Резюме
Проверяем на практике качество ремонта. Используя разные скоростные режимы, необходимо испытать велосипед. Достаточно прислушаться к своим ощущениям, чтобы понять – есть люфт колеса или нет, крепко ли оно зафиксировано. Правильный ремонт приносит в дальнейшем ощущение комфорта и уверенности. При несерьёзном отношении к работе вторичная регулировка неизбежна.
Проводить ремонт и обслуживание задней втулки своими руками несложно. При необходимости заменить всю конструкцию, предпочтительнее выбрать модель, идентичную вышедшему сейчас из строя аналогу. Если нет уверенности или возможности провести ремонт задней втулки собственноручно, весьма разумно воспользоваться услугами специалиста. В противном случае высока вероятность повреждения самой детали.
Из чего состоит и как работает планетарная втулка
Устройство планетарных втулок достаточно сложное и напоминает механизм автомобильной коробки передач. Для наглядности покажем стандартную схему для всей планетарной передачи:
Компоненты шестерного отсека скоростной втулки: 1 – солнечная шестерня, 2 – сателлиты, 3 – водило, 4 – эпицикл
Желтым цветом изображена солнечная шестерня. «Солнышко» жестко закреплено на оси заднего колеса велосипеда. Именно с ней зацепляются обозначенные синим цветом планетарные шестеренки. Для их фиксации используется «водило» (зеленый цвет). Эта деталь не позволяет сателлитам – так иначе можно называть планетарные шестерни – разъезжаться и сцепляться друг с другом, а также определяет их направление движения.
Довершает механизм эпициклическая шестерня, которая вращается за счет педалирования. На рисунке она показана красным цветом.
Звездочка сопрягается с механизмом втулки с помощью шлицевого привода, исполнительного механизма втулки. При изменении передачи он изменяет скорость вращения водила относительно кольцевой шестерни, благодаря чему и достигается подстройка велосипеда под угол направления дороги и регулируется его скорость.
Интересная особенность такого типа механизма – это работа в качестве редуктора. Солнечная шестерня играет роль неподвижного элемента, эпицикл – ведомого элемента цепи, водило замыкается на корпус втулки. Для примера рассмотрим, как работает механизм планетарной передачи на простой трехскоростной планетарке:
- Пониженная передача. Кольцевая шестерня опережает водило за счет его зацепления корпуса планетарной втулки. Передаточное отношение меньше единицы и составляет 0.733.
- Главная передача. Крутящий момент с эпицикла передается на втулку за счет зацепления ее с планетаркой. Иначе говоря, со втулкой соединено не водило, как на первой передаче, а звездочная шестерня. Что происходит при этом? Втулка вращается быстрее водила, а для достижения максимальной скорости понадобится больше усилий по сравнению с пониженной передачей.
- Передаточное число повышенной, или третьей, передачи больше единицы, и для трехскоростных велосипедов оно составляет 1.364. Направление движения водила и втулки противоположны, благодаря чему достигается ее ускорение по сравнению с главной передачей.
- Для планетарных втулок с 5, 7 и т.д. скоростями диапазон передаточных отношений выше, чем у трехскоростной за счет большего количества шестеренчатых механизмов. Принцип работы многоскоростных и простых втулок будет одинаковым. Разница только в том, что у каждой планетарной составляющей будут свои фиксированные (как у 3-х ступенчатой планетарки) значения отношений передач, а в целом у механизма их будет в несколько раз больше.
Планетарная коробка передач для велосипеда
В традиционном понимании отсутствует коробка передач и у велосипедного транспорта, обеспеченного планетарными механизмами. Это втулки с той же солнечной шестерней, которая жестко крепится к задним колесам на их оси. Также для фиксации применяется водило, определяющее направление движения сателлитов и не позволяющее им разъезжаться и сцепляться между собой. И самый ответственный элемент планетарной «коробки» велосипеда представлен эпициклической шестерней, вращение которой происходит за счет кручения педалей. В момент изменения передачи исполнительный механизм втулки (шлицевой привод) меняет показатели динамики водила, что и дает эффект регулировки скорости.
