировать его в нужном положении и завернуть поочередно гайки.

Прямо поставленное переднее колесо, рама и заднее колесо должны находиться в одной плоскости. Отклонение допускается не более 7 мм. Зазоры между колесами и рамой, а также колесами и передней вилкой должны быть равномерными и не менее 5 мм.

Ремонт тормозов. Неисправностями тормоза могут быть деформация тормозных ручек полускоб, ослабление крепежных болтов, износ, проскальзывание и перекос тормозных колодок, обрыв троса, деформация и поломка пружины, нарушение установленных зазоров между ободами и колодками.

Изогнутые ручки правят в оправках или в тисках между мягкими прокладками. В последнем случае для выпрямления используют рычаг из трубы, деревянный или резиновый молоток.

Полускобы исправляют на наковальне или металлической плите деревянным молотком (или стальным с применением деревянных прокладок)

Изогнутый центральный болт тормоза исправляют на деревянном бруске ударами деревянного молотка. Смятые нитки резьбы на болте исправляют, прогоняя плашку соответствующего диаметра по испорченной резьбе.

При ремонте или замене троса необходимо расплетенный конец троса зажать в губки тисков между мягкими прокладками и заплести каждую проволочку троса. Конец заплетенного троса длиной 30–40 мм следует тщательно очистить от грязи и ржавчины, обмотать тонкой медной проволокой и произвести опайку расплетенных проволочек припоем ПОС-30. После пайки ранее намотанную медную проволоку необходимо удалить и часть опаянного места (15–20 мм) отрезать. Для сохранения круглой формы при обрезании конца троса рекомендуется в одном ноже ножниц просверлить отверстие, соответствующее диаметру троса. В это отверстие пропускают конец троса на 15–20 мм, а затем второй половиной (лезвием) отрезают трос. В таком приспособлении трос не сминается и имеет правильную круглую форму.

При износе тормозных колодок их заменяют новыми или изготавливают из толстого ремня.

После ремонта тормоз устанавливают на место и регулируют его действие. При этом скобы на оси должны вращаться свободно, зазор (2–3 мм) регулируют гайкой натяжения троса. Рукоятка тормоза при нажатии не должна касаться трубы руля. Отпущенная рукоятка и тормозные колодки должны свободно возвращаться в первоначальное положение.

Ремонт переключателя передачи. При ремонте переключателя передач разбирают детали, выявляют их износ или неисправность, заменяют готовыми или изготовляют в мастерской. Разборку двухроликового переключателя начинают с разъединения троса и серьги цепочки. Затем отвертывают на несколько оборотов барашек, крепящий переключатель на цепном пере, и снимают последний с цепного наконечника рамы. Изогнутый рычаг правят в тисках между мягкими прокладками. Изогнутый или изношенный направляющий палец и направляющую втулку обычно заменяют новыми. Погнутые щеки исправляют деревянным молотком на плите. Исправленные щеки должны соприкасаться с поверхностью плиты по всей плоскости.

Регулировка переключателя состоит в установке беговых роликов в одной плоскости цепи при нахождении цепи на средней зубчатке. Все шарнирные соединения должны работать плавно, без заеданий. При повороте монетки от себя до упора ослабление троса должно быть минимальным. Регулировка натяжения троса производится с помощью штуцера или специальной гайки.

Во избежание самопереключения цепи на ходу необходимо привернуть баранку рукоятки монетки так, чтобы она поворачивалась в корпусе с некоторым усилием.

Ремонт передней втулки. Неисправностями передней втулки могут быть: износ чашек и конусов, шарикоподшипников, износ резьбы конусов. Для разборки втулки колесо снимают с велосипеда. Конусным ключом отвинчивают левый конус. Если конус сидит очень туго (не отвинчивается), необходимо другим ключом придержать противоположный конус. Вывернув левый конус, вынимают ось и второй конус. После разборки детали втулки промывают керосином и насухо протирают. Негодные детали заменяют новыми. Подшипники следует заменять полным комплектом.

При сборке втулки сепаратор устанавливают разрезами к внутренней поверхности втулки.

Втулку регулируют подтягиванием или ослаблением левого конуса, при этом правый конус должен быть завернут до упора. Для этого необходимо ослабить левую наружную гайку, затем контргайку. Удерживая правый конус ключом от проворачивания, вращением левого конуса производят регулировку. После регулировки контргайку следует туго завернуть. Колесо при правильно отрегулированной втулке не должно иметь люфта, и при остановке занимать положение, при котором вентиль находился бы внизу.

Ремонт втулки заднего колеса. Неисправностями задних тормозных втулок могут быть: износ или разрушение шарикоподшипников, выработка чашек конусов, нарушение резьбы, износ деталей тормоза, зубчатки, выработка внутренних поверхностей втулки и роликов, заклинивание тормозного конуса на оси, износ торцовых зубьев роликовой чашки и тормозного конуса.

При разборке задней втулки сначала отвертывают гайку у оси втулки, затем, придерживая рычаг тормоза, отвертывают круглую гайку и снимают с оси шайбу с усом. Далее вывертывают ось из левого конуса. Затем вынимают из отверстия втулки ось вместе с навернутым на нее конусом и после этого с правой стороны вынимают ведущий конус вместе с ведомой зубчаткой, а из втулки — тормозной конус и тормозную втулку.

При разборке ведущего конуса необходимо отверткой снять упорное кольцо и вынуть шарикоподшипник. Чтобы отвернуть зубчатку, ведущий конус зажимают в тиски между мягкими прокладками, отвертывают накидным ключом контргайку, имеющую левую резьбу, а затем отвертыванием справа налево накидным ключом или ключом, сделанным из металлической пластинки, на конец которой укреплен кусок цепи длиной 100–150 мм. Если необходимо удалить шарикоподшипник из внутренней расточки корпуса ведущего конуса, сначала выпрессовывают специальным съемником пылеуловитель, а затем вынимают подшипник. Чтобы разобрать тормозной конус, сначала снимают упорное кольцо, а затем вместе с роликами — сепаратор.

