Od malička som jazdil na bicykloch a bol to môj jediný druh dopravy, ktorým som vtom čase mohli jazdiť. Chodil som na cyklotúry a mojim najväčším problémom bol výjazd do kopca, kde som musel bicykel tlačiť. Postupom času som si kúpil motocykel, ktorý s výjazdom do kopca nemal žiaden problém. Dospel som do veku, kedy si viac všímame svoje okolie a starších ľudí, ktorí majú čoraz väčší problém s jazdou na bicykli.

Zamýšľal som sa nad tým, prečo nejazdia radšej na motocykloch. Dospel som k záveru že motocykle sú pre nich nebezpečné a finančne aj fyzicky náročne.
Pre túto prácu som sa rozhodol z čisto ľudského hľadiska. Každý deň stretávam starších ľudí na bicykloch. Ako dobre vieme, jazdia na bicykloch, aby si uľahčili chodenie do kostola alebo do obchodu. No najväčším problémom je výjazd do kopca, a tak musia z bicykla zosadnúť a tlačiť ho, čo málo kto z nich zvládne. Vzhľadom na tieto skutočnosti mi v hlave vznikol nápad, ktorý tieto problémy vyrieši. Preto som sa rozhodol skonštruovať bicykel so spaľovacím motorom, aby som starším ľudom pomohol.
Na pohon bicykla som použil dvojtaktný spaľovací motor s objemom 80ccm.

História bicykla

Prvý bicykel s pedálmi a brzdami vynašiel škótsky kováč Kirkpatrick Macmillan v roku 1839. Prvý velocipéd nemal na rozdiel od dnešných bicyklov žiadnu reťaz. Pedále otáčali zadné koleso pomocou spojových tyčí napojených priamo na kľuky. V roku 1870 James Starley navrhol tzv. halierový bicykel. Jazdec sedel na vrchole obrovského kolesa s priemerom 1,5 m. Zadné koleso bolo veľmi malé. Žiaľ na takéto bicykle sa veľmi ťažko nasadalo. Zlom bicyklov nastal potom čo James Starley vynašiel bezpečný bicykel. V podstate to bol dnešný bicykel: obidve kolesá mali rovnaký priemer, bicykel mal reťaz od pedálov k otočnému hnaciemu kolesu a kosoštvorcový rám. Potom ako sa na kolesá namontovali mäkké pneumatiky, v roku 1888 si ich nechal patentovať John Dunlop, bicykel si získal veľkú obľubu. Bicykel je pozemný pedálmi poháňaný dopravný prostriedok s dvomi za sebou umiestnenými kolesami pripevnenými na kostru. Prvýkrát bol predstavený v 19. storočí v Európe a rýchlo sa vyvinul do dnešnej podoby. Bicykel je v mnohých regiónoch jeden zo základných dopravných prostriedkov. Inde je zas jazda na bicykli obľúbenou formou oddychu.

Popis činnosti dvojtaktného motora

U tohto motora (na rozdiel od štvortaktného) prebiehajú pracovné procesy nielen nad piestom, ale aj pod ním v uzatvorenom priestore kľukovej skrine. Dvojdobý motor (na rozdiel od štvortaktného) nemá ventily, ale tri kanály, ktoré sú otvárané a zatvárane samotným piestom. Práve usporiadanie týchto kanálov má rozhodujúci vplyv na dosahovaný výkon ako aj na celkovú činnosť dvojdobého motora obr. 1.

Dvojtaktný motor

Princíp činnosti dvojtaktného motora

 činnosť dvojtaktného motora

1. Nasávanie + Kompresia:
Piest sa pohybuje smerom do hornej úvrate a priestor pod ním sa zväčšuje. Tým vzniká podtlak (kľuková skriňa musí byť u dvojtaktného motora plynotesná). Dolná hrana piesta pri pohybe do hornej úvrate uvoľní sací kanál, čim sa do kľukovej skrine nasaje čerstvá palivová zmes z karburátora. Súčasne sa nad stúpajúcim piestom stláča palivová zmes obr. 2.