То есть можно вновь заключить, что планетарная модель работает в качестве редуктора. В данной системе эпицикл выполняет функцию ведомого звена цепи, солнечная шестерня сохраняет неподвижное состояние, а водило замыкается на корпус. При этом рабочие схемы простых и многоскоростных втулок будут одинаковыми. Небольшая разница заключается лишь в том, что у каждого узла планетарной системы наблюдаются свои строго определенные показатели отношений передач.
Область применения планетарных втулок
Планетарные втулки используются в основном на городских и прогулочных велосипедах. В связи с тем, что они имеют достаточно большой вес, их очень неудобно использовать на спортивных велосипедах.
Элемент 100 жестко соединен с элементом 22 и, таким образом, вращается с элементом 22. Тормоз 1 и тормоз 2 подключены к раме велосипеда. Второй планетарный механизм имеет две шестерни Р1 и Р2, неподвижно соединенные с несущим валом 201, и поэтому шестерни Р1 и Р2 вращаются вместе с валом 201. Несущий вал 201 закреплен на держателе 200.
Несущая машина 200 представляет собой реакционный элемент и включается с тормозом 1. Шестерня шестерни Р3 и Р4 каждый закреплена на несущем штифте 301 и, следовательно, вращается вместе. Кроме того, каждый планетарный несущий механизм соосно с другими о валу 22, и каждый из планетарных несущих механизмов соединен последовательно.
Спортивные велосипеды в основном применяют для езды на рельефной местности, с множеством ухабов, и если на них будет установлена планетарная втулка, это создаст множество неудобств и проблем.
Поэтому ее лучше устанавливать на велосипеды для городской езды, потому что эти велосипеды не встречают сильных нагрузок и их используют в основном для ровных дорог.
При зацеплении каждая односторонняя муфта блокирует каждый соответствующий планетарный несущий механизм с передаточным отношением 1. Втулка 52 3 с низким трением и входной элемент 22. Для простоты ссылок следующие сборки также могут обычно упоминаться как первый планетарный механизм, второй планетарный механизм и третий планетарный механизм.
Следовательно, предлагаемое устройство содержит велосипед, содержащий раму и, по меньшей мере, одно колесо, прикрепленное к раме, причем рама дополнительно содержит приемник, первую планетарную передачу, расположенную в приемнике, причем первая планетарная зубчатая передача содержит входной элемент, соединенный с кольцевую шестерню, содержащую кольцевую шестерню и кольцевую шестерню, кольцевую шестерню в зацеплении зацепления с шестерней, шестерней и шестерней, прикрепленной к первому держателю, причем первый держатель включен с первым тормозом, между первой несущей и зубчатой шестерней, шестерней, зубчатой шестерней, соединенной со вторым держателем, третьей шестерней и четвертой шестерней, прикрепленной к второму держателю, третьей шестерни в зацеплении зацепления с кольцевым зубчатым колесом, со вторым тормозом, вторую одностороннюю муфту, расположенную между кольцевой шестерней и зубчатым колесом, четвертую шестерню в зацеплении зацепления с выходной звездочкой, колесо, имеющее ступицу, вторую планету расположенную в ступице, и бесконечный элемент для передачи крутящего момента, обученного между первой выходной шестерней передачи планетарной шестерни и второй планетарной передачей.
Поскольку городские байки используют для ежедневной езды, на них лучше всего устанавливать планетарные втулки на 3, 8 и 11 скоростей. Это конечно обойдется дороже, чем обычная классическая втулка, но у планетарной намного больше срок службы, они не ломаются и за счет этого увеличивается износ цепи.
Планетарная втулка
Планетарная втулка – закрытая система переключения скоростей для велосипеда, весь механизм находится внутри задней втулки. Конструкция надёжная и долговечная. В простых планетарных втулках 3 скорости, самые продвинутые модели имеют до 14 передач.
