Всё о цепи для начинающих: Диагностика

ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ЦЕПИ

1. Принцип смазки цепей
2. Ресурс цепей
3. Механизм износа цепи
4. Метод диагностики состояния цепи
5. Измеряем длину велосипедной цепи
6. Другие методы измерения растяжения цепи
7. Как натянуть цепь
8. Визуальный осмотр цепи
9. “Симптомы” износа цепи

---

 

1. Принцип смазки цепи

В цепи есть три точки, где должна находиться смазка.

Первая и самая важная точка – это место, где пины трутся о внутренние пластины, во время поворота звеньев цепи относительно друг друга.

Вторая точка – это внутренняя поверхность ролика. Смазка в этом месте обеспечивает свободное вращение ролика при попадании его на зубья и во время схода с них. Если ролик не вращается, то он скользит по зубьям и вызывает увеличенный износ звезд.

Третья точка – это место соприкосновения внешних и внутренних пластин, хотя место их контакта намного меньше нагружено, чем другие места.

В "цепях старого образца", чтобы масло попало на пин, ей необходимо пройти внутрь стакана между пластинами – внутренней и внешней. Если использовать спрей, то масло внутрь звена проникает с двух сторон одновременно. Воздух, оставшийся внутри стакана может закупорить вход для дальнейшей смазки. К тому же в открытое пространство между внутренней и наружной пластинами попадает пыль и сильно загрязняет цепь. Поэтому, если все же масло попадает внутрь стакана, то уже загрязненным.

В цепи без стаканов смазка "работает" немного иначе. Когда масло попадает на ролик, то просачивается внутрь с двух сторон и вытесняет воздух через зазор между двумя половинами стакана. Если капнуть масло только на ролик, то оно всё равно попадает и на внутреннюю поверхность ролика и на пин, а по нему и в зазоры между пластинами. Так как боковые пластины смазываются изнутри, то поток смазки вымывает грязь наружу.

Ролики цепи очищаются сами, при контакте с зубьями звезд.

---

 

2. Ресурс цепей

Из-за маленького ресурса (сравнительно с другими узлами велосипеда),  некоторые компоненты трансмиссии, включая и цепь относят к расходным материалам.

По разным оценкам ресурс компонентов трансмиссии составляет от 5 до 20  тысяч километров (система высокого уровня имеет больший ресурс – до 30 тысяч и более). Качественная цепь должна прослужить несколько тысяч километров. Менее дорогие могут не пройти и тысячи.

Перейдя по ссылкам можно ознакомиться с химическим составом отдельных элементов цепи:
http://n-b-cherkasov.narod.ru/z/rontgen/chain.html
http://n-b-cherkasov.narod.ru/z/rontgen/chain2.html

По уровню качества (читай "цены") компонентов можно судить о предполагаемом ресурсе цепи.

У каждого производителя своя маркировка цепей.

Например, цепи от Шимано маркируются буквенной и цифровой частью ("CN-HG9000-11", "CN-HG95", "CN-CH54").

Буквы "CN" указывают на то, что это цепь (Chain), буквенная часть после дефиса описывает тип цепи ("HG" – HiperGlide;  "IG" – Interactive Glide, “UG” - UniGlide), а цифровая часть обозначает уровень качества цепи (если не ошибаюсь, твёрдость стали). Чем выше эта цифра, тем более качественная (и соответственно более дорогая) цепь.

Стоит упомянуть, что качество цепи зависит не только от состава материала цепи, но и от термической и химической закалки материалов. а также внешнего антикоррозийного слоя, обычно это никель.

• Цепи начального уровня обычно выполняют из хром-стального состава без антикоррозийного слоя, например SRAM PC 951;
• Цепи среднего уровня с внешними пластинками с никелевым покрытием, но внутренние пластинки без него, например,  SRAM PC 971;
• Цепи высокого уровня внешние и внутренние пластинки с никелевым антикоррозийным покрытием, например, SRAM PC 991 и KMC X9.93 9;
• Цепи высшего эшелона дополнительно имеют улучшенные антикоррозионные технологии (EcoProTeQ Anti-Rost Technologie (EPT)), более дорогой состав сплава крепкой стали, лучшее скольжение роликов, полые пины для снижения веса, особая геометрия пластинок звеньев для более четкого и быстрого переключения передач (X-Bridge), например, KMC X9 EPT 9, Sram PC 991, Campagnolo Record 9.