Разборку тормозной втулки производят, если нужно заменить тормозную обойму. Для этого удаляют из отверстия упор, тормозную втулку, помещают на плиту, имеющую отверстие диаметром, равным наружному диаметру тормозной втулки. Плиту вместе с тормозной втулкой кладут на стол пресса, затем на верхний торец тормозной втулки помещают оправку, длина которой должна превышать на 10–15 мм длину втулки. После чего на верхний торец оправки давят ползуном пресса и тормозная втулка выпрессовывается из обоймы.

При сборке втулки сначала на ось навертывают конус, затем в отверстие корпуса втулки вставляют тормозную втулку вместе с тормозной обоймой. При этом вставлять тормозную втулку необходимо так, чтобы отогнутый участок края тормозной втулки приходился с левой стороны по ходу велосипеда. Во внутреннее отверстие с левой стороны корпуса устанавливают шарикоподшипники, в это же отверстие впрессовывают пылеуловитель. Шарикоподшипник необходимо поставить так, чтобы разрезы сепаратора были направлены в сторону чашек. После этого вставляют левый конус, следя за тем, чтобы в имеющуюся прорезь вошел отогнутый участок края тормозной втулки. Далее с правой стороны в отверстие тормозной втулки вставляют тормозной конус роликами внутрь, а зубьями храповика — наружу. Затем вставляют узел ведущего конуса. При этом ось втулки необходимо установить так, чтобы навернутый на ось конус был с правой стороны ведомой зубчатки, затем на ось с левой стороны надевают шайбу с усом, и навертывают круглую гайку, которой расконтривают левый конус.

Если корпус втулки вращается туго, необходимо круглую гайку и конус отвернуть на пол-оборота, проверить вращение, а затем вновь завернуть конус и проверить вращение корпуса втулки. Если корпус втулки вращается легко и не имеет осевого люфта, на ось навертывают гайки или барашки.

При разборке нетормозной втулки у снятого колеса отвертывают гайки или барашки крепления колеса, затем отвертывают контргайку левого конуса. После этого колесо кладут на верстак в горизонтальном положении левой стороной вверх и под ось подкладывают фанерку или тряпку Отвернув левый конус, вынимают ось из втулки, следя за тем, чтобы высыпающиеся шарикоподшипники остались на фанере (тряпке). Все снятые детали и внутреннюю часть втулки промывают керосином и насухо вытирают.

Если необходимо снять с втулки корпус трещотки, это следует сделать до разборки втулки, используя специальный ключ. Негодные детали заменяют новыми, после чего втулку собирают. Для этого колесо помещают в горизонтальное положение, в отверстие втулки вставляют ось с навернутыми на нее правым конусом и контргайкой. Затем в зазор между осью и отверстием втулки закладывают шарики правого шарикоподшипника. Придерживая ось, переворачивают колесо и опять кладут его на верстак. На шариковый путь левого шарикоподшипника укладывают шарики, завертывают левый конус до соприкосновения с шариками и ставят контргайку. Затяжку подшипников регулируют отвертыванием или завертыванием левого конуса. Подшипники втулки считаются правильно отрегулированными, если колесо легко вращается, а осевой люфт не превышает 0,5 мм.

К сожалению, в настоящее время основная масса велосипедов общего назначения обладает значительно меньшей надежностью, чем выпускавшиеся десять, а тем более двадцать лет назад. Шариковые подшипники часто заменяют вставками из тефлона (фторопласта), даже гайки встречаются изготовленные из силумина, которые рассыпаются при незначительных нагрузках.

В продаже широко представлены также модели складных велосипедов. Но нельзя не привести описание конструкции складного велосипеда, подобного которому в продаже пока нет, который умещается в чемодане или сумке с габаритами 650х450х150 мм, разработанной инженером 3. Славцом.

Складным велосипедом сегодня никого не удивишь. Однако его габариты даже в сложенном виде велики, и хранить его дома, а тем более транспортировать в автобусе или трамвае не всегда удобно.

Автором была поставлена цель — разработать удобный складной велосипед минимально возможных в сложенном положении габаритов. Хотелось, чтобы он легко трансформировался в чемодан размером с привычный «дипломат». Этого достичь не удалось, а вот сконструировать двухколесную машину, которая после трансформации помещается в чемодане или сумке с габаритами 650х450х150 мм, получилось.

В основу конструкции положены колеса-дутики от детского велосипеда или самоката с шинами, имеющими обозначение 250х56. В случае, если у вас окажутся другие колеса, придется внести изменения в конструкцию складного велосипеда (рис. 13).

Рис. 13. Подростковый складной велосипед (вверху — в чемодане, внизу — в рабочем положении):

_{1 — хомуты крепления полудуги руля; 2 — фиксирующий узел; 3 — узел поворота передней вилки при складывании; 4 — руль; 5 — рама; 6 — барашковые гайки с болтами центрального фиксирующего узла; 7 — седло; 8 — подседельная труба; 9 — заднее колесо; 10 — задняя вилка; 11 — поворотный узел задней вилки; 12 — педальный узел (от любого велосипед); 13 — передняя вилка; 14 — переднее колесо Размеры «а» и «б» выбираются в соответствии с размерами применяемых колес; размер «в» определяется по используемой в конструкции каретке}

РАМА велосипеда — хребтового типа, она согнута из трубы с внешним диаметром 40 мм и толщиной стенки 2–2,5 мм. Спереди рамы располагается шарнирно-стыковочный узел, состоящий из двух фигурных трехмиллиметровых стальных пластин. К рамс пластины прикрепляют сваркой. Отверстия под шарнир и болт-фиксатор сверлят в пластинах и разделывают после сварки. С противоположной стороны хребтовой трубы приваривается подшипниковый узел ведущей звездочки — корпус каретки. Делать его самому совсем не обязательно — подойдет каретка практически от любого велосипеда. Около каретки к раме приваривается фиксирующее устройство, с помощью которого задняя вилка надежно стыкуется с рамой. Замечу, что этот узел лучше всего монтировать «по месту» в процессе сборки велосипеда. Это позволит достичь того, что ответные части — и та, что на раме, и та, что на задней вилке, — четко совпадут при складывании велосипеда. Как это делается, я расскажу позже, когда пойдет речь о сборке двухколесной шины.

