Расчет длины спиц для велосипеда

(Как рассчитаь длину спицы (велоспицы)? Реферат)

Леонид Ливеровский

Содержание

  • Получение исходных данных для расчета длины спиц
    • Paired Spoke Wheel (колесо с парными спицами)
  • Формула для расчета длины спиц
  • Вывод формулы
  • Калькуляторы для расчета длины спиц
  • Калькулятор для расчета длины велосипедных спиц от Pete Gray (работает на Java)

Получение исходных данных для расчета длины спиц

(рисунки с сайта Шелдона Брауна)

 

Введение

Для понимания всех терминов, используемых далее, необходимо ознакомится со статьей "Сборка велосипедных колес" Шелдона Брауна.

Длина спиц не очень критична, точность расчета в 1 мм вполне достаточна. Большинство калькуляторов рассчитывают длину спиц с точностью до десятых долей милиметра, но спицы продаются с шагом в 1 мм, а некоторые бренды и с шагом в 2 мм.

Количество крестов и спиц

Каждая спица в спицевом наборе пересекает несколько других спиц. Количество этих пересечений и называется "крестами", обозначим мы это знаком K. Радиальный набор, иначе говоря — это набор "в ноль крестов". Количество спиц обозначим знаком N.

Размеры втулки

Основные размеры втулки: DL, DR, WL, WR, S


 

  • D — диаметр фланца втулки. Левого (DL) и правого фланца (DR) по центрам отверстий, а не внешний диаметр. Обычно бывает в диапазоне 38 — 67 мм;
  • S — диаметр отверстия под спицу (обычно 2,4 мм)
  • W — расстояние от центра до фланца втулки (WL — до левого фланца, WR — до правого фланца).

 

Расчет длины спиц для велосипеда
Измерение диаметра фланца (Flange Hole Diameter).   Это расстояние от центра одного отверстия под спицу до центра диаметрально противоположенного отверстия. Поскольку измерять расстояние между центрами отверстий затруднительно, то более точные результаты можно получить, измерив расстояние между краями отверстий и их диаметр. Полученное расстояние скорректировать на величину одного диаметра.

Расстояние от центра до фланца втулки WL, WR(Hub Center To Flange Center Dimension — Flange Spacing) получается за два шага:

 


Расчет длины спиц для велосипедаИзмерте расстояние от плоскости контргайки до центра фланца. В заднем колесе правые и левые спицы имеют разную длину, а в переднем одинаковую. ПровеИзмерьте базу (ширину) втулки OLD Over Locknut Distance от плоскости правой контргайки до левой.дите измерения для правой и левой стороны (A, B). Рассчитайте расстояния от середины втулки до фланцев по формулам:

  • WL(Left Center to Flange Dimension) = OLD / 2 — A
  • WR (Right Center to Flange Dimension) = OLD / 2 — B

Замечание. Помните, что неаккуратно проведенные замеры могут привести к большим ошибкам в расчетной длине спиц. Все измерения должны проводится с точностью до 0,1 мм. Для измерений пользуйтесь штангенциркулем и стальной линейкой или хорошей металлической рулеткой.

Размеры обода

Обод имеет единственный размер — эффективный (эквивалентный) диаметр обода.

Измерение эквивалентного диаметра обода (Effective Rim Diameter — ERD) — его еще можно назвать диаметром, измеренным по концам спиц. То есть ERD — это расстояния от конца одной спицы до конца диаметрально противоположенной ей спицы в полностью натянутом колесе. Измеряется на самом деле расстояние от дна шлица под отвертку одного ниппеля до того же места диаметрально противоположенного ниппеля.


Эквивалентный диаметр обода прямым измерением без специального измерительного инструмента получить нельзя. Его можно вычислить следующим образом.

