Jakie są zalety lub wady różnych stylów szprych

13

Widzę motocykle triathlonowe o różnych stylach szprych, od normalnego drutu do aerodynamicznych noży po całkowicie solidne koła, ale nie rozumiem, dlaczego tak wiele stylów.

Rozumiem, że potrzebuję mniej szprych na torze halowym, ponieważ nie dostaniesz nierówności, więc zgadzam się z tym, ale czy ktoś może rzucić światło na decyzje dotyczące innych stylów?

Widziałem też to pytanie na płaskich szprychach, ale to nie wyjaśniałoby skrzydła jak szprychy lub pełnych kół, prawda?

Rory Alsop
źródło
Czy pytasz o rzeczywiste szprychy, wzór, w którym szprychy są wplecione, czy oba?
freiheit
1
Myślę, że same szprychy - nawet nie myślałem o tym wzorze. Jeśli to robi różnicę, to chyba też jest właściwe :-)
Rory Alsop,

Odpowiedzi:

12

Tak, istnieją różne rodzaje szprych, jak już wyjaśniono. Istnieją również różne sposoby „sznurowania” szprych i różne liczby szprych.

Wybierając sznurowany schemat szprych, należy wziąć pod uwagę sześć podstawowych kwestii:

  1. siła
  2. Elastyczność
  3. Odporność na moment obrotowy
  4. Opór powietrza
  5. Waga
  6. Wygląd / seks / głupio wydawanie pieniędzy

Wytrzymałość zależy od liczby szprych, sposobu ich ułożenia oraz sposobu połączenia z piastą i obręczą. Jeśli spojrzysz na normalne koło z trzema krzyżami, szprycha opuści piastę pod kątem prawie stycznym do obwodu piasty. W ten sposób obciążenie piasty jest zminimalizowane. Sznurowanie „czterokrzyżowe” (powszechnie spotykane w ciężkich motocyklach turystycznych i tym podobnych) jest lepsze i powoduje, że szprycha jest naprawdę styczna do obwodu piasty (plus większa długość szprychy powoduje, że koło ma więcej „sprężyny”).

Rzadko widuje się sznurowanie „dwa krzyże” i prawdopodobnie nigdy nie widać sznurówek „jeden krzyż”, ale sznurowanie „promieniowe” (gdzie szprychy opuszczają piastę pod kątem prostym do obwodu) staje się dość powszechne, szczególnie na przednich piastach „górskich” lub rowery „cross”. Sznurowanie promieniowe wywiera znaczny nacisk na konwencjonalną piastę, a przy kołach promieniowo sznurowanych często widzisz szprychy odwrócone, ze sutkami na końcu piasty, ponieważ piasta musi zostać przeprojektowana, aby wytrzymać naprężenie. Dodatkowo, zarówno dlatego, że promieniowo sznurowane koło jest tak sztywne, a ponieważ koła radialne mają zwykle małą liczbę szprych, naprężenie obręczy jest większe, tak że sutki będą mogły się przecisnąć. Czasami więc widzisz wygięty koniec (odwróconej) szprychy zablokowany w szczelinie w obręczy lub coś takiego.

Zwróć uwagę, że chociaż promieniowo zasznurowane koła są sztywniejsze w stosunku do sił promieniowych działających na koło, wcale nie są odporne na moment obrotowy - jeśli tylne koło miałoby być promieniowo wypuszczone, moment obrotowy układu napędowego spowodowałby skręcenie koła w rodzaj spirali, utrudniający przenoszenie mocy na obwód koła. Podobnie, gdyby hamulce tarczowe były używane na promieniowym przednim kole, koło gwałtownie skręciłoby się po włączeniu hamulców tarczowych.

[Należy jednak zauważyć, że niektórzy ludzie lubią sznurować tylne koło za pomocą wzoru krzyża z jednej strony i promieniowych szprych z drugiej. Zapewnia to niezbędną sztywność skrętną, a jednocześnie pozwala na promieniowanie połowy koła, ale nie jest jasne, czy istnieje jakaś realna zaleta tego schematu.]

Opór powietrza oczywiście zwiększa się wraz z liczbą szprych, na co wpływa również profil szprychy. Chociaż opór powietrza jest ważny dla zawodników, ponieważ górna część koła porusza się do przodu z prędkością dwukrotnie większą niż rower, prawdopodobnie bezpiecznie jest powiedzieć, że opór powietrza spowodowany szprychami na standardowym trójramiennym 32-ramiennym kole nie byłby zauważone przez większość przeciętnych motocyklistów, nawet przy dość dużych prędkościach.