2. Expanzia + Výfuk (výplach):
Tesne pred tým ako piest dosiahne hornú úvrať, zapaľovacia sviečka zapáli stlačenú zmes. Rozpínajúce plyny konajú prácu a tlačia piest do dolnej úvrate. Tým sa v kľukovej skrini stláča čerstvá zmes nasatá pri prvom takte. Krátko pred dolnou úvraťou uvoľní horná hrana piesta výfukový kanál, ktorým môžu prúdiť spaliny do výfuku. Bezprostredne potom horná hrana piestu uvoľní aj prepúšťací kanál (spája priestor pod a nad piestom). Tým môže stlačená čerstvá zmes z kľukovej skrine prúdiť do spaľovacieho priestoru. Určitý čas je pritom otvorený výfukový aj prepúšťací kanál súčasne (pokiaľ sa piest nepresunie cez dolnú úvrať a neuzavrie svojou hornou hranou výfukový kanál), čo má za následok to, že so spalinami uniká do výfuku aj časť čerstvej zmesi. Celý cyklus sa takto opakuje obr. 2.

Konštrukcia bicykla

Rám
V dnešnej dobe sa prevažne využívajú rámy vyrobené z hliníka. Okrem hliníka sa na výrobu rámov využíva oceľ.

Koleso
Koleso pozostáva z náboja, výpletu a ráfiku. Pri dušových ráfikoch sa používa duša a plášť, pri galuskových ráfikoch sa používa iba galuska, resp. pri bezdušových ráfikoch sa využíva iba bezdušová pneumatika. V prípade použitia kotúčových bŕzd je na náboji upevnený brzdiaci kotúč. Na zadnom kolese sa nachádza kazeta.

Predná vidlica
Pri horských bicykloch sa prevažne využíva odpružená vidlica. Zdvih prednej odpruženej vidlice sa pohybuje od 60 mm pri trekingových bicykloch až po 200 mm pri downhillových bicykloch. Kvalitnejšie odpružené vidlice sú vybavené systémom na uzamknutie vidlice, v tomto prípade sa odpružená vidlica správa ako pevná. Toto uzamykanie sa vykonáva páčkou nachádzajúcou sa na vidlici, v niektorých prípadoch sa využíva uzamykanie z riadidiel. Pri cestných bicykloch sa využíva pevná predná vidlica. V dnešnej dobe sa prevažne vyrába z uhlíkových vlákien, v minulosti sa na ich výrobu využíval hliník, resp. Cr-Mo. Výhodou vidlice vyrobenej z uhlíkových vlákien je jej väčšia pružnosť, ktorá zabezpečuje menšie otrasy pri jazde.

Brzdové ústrojenstvo
Pri horských bicykloch sa využívajú ráfikové brzdy, mechanické kotúčové, resp. hydraulické kotúčové brzdy. Pri trekingových bicykloch sa využívajú taktiež bubnové brzdy. Pri cestných bicykloch sa využívajú ráfikové brzdy.

Ráfiková brzda
Pri ráfkových brzdách sa využíva na prenos brzdiacej sily lanko, ktoré sa tiahne od brzdovej páky umiestnenej na riadidlách až po čeľuste brzdy, kde spôsobuje po stlačení brzdovej páky pritláčanie čeľustí a pohyb brzdových gumičiek, ktoré trením sa o ráfik zabezpečujú brzdenie kolesa.

Pohonné ústrojenstvo
Pohonné ústrojenstvo pozostáva z kľúk s prevodníkmi, reťaze a kazety, ktorá je umiestnená na náboji zadného kolesa.

Kľuky
V dnešnej dobe sa využívajú kľuky s integrovanou stredovou osou. V minulosti boli využívané kľuky so stredovou osou. Výhodou využitia integrovanej osi je zníženie hmotnosti a zvýšenie tuhosti. Na kľukách sú umiestnené prevodníky. Pri horských bicykloch sa využívajú 3 prevodníky, v dnešnej dobe niektorí profesionálni jazdci experimentujú, len s využitím 2 prevodníkov. Na cestných bicykloch sa využívajú 2 resp. 3 prevodníky.