Наибольшую популярность планетарные втулки получили в первой половине 20 века, практически на каждом велосипеде стояла такая втулка (особенной популярности они пользовались в Великобритании, Голландии, Германии, Скандинавии). Однако, появившиеся позже переключатели скоростей и кассеты, вытеснили планетарные втулки, благодаря своей дешевизне и неприхотливости.
У велосипеда с планетарной втулкой отсутствует внешний переключатель снаружи лишь одна звезда и цепь, а весь механизм переключения спрятан внутри задней втулки. Это самое главное преимущество планетарных втулок – нет лишних деталей, которые так легко повредить при падении. Вся система переключения находится внутри корпуса втулки, надёжно защищена от грязи и внешнего воздействия. Переключения можно производить как под нагрузкой, так и без, поскольку цепь всё время стоит на одних передачах, то нет вероятности её повреждения при переключении. В отличие от классической системы переключения, планетарная втулка совместима с задним ножным тормозом.
Главный недостаток планетарных втулок – большая стоимость и плохая ремонтопригодность. Сложный механизм переключения внутри втулки стоит намного дороже классической системы переключения.
Планетарная втулка надёжна, при правильной эксплуатации ресурс – десятки тысяч километров. В приводе используются толстые цепи и звездочки, их ресурс во много раз превышает срок службы аналогичных компонентов велосипедов с классическим переключателем. Планетарная трансмиссия не требует обслуживания, единственная регулировка – подтяжка тросика в процессе эксплуатации. Однако если что-то сломается в планетарной втулке, то ремонт может обойтись дорого и делать его придется в специализированной мастерской.
Несмотря на большое количество скоростей в самых продвинутых моделях, не для всех видов катания будет достаточно скоростей планетарных втулок. Такая система переключения скоростей подойдет для неспешного, комфортного катания по городу, лесу и паркам. Но если мы говорим про езду в стиле кросс-кантри или более экстремальное катание на велосипеде, то количество скоростей и диапазона передач будет недостаточно.
Стоит отметить и намного больший вес планетарной втулки, если сравнивать с классической системой передач, развесовка велосипеда будет смещена в сторону заднего колеса. Не всем это подойдёт и не для каждого вида катания это будет приемлемо.
Плюсы
Большой ресурс при правильной эксплуатации
Механизм переключения передач полностью закрыт в корпусе втулки, что позволяет защитить его от попадания грязи
Совместим, как с ручными тормозами, так и с задним ножным тормозом
Минусы
Большая стоимость
Больший вес по сравнению с классической системой переключения
Сложный ремонт, под силу только квалифицированным специалистам по планетарным втулкам
Если Вам необходим велосипед для спокойного катания по городу и паркам, Вы не гонитесь за количеством передач и хотите иметь надёжный велосипед без лишних деталей и простой в эксплуатации, то планетарная втулка именно то, что Вам надо.
Из чего состоит планетарка
Знать все тонкости строения и работы «планетарки» необходимо или инженерам, которые проектируют такие механизмы, или специалистам, занимающимся их обслуживанием. Рядовому велосипедисту эта информация совершенно не нужна. Во-первых, обывателю сложно понять все нюансы и технические термины. Во-вторых, велолюбителю достаточно знать только принцип использования планетарки, тогда как информация о строении или функционировании ему никогда не пригодится.
Все-таки, рассмотрим, из чего состоит эта деталь. На рисунке ниже вы можете увидеть строение стандартного приспособления.
Обычно в «планетарку» входят следующие компоненты:
- Солнечная шестеренка – желтая.
- Водило – синее.
- Кольцевая шестеренка – красная.
Основная задача планетарной втулки – регулировка скорости и обеспечение равномерности движения. Она может оснащаться тремя, пятью, семью передачами и т. д. Чем больше скоростей, тем точнее регулировка и сложнее строение механизма.
Это интересно: Передняя вилка, конструкция вилок, виды и настройка передней вилки
Особенности
Рассмотрим особенности планетарок:
- Некоторые механизмы обладают не только передними, но и задней передачей. Она окажется особенно удобной для велосипедов с тремя колесами.