Первый способ

  1. Тщательно измерьте внешний диаметр обода ORD (от одного края (торца) до другого) Следите, чтобы рулетка или линейка проходила точно через центр обода. Сделайте как минимум два измерения, проведенные под прямым угом друг к другу, чтобы проверить, круглый ли обод. Если два этих значения будут различаться, сделайте еще один замер в другом месте и усредните полученные результаты.
  2. Вставте ниппель в любое отверстие обода. Штангенциркулем измерьте расстояние от торца обода до дна шлица под отвертку в ниппеле. Это будет размер HN. В этом месте и должны заканчиваться спицы в полностю натянутом колесе.
  3. Вычислите эквивалентный диаметр обода по формуле ERD=ORD-2*HN.

Эффективный диаметр ободаВторой способ

  1. Вставте две спицы в диаметрально противополженные отверстия обода.
  2. Накрутите на них ниппеля.
  3. Сnяните спицы как следует и измерьте расстояние A — от одного торца ниппеля до другого торца ниппеля. Сделайте несколько измерений, результат усредните.
  4. Измерьте высоту ниппеля — B.
  5. Рассчитайте ERD=A+2*B.

 

Нессиметричный обод

Несиметричный ободНесимметричные обода типа OCR (Off Center or Asymmetric rims) требуют корректировки длины спиц, которая была рассчитана для симметричного обода.

Можно просто скорректировать рассчитанную длину спицы для симметричного обода на 1 мм — добавить для правой стороны и вычесть для левой стороны заднего колеса; или добавить 1 мм для стороны с диском и вычесть 1 мм для стороны без диска переднего колеса.

Есть точный способ расчета. Надо скорректировать размеры втулки, участвующие в расчете. (Изменение размера спицы будет одинаковым, когда обод смещается относительно втулки или наооборот.) Надо просто изменить смещение фланца (WL, WR) на величину смещения несимметричного обода, которая равна RimOffset RO=(W/2)-L

Скорректируйте размеры втулки следующим образом:

  • WL_effective=WL— RO
  • WR_effective=WR +RO

Paired Spoke Wheel (колесо с парными спицами)

Существует и такой тип спицевого набора, как на рисунке:


Paired Spoked Wheel

Калькулятор от Rinard (Страница Rinarda) вычисляет длину таких спиц используя понятие эквивалентного количества крестов, которое м.б. дробным.

Формула для расчета длины спиц

Упрощенная формула (чисто геометрическая, не учитывающая толщину спицы, диаметр отверствия во фланце и растяжение спицы) выглядит так:

SpokeLengthx=SQRT(Wx2+Dx2+ERD2-2*Dx*ERD*cos(360/(N/2)*K)

SpokeLengthx — это или правая или левая спица (x = R или L).

Wx — WR или WL (расстояние от центра до фланца втулки).

Dx — DR или DL (диаметр фланца).

S — диаметр отверстия во фланце втулки под спицу.

После проведения чисто геометрического расчета, полученную длину следует скорректировать (из книги The Bicycle Wheel, автор Jobst Brandt, 3 издание):

SpokeLengthxActualх=SpokeLengthx-S/2-1

1. Уменьшение на половину диаметра отверстия под спицу во фланце S/2 (обычно это 2.4/2=1.2 мм) связано с особенностью маркировки длины спиц производителями — длина измеряется от загиба до конца резьбы, а не от центра шляпки.

2. Уменьшение еще на 1 — 2 мм необходимо, так как спица при рабочем натяжении удлинняется примерно на 1 мм (для колес 24" — 29") и в собранном колесе ERD обода несколько уменьшается под действием сил сжатия от натяжения спиц.


Для недорогих ободов простого П-образного профиля спицу лучше иметь чуть короче, что бы не надо было спиливать выступающие из ниппелей концы спиц, иначе они могут проврать ободную ленту и камеру. Для таких ободов уменьшите длину на 2 мм с запасом.

Округлите результат математически до 1 или 2 мм, в зависимости от шага спиц у производителя.