ПЕРЕДНЯЯ ВИЛКА по конструкции напоминает развернутую на 180° вилку мопеда. Она состоит из неподвижной и поворотной частей. Поворотная часть сварена из велосипедной рулевой колонки (отрезается от рамы старого велосипеда) и двух перьев, каждое из которых сварено из двух труб, телескопически входящих друг в друга. Внешний диаметр большей трубы — около 30 мм, толщина стенки — 2 мм, диаметр внутренней — около 20 мм, толщина стенки — 2–2,5 мм. Концы перьев расплющивают, и в них высверливают отверстия в соответствии с диаметром оси колеса, выбранного вами для велосипеда. Рулевую колонку сваривают с перьями при помощи двух мостиков-пластин из листа толщиной около 3 мм с просверленными в них отверстиями под колонку и перья.

Неподвижная часть передней вилки — это стальная труба, внешний диаметр которой такой же, как у вваренной в поворотную часть вилки велосипедной рулевой колонки. В последнюю вставлена и закреплена сваркой еще одна труба такого диаметра, чтобы на нее надевались подшипники велосипедной рулевой колонки. На неподвижной части передней вилки закрепляют и узел поворота, относительно которого складывается передняя часть велосипеда, а также «ухо» под болт-фиксатор, удерживающий переднюю вилку в рабочем положении.

На верхнем мостике передней вилки закрепляют два хомута, которыми крепят полудуги руля. Их можно выгнуть самостоятельно из листовой стали или приобрести в магазинах, где продаются запчасти для мопедов и мотоциклов.

ЗАДНЯЯ ВИЛКА сварена из двух перьев — отрезков стальных труб диаметром 20–22 мм с толщиной стенки около 2,5 мм. В задней ее части вваривают две фигурные стальные пластины толщиной 3 мм с продольным пазом — в них закрепляется заднее колесо велосипеда. Спереди приваривают два стальных кольца, совместно с кареткой выполняющих функцию шарнира. Правое и левое перья соединяют в единый сварной узел с помощью двух трубчатых поперечин. Замечу, что шарнирное соединение задней вилки и рамы — неразъемное. Выполнять его лучше так. Для начала подготавливают правое и левое перья вилки — то есть к трубам приваривают кольца шарнира и фигурные пластины. Далее перья устанавливают на каретку и временно соединяют с помощью деревянного бруска и стяжки из стальной проволоки. Тщательно проверьте функционирование шарнира — рама и задняя вилка должны легко поворачиваться друг относительно друга и не иметь больших люфтов. Далее к перьям подгоняют поперечины и прихватывают двумя-тремя сварочными точками. Сняв проволочную стяжку и удалив деревянный брусок, убедитесь в надежной работе шарнира и окончательно заварите стыки узла.

РУЛЬ велосипеда состоит из двух полудуг, закрепляемых двумя хомутами на верхнем мостике передней вилки. Для руля подойдут тонкостенные стальные трубы диаметром 22 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Сгибать их следует, предварительно набив песком и разогрев паяльной лампой или в горне.

СЕДЛО обычное, велосипедное. Подседельная труба удлиненная, се длина составляет около 400 мм. Фиксируется она в разрезной трубе, к которой приварены два «уха» со сквозным отверстием диаметром 8 мм. Получается своего рода цанга, которую затягивают болтом М8 с барашковой гайкой.

СБОРКА. Сначала закрепите на раме и задней вилке фиксирующее устройство. Оно состоит из двух ответных частей, соединяемых при раскладывании велосипеда в рабочее положение двумя болтами и барашковыми гайками. Первая представляет собой две сваренные в виде буквы Т стальные пластины толщиной 6 мм. Вторая — отрезок швеллера стального П-образного профиля толщиной стенки также около 6 мм.

Фиксирующее устройство закрепляют на велосипеде, как уже упоминалось, «по месту». Для этого после изготовления его ответных частей последние соединяют болтами и осуществляют подгон к рамс и задней вилке в показанном на чертеже положении. После этого фиксирующее устройство прихватывают к раме и задней вилке, проверяют его работоспособность и окончательно приваривают.

Для хранения или перевозки складного велосипеда понадобится чемодан с габаритами, как уже говорилось, 650х450х150 мм. Если подобрать его не удастся, сумку таких размеров можно сшить самостоятельно из искусственной кожи или брезента. Чтобы она держала форму, по периметру (на виде сбоку) вшивается стальная проволока диаметром 5 мм, а в верхнюю часть (под ручку) — фанерная пластинка.

Складывание велосипеда производят следующим образом. Сперва отворачивают барашковую гайку с болта-фиксатора, закрепляющего переднюю вилку в рабочем положении. Также соединяют полудуги руля и снимают седло. Далее переднюю вилку поворачивают по часовой стрелке до упора. После этого отворачивают барашковые гайки центрального фиксирующего устройства и поворачивают по часовой стрелке до упора заднюю вилку. Седло отсоединяют от подседельной трубы. Педали выворачивают и завинчивают с внутренней стороны рычагов. Все детали и узлы велосипеда свободно размещаются в том же чемодане. Сборка и разборка велосипеда занимают не более десяти минут.

От складного велосипеда, с учетом описанных выше приемов ремонта основных узлов велосипеда всего лишь шаг к постройке тандема.

Простейший тандем часто сооружают на скорую руку велосипедисты при поломке переднего колеса велосипеда одного из членов группы. Подпилив на миллиметр наконечники передней вилки, попрочнее замыкают ее на ось заднего колеса самого надежного в группе велосипеда.

Подобную идею использовал Ю. Тарасов для разработки варианта семейного трехколесного велосипеда-тандема, естественно, с некоторыми усовершенствованиями (рис. 14). Устройство данной модели тандема ясно из рисунка. Несомненным достоинством является минимум дополнительных деталей и работ.