Kołem tarczowym jest oczywiście tarcza o największej odporności na wiatr. Istnieją też inne egzotyczne konstrukcje z 1, 2 lub 3 szerokimi, płaskimi „szprychami” wykonanymi z kompozytów o wysokiej wytrzymałości połączonych z obręczą i piastą. Ale ogólnie koła tylne widać tylko na tylnych kołach, ponieważ dysk staje się latawcem, jeśli dostanie się na wiatr, tak jak na przednim kole.

Ciężar zmniejsza się dzięki zastosowaniu bardziej egzotycznych materiałów (szczególnie na felgę) i zmniejszeniu liczby szprych. Im bardziej egzotyczna jest obręcz, tym bardziej intymny jest jej obrys w schemacie szprych. Możliwe jest także niewielkie zmniejszenie ciężaru poprzez zmniejszenie „krzyża” szprychy (a tym samym skrócenie długości szprychy).

I oczywiście seks. Wiele z powyższych schematów (zwłaszcza rzeczy, takie jak przednie koło szprychowe z niską liczbą szprych z odwrotnymi szprychami) ma niewielkie praktyczne korzyści dla przeciętnego rowerzysty, zwiększa koszty i zmniejsza niezawodność. (Czy słyszałeś kiedyś, jak dochodzi do jednego z tych fantazyjnych szprych o wysokim napięciu? Brzmi jak wystrzał. A jeśli ktoś się złamie, najprawdopodobniej nie żyjesz w wodzie, dopóki nie dotrzesz do sklepu rowerowego, podczas gdy ze standardowym trójramiennym 32-ramiennym koło można zwykle „utykać do domu”, jeśli naprawa przydrożna nie jest możliwa.)

Daniel R. Hicks
źródło
1
opór powietrza spowodowany szprychami na standardowym trójramiennym 32-ramiennym kole nie zostałby zauważony przez większość przeciętnych motocyklistów, nawet przy dość dużych prędkościach. Prawdopodobnie nie ma żadnych kierowców, którzy mogliby zauważyć „aero” w porównaniu do normalnych szprych. W listopadzie Rowery przeprowadziły kilka testów w tunelu aerodynamicznym z płaskimi szprychami : „koło z CX-Rays było szybsze, generując średnio około 11 gramów oporu przy prędkości 30 km / h. Jeśli przypomnisz sobie obliczenia z wczorajszego bloga, zobaczysz, że 11 gramów oporu przy prędkości 30 km / h to - tak - 1 aero wat. ”
Andrew Henle,
3

Od Sheldon Brown :

Podwójnie cieniowane szprychy są grubsze na końcach niż w środku. Najpopularniejsze średnice to 2,0 / 1,8 / 2,0 mm (znany również jako skrajnia 14/15) i 1,8 / 1,6 / 1,8 (skrajnia 15/16).

Podwójnie cieniowane szprychy to nie tylko oszczędność wagi. Grube końce sprawiają, że są one tak mocne w obszarach o dużym obciążeniu jak szprychy o prostej grubości o tej samej grubości, ale cieńsze środkowe sekcje sprawiają, że szprychy są bardziej elastyczne, pozwalając im rozciągać (tymczasowo) więcej niż grubsze szprychy.

W rezultacie, gdy koło jest poddawane ostrym miejscowym naprężeniom, najbardziej obciążone szprychy mogą wydłużyć się wystarczająco, aby przenieść część naprężenia na sąsiednie szprychy. Jest to szczególnie pożądane, gdy czynnikiem ograniczającym jest to, ile naprężenia może wytrzymać obręcz bez pękania wokół otworów na szprychy.

Potrójnie szprychowane szprychy, takie jak DT Alpine III, są najlepszym wyborem, gdy głównym celem jest trwałość i niezawodność, podobnie jak w przypadku tandemów i rowerów z obciążonym touringiem. Łączy zalety szprych jedno-i podwójnie cieniowanych. Na przykład DT Alpine III ma 2,34 mm (grubość 13) na głowie, 1,8 mm (grubość 15) na środku i 2,0 mm (szerokość 14) na gwintowanym końcu.

Szprychy jedno i trzy cieniowane rozwiązują jeden z wielkich problemów związanych z konstrukcją kół: ponieważ szprychy używają nici walcowanych, a nie ciętych, średnica zewnętrzna nici jest większa niż średnica podstawy drutu szprychowego. Ponieważ otwory w kołnierzach piasty muszą być wystarczająco duże, aby gwinty się przez nie przeszły, otwory te z kolei są większe niż wymaga drut. Jest to niepożądane, ponieważ ścisłe dopasowanie średnicy szprychy w łokciu do średnicy otworu kołnierza ma kluczowe znaczenie dla przeciwdziałania pęknięciu związanemu ze zmęczeniem.