Для "коробчатых" ободов, где ниппель спицы утоплен, и нет опасности, что выступающий конец спицы проврет ободную ленту, уменьшать с запасом длину спиц не надо. Достаточно уменьшить на 1 мм.

Округлите результат в большую целую сторону до 1 или 2 мм, в зависимости от шага спиц у производителя.

Вывод формулы

Вывод формулы базируется на тригонометрии и теореме Пифагора в рамках школьной программы (рисунки из Wikipedia)

К выводу формулы

где

  • a = WR или WL (расстояние от центра до фланца втулки)
  • r1 = DR или DL (диаметр фланца)
  • r2 = ERD (эффективный (эквивалентный) диаметр обода)
  • m = количество спиц на одной стороне колеса = N/2
  • k = количество крестов
  • ? = 360° k/m, например, 3*360°/18 = 60°.

? — угол между прямыми от оси втулки к месту спицы в ободе и от оси втулки к месту спицы во фланце. Эта часть формулы наиболее трудна для понимания.

Угол этот зависит от количества отверстий (спиц) и количества крестов. Чем больше крестов, тем больше этот угол. Чем больше спиц для данного количества крестов, тем меньше этот угол, поскольку дуга между соседними спицами представлеят меньшую долю всей окружности. Для 36 спиц, собранных в 3 креста этот угол равен 60 градусам, для 36 спиц, собранных в 4 креста этот угол равен 80 градусам.

Метод вычисления этого угла довольно хитроумен. Ключем к понимаю является расположение на ободе двух соседних спиц на фланце, идущих в противоположные стороны. Назовем такие спицы "граничными". Посчитаем количество отверстий в ободе между ними. В колесе, собранном в 3 креста, между "граничными" спицами на ободе будет еще ровно 13 спиц — 6 с того же фланца и 7 с другого. Можно понять почему между "граничными" спицами получается еще ровно 6 спиц с той же стороны фланца — каждая граничная спица должна пересечься с еще тремя спицами. Таким образом между "граничными" спицами должно быть 6 отверстий или 7 промежутков. В середине каждого промежутка есть отверстие для спицы с противополжного фланца. Итого выходит 13 спиц или отверстий должно быть между "граничными" спицами в колесе, собранном в 3 креста.


Теперь главная "хитрость". Зададимся вопросом: для любой "граничной" спицы как далеко (по углу) впереди (или позади) находится отверстие в ободе по отношению к отверстию во втулке (имея ввиду, что отверстия расположенные на одном радиусе (из центра втулки) находятся ни впереди ни позади).

Рассмотрим "центральную" спицу из этих 13-ти, которая идет к противоположному фланцу, по отношению к фланцу наших "граничных" спиц. Из соображений симметрии следует ожидать, что радиус, делящий угол между отверстиями для граничных спиц пополам, должен пройти точно через "центральную" спицу. Теперь мысленно повернем этот радиус вперед (по часовой стрелке) на половину угла между отверстиями во фланце втулки, что составит ровно одно отверстие вперед (по часовой стрелке) в ободе. Теперь мы имем радиус, проходящий через отверстие "граничной" спицы во фланце, что точно соответсвует тому углу ?, который нам необходим. Поскольку сначала этот радиус был на 7 отверстий в ободе впереди от истинного граничного отверстия в ободе, то после поворота его в сторону "граничного" отверстия осталось 6 промежутков. 6 дуг (промежутков) во втулке — это 6/36 — 1/6 * 360 = 60 градусов.

Таким образом мы доказали, что угол ? всегда есть число крестов умноженное на угол между соседними отверстиями одной стороны фланца или, что то же самое между отверстиями для спиц одной стороны в ободе. Например, для 36 спиц и 3 крестов угол между соседними отверстиями одной стороны фланца 360/18 = 20 градусов, и искомы угол равен 60 градусам. Для колеса в 4 креста осталось бы 8 спиц в промежутке, 8/36 — 1/4 * 360 = 80 градусов.