Рис. 14. Трехколесный тандем Ю. Тарасова

Интерес для самодеятельных конструкторов представляет экономная конструкцию двухколесного тандема И. Домрачева (рис. 15).

Рис. 15. Двухколесный тандем И. Домрачева

Рама двухколесного тандема составлена из полутора дорожных велосипедов, спаянных латунью в местах стыковки. Для надежности работы цепной передачи целесообразно ввести дополнительный натяжной ролик, а лучше — многоскоростную передачу. Поскольку эта доработка связана с утратой ножного тормоза, необходимо предусмотреть установку ручных тормозов на оба колеса. Заметим, что тандем любой конструкции без дублирования тормоза не может признаваться пригодным к эксплуатации.

Переход от тандема к веломобилям более сложный, но доступный для самодельщика.

Относительно простой двухместный шоссейный веломобиль разработан В. Поляковым (общий вид веломобиля показан на рис. 16).

Рис. 16. Веломобиль В. Полякова

На асфальтированной дороге может разгоняться до 35 км/час. Масса веломобиля около 35 кг. Тормоз ножной с приводом на задние колеса.

Все детали и узлы веломобиля монтируют на цельносварной металлической раме из стальных труб прямоугольного сечения размером 25х23 мм и толщиной стен 2 мм. Лучше всего подойдут для изготовления рамы трубки от пришедших в негодность школьных столов с металлическим каркасом. Вилки передних колес и сами колеса — от велосипеда «Бабочка» (см рис. 16-1). Подвеску заднего колеса вам придется сделать самим из труб диаметром 22 мм и толщиной стенки 2 мм от списанных школьных стульев (см. рис. 16-2). Задние колеса от велосипедов «Десна» или «Кама» с втулками свободного хода. Амортизирующий элемент — от стандартной подвески мопедов.

Привод на задние колеса осуществляется от педалей через промежуточный вал, сделанный из двух звездочных втулок свободного хода без тормоза от задних колес велосипедов. Их вваривают в трубу рамы в зависимости от расположения педальной каретки. Для предотвращения попадания песка на промежуточный вал необходимо надеть чехол из кожзаменителя. Узел педальной каретки можно использовать от любого велосипеда. Промежуточный вал необходимо периодически разбирать для смазки и промывки — это самый уязвимый узел веломобиля.

Рулевое управление самодельное (см. рис. 16-3). Оно представляет собой отрезок трубы, диаметр и длина которой зависят от роста пассажиров. Если вы используете в своей конструкции детали от рулевого управления старых велосипедов, то можно будет регулировать и вылет штурвала. Крепят рулевое управление веломобиля на подшипниках № 202. Сиденья (см. рис. 16-5) самодельные. Для зашиты пассажиров от брызг на задние колеса советуем поставить крылья от велосипеда. К ним же удобно крепить габаритные огни от мопеда.

Рис. 16. Веломобиль В. Полякова (продолжение)

Трехколесный веломобиль «Шпрингмобиль» — достаточно простая машина. Его можно изготовить самому, пользуясь лишь ножовкой по металлу, электродрелью и набором простейших слесарных инструментов. Для начинающих самодельщиков, которые захотят собственными руками изготовить для себя педальный экипаж, рекомендуем трехколесный «Шпрингмобиль».

Это одноместная машина для повседневных поездок на работу и за покупками, активного воскресного отдыха и туристских походов.

Странное на первый взгляд название (от английского «spring» — пружина, рессора, упругий, податливый) объясняется, во-первых, тем, что рама веломобиля изготовлена из пластичных дюралюминиевых пластин, которые одновременно выполняют функции рессор. Во-вторых, поскольку раму собирают с помощью болтовых соединений (сварка не требуется), ее легко трансформировать, изменяя размеры и форму в соответствии с ростом и. предпочтительной позой веломобилиста. На такой раме легко крепить дополнительное оборудование (багажник, грязевые щитки, опоры защитного тента, приборы освещения и др.). Несмотря на кажущуюся «хлипкость», веломобиль достаточно надежен в условиях длительной круглогодичной эксплуатации.

Впервые веломобиль с несущим элементом рамы в виде эластичной металлической пластины продемонстрировал на велофестивале «Шяуляй-87» Н. Кудрин из Таллинна. Его идею развил москвич В. Щипачев, сконструировавший веломобиль с рамой-рессорой из дюралюминиевых полос. Верхний, уширенный пояс такой рессоры после наклейки поролонового коврика, закрываемого чехлом, выполняет функции эластичного кресла с регулируемым положением спинки. Нижний пояс рессоры из полосы дюралюминиевого сплава легко приспосабливается для укладки грузов, крепления детского сиденья и т. д. Предлагаемый ниже вариант «Шпрингмобиля» усовершенствован и воплощен «в металле» В. Щипачевым при участии М. Ботштейна и Л. Попова.

Для изготовления «Шпрингмобиля» используются колеса складного велосипеда диаметром 50 см, рама, передняя вилка, шатуны с педалями, ведомая и ведущая звездочки и цепь от старого велосипеда, полосы из прочного дюралюминиевого сплава типа Д16Т толщиной 5–6 мм, шириной 40 мм, длиной до 1200 мм, а также пластины из такого же металла шириной 80 мм. Дюралюминий может быть заменен полосовой сталью меньшей толщины. Вследствие недостаточной прочности не допускается использование алюминиево-магниевых сплавов типа АМГ. Сиденье и спинку изготавливают из любого алюминиевого сплава или стальных пластин толщиной 2–3 мм. Для сборки веломобиля необходимо иметь также три десятка болтов диаметром 4, 6, 8 и 10 мм.

Общий вид веломобиля сбоку представлен на рис. 17.