Ponieważ szprychy jedno- i potrójnie cieniowane są grubsze na końcu główki niż na końcu gwintu, można je stosować z piastami, które mają otwory wystarczająco duże, aby przepuścić gruby drut na końcu główki.

Szprychy aerodynamiczne (eliptyczne) to odmiana podwójnie cieniowanych szprych, w których cienka część jest kształtowana w eliptyczny przekrój, co sprawia, że ​​szprychy te są bardziej ærodynamiczne niż szprychy o przekroju okrągłym. Najszerzej dostępne szprychy tego typu to Wheelsmith Æro. Są to 2,2 x 1,8 mm na końcach, a środki środkowe są równoważne 16 gauge, ale w formie elipsy 1,8 x 1,2 mm. Wheelsmith Æro to moja ulubiona szprycha do zastosowań o wysokiej wydajności, nie tylko ze względu na jakąkolwiek ærodynamiczną przewagę, jaką może zaoferować, ale także dlatego, że płaska środkowa sekcja zapewnia doskonały wskaźnik wizualny, który pomaga konstruktorowi kół wyeliminować wszelkie resztkowe skręty w szprychie. Pomaga to zbudować koło, które pozostanie prawdziwe.

Szprychy aerodynamiczne (ostrza) mają bardziej wyraźny kształt aerodynamiczny, płaski, a nie eliptyczny. Chociaż są najbardziej aerodynamiczne ze szprych, normalnie nie mieszczą się w otworach standardowej piasty, ponieważ są zbyt szerokie. Aby użyć „ostrzy”, hub musi być szczelinowy z plikiem. Dłutowanie otworów może osłabić kołnierz i zwykle spowoduje unieważnienie gwarancji piasty. To także dużo kłopotów.

Teoretycznie szprychy „aero” powinny być bardziej aerodynamiczne, jednak jeśli myślisz o obciążeniu szprychy, byłoby ono sztywniejsze w kierunku, w którym obraca się koło, ponieważ jest grubsze, i miałoby większą elastyczność prostopadłą do tego, ponieważ szprycha jest cienki lub płaski z boku.

Na moim rowerze górskim cross-country mam podwójnie cieniowane szprychy i ścigałem się po nich przez wiele lat bez odwijania kół, co pozwala zaoszczędzić niewielką wagę na szprychę, ale w punkcie, w którym szprycha nie jest mocno obciążona, więc zachowuje większość swojej siły. Szczególnie dobry dla lżejszych rowerzystów w rowerach z pełnym zawieszeniem, w których koła nie będą narażone na tak duże bicie.

rajd25rs
źródło
1
Szprychy są obciążone napięciem. Nie są odporne na poprzeczne wygięcie i nie są obciążane poprzecznie, więc nie ma znaczenia, czy szprycha jest okrągła czy ostrza pod tym względem.
Adam Rice
2

Sprowadza się to do aerodynamiki, niezawodności i kosztów.

Koło z wieloma lekkimi szprychami będzie niezawodne i pozostanie względnie łatwe do jazdy, nawet jeśli jedna szprycha się zepsuje. Ale wszystkie te szprychy są jak jajko na wietrze: nie aerodynamiczne. Tak więc koła takie są używane głównie przez cięższych jeźdźców lub podczas wycieczek, gdzie wytrzymałość przewyższa prędkość.

Koło z mniejszą liczbą szprych obciąża każdą z tych szprych i nie toleruje pęknięcia żadnej z nich. Ponadto, zarówno w celu zrekompensowania mniejszej liczby szprych, jak i ponieważ celem zmniejszenia liczby szprych jest poprawa aerodynamiki, koła te mają zazwyczaj głębokie felgi o przekroju łezki. Zwiększają one wytrzymałość koła (kosztem masy) i poprawiają jego aerodynamikę, zastępując najszybciej poruszające się części szprych (na końcach) solidną aerodynamiczną felgą.

Koło trójskrzydłowe lub tarczowe to kolejny logiczny krok. Są one znacznie droższe w produkcji, a szczególnie dyski są problematyczne przy bocznym wietrze. Są również ciężkie, co czyni je nieodpowiednimi do niektórych rodzajów wyścigów, ale nie tyle triathlonów, które wymagają stałego wysiłku.

Szprychy są nieco bardziej aerodynamiczne niż szprychy okrągłe. Na bardzo wysokim poziomie są koła, w których zamiast szprych stalowych zastosowano paski z włókna węglowego podobne do fettucini - mogą one kosztować tyle, co sam ładny rower.

Adam Rice
źródło