Radiace ústrojenstvo
V súčasnosti sa využívajú bicykle s možnosťou radenia prevodov. Na radenie prevodov vpredu na kľukách sa využíva prešmykovač. Používajú Používa sa 5-11 prevodov. Na radenie sa využíva radiace lanko, prípadne elektronika, ktoré zabezpečujú presun pohybu z páčky na prešmykovač, resp. prehadzovač.

Ostatné príslušenstvo
Riadidlá
Výroba riadidiel je realizovaná využitím hliníka a uhlíkových vlákien. Podľa využitia majú riadidlá rôzny tvar. Na cestnom bicykli sa využívajú zahnuté riadidlá tzv. "barany", na horskom bicykli sa využívajú rovné respektíve jemne zahnuté riadidlá tzv. "lastovičky". Dôležitým údajom pri riadidlách je ich šírka.

Predstavec
Výroba predstavca je realizovaná využitím hliníka a uhlíkových vlákien. Dôležitým údajom pri predstavci je jeho dĺžka a sklon. Dĺžka a sklon predstavca z časti udáva polohu akú má cyklista na bicykli.

Sedlovka
Výroba sedlovky je realizovaná využitím hliníka a uhlíkových vlákien. Dôležitým údajom pri sedlovke je jej dĺžka a priemer.

Funkcie bicykla

Dopravné - Bicykel sa používa na dopravu z domu do práce, školy alebo iné miesto.

Pracovné - Použitie bicykla ako jedného z pracovných nástrojov. Príkladom sú poštoví doručovatelia, kuriéri a použitie nákladných bicyklov na dopravu tovarov.

Rekreačné - Cykloturistika je jazdenie na bicykli za účelom poznania, rekreácie alebo vyhliadkovej jazdy, to znamená jednoduché cestovanie na bicykli bez pretekania. Jedným z aspektov holandskej populárnej kultúry sú rekreačné jazdy na bicykli na vidieku. Krajina je plochá a plná cyklotrás, na ktorých nie sú cyklisti obťažovaní žiadnou dopravou. Mnoho Holanďanov sa účastní akcie Fietsvierdaagse, čo je štvordňová organizovaná jazda. Paríž-Brest-Paríž je najstaršia cyklistická akcia, jazdí sa už od roku 1891 do dnešných čias stále podľa rovnakého scenára, trasa má 1 200 km po cestách a účastníci na ňu majú 90 hodinový limit.

Športové
Bicykel sa používa v rôznych športových disciplínach (cestné a dráhové preteky, triatlon a ďalšie). Na vrcholovej úrovni existuje viacero podujatí ako napr. Tour de France.

Vojenské
Bicykel síce nie je vhodný do priameho boja, ale dajú sa ním premiestňovať vojaci. V prvej svetovej vojne ich využívalo Francúzsko a Nemecko na presunu vojsk. Nemecko bicykle opäť použilo počas druhej svetovej vojny.

Zábava a umenie
Použitie bicykla umelcami v rámci predstavení alebo na freestyle jazdenie na BMX bicykloch.

Postup úpravy

Demontáž bicykla
Bicykel bolo nevyhnutné upraviť, musel som bicykel demontovať obr.3 a všetky komponenty zrenovovať.
Následne po demontáži som sa pustil do brúsenia rámu. Po vybrúsení som musel premerať, kde by bolo vhodne osadiť prídavnú rúrku, na ktorej bude pripevnená nádrž. Skúškou a premeraním som našiel vhodne miesto a tak som rúrku zvarovým spojom pripevnili na miesto obr.4 a obr.5 následne som prebrúsili zvarové spoje.

demontáž bicykla

zváranie rúrky

Lakovanie
Zvárané súčasti bez povrchovej úpravy by spôsobovali koróziu, preto bolo potrebné ich nastriekať základnou obr.6a7 následne vrchnou farbou obr.8.

striekanie základnou farbou

striekanie vrchnou farbou

Čistenie
Jednalo sa o bicykel staršieho typu, ktorý bol zanesený mastnotou, prachom a inými nečistotami. Preto bolo nevyhnutné všetky funkčné súčiastky vyčistiť a spojazdniť obr.9. Na čistenie som použil acetónové riedidlo, štetec a leštiacu handričku obr.10.