- Вместе со втулками принято устанавливать корпус для защиты цепи. Он позволяет существенно увеличить срок службы механизма.
- Сейчас в продаже представлены планетарки с различным количеством передач. Максимальный параметр – 14 скоростей. Но подобные модели редко можно найти в магазинах. Также их недостатком становится высокая стоимость, этот факт обуславливает низкий спрос на такой товар.
- Можно применять втулки с фиксированной подачей. Особенно полезными они окажутся в зимнее время.
Как часто нужно смазывать втулку Shimano Nexus Inter 3? Чем смазывать? Нужно ли её разбирать для смазки?
По поводу технического обслуживания втулки у меня есть отдельный пост с официальной информацией производителя. Если кратко, Shimano рекомендует смазывать втулку с периодичностью один раз в два года или один раз в 5000 км. Сам процесс смазывания предлагается выполнять следующим образом: втулку разобрать, извлечь механизм, окунуть в специальное ремонтное масло, выдержать в нём механизм некоторое время, извлечь, дать смазке стечь и собрать втулку.
Также могу поделиться собственным опытом. На момент написания этого текста, я смазывал втулку всего два раза и оба раза литолом. Первый раз без разборки, закачивая разжиженный маслом литол через ось с помощью шприца. Второй раз втулку разобрал и смазал точечно чистым, не разбавленным литолом. Попробовав оба варианта, я пришёл к мнению, что наилучшим для меня способом является смазка втулки с разборкой. А на вопрос «чем смазывать?», каждый велосипедист предложит свою, уникальную, неповторимую и самую лучшую смазку. По моему же мнению, обычного литола для этих целей вполне достаточно.
Планетарный механизм: назначение и устройство
В устройстве трансмиссии планетарный механизм позволяет изменять скорость, а также при необходимости направление вращения выходного вала. При этом в работе механизма можно выделить зависимость, что чем ниже будет скорость вращения выходного вала, тем большим будет на нем крутящий момент.
Итак, планетарная передача в основе имеет несколько вращающихся шестерен. Шестерни бывают следующих видов:
- солнечная шестерня;
- коронная шестерня
- сателлиты;
Само свое название планетарный механизм получил благодаря особенности размещения шестерен (подобно планетам вокруг солнца). Схема устройства предполагает, что в центре расположена солнечная шестерня, вокруг которой вращаются сателлиты. Сателлиты связаны между собой водилом, снаружи сателлитов установлена коронная шестерня. Указанные виды шестерен связаны с входным или выходным валом.
Общий принцип работы планетарной передачи состоит в том, чтобы одна из шестерен (солнечная, коронная или водило) имела жесткую фиксацию. В этом случае элемент становится передающим.
В качестве примера можно представить, если закреплена коронная шестерня, тогда входной вал передает крутящий момент на солнечную шестерню. От солнечной шестерни идет передача момента дальше на сателлиты. Сателлиты проходят по коронной шестерне и вращают водило.
Водило, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал коробки. По такому принципу построена планетарная коробка передач, куда также включены специальные системы торможения (тормоза) и блокировки элементов планетарного механизма.
С учетом особенностей конструкции можно выделить два типа планетарных передач:
- в первом типе блокируется только один тип шестерен (одноступенчатая планетарная передача);
- во втором возможна блокировка разных видов шестерен (многоступенчатая планетарка);
Также планетарный ряд может быть как с закрепленным элементом, так и с дифференциальным. Во втором случае ни один из элементов не зафиксирован жестко, что позволяет изменять вращение отдельно (посредством усилий, которые прикладываются к валам). Данный механизм позволяет вращаться наименее нагруженному валу с наибольшей скоростью.
Статья в тему: Распредвал
Где используется планетарный механизм в автомобиле
Начнем с того, что планетарная передача используется в устройстве различных типов техники. Что касается автоиндустрии, чаще всего планетарный механизм лежит в основе дифференциала автомобиля.