Рис. 17. Общий вид веломобиля сбоку:

_{1 — переднее колесо; 2 — каретка; 3 — рулевая колонка; 4 — крыло-кронштейн; 5 — рама велосипеда; 6 — передняя вилка; 7 — кареточно-педальный узел; 8 — ведущая звездочка; 9 — ведомая звездочка; 10 — цепь; 11 — верхний пояс рамы веломобиля; 12 — нижний пояс рамы веломобиля; 13 — спинка; 14 — сиденье; 15 — задний мост; 16 — заднее колесо; 17 — труба; 18 — руль; 19 — подкос; 20 — подседельная труба велосипедной рамы}

Его передняя часть представляет собой своеобразный треугольник, вершинами которого являются: ось переднего колеса 1, ось каретки 2, точка соединения рулевой колонки 3 с крылом-кронштейном 4. Стороны этого треугольника образуют крыло-кронштейн 4, часть рамы старого велосипеда 5 и передняя вилка велосипеда 6.

Вместе с рамой 5 используется кареточно-педальный узел 7, ведущая и ведомая звездочки 8, 9 и велосипедная цепь 10.

Задняя часть веломобиля образована верхним поясом 11 и нижним поясом 12 из полос дюралюминиевого сплава, изогнутых приблизительно так, как показано на рисунке (приблизительно, потому что каждый умелец может в определенных пределах варьировать изгиб поясов по своему желанию). Передняя очка соединения верхнего и нижнего поясов находится на рулевой колонке 3. Задние концы поясов стягивают болтами вместе со спинкой 13. Сиденье 14 крепят к верхнему поясу рамы 11. Задний мост 15 — к нижнему поясу рамы 12. К заднему мосту подвешивают задние колеса веломобиля 16. При этом без переделок можно использовать задние ведущие колеса от складного велосипеда. Для консольной подвески задних колес, в качестве которых можно использовать, например, передние велосипеда «Школьник», необходимо вытачивать специальные удлиненные оси во втулки.

Начинать изготовление веломобиля рекомендуется с передней части. Раму от велосипеда типа «Орленок» или «Школьник» обрезают (см. рис. 17). Подседельную трубу 20 рамы 5 сплющивают и слегка изгибают. В ней просверливают два отверстия диаметром 6,3–6,5 мм.

Чтобы уменьшить габариты веломобиля, переднюю вилку 6 берут от складного велосипеда типа «Кама», но допускается и любая другая. Отверстия диаметром 4 мм в наконечниках (перьях) вилки рассверливают сверлом диаметром 6,3 мм, что позволяет соединить раму с вилкой в зоне оси ведущего колеса короткими болтами М6.

Крыло-кронштейн 4 изготавливают из полосы сплава Д16Т шириной 40 мм и длиной 750 мм. В нем просверливают отверстия: одно диаметром 10 мм (для соединения с рулевой колонкой) и 3–4 отверстия диаметром 6,3–6,5 мм (для соединения с подседельной трубой). 3–4 отверстия (их сверлят через 40–45 мм) необходимы для регулирования расстояния от оси каретки до рулевой колонки в зависимости от длины ног водителя веломобиля. Сверху крыло-кронштейн и подседельную трубу закрывают стандартным велосипедным крылом (на рис. 17 не показано), в котором просверливают такие же отверстия, как в крыле-кронштейне из дюралюминиевого сплава.

Руль веломобиля изготавливают из полосы дюралюминиевого сплава шириной 40 мм и длиной 700 мм и изгибают, как показано на рис. 18, где дан вид веломобиля сзади. К концам пластины 1 болтами М6 крепят отрезки трубы 2 диаметром около 20 мм, для чего концы труб пропиливают вдоль оси на необходимую длину.

Рис. 18. Вид веломобиля сзади:

_{1 — руль; 2 — труба; 3 — ручка; 4 — подкос; 5 — сиденье; 6 — спинка; 7 — нижний пояс рамы; 8 — переднее колесо; 9 — заднее колесо; 10 — задний мост}

На свободных концах труб укрепляют пластиковые ручки велосипедного руля. Руль 3 дополнительно крепят подкосами 4, выполненными, например, из металлических лыжных палок.

На рис. 19 показан поперечный разрез рулевой колонки.

Рис. 19. Поперечный разрез рулевой колонки:

_{1 — центрующая втулка; 2 — стержень вилки; 3 — конус; 4 — чашка; 5 — упорный подшипник; 6 — верхний пояс рамы; 7 — нижний пояс рамы; 8 — крыло-кронштейн; 9 — велосипедное крыло; 10 — стяжной болт}

Центрующую втулку 1 можно выточить из любого металла, но предпочтительнее из легкого алюминиевого сплава. Она должна легко входить в стержень 2 и иметь в верхней части поясок для верхнего конуса подшипника 3. Рулевую колонку (собирают из центрующей втулки 1, двух конусов 3, двух чашек 4, двух упорных подшипников 5) вместе с поясами рамы 6 и 7, крылом-кронштейном 8 и велосипедным крылом 9 стягивают болтом 10 диаметром 10 мм и длиной не менее 90 мм.

Верхний 11 и нижний 12 пояса рамы (см. рис. 17) изготавливают из полос дюралюминиевого сплава Д16Т шириной 80 мм. Длина верхнего пояса 900 мм, а нижнего 1200 мм. В передней части обоих поясов высверливают отверстия диаметром 30,5-31 мм для монтажа рулевой колонки. В каждом из поясов вокруг этого центрального отверстия высверливают 4 отверстия диаметром 6,3–6,5 мм для последующего стягивания обоих поясов между собой.

Сиденье 5 (см. рис. 18) присоединяют к верхнему поясу рамы четырьмя болтами М6. Спинку сиденья 6 крепят двумя болтами М6, которые одновременно стягивают — задние части верхнего и нижнего поясов рамы.

Задний мост веломобиля (рис. 20) собирают из двух полос 1 сплава Д16Т шириной 80 мм и длиной 500 мм, полосы 2 длиной 260 мм и двух квадратных шайб 3 размером 80х80 мм, стянутых вместе с нижним поясом рамы 8 болтом 4 диаметром 10 мм.