čistenie súčiastok

vyčistené súčiastky

Postupná montáž a mazanie pohyblivých častí.
Pri demontáži zadného hnacieho kolieska obr.11 som zistil znížený počet ložiskových guľôčok, čo zapríčiňovalo nesprávny chod. Guľôčky boli doplnené obr.12 a premazané. Na mazanie a zníženie trenia sme použili ložiskové plastické mazivo obr.13.
Po vyčistení všetkých častí nasledovala spätná montáž vyčistených dielov a motora. V tejto časti som zrenovované komponenty namontoval na pôvodne miesto a motor osadil na rám obr.14.

demontáž - doplnenie guľôčok - kompletizácia

montáž bicykla

Pohon zadného kolesa
Na to, aby bol bicykel funkčný a pojazdný bolo nevyhnutné umiestniť tzv. rozetu. Rozeta bola vyrobená firmou METAKOV s.r.o. v rámci sponzorstva s počtom zubov 41 obr.15. Vyrobená bola vypaľovaním laserovým lúčom. Na povrchovú úpravu som použil základnú obr.16 a vrchnú acetónovú farbu obr.17.

vypálené rozety - základná farba - vrchná acetónová farba

Montáž rozety na koleso
Rozetu som upevnil na koleso pomocou dvoch gumených vymedzovacích podložiek obr.18, troch kovových prítlačných plieškov obr. 19 a deviatich skrutiek obr. 20.

gumené podložky - kovové prítlačné pliešky - namontovaná rozeta

Gumené vymedzovacie podložky som vyrezal zo starého dopravníkového pásu pomocou priamočiarej píly obr.21 a obr.22 a otvory na matice som vyrazil pomocou dierovača.

výroba gumených podložiek

Po upevnení rozety sa vyskytlo zopár problémov. Prvým problémom bolo, že reťaz pri jazde trela o rám bicykla obr.23. Tento problém som riešil tak, že som rám trochu vyhol obr.24.

trenie reťaze o rám - vyhnutie rámu

Ďalším problémom bola príliš dlhá reťaz obr.25, ktorú som skrátil o niekoľko článkov obr.26.

dlhá prevísajúca reťaz - skrátená reťaz

Pri prvej skúšobnej jazde sa objavili ďalšie komplikácie, ktoré mi zabránili pokračovať v skúške. Reťaz sa mi zasekávala pri sekundárnom koliesku obr.27, lebo napínacia kladka bola zle umiestnená a pri zábere sa povoľovala. Po opätovnom skrátení reťaze a premiestnením napínacej kladky sa tento problém vyriešil.

zaseknutá reťaz

Svetlá
Myslel som aj na bezpečnosť a tak som sa rozhodol upevniť na bicykel svetla a smerovky, aby bol bicykel dostatočne viditeľný na cestných komunikáciách. Zapojil som ich pomocou 12V batérie obr.28. Batériu som umiestnil do nerezového držiaka na zadný nosič obr.29.

nerezový držiak na batériu - batéria na zadnom nosiči

Držiak na smerové svetlá som vyrobil z tenkostennej rúrky obr.30 a obr.31. Smerovky a svetlá obr.32 som zapojil pomocou tenkej dvojlinky. Aby káble neprekážali vodičovi a nebránili ani chodu bicykla tak som ich umiestnil do zmršťovacej bužírky obr.33. Na jednoduché ovládanie smeroviek a svetiel som umiestnil na riadidlá panel na ktorý som umiestnil vypínače tachometer a led kontrolky obr.34.

výroba držiaka

smerové svetlá - káble v zmršťovacej bužírke - panel na riadidlách

Záver

Hlavnou myšlienkou práce bolo skonštruovať bicykel so spaľovacím motorom. Pričom som využil znalosti získane v škole a naučil som sa aj veľa nového. Pri práci sa vyskytlo zopár problémov, ktoré som riešili s konzultantmi ktorí mi poradili ako problémy vyriešiť. Týmto sa chcem poďakovať konzultantom za pomoc a užitočné rady. Dúfam že vytvorená úprava klasického bicykla prinesie starším ľudom fyzickú úľavu a budú môcť jednoduchšie navštevovať svojich blízkych a známych.

dokončený bicykel