Спортсмены времён СССР различают мягкие и твердые цепи, и способны по цвету поверхности и звуку работы опередить качество цепи.

Простым смертным остаётся доверять технической документации производителей.

Более подробно с техническими характеристиками цепей (как впрочем, и других компонентов) можно ознакомиться на официальных сайтах их производителей.

Так как обзор цепей всех производителей займёт несколько десятков страниц (и навряд ли будет пользоваться спросом), не будем тужиться в этом направлении. С вышеупомянутыми компонентами Шимано (линейки 2015-2016 годов) можно ознакомиться, пройдя по ссылке: http://si.shimano.com/

Какую бы конструкции не придумывали инженеры, какие бы материалы не применяли, нет ничего вечного. Всё изнашивается в процессе работы. В результате износа, цепь становится длиннее и она перестаёт попадать между зубьями звёздочек, расстояния между которыми точно соответствует расстоянию между центрами отверстий пластин исправной цепи. Стенки пластин начинают наезжать на края зубьев, постепенно стачивая их.

Чем больше растянута цепь, тем быстрее изнашиваются и зубья звёзд, провоцируя ещё больший износ цепи.

---

 

3. Механизм износа цепи

В процессе работы (передачи крутящего момента) пины и пластины велосипедной цепи испытывают на себе непрерывное воздействие сил трения. Воздействие это тем разрушительнее, чем меньше  смазки и больше абразивных частиц (твёрдой грязи) находится в местах трения. От этого пины становятся тоньше, а отверстия пластин увеличиваются в диаметре.

В результате цепь постепенно становится длиннее, так как увеличиваются расстояния между центрами звеньев. При этом, все компоненты трансмиссии начинают испытывать ненормальную нагрузку при работе.

По мере износа цепи место контакта цепи и звезды поднимается по профилю зуба звёздочки от основания зуба к вершине, что приводит в конечном счёте к нарушению зацепления. При этом предельно допустимое увеличение шага цепи тем меньше, чем больше количество зубьев звёздочки.

В передаче полезной нагрузки участвуют 3–7 зубьев в зависимости от общего количества зубьев в звезде. Затем следует участок с ненагруженными зубьями  и наконец 2– 4 зуба работающих тыльной стороной.

Цепная передача выходит из строя по следующим причинам:

1. Износ шарниров и как следствие удлинение цепи
2. Усталостное разрушение пластин
3. Выкрашивание и разрушение роликов
4. Износ зубьев звездочек.

 

Отсюда следует, что срок службы цепной передачи ограничен долговечностью цепи. А долговечность цепи зависит от износостойкости шарниров. Материал и термическая обработка которой имеют решающее значение.

Звёздочки конструируют, учитывая, что цепь со временем удлиняется. Поэтому профиль звёздочки обеспечивает зацепление с цепью, имеющей до определенной степени увеличенный шаг в следствии износа. При этом ролики цепи контактируют с участками профиля зубьев, более удаленными от центра звездочек.

 

---

 

4. Метод  диагностики состояния цепи. Теория.

В соответствии с требованиями ГОСТа (ISO) производители велосипедных цепей выдерживают определённые параметры при изготовлении:

При диагностике растяжения цепи контролируют расстояние между центрами соседних пинов. На схеме это параметр "p", и называется он "шагом цепи". Шаг (p) новой цепи должен быть равен половине дюйма (12,7 мм). Для более точного диагноза измеряют участок из нескольких звеньев. Так как западные друзья опередили нас в стандартизации, поэтому всё приходится измерять в неудобных для нас величинах.

Существуют допуски, в пределах которых можно использовать роликовые цепи без нанесения значительного урона зубьям звёзд.