Рис. 20. Задний мост:

_{1, 2 — полосы дюралюминиевого сплава; 3 — квадратные шайбы; 4 — стяжной болт; 5 — уголок; 6 — втулка заднего колеса; 7 — гайка; 8 — нижний пояс рамы}

К концам полос 1 двумя болтами М8 крепят стальные уголки 5 размером 40х40х4 мм, в отверстия в вертикальной стенке которых диаметром 10 мм вставляют оси втулок задних колес 6, закрепляемых гайками 7. Изготовитель может менять размеры и геометрию рамы веломобиля, варьируя изгиб поясов и точку их крепления под спинкой. На управляемость веломобиля существенно влияет угол наклона рулевой колонки, который в нашем случае составляет 30° к вертикали. По желанию его можно также изменять, изгибая раму.

Размеры трехколесного «Шпрингмобиля» выбраны в результате компромисса между стремлением к обеспечению устойчивости и необходимостью повышения нагрузки на переднее колесо для устранения пробуксовывания. Чем дальше вперед вынесен центр тяжести водителя (сиденье), тем больше нагрузка на переднее колесо, но меньше устойчивость. Каждый веломобилист, поездив некоторое время, должен сам подобрать геометрию рамы с учетом своего стиля езды и местных дорожных условий.

«Шпрингмобиль» легко разбирается и при транспортировании может быть размещен в рюкзаке средних размеров. Для разъединения передней и задней частей веломобиля достаточно освободить болт, стягивающий рулевую колонку.

«Шпрингмобиль» не лишен недостатков и, возможно, не каждого удовлетворит. Отметим, что трехколесные веломобили выполняют в двух вариантах: с одним передним и двумя задними колесами, как у детского велосипеда (к этому варианту относится «Шпрингмобиль»), или с двумя передними и одним задним колесом. Вторая схема обладает большей устойчивостью на поворотах. Однако схема «детского велосипеда» значительно проще и конструктивно, и в изготовлении.

Недостатки «Шпрингмобиля», по нашему мнению, компенсируются простотой и низкой стоимостью изготовления в домашних условиях, небольшими габаритами, малой массой, возможностью быстрой разборки, максимальным использованием готовых узлов и деталей старых велосипедов.

Конструкция «Шпрингмобиля» отличается большой пластичностью и легко поддается усовершенствованию с учетом потребностей веломобилиста. Например, В. Щипачев в последней модели «Шпрингмобиля» заменил задний мост из набора дюралюминиевых полос и шайб центральной частью старой деревянной лыжи длиной 500 мм, которая обладает вполне достаточной эластичностью и прочностью. В усовершенствованной модификации «Шпрингмобиля» верхний пояс изготавливают из сплошного листа алюминия толщиной 3–4 мм, который выполняет роль кресла. Гибкость такого кресла вполне достаточна, чтобы веломобилист во время движения мог изменять свою позу от полусидячей до полулежачей, что заметно снижает утомляемость водителя веломобиля в дальней дороге. М. Ботштейн предложил использовать в «Шпрингмобиле» стандартный велосипедный руль, устанавливаемый в наборе рулевой колонки над крылом. П. Буровцев, изготовив простейшую сцепку, превращает два «Шпрингмобиля» в семейный тандем с вместительным багажником. Г. Стерхов заменил дюралюминиевые полосы рамы пластинами рессор автомобиля «Волга». Правда, его веломобиль представляет собой сварную конструкцию.

Всем, кто захочет построить «Шпрингмобиль» для себя, советуем не копировать предложенную конструкцию, а выполнить ее в зависимости от своих склонностей, имеющихся материалов, оборудования.

Веломобиль разработан В. Хлытиным из Нижегородской области. Это двухместная машина с корпусом из пластика или алюминия развивает на шоссе скорость до 40 км/ч. Рама цельносварная, облегченной конструкции, с приводом на задние колеса. Основные размеры веломобиля показаны на рис. 21-1. Все узлы и детали машины крепят к раме (см. рис. 21-2), которую сваривают из тонкостенных металлических трубок 19x1 мм (диаметром 19 мм, толщина стенок 1 мм). Водопроводные трубы использовать не советуем, так как рама получится переутяжеленной.

Рис. 21 (1). Двухместный веломобиль

Рис. 21 (2). Двухместный веломобиль

Веломобиль приводится в движение с помощью педалей, которые раздельно вращают два пассажира. Усилия ног передаются через цепи на заднее колесо (см. рис. 21-3).

Рис. 21 (3). Двухместный веломобиль

Можно управиться с машиной одному пассажиру или вращать педали по очереди. Но для такого режима работы потребуется специальная обгонная муфта. На обгонной муфте закреплена штатная ведущая звездочка от велосипеда (см. рис. 21-6).

С нее цепь передает усилие на редуктор-переходник (см. рис. 21-5), сделанный из коробки скоростей мопеда «Верховина».

Крепят его к раме на болтах. С редуктора-переходника уже через более прочную мопедную цепь усилие передается на заднее колесо (см. рис. 21-4).

Рис. 21 (4). Двухместный веломобиль

Вилка переднего колеса от любого дорожного велосипеда (см. рис. 21-7), а само колесо — от велосипеда «Старт-шоссе».

Управляют веломобилем рулевым рычагом-штурвалом (см. рис. 21-8), изготовленным из стальной или алюминиевой трубки подходящего диаметра. Вылет штурвала регулируется в зависимости от роста пассажира. На штурвале закреплен стандартный рычажок тормоза. Сам тормоз от велосипеда «Старт-шоссе». Его колодки зажимают специальный тормозной диск на оси заднего колеса.

Оба задних колеса от велосипеда «Старт-шоссе» с втулками свободного хода, или так называемыми двойными обгонными муфтами. При блокировке одной из муфт возможен задний ход. Крепление задних колес веломобиля к раме показано на рисунках 21-9 и 21–10). Проще всего обшивку машины сделать из тонкого листового дюралюминия, фанеры или прочного пластика. Если материалов не хватает, можете поступить так: нижнюю часть корпуса обшейте дюраллюминием или пластиком, а верхнюю обтяните брезентом, пропитав его влагоотталкивающим составом. Ветровые стекла сделайте из оргстекла и оборудуйте их дворниками. Вариантов много, поэтому подходящую конструкцию разработайте самостоятельно, исходя из наличных материалов. Если вам удастся сделать корпус веломобиля герметичным, то вашу машину легко превратить даже в аквапед. Достаточно сделать борта повыше, заменить колеса гребным винтом, и можно спускать велолодку на воду.