Дифференциал стоит на каждой ведущей оси. Именно в дифференциале использован такой тип планетарной передачи, где ни один из элементов не имеет жесткой фиксации. Через входной вал момент передается на шестерню (не коронную, так как зубья расположены не вниз, а по сторонам). Шестерня передает момент на сателлиты, к которым присоединены 2 солнечные шестерни.
Принцип работы таков, что сателлиты вращаются с одинаковой скоростью, однако солнечные шестерни могут иметь разную скорость вращения, причем отличную друг от друга. Однако если сложить скорости, сумма всегда является одинаковой.
Идем далее. Планетарная передача также лежит в основе гидромеханической планетарной коробки передач АКПП. Если просто, общий принцип работы также основывается на вращении трех типов шестерен. При этом устройство намного сложнее, так как современная коробка передач требует от 5-и до 6-и передач для движения вперед. Вполне очевидно, что на одном планетарном механизме невозможно реализовать такую задачу.
В устройстве современной трансмиссии инженеры используют целый планетарный ряд АКПП. Планетарные ряды фактически являются связанными между собой несколькими планетарными механизмами. Благодаря такой конструкции можно гибко реализовать диапазон передаточного соотношения от 0.7:1 (для повышенных передач) и 4.5:1 (на пониженных). Передаточное соотношение, например, 0.7:1, означает, что на один оборот выходного вала входной вал делает 0.7 оборота.
Также в устройстве АКПП имеются специальные тормозные механизмы, которые нужны для переключения передач. Указанные механизмы (тормоза АКПП) имеют возможность притормозить вращение шестерен, а также полностью их заблокировать для подключения других элементов.
Подбор чисел зубьев планетарных передач
Число зубьев колёс подбирают на первом этапе расчёта планетарной схемы по заранее установленному передаточному отношению. Особенность проектирования планетарного ряда заключается в соблюдении требований правильной сборки, соосности и соседства механизма:
- зубья сателлитов должны совпадать с впадинами солнца и эпицикла;
- планеты не должны задевать друг друга зубьями. На практике более 6 сателлитов не используют из-за трудностей равномерного распределения нагрузки;
- оси водила, солнечного и коронного колёс должны совпадать.
Основное соотношение подбора зубьев передачи через передаточное число выглядит так:
i = 1+Zкорона/Zсолнце,
где i — передаточное число;
Читать
Какая АКПП самая надежная и лучшая, рейтинг автоматических коробок
Zn — количество зубьев.
Условие соосности соблюдается при равных межосевых расстояниях солнечного колеса, короны и водила. Для простой планетарной зубчатой передачи проверяют межосевые расстояния между центральными колёсами и сателлитами. Равенство должно удовлетворять формуле:
Zкорона= Zсолнце+2×Zсателлит.
Чтобы между планетами оставался зазор, сумма радиусов соседних шестерней не должна превышать осевое расстояние между ними. Условие соседства с солнечным колесом проверяют по формуле:
sin (π/c)> (Zсателлит+2)/(Zсолнце+Zсателлит),
где с — количество сателлитов.
Планетные колёса размещаются равномерно, если соотношение зубьев короны и солнца к количеству сателлитов окажется целым:
Zсолнце/с = Z;
Zкорона/с = Z,
где Z — целое число.
Как правильно переключать передачи при движении на велосипеде
Странно? Ничуть. Планетарный механизм имеет сходство с механической КПП машины, а там ведь тоже при переходе с одной передачи на другую газ отпускается. А «газ» для велосипедиста – это кручение педалей.
Переходить с одной передачи на другую нужно немного заранее, и делается это так:
- Велосипед движется накатом, усилия на педали минимальны.
- С помощью ручки переключается передача.
- Через несколько оборотов колес (около 2 секунд) можно педалировать.
Езда в гору сопровождается переходом на пониженную передачу, то есть передаточное отношение должно быть меньше, чем до перехода. На трехскоростных планетарках это просто: перейти на первую передачу. С другими вариантами вполне нормальным будет переключиться, например, с третьей на вторую.