И этот допуск зависит от количества зубьев на звезде, чем меньше зубьев, тем больше допуск. Этот допуск распространяется на все роликовые цепи, кроме велосипедных много-скоростных. Это связано с их конструкцией, которая была описана ранее. 

Для много-скоростных велосипедных цепей этот допуск составляет лишь 1% от общей длины.

Принято измерять участок из 24-х звеньев, что соответствует одному футу. Один фут равен 12 дюймам, что в переводе на привычную нам СИ равно 304,8 миллиметрам (25,4 мм*12). 

Способ диагностики удлинения цепи с помощью линейки удобен с использованием дюймовой линейки, но и сантиметровая подойдёт.

Если длина соответствует 0 - 1/16" (304,8-306,4 мм) – это удлинение  на 0–0,52%%.

Если длина составляет 1/16"- 1/8" (306,4-307,9 мм) – это удлинение на 0,52–1,02%%.

Конструкция велосипедной трансмиссии рассчитана на нормальную работу при предельном растяжении цепи до 1%.

Дальнейший износ цепи приводит к ненормальному (увеличенному) износу всех компонентов цепной передачи. Это значит, что дальнейшая эксплуатация цепи будет "убивать" зубья используемых звёздочек, включая пластиковые шестерни на заднем переключателе.

Существует так называемое "нормальное удлинение" цепи. То есть в первые 50-250 км работы она удлиняется в незначительных пределах и это является нормой.

На графике представлено растяжение цепи в зависимости от времени её работы:

Участок ОА – это и есть нормальное растяжение цепи;

Участок АD – удлинение цепи при работе сухой цепи (без смазки);

Участок АВ – нормальная работа цепи, смазанной на заводе-изготовителе;

Участок ВС – удлинение цепи после потери смазывающих свойств заводской смазки;

Участок ВЕ – работа цепи при регулярной смазке.

Числовых показателей нет ни на оси абсцисс, ни на оси ординат, так как и процент износа и время работы цепи зависят не только от смазки, но и от режимов и условий её работы.

---

 

5. Измеряем длину велосипедной цепи. Практика.

Чтобы измерить цепь нам необходимо:

1. Смириться с тем, что велосипедная цепь – это расходный материал и не расстраиваться от полученного результата измерений.
2. Найти металлическую линейку (дюймовую или сантиметровую).
3. Натянуть велосипедную цепь.
4. Выбрать пин на натянутом участке цепи. От него будем измерять.
5. Приложить линейку к натянутому участку цепи так, чтобы риска с отметкой "0" стала ровно по центру выбранного пина.
6. Отсчитать от выбранного пина 25 звено и посмотреть на линейку.

На какую риску линейки указывает воображаемый центр пина 25 звена?

Если риска указывает до (1/16") 306,4 мм – выдыхаем и катаемся дальше.

Если риска приближается к (1/8") 307,9 мм – хмуримся, запоминаем, что пора покупать новую цепь и идём кататься дальше.

Если риска пересекла границу в (1/8") 307,9 мм – нужно принять решение: будем укатывать цепь и всю трансмиссию в хлам или поставим новую цепь?

Если решили укатывать в хлам – запоминаем, что вскоре придётся купить новую цепь, кассету, систему, звездочки для переключателя и катаемся дальше. Если  решили ставить новую цепь – то самое время выбрать и купить её.

А можно дочитать до конца статью и узнать, что есть ещё и третий вариант

---

 

6. Другие методы измерения растяжения цепи.

Существует ещё минимум три способа измерения износа цепи. Это:

• измерение с помощью калибра;
• измерение с помощью штангенциркуля;
• измерение “дедовским” способом.

В природе есть так называемые "калибры" они же "индикаторы износа цепи", инструменты специально предназначенные для измерения степени износа цепи со стандартным шагом 12,7 мм.

Но в связи с тем, что производители пользуются разными стандартами, может случиться такое, что используемый Вами калибр показывает неверные данные.

Калибр измеряет не расстояние между центрами пинов, а расстояние между роликами между определённым количеством звеньев. И на это расстояние влияет диаметр ролика.