Формула рассчитыват диагональ воображаемого параллелепипеда.

Рассмотрим проекцию колеса на плоскость перпендикулярную оси спицы, где ниппель рассчитываемой спицы находится наверху. Эта спица и есть проекция диагонали воображаемого параллелепипеда. Параллелепипед имеет глубину a (Wx), на риснке не видна — находиться в перпендикулярной плоскости, высоту r2-r1cos(?) и ширину r1sin(?).

Простая тригонометрическая формула используется для вычисления длины проекции спицы на плоскость колеса, как показано на рисунке.

Для вычисления собственно длины спицы (диагонали воображемого параллелепипеда) применим теорему Пифагора.

Итог выглядит так:

Формула

Подробно о расчете длины спиц с выводом формулы с иллюстрациями на сайте Robert Torre (на английском языке)


Калькуляторы для расчета длины спиц

  1. Офф-лайн калькуляторы:
  • Упрощенный калькуляторот от Rinard — сделан в виде листа Excel
  • Полный вариант калькулятора от Rinard (с базой данных ободов) — сделан в виде листа Excel
  • Полный вариант калькулятора от Rinard переведен на русский язык (с очень старой базой данных ободов +обод "Турист") — сделан в виде листа Excel
    Рассчитывает и колеса с парными спицами! На русском языке! Корректирует геометрическую длину спиц на 1 мм.!
    • (Страница Rinarda)

  • Калькулятор свободно распространяемый с сайта Антона Чубченко (программа сделана на базе таблички EXCELL) http://www.realbiker.ru/SpoCalc.shtm
  • Свободный калькулатор длины спиц Lexapskov v 2.0 (для Windows)
  • Свободный калькулятор длины спиц для мобильных телефонов на Java MIDP 2.0 от KROTOBOBR.RU
  1. Он-лайн калькуляторы:
  • Он-лайн калькулятор на сайте UP Bikes — на русском языке.
  • Он-лайн калькулятор на сайте ALLCALC.RU
  • Он-лайн калькулятор от Roger Musson’s "Wheelpro"с базой данных втулок и ободов

Калькулятор для расчета  длины велосипедных спиц от Pete Gray (работает на Java, в настройках безопасности надо разрешить выполнение java-приложений)

Это простой калькулятор для расчета  длины велосипедных спиц от Pete Gray. В нем используется чисто геометрическая формула расчета, результат не корректируется.

Этот калькулятор очень удобен для наблюдения за тем, как происходит изменение длины спиц, когда вы изменяете один из размеров на миллиметр или два.

www.caravan.hobby.ru

Количество крестов

Сначала нужно решить в какое количество «крестов» вы будете спицевать колёса. Что же это значит? А вот что:

Спицовка в 3 креста

Повальное большинство современных колёс спицуется в 3 креста, так достигается оптимальное соотношение жесткости колеса в поперечном (боковом) сечении и сопротивлению скручиванию (когда вы тормозите дисковым тормозом или разгоняетесь). Но если у вас нет возможности купить спицы необходимой длинны для спицовки в 3 креста, то можно попробовать заспицевать колесо в 4 креста. Это чуть сложнее, зато вы не останетесь без колеса.

 

Как измеряется длина спиц?

Обращаем ваше внимание, что длина спиц измеряется именно так, как показано на рисунке:

Как измерить длину спиц

Если вы измерите общую длину спицы, то её может не хватить для нормального накручивания ниппеля.

А если нет такой длинны, какую показал калькулятор?

Если калькулятор показывает вам условные 255,5мм и вы не можете найти такую спицу, то не стоит волноваться. Спицы обычно идут с шагом в 1 или 2мм, так что вы можете взять как спицу 254мм, так и 256мм (мы рекомендуем брать чуть длиннее).

 

Размер ниппеля

Разные ниппели

Посадочная ширина у всех ниппелей одинаковая, а вот высота самого ниппеля бывает разной, 14мм или 16мм для латунных или 12мм для алюминиевых.

