При выборе того, какое оборудование поставить на велосипед многие ориентируются по системе, как, пожалуй по самой дорогой и крупной детали из всей навески. Вот тут-то и встает вопрос: традиционный квадратик или шлиц?

Рассмотрим все по порядку, начнем с квадратика. Соединение осуществляется насаживанием шатуна на вал, имеющий форму квадрата с увеличением стороны в середине вала. У шатуна также имеется некоторая конусность, позволяющая восстанавливать прочное соединение даже при сильном износе обеих соприкасающихся деталей.

Далее, немного техники. Запишем условие недеформирумости деталей за счет крутящего момента: M = 1/6 *N*b = 4/6*N1b < 4/6*b2L[gсм] , где N = 4N1 – общее усилие от действующего крутящего момента, М – расчетный крутящий момент, действующий на вал каретки, [gсм] – допустимое напряжение смятия кривошипа, L – ширина соединения, b – средняя длина стороны квадрата.

Теперь проверим при какой наименьшей стоне квадрата не будет происходить деформаций, если представить, что шатун сделан из авиационного алюминия ([gсм] = 340 МПа), а на вал действует крутящий момент равный М = 250 Н*м, это средняя нагрузка приведенная к валу от шатуна длиной 180 мм и прикладываемому весу к педали около 80 кг, т.е. мы проверяем на нагрузке значительно превышающей реальные на гонках. Итак мы имеем: bmin = 0,015 м = 1,5 см, т.е. значительно меньше используемых. При том, что мы брали алюминиевый сплав, уступающий по характеристикам аналогам, используемых в современном велосипеде.

Вывод. У соединения при помощи квадратика имеется многократный запас прочности. Кроме этого имеется возможность «поджатия» слегка изношенной детали за счет конусности соединения. Не удивительно, что системы с таким креплением живут десятилетиями


Теперь о Шимановском Шлице. Соединение характеризуется: отсутствием конусности, существенно меньшим размерами несущих деталей (характерный размер выступающих частей 5 мм). Проведя схожие расчеты (не привожу их из-за сложности и длительности), получаем то, что при использовании подобной конструкции деформация от одного нажатия на педаль составляет около 1 нанометра, т.е. 1 миллионной части миллиметра, это кажется совсем не много, но если учесть, что за сезон многие из нас проходят около 10 тысяч километров, и предположим, что они упорно крутят педали половину всего этого пути и едут на последней передаче, для просты возьмем 52Х13,т.е 1 к 4, то видно, что за сезон выходит где-то 500 тысяч оборотов. А теперь вспомним сколько составлял наш износ от одного поворота, видите, за сезон износ составит пол миллиметра, и это без учета того, что при наличие даже небольшого люфта он усиливается в несколько раз! После этого, вспомните то, что в данном соединении нет конусности (замена которой присутствует на некоторых байковских системах в виде винта, который сжимает шатун), и компенсировать износ не чем. И это мы еще забыли про то, что мы несколько раз за год снимаем систему, например для чистки. В результате, после 1-2 сезонов вам придется менять систему целиком, желательно с кареткой вместе, а через 1-2 года опять и так далее. При том, что хорошая Шимановская система будет вам стоить не менее 100 у.е. и еще каретка, еще около 40 у.е. Вот так! Невольно задаешься вопросом: «А зачем тогда было фирме Шимано переходить на шлиц?», ответ простой чтобы уменьшить срок службы детали, и, соответственно, увеличить прибыль от более частой замены.

Вообще говоря, было не очень понятно зачем "изобретать велосипед" в области каретки, есть квадрат чего еще нужно? А тут вам: "Новинка! Срочно выкидывайте ваши старые каретки и переходите на новые более технологичные...", в маркетинге такой шаг называется обновление бренда, т.е. новый дизайн, вкус, цвет и т.п. при сохранении сути. Вот и здесь мы видим тоже самое! Единственное, что квадратик не обеспечивает - это параллельности посадки шатунов, но это не существенно.

Еще хочу заметить, что под эту статью не подпадают "байковские" шатуны фирм Truvative и Race Face т.к. на их шлицах имеется конусность.

P.s. Все исследования проводились на базе теории сопротивления материалов, и помогал мне в этом к.т.н. Семенов В.Н. (за что ему огромное спасибо!), специализирующийся на исследовании усталостно-циклической прочности Летательных аппаратов, так что погрешности в расчетах не принципиальны.

P.s.s. Я хочу сказать еще, почему мне пришла в голову мысль исследовать различие между системами. Дело в том, что один мой знакомый очень долго копил на апгрейд своего велосипеда, накопил на практически полную замену всех деталей на Dura-Ace с модной в то время новинкой Octalink, заменил, пол года никаких проблем, а вот потом от каретки начал исходить скрип, как от клиньев, только тише, но все равно не приятно: группа стоимостью более 1000 долларов и скрип?! После зимы мы перебрали все смазали специальной жидкостью для лучшего соединения, первые 200-300 км тишина, далее опять тоже самое, что было год назад. Через 5000-6000 км скрип значительно усилился и кроме этого, появился едва различимый люфт, который не уходил даже при самой сильной затяжке винта. На Шимано ему сказали мол, что это нормально потому, что оборудование не рассчитано на столь интенсивную эксплуатацию и гарантия тут не причем. Дело кончилось тем, что хозяин велосипеда, разорился на 250 баксов и поставил себе Campagnolo Chorus. А ту системы он от злости выкинул, предварительно сняв с нее практически не сточные звезды! Это произошло в 2002 году, вот тут мне и пришла мысль провести расчет всей этой конструкции…

автор Смирнов А.С.

Проведя схожие расчеты (не привожу их из-за сложности и длительности),