На повышение нужно идти последовательно, то есть сначала первая, затем вторая и так далее. При сбросе скоростей можно перешагивать. В однообразных условиях, где нельзя развить скорость (тротуар с пешеходами, например), лучше применять только главную передачу без переключений.
Велосипеды с планетарными втулками способны преодолевать значительные расстояния без большого количества спусков и подъемов, поэтому их часто можно встретить в больших городах с развитой сетью дорог и населенных пунктах на ровной местности. Такой вариант трансмиссии идеально подойдет тем, кто не хочет постоянно возиться с кассетами и цепями и при этом часто ездят по городу, загородным поселкам и равнинным трассам.
Переключение скоростей применяется на велосипедах практически всех видов. Данный механизм расположен на заднем колесе. Один из таких видов – это планетарная втулка для велосипеда. Как она устроена и стоит ли ее использовать?
Важно! Главное отличие планетарной трансмиссии от звездочной, которую можно легко , заключается в том, что механизм спрятан внутри втулки, а не располагается около колеса – это защищает его элементы от внешних воздействий, делает его более надежным и долговечным. Планетарная втулка для велосипеда состоит из набора шестеренок. По устройству она довольно сложна, так как работает по принципу автомобильной коробки передач
По устройству она довольно сложна, так как работает по принципу автомобильной коробки передач.
Планетарная втулка для велосипеда состоит из набора шестеренок. По устройству она довольно сложна, так как работает по принципу автомобильной коробки передач.
Механизм включает в себя следующие элементы:
- солнечная шестерня, жестко сцепленная с осью колеса;
- планетарные шестерни, или сателлиты;
- водило – соединяет и фиксирует сателлиты;
- эпицикл – кольцевая шестеренка.
Снаружи корпуса трансмиссии расположена единственная звездочка, соединенная с механизмом посредством шлицевого привода. При переключении передачи ручкой на руле он изменяет скорость вращения водила относительно эпицикла.
У втулки самого простого типа имеется три передачи, которые работают следующим образом:
- Пониженная – эпицикл зацепляется за сателлиты, которые вращают солнечную шестерню. На каждые 4 оборота звездочки колесо совершает 3 оборота.
- Прямая – эпицикл соединен с солнечной шестерней напрямую, минуя передаточные шестеренки, благодаря чему достигается соотношение вращений колеса и звездочки 1:1.
- Повышенная. При ее включении механизм работает наоборот – звездочка передает усилие на планетарные шестерни, которые вращают эпицикл, момент от которого передается на солнечную шестерню. За счет этого передача повышается на 33–36%.
В зависимости от количества сателлитов передач может быть от 3 до 14, но наиболее распространены планетарные втулки велосипеда, устройство которых обеспечивает наличие 5 или 7 скоростей.
Но если вы только собрались приобретать велосипед, перед вами также будет сложная задача: какой выбрать. Можете отдать предпочтение одной из или же попробовать подобрать , если вы уже находитесь в почетном возрасте.
Что в итоге
Как видно, планетарная АКПП и другие узлы на основе планетарного механизма активно используются в современной автоиндустрии. Более того, массовое производство автоматических планетарных коробок практически вытеснило в развитых странах механические КПП.
Благодаря удобству и качеству работы АКПП пользуются большой популярностью, продолжая вытеснять МКПП даже из бюджетного сегмента (например, китайские авто с автоматом).
Как работает коробка-автомат: классическая гидромеханическая АКПП, составные элементы, управление, механическая часть. Плюсы, минусы данного типа КПП.
Понижающая (пониженная) передача: назначение передачи, особенности работы. Как пользоваться понижающей передачей и когда включать пониженную передачу.
Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия
Коробка отбора мощности (КОМ): для чего предназначена, как работает КОМ, особенности, виды и типы. Что нужно учитывать при эксплуатации данной коробки.
Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.
Устройство полного привода, виды и типы полного привода, схема устройства привода на полноприводных авто. Полноприводные коробки, особенности.