Не смотря на то, что Campagnolo соблюдает стандарт по расстоянию между центрами пинов (12,7 мм), это не мешает производить цепи с бОльшим диаметром ролика. Например, на цепях Camagnolo максимально допустимое растяжение между 12-ю роликами должно быть 132,6 мм. Если длина цепи достигла этого показателя её следует заменить на новую.

Калибр Shimano "настроен" на другие показатели – между 9-ю роликами 120,7 мм. Бывают калибры “настроенные” на 11 роликов.

У этого способа измерения есть и ещё один нюанс, отображённый на схеме:

то есть погрешность в измерении.

Износ цепи можно измерить с помощью штангенциркуля (ГОСТ 166-89). С его помощью можно измерять разные по длине участки. Для примера рассмотрим один из вариантов.

Для измерения степени растяжения цепи с помощью штангенциркуля  необходимо:

• развести губки для внутренних измерений на 119 мм ;
• вставить губки для измерения внутреннего размера между звеньями;
• растянуть губки до упора штангенциркуля;
• зафиксировать результат (расстояние между 9 роликами).

Если расстояние от 119,7 до 120,6 мм, то всё в порядке, можно спокойно кататься. Значение от 120,6 до 120,9 мм говорит о том, что процесс растяжения пошёл, цепь начала подъедать звезды кассеты, и её нужно менять. Если же расстояние больше 120,9 мм то цепь растянулась больше критического уровня и теперь её уже менять придется вместе с кассетой.

“Дедовским” способом измерения степени износа цепи пользовались вело-спортсмены времён СССР. Его суть заключается в следующем.

Износ цепи проверяют на велосипеде по степени ее растяжения, как показано на рисунке. Если при оттягивании цепи от ведущей звездочки в месте оттяжки зуб звездочки обнажается больше чем на половину своей высоты, цепь нужно менять.

Ремонтировать изношенную цепь не имеет смысла.

Удаление звена для укорачивания растянутой цепи не имеет смысла.

Единственное, что имеет смысл – это замена цепи на новую (исправную).

---

 

7. Как натянуть цепь.

Не получается натянуть цепь, чтобы нормально измерить?

Можно снять цепь с велосипеда и повесить её вертикально на гвоздик.

Или один конец цепи закрепить на плоском столе, на другой конец повесить груз и свесить его со стола.

Можно не снимая с велосипеда натянуть цепь, нажимая на педаль по ходу вращения при этом не давать прокручиваться заднему колесу.

В этом случае измерять  цепь нужно сверху, то есть между зубьями передней и задней звёзд.

Существуют и другие способы измерения удлинения цепи. Это измерение с помощью штангенциркуля и отдельная тема – измерение с помощью так называемого калибра. Рассмотрим их чуть позже.

---

 

8. Визуальный осмотр цепи.

Не стоит забывать и про визуальный осмотр цепи.

Если в ходе визуального осмотра обнаруживаются косяки – это повод для замены отдельных частей либо всей цепи полностью.

Основные поломки из-за которых цепь выходит из строя преждевременно:

"залипание" звена
случается из-за масляного голодания и как следствие критический износ пина

разрушение пина приводит к разрыву цепи

истирание отверстия пластинки (можно обнаружить на не натянутой цепи по большому зазору)

приводит к разрушению пластинки

---

 

9. “Симптомы” износа цепи.

1. При сильном надавливании на педаль цепь начинает проскакивать, срываясь с зубьев звёзд кассеты. Это происходит по причине неправильного распределения усилий из-за увеличения шага между звеньями.
2. При кручении педалей звенья цепи заклинивают.
3. Невозможно нормально настроить переключение передач.
4. Трансмиссия живёт своей жизнью: цепь самопроизвольно перескакивает по звёздам кассеты.

---

 

Авторы старались собрать исчерпывающую информацию по велосипедным цепям, которая может быть интересной или найти ей практическое применение.

Если Вы обнаружили неточности или знаете полезную информацию, которой можно дополнить статью про велосипедные цепи, не стесняйтесь – пишите это в комментариях.