 

Материал ниппеля

У латуни и алюминия есть свои плюсы и минусы, давайте их рассмотрим.

Латунные ниппели:

+ Крепкие

+ Не подвергаются коррозии

+ Никелевое покрытие действует как смазка при сборке

+ Цена

– Тяжелые

– Нет разнообразия цветов

Алюминиевые ниппели:

+ Цветные

+ Лёгкие

– Легко мнутся

– Подвержены коррозии

Если вы скажете, что выбор латунных ниппелей очевиден, то смеем с вами не согласиться. Несмотря на то, что они очень прочные, иногда это может сыграть злую шутку. Там, где мог сломаться ниппель, сломается спица. Согласитесь, ниппель поменять проще, чем спицу, особенно если она установлена со стороны звёзд на заднем колесе.

При сборке колёс на алюминиевых ниппелях вам понадобятся качественные ключи и предельная внимательность, чтобы не переусердствовать и не свернуть их. И не забывайте, что алюминий подвержен коррозии. Если вы часто катаетесь в грязных условиях, то ниппели запросто могут закиснуть на спицах и убрать восьмерку без замены спицы уже не получится.

 

Калькулятор

Существуют калькуляторы, в которых можно выбрать множество моделей втулок и ободов, например, как этот Pro Wheel Builder Spoke Length Calculator:

Pro Wheel Builder Spoke Length Calculator

В принципе, все обозначения понятны и видно, что от вас хотят узнать. Но если у вас большие проблемы с иностранными языками, то советуем вам этот калькулятор от Sapim. Он на русском, так что вы точно поймёте что от вас хотят.

Разная длина спиц

Часто люди пугаются, когда калькулятор выдаёт им разные длины спиц для каждой стороны. Не удивляйтесь, возможно у вас разного размера фланцы, или для компенсации смещения зонта (так называют переплёт спиц) вам нужно воспользоваться более короткими спицами с одной стороны.

Если фланцы одинаковые, а длины спиц всё равно разные, это тоже не ошибка. Из-за наличия на втулке крепления под дисковый тормоз или барабана для кассеты её центр тоже может смещаться и для ровного зонта нужна разная длина спиц.

Если вы в таком случае будете использовать одинаковую длину спиц, то колесо проблематично будет отцентровать. С одной стороны спицы будут либо слишком сильно торчать из ниппелей, или находиться на недостаточной глубине.

О том, как самостоятельно заспицевать колесо мы поговорим в следующей статье.

bb30.ru

Привет всем,

Сегодня мы учимся считать длину спиц на калькуляторе, дабы не зависеть ни от кого.

Будем использовать вот этот калькулятор:

http://www.bikeschool.com/spokes/

Рассмотрим все пункты калькулятора:

1. Choose the Wheel or Tire Size — Выбор диаметра колеса или покрышки. Если Вы собираете 26" колесо, то соответственно выставляете 26 in, если 24", то 24 in, 20" — 20 in.

2. Effective Rim Diameter (ERD) — Высший диаметр обода. Этото пункт влияет больше всего на то, подойдут ли Ваши спицы или нет, так что измеряйте точнее и аккуратнее! Эффективным (Effective) этот диаметр называется, потому что измерять надо не просто от стенки до стенки обода, а по ниппелям спиц, которые входят в обод.

Я не думаю, что измерение рулеткой будет лучшим выходом, погрешность даст о себе знать.

Человек по имени Roger Musson предлагает нам такой способ измерения ERD:

"Возьмите две спицы и аккуратно обрежьте их до длины 200мм (Рис. 1). Накрутите на них ниппеля, так чтобы спица чуть-чуть НЕ выходила из ниппеля (Рис. 1)."