Узел педальной каретки (см. рис. 21–11) и сами педали (см. рис. 21–12) самодельные. В данной конструкции педали должны быть жестко соединены между собой. Советуем также установить на них туклипсы (ремешки, крепящие ступню к педали) от спортивного велосипеда — ногам будет удобнее.

Для безопасности езды на веломобиле необходимо установить электрооборудование (см. схему). Генератор можно использовать от велосипеда, лампочки для подфарников и стоп-сигналов должны быть на напряжение 6,3 В. Для фар подберите лампочки помощнее. Аккумулятор, корпуса фар и стоп-сигналов штатные, от мопедов, а для подфарников подойдут велосипедные фары или патрончики с рефлекторами от старых карманных фонарей.

Сиденья веломобиля (см. рис. 21–14) также самодельные, с регулируемой высотой. Их можно сделать и из старых стульев и из узлов крепления велосипедных седел. Нелишне предусмотреть в конструкции и съемный багажник — тогда на веломобиле можно отправиться даже в путешествие. И последнее: на раме стоит закрепить зеркала заднего обзора от мотоциклов.

Вот и вся моя подборка материалов по данной теме. Пожелания успехов самодельщикам. До встречи на дорогах.

_{Литература}

_{1. Хартончук А.П. Устройство и ремонт бытовых металлоизделий. — М.: Высшая школа, 1972.}

_{2. Хлытин В., Сергев М. От велосипеда к веломобилю. — «ЮТ для умелых рук», № 6, 1988.}

_{3. Славец 3. Велосипед в чемодане. — «ЮТ для умелых рук», № 7, 1989.}

Радиоточка… из деталей приемника

О.Ю. Прокопцева

Парадокс нынешней поры — обилия высокомудрой электронной аппаратуры в продаже не всегда сыщешь простейший однопрограммный громкоговоритель, работающий от радиотрансляционной сети. Такая радиоточка нужна многим, кого вполне устраивает разнообразная тематика проводного канала и отсутствие забот, связанных с обязательным отключением от трансляционной сети, когда домочадцы почивают либо находятся вне дома. Устроен трансляционный «говоритель» очень просто, так что изготовить его самим можно практически в каждой семье: сюда входят динамическая головка (источник звука) и трансформатор для согласования ее низкого электрического сопротивления с относительно высоким, порядка 15 вольт, напряжением радиосети, а также регулятор громкости. Но если достать динамическую головку не составляет труда, то согласующий трансформатор «трансляционного» типа — проблема того же порядка, что и готовый сетевой говоритель в целом. Однако было найдено простое и доступное решение задачи: использовать выходной трансформатор от любого транзисторного радиоприемника. Только присоединять его первичную обмотку непосредственно к радиосети нельзя, поскольку ее невысокое сопротивление создаст непомерно большую нагрузку на радиосеть. Такого не произойдет, если упомянутый трансформатор (его первичная обмотка) будет работать в паре с конденсатором — деталькой общедоступной и недорогой. Полная принципиальная электросхема сетевой «точки» показана на рис. 1.

Рис. 1

Упомянутый конденсатор нужен, чтобы понизить напряжение, поступающее на первичную обмотку L1 трансформатора Т1, и тем ограничить до допустимого уровня максимальный ток, забираемый из трансляционной сети (имеется в виду, что при этом регулятор громкости R1 стоит на максимуме). Понятно, что, вводя все большее сопротивление регулятора, мы можем по желанию снижать уровень электрического сигнала и его «звукового эквивалента», воспроизводимого динамической головкой ВА1. Обратим внимание на включение первичной обмотки трансформатора — мы используем выводы от ее средней точки и один из крайних. Трансформатор лучше взять от любого переносного (не «карманного») приемника. Динамическая головка мощностью 0,25-1 ватт (например, 0,5 ГДШ-9) берется из такого же аппарата: сопротивление ее звуковой катушки должно быть в пределах 8-10 Ом. Конденсатор годится любого типа с указанной на схеме величиной емкости, но лучше если он будет достаточно малогабаритный, например, К73П-3. Регулятором громкости послужит переменный резистор мощностью 0,4–0,5 ватт (СП-0,4, СПО-0,5). Для футляра возьмите подходящих размеров фанерную либо пластмассовую коробку, просверлив в передней стенке ряд отверстий диаметром 3–5 мм, — это будет «слуховое окошко» к звукоизлучающему диффузору головки. Еще потребуются отверстия для крепления регулятора громкости, а также для вывода шнура с вилкой X1 к радиорозетке.

До сих пор речь шла о конструкции, для которой детали приобретаются россыпью. Дело существенно упростится, если у вас имеется неисправный приемник с закрепленной в нем динамической головкой, а также штатная проводка между нею и выходным трансформатором, «сидящим» на монтажной плате. Остается лишь найти на ней соответствующие выводы первичной обмотки и связать с ними конденсатор и регулятор громкости, которым найдется место в пустующем отсеке питания. Использовать штатный регулятор громкости приемника не годится.

Можете считать, вам повезло, если в вашем распоряжении оказался неисправный радиоприемник типа «Олимпика», «Невского», имеющий 50-омную динамическую головку, например, 0,25ГДШ-2; как правило, это типичные «карманные» конструкции. В таком случае за какие-то полчаса-час вы можете обзавестись отличным «мягкоговорителем» — радиосетевым звукоизлучателем сродни лампе-ночнику. Его громкости будет достаточно для обслуживания индивидуального слушателя; весьма скромные размеры позволят легко переносить «говоритель» в удобное место. Электрическая схема и устройство такой радиоточки весьма просты (рис. 3.).

