Велосипедные спицы размеры

Спицевой набор в велосипедном колесе выполняет вполне определенную роль — он служит для сборки втулки с ободом колеса. Спицы должны обеспечивать достаточную жесткость колеса в целом, его прочность и, в тоже время, некоторую амортизацию, дополняющую амортизацию велосипедных шин. Кроме того, спицы должны немного пружинить еще и для того, чтобы возникающая при ударах нагрузка равномернее распределялась по ободу, защищая его.

Кроме спиц встречаются и более экзотические варианты соединения обода и втулки колеса. Например, в мире шоссейных велосипедов довольно широко распространены дисковые колеса, где вместо спицевого набора присутствуют два слоя специальной сильно натянутой ткани, а в триатлоне, не редкостью стало применение моноблочных колес из углепластика с 4-6 плоскими и широкими спицами-лопастями. Но подавляющее число велосипедов все же имеет традиционные спицованные колеса.

Ни для кого не секрет, что для того, чтобы собрать хорошее колесо, кроме хорошего обода и втулки, требуются качественные спиц. Кто ж не помнит те времена, когда на Туристы и Спутники ставили низкокачественные спицы уменьшенного диаметра. Результатом были постоянные обрывы головок спиц и, иногда, вырывание резьбовой части спицы из ниппеля. Особенно сильно это проявлялось на груженном велосипеде.


Детали.

В традиционном велосипедном колесе спицевой набор обычно состоит приблизительно из трех десятков спиц. То, что называют спицей в разговоре, на самом деле представляет собой две детали. То есть, это собственно спица — длинный тонкий стержень с загнутым и расклепанным концом с одной стороны и резьбовым с другой и ниппель — гайка грибовидной формы, которая крепит спицу к ободу.

Качественные спицы в подавляющем своем количестве изготовляются из высоколегированных (нержавеющих) сталей, преимущественно хромомолибденовых. Наиболее дорогие варианты — облегченные, из титановых сплавов, самые дешевые — из обычных конструкционных сталей с поверхностным напылением никеля. Спицы могут быть как раскатанными, так и тянутыми. Катанные (не надо путать с катанной или паленной водкой) спицы обладают несколько худшими характеристиками.

Велосипедные спицы размеры На прочность спицы сильно влияет тип резьбы. Она может быть нарезанной в теле спицы или накатанной.
катанную резьбу можно узнать по тому, что диаметр, измеренный по вершинам резьбы, больше, чем диаметр гладкого стержня рядом с резьбой (нижний рисунок). При нарезании резьбы, тело спицы заметно ослабляется в зоне ее расположения, при накатывании резьбы — тоже ослабляется, но меньше. Спицы с накатанной резьбой оказываются заметно прочнее, в зоне расположения резьбы, разумеется. Но накатка сложнее в исполнении, поэтому такие спицы оказываются дороже. Примером высококачественных спиц с накатанной резьбой являются все спицы компании DT Swiss.

Велосипедные спицы размеры Ниппели представляют собой тонкие высокие гайки грибовидной формы со шлицом под отвертку на «шляпке» и четырьмя гранями под ключ с противоположной стороны. Могут быть увеличенной высоты, они нужны, если планируется установка в высокопрофильные обода (например у DT Swiss есть модификация с высотой 16 мм и 12 мм). Самые дешевые ниппеля изготавливаются из стали (такие брать не стоит), среднего уровня — из бронзы (или латуни), дорогие — из алюминия. Резьба в бронзовых ниппелях работает мягче, чем в стальных и не закисает со временем. Суть применения алюминиевых ниппелей — снижение веса, правда, по данным DT Swiss, всего на 40 г на пару колес.

Количество спиц и их размеры.