Рис. 1

Расчет длины спиц для велосипеда

"Теперь поместите спицы в противоположные дырки в ободе. Измеряйте расстоние между спицами. Добавьте 400мм к измеренному расстоянию и получите желаемый эффективный диаметр (Рис.2). Для точности можете попробовать измерить еще несколько раз используя другие противоположные дырки в ободе."

Рис. 2

Расчет длины спиц для велосипеда

Добавлю от себя. Мне кажется будет удобнее подложить под спицы книжку или еще что-нибудь такое, чтобы спицы не проваливались вниз.

Сейчас ERD можно узнать на сайтах, торгующих ободами. Например, на http://tartybikes.co.uk/ добавляют ERD в описание обода. Ваше право — можете довериться информации сайта.

3. Hub Flange Diameter — Диаметр фланца втулки. Этот диаметр измеряется между двумя противоположными дырками на фланце втулки. На Рис. 3 на одном фланце диаметрально противоположные дырки выделены зеленым цветом.

Рис. 3

Расчет длины спиц для велосипеда

Штанген-циркуль Вам в помощь.

Еще один рисунок относящийся к диаметру фланца:

Рис. 4

Расчет длины спиц для велосипеда

4. Hub Center to Flange Center — Расстояние от центра втулки до фланца. В помощь к этому пункту идёт Рис. 5.

Рис. 5

Расчет длины спиц для велосипеда

Как Вы видите искомые величины — C и D. (от центра втулки до фланца).

Roger Musson предлагает нам такой путь решения:

"Сперва надо найти x и y. Если оба фланца одинакового диаметра Вы можете использовать линейку." Смотрим Рис. 6.

Рис 6

Расчет длины спиц для велосипеда

"Если же фланцы разной длины, то метод линейки не пройдет. Для такого измерения можете искользовать способ показанный на Рис. 7."

Рис. 7

Расчет длины спиц для велосипеда

Мне кажется с этим методом всё понятно.

"Z находится просто — делим на 2 расстояние от края втулки до края, т.е. 135/2, 110/2, 116/2 и т.д.

Теперь мы просто вычитаем x или y (зависит от того, спицы какого фланца вы считаете) из Z, и получаем C и D.

Для полной проверки вы можете измерить расстояние между фланцев и проверить его с C+D. Логично, что они должны быть равны."

Добавлю от себя. Конечно есть такие мастера-умельцы, которые могут положить втулку на лист бумаги и махонько, понаставив чёрточек, всё измерить, но будут ли эти расчеты точными? Зависит от навыка умельца Расчет длины спиц для велосипеда.

5. Hub Spoke Hole Diameter — Диаметр дырки для спицы на фланце. Всё просто. Измеряете диаметр дырочки. Обычно 2-2.5мм.

6. Number of Spokes in the Wheel — Количество спиц в спицуемом колесе. Всё зависит от того, что Вы спицуете. Если у Вас втулка и обод 32 — ставите в калькуляторе 32, если 36, то ставите 36.

7. Cross Pattern (3 cross, 4 cross, etc) — Количество крестов в спицуемом колесе. Большинство колёс спицуются в 3 креста, но ведь Вы теперь знаете, как рассчитываеть спицы, а значит можете рассчитать длину спиц, как для радиальной спицовки, так и для спицовки в 4 или 2, или даже в 1 крест. Выставляете желаемое кол-во крестов или же радиально (0 крестов).

Нажатие большой кнопки "Calculate!" будет Вашим последним шагом в расчете спиц. Напротив графы "SPOKE LENGTH" появится желаемая длина.

Помните, что Вам придется посчитать спицы на калькуляторе два раза — для двух фланцев. Исключение составляют только передние втуки без дискового крепления, где расстояние от центра втулки до фланца и диаметр фланца у обоих фланцев одинаковы.

Вот и всё, начинаем считать! Расчет длины спиц для велосипеда

Приветствуются поправки и другие методы рассчета.

Статья написана с использованием материала Roger’a Musson’a. Спасибо.

www.biketrials.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector