Mashujaa wasioimbwa wa baiskeli, tunadhani ni kuhusu wakati wasemaji kupata heshima inayostahili
Nyezi hizi nyembamba za waya hufanya kazi ngumu sana, zikinyooshwa na kubanwa mara kwa mara kwa kila mpinduko mmoja wa magurudumu yetu. Pia hubeba nguvu za kuongeza kasi za kukanyaga kutoka kitovu hadi ukingo wa gurudumu na kusambaza nguvu za kusimama pia. Jukumu lao katika ukweli wa sisi kuwa na uwezo wa kuendesha baiskeli ni karibu kichawi - nyuzi nyembamba kama hizo zinazounga mkono mizigo mikubwa kama hiyo. Kwa hivyo tuliona ni wakati muafaka kwamba mzungumzaji mnyenyekevu achukue sifa, ambapo mzigo wote unastahili.
'Ustadi wa gurudumu lililozungushwa ni kwamba linaweza kuhamisha nguvu kubwa mara nyingi zinazoundwa na mpanda farasi, baiskeli na nyuso tofauti za barabara hadi kwenye vijiti hivi nyembamba, kila moja ikibanwa kwa utaratibu gurudumu linapogeuka na kuhamisha mizigo kutoka. mmoja alizungumza na mwingine, na ndivyo inavyoendelea,' asema Profesa Mark Miodownik, mkurugenzi wa Taasisi ya Utengenezaji katika Chuo Kikuu cha London, mwandishi wa Stuff Matters, mtangazaji wa TV na mwendesha baiskeli mahiri. Anaendelea, ‘Ni njia nzuri ya kuongeza uzito, gharama na utendakazi wa gurudumu.’
Vipokeo, vikiwa na mvutano, kimsingi hubana ukingo kwa kutumia kitovu kama nanga ya kati. Katika hali ya ulimwengu kamilifu kila spoke huvuta kwa mvutano sawa ili kusambaza mzigo sawasawa katika gurudumu huku pia ikishikilia ukingo wa kweli na wa mviringo. Spoka lazima ziunge mkono gurudumu dhidi ya kunyumbulika kwa upande na mgeuko wa ukingo na pia zipinge gurudumu kwa ufanisi kubanwa na upakiaji wima (mgandamizo wa radial). Hakuna kazi ndogo. Haishangazi kwamba tangu ujio wa gurudumu, masuluhisho mengine machache sana yamechunguzwa.
Mvutano wa Kuzungumza
Sasa mambo yanaanza kuwa ya kiufundi, na hautakuwa peke yako ikiwa kinachofuata ni cha kutatanisha na kupingana. Kuna kutokubaliana sana juu ya ikiwa baiskeli inaning'inia kutoka kwa spika za juu (zilizo juu ya kitovu unapotazama baiskeli kutoka kando) au tuseme inaungwa mkono na zile za chini, ikifanya kama nguzo ndogo.'Mtazamo wa mwisho, kama inavyoonekana kuwa wa ajabu, ndio ukweli halisi,' anasema Jim Papadopoulos kutoka Chuo Kikuu cha Uhandisi cha Northeastern University huko Boston, Marekani, na mwandishi mwenza wa Sayansi ya Baiskeli.
Ingawa ni rahisi kuamini kwamba baiskeli ilizungumza inaweza kuanguka chini ya uzani wa baiskeli na mpanda farasi, anaendelea kueleza kuwa mvutano unaotokea kwenye speaker wakati wa mchakato wa kujenga gurudumu (unaoitwa 'pre-tension') ni nini inaruhusu spokes ya chini kubeba mzigo bila buckling, kama wangeweza kama hakuna kabla ya mvutano. 'Kila alizungumza kwenye gurudumu lililopakuliwa ana mvutano wa mpangilio wa 100lb [445N]. Wakati ekseli inasukumwa kuelekea ardhini kwa nguvu ya 100lb, athari kubwa pekee kwenye mivutano iliyotamkwa ni kupunguza zile moja kwa moja chini ya kitovu - kwa kawaida, mtu hupungua hadi takriban 50lb na kuongea kwa kila upande wa hiyo kupunguza hadi takriban 75lb. Hiki ndicho hasa mtu angeona akiwa na spika imara za mbao kama gurudumu kuukuu la gari - la chini lingebeba 50lb na zile za upande wowote zingebeba 25lb. Tofauti na magurudumu ya waya ni kwamba msemaji wa waya hawezi kubeba mzigo wa compression - itaanguka. Hivyo spokes wote ni ingeniously kabla ya tensioned. Waya haiwezi kubeba mzigo wa mbano wa lb 50, isipokuwa ikiwa tayari ina mzigo wa mkazo unaozidi huo.
‘Bila shaka gurudumu la baiskeli litaanguka ikiwa spika za juu au za mlalo zitaondolewa,’ Papadopoulos anaongeza. Lakini hiyo ni kwa sababu muundo uliobadilishwa una njia tofauti ya upakiaji, na zaidi ya hayo hauwezi kutoa mvutano wa awali unaohitajika. Hatuwezi kutumia mporomoko huo kuhitimisha kwamba gurudumu la kawaida hubeba mzigo kupitia spika za juu.’ Hilo likiacha kichwa chako kikizunguka, hauko peke yako. Kwa hivyo, wacha tuendelee hadi kwenye sehemu iliyonyooka zaidi ya nyenzo zinazozungumzwa.
Spokes za Chuma
Spoke mara nyingi hutengenezwa kwa chuma, chaguo la nyenzo ambayo, kama Miodownik anavyotuambia, 'kimsingi inategemea uwezo wa kuwa na uzi unaotegemeka. Waya wa chuma ni mzuri kwa sababu hata ukiwa na sehemu ndogo sana ya kufunga, kama vile chuchu inashikilia mdomo kwenye mdomo, unaweza kuweka mvutano mwingi juu yao bila kuvua uzi. Chuma cha pua ndicho nyenzo bora kwa vile kina mchanganyiko sahihi wa nguvu ya juu na uzani wa chini, huku pia kikiwa na bei nafuu.’
Chuma cha pua kimekuwa chuma bora zaidi kwa spika tangu mwishoni mwa karne ya 19 kwa sababu ya uimara wake wa hali ya juu, ambayo huruhusu spika kubaki nyembamba na nyepesi huku zikikabiliana na nguvu zilizowekwa juu yake. 'Spika za chuma kidogo zinapaswa kuwa nzito na nene mara mbili,' anasema Chris Hornzee-Jones, mkurugenzi wa wahandisi wa miundo Aerotrope. Alibuni baiskeli ya mlima yenye nyuzi kaboni ya Lotus na akafanyia kazi mojawapo ya magurudumu makubwa zaidi yenye sauti ya mvutano kuwahi kutengenezwa - muundo wa kipenyo cha mita 60 uliosimamishwa chini ya paa la Millennium Dome, unaotumika kama jukwaa la waigizaji wa anga. ‘Kwa kuongeza chromium na molybdenum kwenye chuma na kaboni ya chuma kidogo, aloi ya chuma cha pua inayotokana inaweza kustahimili uchovu zaidi.‘
Uchovu ni adui wa msemaji. Ikiwa unafikiri kwamba quad zako zinawekwa chini ya mkazo mara kwa mara kutokana na marudio ya mipigo yako ya kanyagio, basi zihurumie spika zako, zikipigwa na kila mapinduzi ya gurudumu moja. Kila mzungumzaji kwenye gurudumu huja chini ya mzigo wa kushinikiza tu kwa sehemu ya sekunde ambayo iko moja kwa moja chini ya kitovu, na kwa wakati huo inashinikizwa kabla ya shinikizo kutoka na inaweza kurudi kwa urefu wake wa kawaida. Ni mzunguko usiokoma ambao unaweza kuwa utenguaji wa gurudumu lililojengwa vibaya, kihalisi.
'Gurudumu ni kama kinu cha kukanyaga kinachochosha cha vipashio, ambacho kinafanywa kuwa kigumu zaidi kwao kwa kuongezwa uzi kwenye ncha moja na [katika hali nyingi] bend na/au kichwa upande mwingine, ' Anasema Hornzee-Jones. 'Uzi ni mkusanyiko wa dhiki na uhamishaji wa mzigo hutokea zaidi kupitia nyuzi chache za kwanza. Zaidi ya hayo, chuchu ni ngumu kwa kulinganisha na, inapojaribu kukaa pembeni ya ukingo, mara chache inalingana kikamilifu na pembe ambayo msemaji hufika, ambayo inaweza kuwa sababu ya mafadhaiko ya ziada ya kujilimbikizia. Katika upande mwingine wa J-bend hujipinda kwa dakika na, baada ya mamia ya maelfu ya mzunguko wa kawaida wa gurudumu, dosari yoyote ndogo ya uso, mikroni pekee yenye kina kirefu na isiyoonekana kabisa kwa jicho la mwanadamu, inaweza kuanza kufunguka. Ni mchakato wa polepole mwanzoni lakini hatimaye utasababisha kuvunjika kwa usemi.’