Количество спиц в традиционном колесе горного велосипеда составляет 32 или 36 штук, хотя это зависит от назначения колеса и вида спицевого набора.
огда их может быть и меньше. На гибридах и городских велосипедах чаще всего устанавливается 36 спиц. На тандемах спиц может быть даже до 40 или 48!, а на шоссейных велосипедах 32, 28, 24. Снижением количества спиц достигается общее снижение веса колеса, и, в том числе, вращающихся масс, что очень важно для езды с частыми изменениями скорости движения, а также некоторое снижение аэродинамического сопротивления. Количество спиц в колесе кратно 4 (есть ведущие и хвостовые слева и справа), а в случае применения радиального спицевого набора — кратно 2.

В зависимости от размеров втулки, эффективного диаметра обода и типа спицевого набора, необходимо применение спиц вполне определенного размера. Причем знать его необходимо не только для сборки нового колеса, но и для замены выбитых или порванных спиц. Сейчас выпускается широкий набор спиц с шагом по длине между соседними размерами в 1-2 мм. Номинальная толщина обычных спиц составляет 1,6…2,3 мм. Таблица соответствий метрических размеров и размеров, принятых в качестве стандарта в США, приведена ниже.

Диаметр

Диаметр (gauge)
2.3 мм 13G
2.0 мм 14G
1.8 мм 15G
1.6 мм 16G
1.5 мм 17G
1.3 мм 18G
1.2 мм 19G

Так как в большинстве случаев фланцы передней втулки симметричны, а задней многоскоростной асимметричны и могут иметь разные размеры, то на велосипеде с одинаковыми ободами и втулками одной группы обычно присутствуют спицы трех размеров: на переднее колесо, на заднее справа, на заднее слева.

Методы снижения веса.

Велосипедные спицы настолько длинные и тонкие, что могут работать только на растяжение, так как прочность на изгиб очень мала, а для работы на сжатие у спиц не хватает устойчивости. Наибольшие напряжения в теле спицы возникают в зоне загнутого и резьбового концов спицы, что связано с различными ослабляющими эффектами. В средней же части спицы, где полностью отсутствуют какие-либо концентраторы напряжения, прочность оказывается выше. Таким образом, в средней части спицы можно убрать часть материала для снижения веса при выравнивании прочности спиц по концам и в середине. Иногда на загнутом конце спицы наоборот делается дополнительное утолщение, так как головка спицы — ее самое слабое место. Экономия материала позволяет снижать вес спиц на два колеса примерно на 100…200 г. Спицы с переменной толщиной, это так называемые баттированные спицы.


Кроме снижения веса, утоньшение спиц в средней их части позволяет сделать их более эластичными, что необходимо для дополнительной защиты обода и втулки при возникновении резких ударов от препятствий.

Но баттированные по длине — не единственные спицы с переменной геометрией. Существуют спицы с аэродинамическим профилем. Концы таких спиц имеют круглое сечение, а средняя часть имеет эллиптический или сильно уплощенный профиль.

Типы спицевых наборов.

Колесо может быть собрано с тангенциальным (точнее полутангенциальным) или с радиальным спицевым набором. В случае применения тангенциального спицевого набора, когда от спица идет на перпендикулярно втулке, колесо может быть собрано в 1, 2, 3 или 4 креста, то есть спица по своей длине пересекает 1-4 спицы с той же стороны втулки, в случае радиального, соответственно — в 0 крестов. В чем же разница? Чем с меньшим количеством крестов собрано колесо, тем короче спицы, а следовательно, колесо будет легче. Но в этом случае колесо становится более жестким, но менее прочным, так как нагрузка распределяется по ободу менее равномерно и он может легче пострадать при ударе. К тому же колеса с радиальным набором спиц могут применяться только там, где на оси колеса отсутствует крутящий момент, то есть только в качестве передних колес и только в случае, если не установлен дисковый или втулочный тормоз. Из других неприятных моментов — повышена вероятность самопроизвольного раскручивания головок спиц за счет их строго перпендикулярного ободу расположения. Применение радиального спицевого набора также требует специальных втулок с прочными фланцами. Подавляющее количество колес собирается в 3 креста.


Причины поломки спиц.

Здесь не рассматриваются случаи, когда спицы рвутся при попадании велосипеда в огромную яму, при ударе о бревно или камень с последующим сильным искривлением обода, а также случаи, когда спицу выбивает попавшем в нее крепким предметом. Главной причиной поломки спиц, которое происходит обычно в зоне головки — слабое их натяжение. В этой ситуации спицы испытывают существенное изменение нагрузки при вращении колеса, и происходит усталостное разрушение спицы. Также возможна поломка резьбовой части или ее вырывание из ниппеля, в случае использования слишком коротких спиц.

www.sportelement.ru

(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).

 


Велосипедные спицы размеры
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:

 

Велосипедные спицы размерыИзмерте 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

Приветствую Вас!

В предыдущей статье мы с Вами рассмотрели такую часть велосипеда, как колесо. А точнее, не само колесо, а его общие особенности и различие размеров. И, как обещалось в предыдущей статье, сегодня поговорим о спицах и ниппелях.

И вправду, спицы – какое их прямое предназначение? Почему спицы, а не цельный диск, как, например, у автомобиля?

Из этой статьи вы узнаете:

1. Что такое спицевой набор?

2. Виды спицовки колеса.

3. Радиальный набор спиц.

4. Колёса Spinergy — что это?

5. Типы спиц, их строение и материал изготовления.

6. Видео-урок: «Как собрать велосипедное колесо».

Помните наших аристократов 19 века, которые катались на велосипедах с колесами карет? Это самое простое колесо со спицами. Строение колеса было примерно таким: деревянный обод, ступица и несколько деревянных спиц. Спицы в колесе работают на сжатие, поочередно. Иными словами, в момент, когда спица находится внизу перпендикулярно земле, она принимает весь вес велосипеда, но колесо крутиться, и спицы неким образом «чередуются» и сжимаются по очереди. Все было хорошо, вплоть до 1820 года.

Джордж Кэйли сформулировал теорию упругости, которая изменила весь мир. А точнее, представление о спицах 🙂 Теория интересная, но мы же не на уроке физике, поэтому покажем все на примере велосипеда. Спица, которая работает на сжатие, должна иметь диаметр больше, чем спица, работающая на растяжение, для обеспечения одинаковой прочности. А соответственно, спица с меньшим диаметром иметь меньший вес. И тут понеслось…. Сначала искали подходящий материал, ведь дерево не подходит, взяли за основу сталь, а потом начали придумывать, как превратить спицу, работающую на сжатие, на спицу, которая будет работать на растяжение. И вот, это было придумано! Современная спицовка колеса – явный пример.

Первое колесо с такой спицовкой было сконструировано только через 47 лет, в 1867 году Медисоном Каупер, и не для велосипеда, а для шасси аэроплана. Также на таком колесе была установлена пневматическая покрышка. О развитии покрышек велосипедных колес читайте следующую статью.

Следующее серьёзное изменение спицовки колес состоялось недавно. Фирма Mavic предложила «вилсет», где часть толстых спиц из карбона работают на сжатие и на растяжение.

Спицевой набор

Спицевой набор – это некое количество спиц расположенных в колесе в определённом порядке. Задачи такого набора следующие: центрирование обода, расположение обода относительно фланцев втулки, удерживание формы колеса, обеспечение прочности и жесткости колеса, а также равномерное распределение нагрузки по колесу. Колесо должно быть жестким в радиальном и поперечном направлениях, а также иметь достаточную крутильную жесткость. Чем выше радиальная жесткость, тем легче колесо переносит удары при преодолении препятствий и меньшая вероятность получение деформации типа «яйцо» или вообще поломки колеса. Большой запас поперечной жесткости исключает возможность появления восьмерок на колесе. Но это еще не все. Бывают случаи, в связи с неправильной спицовкой, на вираже покрышка цепляет перья рамы. Это происходит за счет маленькой поперечной жесткости, колесо прогибается и может лопнуть. Что очень и очень плохо. Тангенциальная, то есть, крутильная жесткость обеспечивает возможность передачи движения от педалирования и торможения. Чем лучше колесо «крутит», тем легче велосипедисту ехать!

Спицевые наборы бывают разные. Отличаются они между собою количеством спиц и, соответственно, крестов (мест пересечения спиц). В основном, количество спиц кратно четырем, в радиальном наборе кратно двум, а в спицевом наборе «Воронья лапа» — кратно трем.

А теперь поговорим о видах спицовки колеса: как, куда, зачем?

Чем больше угол наклона спицы к радиусу колеса, это может быть вплоть до 90 градусов, тем больше образуется крестов. Также на количество крестов влияет диаметр фланца втулки, обода, и конечно же, количество спиц. Когда спица расположена к ободу под углом, близкому к 90 градусов, тогда на нее действует наименьшая сила. Также, такое колесо эффективнее при разгоне, а торможение происходит без лишних вибраций, и велосипед останавливается быстрее. А если колесо имеет наименьшее количество крестов, спицы, соответственно, станут короче, и массу будут иметь меньшую, возрастает поперечная жесткость.

Именно поэтому нужно выбирать колеса, исходя из стиля своей езды. Каждый должен решить, какой набор ему подойдет. А для того, чтобы Вы лучше сориентировались и разобрались в достоинствах и минусах каждого набора, рассмотрим один из видов набора поподробнее.

Радиальный набор, очень слабый, но красивый набор. В таком наборе спицы не пересекаются, а идут по радиусу колеса, получается что-то типа «солнышка». Спицы получаются короткими, а соответственно легкими и еще аеро-динамичными. Если Вы внимательно читали предыдущий абзац, то уже сделали вывод, что из-за отсутствия крестов колесо имеет большую поперечную и маленькую крутильную жесткость. Но это еще не все особенности такого набора спиц! Спицы работают не только на растяжение, как при крестовом наборе, а и еще на изгиб. Взгляните на картинку, и поймете. Именно поэтому такое колесо используют только в качестве переднего, да и то, редко очень, ну прям очень редко…. А чтобы использовать похожий радиальный набор на заднем колесе, придумали комбинированный набор. Одна сторона имеет радиальный набор, а другая тангенциальный. Благодаря этому колесо получается максимально жестким и долговечным.

Да, и еще! Если на колесо с радиальным набором установить дисковый или роллерный тормоз, велика вероятность поломки спиц при экстренном торможении. Поэтому устанавливаются только ободные тормоза. Думаете это все особенности этого набора?? Эх, если бы…. Спицы имеют свойство самостоятельно выкручиваться, а фланец втулки может не выдержать нагрузки и разрушиться, в самый неподходящий момент.

Допустим, с набором спиц мы с Вами определились. Но это только начало нашего с Вами путешествия по миру «Спиц и ниппелей».

Мы с Вами узнали, что спицы работают на растяжение. А теперь мы Вам расскажем о том, какое правильное значение предварительного натяжения спиц. Ведь, если спица будет перетянута, велика вероятность ее разрыва, а если спицы будет слишком расслаблена – скорее всего, на первой яме ваш обод просто-напросто получит восьмерку. Чтобы ни того, ни другого не произошло, продолжайте читать статью, и, как говориться, предупрежден — значит вооружен! Вперед 🙂

Если спицы постоянно натягивать, а потом ослаблять (или этот процесс будет проходить произвольно), они долго не протянут и лопнут в местах напряжения. Существует два вида натягивание спиц. Первый, традиционный, используется в колесах с числом крестов от 2 до 4 и натяжением от 40 до 80 кг/с. Ну а второй способ придумали инженеры компании Shimano и сила затяжки равна 120 кг/с! Но это еще не все, количество спиц уменьшилось до 16 штук на одно колесо. Благодаря чему же произошел большой скачек в прочности, и получилось значительное уменьшение веса колеса? Читаем дальше!

Какие спицы лучшие?

Во-первых, это перевернутые спицы. Получается, что регулировочная головка спицы находится не в ободе, как мы привыкли, а во втулке. Смотрите фото. Таким образом, вес всего колеса значительно уменьшается, а соответственно уменьшается момент инерции.

Во-вторых, это парно-перекрестное расположение спиц. Иными словами, спицы с правого фланца втулки крепятся к левой боковине обода по касательной, и наоборот. Благодаря такому простому решению удалось увеличить силу натяжения спиц и равномерно распределить усилие на обод. Также возрастает и общая поперечная жесткость колеса.

В-третьих, полурадиальный набор. О нем мы писали выше, но напомним вкратце еще раз. Получается, что левая сторона колеса заспицована в один крест, а правая имеет спицовку типа «солнышко», то есть, без крестов, вообще. При комплексном применении выше перечисленных пунктов, включая данный, поперечная жесткость колеса увеличилась на 20%.

В-четвертых, это геометрия спиц. Спицы используются уже не круглые, а плоские, что дает прирост в аэродинамике и увеличение амортизационных свойств обода.

Вот Вы уже знаете секреты самого лучшего и самого легкого колеса от компании Shimano.

Мы в 4-ом пункте затронули вопрос о геометрии спиц, а это очень интересный вопрос, ответы на который читайте ниже.

Все началось с того момента, как впервые было собрано колесо на прямых спицах, без J-образного изгиба спицы. Читали статью о колесах, в которой мы разбирали новшество 29» колес, и о том, что чуда не произошло? Так вот здесь не совсем такой случай. Одни были поклонниками таких, прямых, спиц, объясняя свой выбор техническими качествами, а остальные были против, задавая вопрос: «Где взять запасную спицу, если эксклюзивная спица нового образца сломается?». И те, и другие оказались правы! А мы Вам выразим чисто личное мнение команды velo-travel.

Прямые спицы действительно можно натянуть сильнее, они долговечнее, а колеса жёстче. И совсем не проблема с собой возить несколько запасных спиц, на случай непредсказуемых обстоятельств. Но дело в том, что обычный велосипедист этого не заметит на своем велосипеде. Плюсы настолько малы, что на практике гораздо проще и не в ущерб поставить классические спицы и не заморачиваться. Применение таким спицам – это большой спорт, и точка.

Да, и еще, чуть не забыли! Мы говорили о перевернутых спицах и уменьшении момента инерции, так это значение очень мало, что им также можно пренебречь, если Вы не мировой чемпион.

Spinergy – стоит, или не стоит?

Spinergy – это литые колеса, примерно такие же, как на современных автомобилях, но большого диаметра. Давным-давно колеса автомобилей и мотоциклов так же были спицоваными. Позже, с развитием инженерии, стали изготовлять штампованные диски, или литые «титаны», колеса из титанового сплава, которые намного прочнее, чем спицованые колеса, а вес имеют тот же. И вот, следуя за развитием, техники на велосипед решили также устанавливать похожие диски. Они имели небольшое количество лопастей, от 3 до 6, изготовленные из карбона. Аэродинамика колесо действительно возросла, а также увеличилась «крутильная» жесткость и поперечная жесткость. А минусы, их всего два, это большой вес и еще большая цена 🙂

Но, но, но…. Если мы с Вами сейчас не наблюдаем велосипедов с колесами типа Spinergy, это не значит, что о них забыли. Велосипедные инженера толковые парни, и пошли изучать эту конструкцию дальше и получили, то чего хотели!

Варианта дисковых колес существует два: либо поверх спиц устанавливаются круглые диски, либо колесо без спиц вообще, но с дисками их высокопрочных полимеров и углепластика. Второй случай лучше, так, как вес и момент инерции намного меньше первого.

И снова, ребят, не нужно бежать в магазин и покупать себе такие колеса, если Вы не участник чемпионата. Дело в том, что такие колеса всё равно тяжелые, по сравнению с колесами со спицами, и они также намного дороже, а и еще они имеют большую площадь, одно колесо, около 0,4 квадратных метра. А два колеса, это квадратный метр. Если Вас застанет боковой ветер, это будет очень, очень плохо!

И так, как получается, что старый спицевой набор колеса намного лучше всех новинок, считаем нужным посвятить окончание статьи описанию самой спицы.

Типы спиц, их строение и материал изготовления

Спица имеет два компонента, это длинный стержень, у которого с одной стороны резьба, а с другой стороны – головка, выгнута под углом 90 градусов к стержню, и с ниппеля – это головка, которая накручивается на резьбовую часть стержня. Спицы и ниппели изготовляют из разных материалов, самые дешевые – из стали, которая очень тяжелая и имеет свойство быстро ржаветь; никелированной бронзы, или латуни; а также из дорогого алюминия. Все же лучшим материалом для спиц есть нержавеющая сталь, а для ниппелей – бронза или латунь.

А по сечению, спицы могут иметь, постоянное круглое сечение, а также переменное. Это тот случай, когда несколько сантиметров от края спицы диаметр спицы один, допустим 2,2 мм, а центральная зона имеет диаметр в 1,8 мм. Аэродинамика таких спиц намного лучше, вес меньше, а характеристики жесткости такие же.

И вот, если Вы дочитали до этого места, значит, не зря мы писали статью, и Вы стали на порядок лучше, имея полезный багаж знаний о спицах. Умейте правильно его применять, это самое главное. Хотите еще знаний? Подписывайтесь на рассылку и все новые статьи моментально будут приходить Вам на почту! А дальше мы поговорим об ободах велосипеда, будет интересно, и полезно.

Удачи на дорогах! И напоследок, небольшое тематическое видео!

С уважением, команда velo-travel!

velo-travel.com

Технология

Качественные спицы большинстве своём изготовляются из высоколегированных сталей, преимущественно хромомолибденовых. Наиболее дорогие варианты — облегчённые из титановых сплавов, самые дешёвые — из обычных конструкционных сталей с поверхностным напылением никеля. Спицы могут быть как раскатанными, так и тянутыми. Катанные спицы обладают несколько худшими характеристиками.

На прочность спицы сильно влияет тип резьбы. Она может быть нарезанной на теле спицы или накатанной поверх. Накатанную резьбу можно отличить по большему диаметру спицы, измеренному по вершинам резьбы, в сравнении с диаметром гладкого её стержня. При нарезании резьбы тело спицы заметно ослабляется в зоне её расположения, при накатывании резьбы — ослабляется в меньшей степени. Процесс накатки сложнее, и в связи с этим подобные спицы дороже обычных. Примером высококачественных спиц с накатанной резьбой являются все спицы компании DT Swiss.

Ниппели представляют собой тонкие высокие гайки грибовидной формы со шлицом под отвертку на шляпке и четырьмя гранями под ключ с противоположной стороны. Ниппели могут быть увеличенной высоты. Они нужны, если планируется установка высокопрофильных ободов (например, у DT Swiss есть модели ниппелей с высотой 16 мм и 12 мм). Самые дешёвые ниппели изготавливаются из стали, среднего уровня — из бронзы или латуни, дорогие — из алюминия. Резьба в бронзовых ниппелях работает мягче, чем в стальных и не закисает со временем. Суть применения алюминиевых ниппелей — снижение веса. Правда, по данным компании DT Swiss, выигрыш измеряется всего 40 граммами на пару колёс.

Количество и размер

Изначально, большинство велосипедов комплектовались колёсами с 36 спицами. У британских велосипедов много лет подряд переднее колесо было 32−спицевым, заднее — 40−спицевым. Такой подход был очень практичным для покупателя, поскольку прочность колёс в этом случае была рассчитана на правильное распределение нагрузок. Тем не менее, для производителя дешевле выпускать колёса с равным количеством спиц. В связи с этим впоследствии переднее колесо стало более тяжёлым, а заднее — недостаточно прочным.

Позже наиболее популярными стали 32−спицевые колёса. Производители рекламируют более дешёвый для себя вариант комплектации колёс как серьёзную экономию в весе. Тем не менее, для большинства велосипедистов уменьшенная прочность колеса и как результат — более частый ремонт обода, — легко затмевает собой незначительный выигрыш в совокупной массе.

В наши дни количество спиц в традиционном колесе горного велосипеда составляет 32 или 36. Их количество зависит от назначения колеса и вида спицевого набора. На гибридах и городских велосипедах чаще всего устанавливается 36 спиц. На тандемах количество спиц может доходить до 40 или 48. На шоссейных велосипедах — 32, 28 или 24. Иногда спиц может быть ещё меньше. Снижением количества спиц достигается общее снижение веса колеса и в том числе вращающихся масс, что очень важно для езды с частыми изменениями скорости движения, а также снижение аэродинамического сопротивления. Количество спиц в колесе обычно кратно 4 (есть ведущие и хвостовые слева и справа), а в случае применения радиального спицевого набора — кратно 2.

В зависимости от размеров втулки, эффективного диаметра обода и типа спицевого набора, устанавливаются спицы строго определённого размера. Знать размер спиц необходимо не только для сборки нового колеса, но и для замены испорченных спиц. Сейчас выпускается широкий набор спиц с шагом по длине между соседними размерами в 1−2 мм. Номинальная толщина обычных спиц составляет 1,6−2,3 мм.

Длина спицы считается от внутренней стороны плеча до конца резьбы и измеряется в миллиметрах. Диаметр спицы, как правило, также указывается в миллиметрах, но некоторые производители используют в качестве единицы измерения калибр проволоки.

Таблица соответствий толщины спиц

Калибр Калибр проволоки США Британский калибр проволоки Бирмингемский калибр
12 0,1055" 2,6797 мм 0,1040" 2,6416 мм 0,1090" 2,7686 мм
13 0,0915" 2,3241 мм 0,0920" 2,3368 мм 0,0950" 2,413 мм
14 0,0800" 2,032 мм 0,0800" 2,032 мм 0,0830" 2,10 мм
15 0,072" 1,8288 мм 0,072" 1,8288 мм 0,072" 1,8288 мм
16 0,0625" 1,5875 мм 0,0640" 1,6256 мм 0,0650" 1,651 мм
17 0,0540" 1,3716 мм 0,0560" 1,4224 мм 0,0580" 1,4732 мм

Так как в большинстве случаев фланцы передней втулки симметричны, а задней барабанной — асимметричны и могут быть разного размера, то на велосипеде с одинаковыми ободами и втулками одной группы обычно присутствуют спицы трёх размеров: на переднее колесо, на заднее справа и на заднее слева.

Снижение веса

Велосипедные спицы настолько длинные и тонкие, что могут работать только на растяжение, так как прочность на изгиб очень мала, а для работы на сжатие у спиц не хватает устойчивости. Наибольшие напряжения в теле спицы возникают в зоне плеча и резьбового конца спицы, что связано с различными ослабляющими эффектами. В средней же части спицы, где полностью отсутствуют какие-либо концентраторы напряжения, прочность оказывается выше. Таким образом, в средней части спицы можно убрать часть материала для снижения веса при выравнивании прочности спиц по концам и в середине. Иногда на загнутом конце спицы наоборот делается дополнительное утолщение, так как головка спицы — её самое слабое место. Экономия материала позволяет снизить вес спиц на оба колеса до 100−200 г. Спицы с переменной толщиной называются баттированными.

Кроме снижения веса, утоньшение спиц в средней части позволяет сделать их более эластичными, что необходимо для дополнительной защиты обода и втулки при возникновении резких ударов от препятствий.

Но баттированные по длине — не единственные спицы с переменной геометрией. Существуют спицы с аэродинамическим профилем. Концы таких спиц имеют круглое сечение, а средняя часть имеет эллиптический или сильно уплощённый профиль.

Вес спиц

Производитель Модель Материал Диаметр Длина, мм Количество Вес, г.
Litespeed титан 2.0 267 32 122
DT Swiss Revolution нерж. сталь 2,0/1,55 266 32 134
Wheelsmith 1,8DB нерж. сталь 1,8/1,55 266 32 135
FiberFlight Aero пластик 266 32 136
Wheelsmith 1,8DB нерж. сталь 1,8/1,55 267 32 146
DT Swiss 1,8DB нерж. сталь 1,8/1,6 266 32 156
DT Swiss 1,8 нерж. сталь 1,8 266 32 179
Wheelsmith 2,0DB нерж. сталь 2,0/1,7 273 28 159
Wheelsmith 2,0DB нерж. сталь 2,0/1,7 298 32 182
DT Swiss 2,0DB нерж. сталь 2,0/1,8 266 32 193
DT Swiss 1,8 нерж. сталь 1,8 291 16 97
Wheelsmith 2,0 нерж. сталь 2,0 264 16 107
Wheelsmith 2,0 нерж. сталь 2,0 266 16 109
Wheelsmith 2,0 нерж. сталь 2,0 267 32 218
DT Swiss 2,0 нерж. сталь 2,0 266 32 221
DT Swiss 2,0 нерж. сталь 2,0 289 16 120

Автор: Damon Rinard

Вес ниппелей

Марка Длина/Диаметр Материал Вес Примечание
Hi-E 15/1,8 Алюминий 0,235 Нужен специальный ключ
Wheelsmith 14/2,0 Алюминий 0,344
DT Swiss 15/1,8 Медь 0,850 Старого образца, дисковый профиль
DT Swiss 14/2,0 Медь 1,000 Нового образца, в виде воронки
Wheelsmith 14/2,0 Медь 1,063
DT Swiss 15/1,8 Медь 1,100 Нового образца, в виде воронки
DT Swiss 14/2,0 Медь 1,140 Старого образца, дисковый профиль
Fiber Flight 14/2,0 Пластик 0,194 Заявленный вес

Автор: Деймон Ринард (Damon Rinard)

Типы спицевых наборов

Колесо может быть собрано с тангенциальным (точнее полутангенциальным) или с радиальным спицевым набором.

В случае применения тангенциального спицевого набора, когда спица идёт перпендикулярно втулке, колесо может быть собрано в 1, 2, 3 или 4 креста. То есть спица по своей длине пересекает 1−4 спицы с той же стороны втулки. В случае радиального набора — соответственно, без крестов.

Принципиальное отличие данных спицевых наборов заключается в том, что чем меньше крестов, тем короче спицы и следовательно, легче колесо. Но в этом случае колесо становится более жёстким и менее прочным, так как нагрузка распределяется по ободу менее равномерно, и он сильнее страдает при ударе. К тому же колёса с радиальным набором спиц могут применяться только там, где на оси колеса отсутствует крутящий момент — то есть только на передних колёсах и только в том случае, если установлен ободной тормоз. Ѡдисковым или втулочным тормозом радиальный спицевой набор использовать не рекомендуется. Из других неприятных моментов — повышенная вероятность самопроизвольного раскручивания головок спиц за счёт их строго перпендикулярного расположения относительно обода. Применение радиального спицевого набора также требует специальных втулок с особенно прочными фланцами.

Подавляющее количество колёс собирается в 3 креста.

Поломка

Главной причиной поломки спиц, которое происходит обычно в зоне головки — слабое натяжение. В этом случае спицы испытывают существенное изменение нагрузки при вращении колеса, и происходит их усталостное разрушение. Также возможна поломка резьбовой части или её вырывание из ниппеля. Это происходит в основном в случае использования слишком коротких спиц.

www.velobarnaul.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