Колесо для тачки

Вопрос А. Шубы, деревня Сорочи, Беларусь

Хотели бы получить консультацию по изготовлению деревянного колеса для телеги.

Во время Великой Отечественной войны, в 1944 г., мне довелось делать колеса для тачки (которые годятся и для телеги) с учетом технологии изготовления колес для знаменитой тачанки. Помните слова песни: «Эх, тачанка-ростовчанка, наша гордость и краса, пулеметная тачанка - все четыре колеса».

Как видно из рис., такое колесо состоит из выполненных из дерева ступицы, спиц и сегментов обода, а также из стальных втулки, бандажей ступицы и бандажа обода колеса.

Конструкция колеса для телеги: 1 - ступица; 2 - сегмент обода; 3 - спица; 4 - втулка; 5 - бандаж ступицы; 6 - бандаж обода

Прежде, чем приступить к изготовлению колеса, на куске фанеры (или на чертежной бумаге) придется начертить колесо в масштабе 1:1, чтобы убедиться, что спицы, входящие в ступицу, действительно там разместятся, не мешая друг другу, и чтобы узнать действительные размеры сегментов и спиц. Обычное число сегментов и спиц - по 12 штук.

Вырезают все детали колеса из сухой древесины (желательно твердых пород дерева). Изготовленное из недосушенной древесины колесо со временем может развалиться.

Бандажи лучше сделать из стальной полосы толщиной 4 мм, для чего, оттянув ее концы «на нет», соединяют их внахлестку и формируют по длине стыка электрозаклепки (края отверстий диаметром 10...12 мм, проделанные в одном конце полосы, приваривают к концу другой полосы стыка). Можно также сделать бандажи для ступиц из трубы. Но тогда следует начинать работу с бандажей и подгонять уже деревянный обод под стальной бандаж.

Итак, обычно сборку колеса начинают с насадки «вгорячую» бандажей на ступицы, затем внутрь каждой ступицы забивают по стальной втулке, устанавливают спицы в гнезда ступицы и на спицы устанавливают соответствующие сегменты. После всего этого, то есть в последнюю очередь, насаживают «вгорячую» бандаж на обод колеса. Остывая, бандаж уменьшится в размере и прочно соединит все детали колеса. Кстати, бандажи железнодорожных колес также напрессовывают на диски колес «вгорячую», и держатся они на дисках без всяких дополнительных креплений.

Замечу, что на спицах в местах их посадки в гнезда желательно сделать бороздки глубиной 0,5...1 мм, чтобы через них из гнезд свободно вышел воздух, присутствие которого препятствует забиванию спиц.

Необходимо, чтобы нагретый бандаж имел внутренний диаметр, как минимум равный диаметру обода колеса, на который его насаживают. Если хотите облегчить себе процесс насаживания бандажа, просто нагрейте его немного побольше.

Примечание. Мерить диаметр деревянного обода колеса и диаметр бандажа, после чего на этих замерах строить изготовление бандажа - бесполезно, так как каждый очередной замер диаметра будет давать разные значения из-за овальности и обода, и бандажа. Поэтому необходимо измерять не диаметр, а окружность обода или бандажа, причем делать это необходимо жесткой (не текстильной) рулеткой. Таким образом, диаметр колеса или обода не замеряют, а подсчитывают, разделив длину окружности на число π=3,14.

Нагревают бандаж обычно до температуры 650°С. Так как обычно нет термопары для определения температуры, то определять температуру будем на глаз по цвету каления (не путать с цветами побежалости при закалке), пользуясь таблицей 1. Нужной нам температуре будет соответствовать цвет каления, находящийся где-то между коричнево-красным и темно-красным.

Таблица 1. Зависимость цвета каления и коэффициента линейного расширения углеродистой стали от температуры

Как известно, длина нагретого тела (в нашем случае это полоса из углеродистой стали) равна: L_t = L₀ (1 + αΔt),

где: L_t - длина при t = 650°С, мм; L₀ - длина при t = 20°С, мм; α - коэффициент линейного расширения (α = 14,45 х 10^-6 при t = 650°C).

Пробуем разобраться, как изменяются при нагреве (охлаждении) параметры бандажей для ступицы и для обода. Основная задача при изготовлении бандажей - придать им такие размеры, чтобы при нагреве до 650°С внутренний диаметр соответствующего бандажа стал равен наружному диаметру обода или ступицы. Все необходимые для решения этой задачи вычисления сведены в таблицу 2. Также обращаю ваше внимание, что при расчетах используются средние диаметры бандажей D_ср = D_вн + β, где D_вн - внутренний диаметр бандажа; β - толщина полосы.

Таблица 2. Расчет диаметров бандажей для обода и ступицы

Примем диаметр ступицы D_ст = 150 мм, диаметр обода D_об = 700 мм, толщину полосы для бандажей β = 4 мм.

Бандаж нагревают в горне или на костре в древесных углях до 650...700°С. Колесо укладывают плашмя на горизонтальной площадке и надежно закрепляют его. Затем бандаж быстро переносят на деревянный обод и, пользуясь кувалдой и оправками (типа плоской отвертки), осаживают на ободе. При этом дерево начинает дымить, появляется пламя, которое нужно погасить, обливая бандаж водой и смачивая дерево и бандаж мокрыми тряпками, держа последние на палке, чтобы не обжечься паром.

Колесо готово, осталось рубанком сострогать неровности и покрасить или пропитать его олифой.

P.S. В крупных городах, где нет в помине лошадей, эта статья может вызвать улыбку или даже хохот. Но Россия большая. И люди, живущие в сельской местности, где распространены простые 2-колесные тачки, могут воспользоваться этой статьей.