Рис. 3

Здесь достаточно извлечь из корпуса приемничка бесполезную монтажную плату, а к выводам динамической головки присоединить цепочку из конденсатора С1 и регулятора громкости R1, а также второй провод присоединительного шнура. Помимо упоминавшегося выше, здесь можно использовать более дешевый, но увесистый конденсатор типа МБМ. Его следует прикрепить липкой лентой к стенке корпуса.

Возможна также работа в качестве проводной радиоточки действующего радиоприемника с трансформаторным выходом звукового тракта (рис. 2).

Рис. 2

С этой целью убираются связи, помеченные крестиками, и вводятся немногочисленные новые, выделенные жирными линиями. Теперь к телефонному гнезду X приемника можно с помощью телефонного штекера Х2 присоединять внешнюю цепочку с уже знакомыми нам элементами C1, R1, X1. Последние следует смонтировать в маленькой пластмассовой коробочке. При работе приемника в качестве радиоточки, совместно с трансляционной сетью, батарею питания лучше вынуть из футляра. Конечно, показанную на рис. 2. доработку приемника следует доверить достаточно опытному радиолюбителю.

В круговерти нашего телефонного общения встречаются темы, требующие пристального внимания И нередко случается так — мы, положив трубку, ловим себя на том, что мимо памяти проскочили важные сведения или неразборчиво записано на клочке бумаги нечто из скороговорки услышанной информации. Подобные «проколы» случаются и при беседах с глазу на глаз, отчего многие вооружаются диктофонами. Однако этот полезный прибор оказывается не в силах помочь во время разговора по телефону: слишком велика разница в слышимости голоса у микрофона трубки и «шепота» ее наушника. Но имеется несложная в реализации возможность «вытащить» из телефона голос собеседника, причем вместе с вашим собственным, к тому же с близкими уровнями Идея проста — оба голоса снимаются в виде электрического сигнала и передаются звукоизлучателю, укрепленному у «слухового окошка» микрофона вашего магнитозаписывающего приборчика.

Упомянутый электрический сигнал проше всего снять с «говорителя» трубки, даже не вникая в хитрости устройства телефона. Присоединиться к последнему удобнее не в трубке, а в связанном с нею аппарате. Нужный адрес находится так. Сняв крышку трубки, увидим три разноцветных провода — один связан только с наушником, второй — с ним и с микрофоном, третий (он нам не понадобится) — только с микрофоном. Эти провода из трубки «ныряют» в витой шнур и легко обнаруживаются в аппарате при снятой крышке. Для удобства пометим их соответственно как «а», «в», «с» (рис. 1).

Рис. 1. Схема электрических соединений трубки и аппарата

Дальнейшие действия будут зависеть от обычного уровня звучания наушника вашей трубки. Если оно вполне громкое, останется присоединить к точкам «а», «в» аппарата шнур от микронаушника стерео - либо монотелефонов, используемых совместно с плейерами, переносными приемниками, и протянуть шнур вместе с «говорителем» к диктофону, как сказано выше[1].

Чаще звучание телефонной трубки бывает посредственным, тогда понадобится собрать простейший усилитель А1 (рис. 2), который разместим внутри корпуса аппарата.

Рис. 2. Принципиальная схема усилителя

Вход усилителя соединяется отрезками тонкого изолированного провода с намеченными точками «а» и «в». Первый каскад на транзисторе VT1 усиливает снимаемый сигнал по амплитуде, следующий, с VT2, делает его способным уверенно озвучить дополнительный наушник BF1 при диктофоне. Поскольку пользование диктофоном совместно с телефонным аппаратом имеет эпизодический характер, для экономии энергии источника питания GB1 введен выключатель питания SA1. Для удобства пользования последний лучше разместить на свободном месте корпуса аппарата, но если нежелательно дырявить его, выключатель вынесем наружу (рис. 3) и разместим его в небольшой пластмассовой коробочке А2, куда выведем концы от точек усилителя «d», «е», «f», и присоединим концы шнура телефона BF1.

Рис. 3. Схема связи аппарата с диктофоном

Последний можно закрепить на диктофоне посредством кольца из плоской резинки в тканевой оплетке. Достаточную для диктофона громкость и чистоту звучания BF1 можно отрегулировать подбором номинала резистора R1 усилителя. Для уменьшения габаритов платы усилителя возьмем резисторы типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25; конденсатор С1 — типа КЛС, С2-К35-16. Выключатель питания — любого типа, размером поменьше. Источником питания может служить один полуторавольтовый гальванический элемент, например, типа LR03 (ААА) либо LR6 (АА).

Как ни прост наш самодельный усилитель, его изготовление может вызвать затруднения у тех из читателей, кто никогда подобным делом не занимался. На этот случай подскажем другой ход, если в вашем распоряжении имеется аудиоплейер с безнадежно неисправным лентопротяжным механизмом. Чем привлекателен такой вариант (опробованный автором в первую очередь) — в готовом корпусе уже есть усилитель с регулятором громкости, гнездо для присоединения наушника (BF1 по рис. 3), отсек для элементов питания обычно типоразмера АА, выключатель, управляющий не только лентопротяжным механизмом, но и цепью питания. Здесь ничего не требуется «строить» заново, а лишь отсоединить пару проводков: один — у электродвигателя, другой — у магнитной головки. Вместо последней присоединим два проводничка, которыми свяжем вход усилителя плейера с точками «а», «в» в корпусе телефонного аппарата. Уровень выходного сигнала установите регулятором громкости таким, чтобы микрофон диктофона воспринимал его без перегрузки, что проверяется контрольной записью телефонного разговора. На случаи, когда возникает необходимость переносить аппарат в другое место, а проводная привязка к диктофону мешает этому, можно ввести легко разъединяемый разъем между аппаратом и плейером (в варианте по рис. 3 — на выходе узла А2). Разъемом послужат хотя бы контактные колодки от использованных батареек типа нашей «Кроны». Контакты разъема желательно прикрыть кусочком изоляционной ленты.

Поскольку усилитель, имеющий автономное питание, не потребляет энергии из телефонной сети, отсутствует какое-либо влияние на ее работу