Spokes za Aluminium
Chuma sio nyenzo pekee inayotumika kwa spika, hata hivyo. Mavic na Campagnolo (pamoja na kampuni ya dada ya Campagnolo Fulcrum) kwa muda mrefu wamekuwa watetezi wa spokes za alumini. Alumini ina theluthi moja ya msongamano wa chuma lakini karibu theluthi moja ya ugumu wake pia, kwa hivyo spika zinahitaji kuwa nene zaidi, ambayo inamaanisha kuwa zinaweza kuwa na uwezo mdogo wa aerodynamic, zinahitaji chuchu zenye kipenyo kikubwa na, baadaye, mashimo makubwa kwenye rimu, ambayo yanaweza. kupunguza nguvu ya mdomo na ugumu. Spoka za alumini pia huwa na muundo wa kuvuta moja kwa moja kwani upinde wa J katika alumini unaweza uwezekano mkubwa wa kushindwa chini ya mkazo.
Kizuizi kingine ni kwamba alumini haishiki uzi kwa urahisi. Suluhisho la Mavic ni kutia chuchu moja kwa moja kwenye ukingo, badala ya kuziweka kwenye mdomo. Campagnolo inapendekeza kuchagua spokes za alumini ambazo zina uzito sawa na matoleo ya chuma, lakini kwa kulinganisha kuboresha hisia ya safari ya magurudumu yake, hata hivyo hili ni jambo la kawaida ambalo spokes hucheza sehemu moja tu, na matairi, rims na hubs pia wachezaji muhimu, achilia mbali baiskeli iliyobaki.
Kwa kuzingatia mifadhaiko mbalimbali ambayo wazungumzaji huvumilia, nyuzinyuzi kaboni huenda zisionekane kuwa chaguo hata kidogo, lakini Mavic, pamoja na chapa zingine kadhaa za magurudumu ya hali ya juu, kama vile Lightweight na Reynolds kutaja mbili, wamepata njia. ili kutumia nguvu zake za kustahimili mikikimikiki, huku akiba ya wazi ya uzani ikichukuliwa. R-Sys SLR ya Mavic, kwa mfano, hutumia mirija ya kaboni isiyo na mashimo kutoa ugumu chini ya mvutano na upinzani dhidi ya mgandamizo.'Nyoo inayozungumzwa ni ya chini sana kuliko chuma au aloi kwa sababu kaboni ni ngumu zaidi', anasema Michel Lethenet wa Mavic. 'Kwa kuwa mirija, hustahimili mgandamizo, ambao husaidia kudumisha ugumu wa gurudumu, ingawa baadhi ya sehemu za chuma zinahitajika, ambazo zimeunganishwa kila ncha ili kutengeneza viambatisho kwenye ukingo na kitovu.' Mbinu mbadala inatumika katika Mavic's Cosmic Carbone. Hatimaye, ambapo spika za kaboni zenye viumbe hutoka upande mmoja wa gurudumu hadi mwingine, zikiunganishwa na kitovu cha kitovu, na kuvuka spika zingine njiani.
Ukweli kutoka kwa spin
Kuna vipande vingine vichache vya hekima ya baiskeli iliyopokewa vinavyohusiana na spika ambazo Peter Marchment, mwanasayansi wa vifaa na mkurugenzi wa Hunt Bike Wheels, ana furaha kuziondoa. 'Gurudumu linalotumia ukingo wenye kina kirefu na spika fupi mara nyingi huonekana kama "nguvu" lakini hii kwa kawaida ni chini ya ugumu wa asili ulioongezwa kwenye ukingo,' asema.'Pia, watu wengi wanaamini kuwa mvutano wa juu zaidi unamaanisha kupata gurudumu kali, lakini sivyo. Kukakamaa kwa magurudumu huathiriwa na mambo mengi kando na mvutano pekee, ikiwa ni pamoja na idadi ya sauti, pembe ya kusimama na kina cha ukingo.
Kwa kweli spoke itarefuka kwa kiwango kile kile inapopakiwa, bila kujali shinikizo la awali lililowekwa, kumaanisha kuwa kuongeza mvutano wa kuongea hakufanyi gurudumu kuwa ngumu zaidi.' Marchment anaendelea, 'Kuweka spokes chini ya mvutano unaofaa. ni muhimu. Katika mvutano wa juu sana mdomo na spokes zinawajibika zaidi kuharibiwa kwa sababu zinapakiwa kwa nguvu ya juu. Lakini mvutano wa sauti ya chini pia ni tatizo kwa sababu chuchu ina uwezekano mkubwa wa kulegea [kujipumzisha] inapopunguzwa mkazo kupitia athari au mitetemo ya barabara, na kusababisha gurudumu kutoka nje.’
Haijalishi mvutano na muundo wowote, kuna safu kubwa ya spika za kuchagua, bila kutaja tofauti nyingi za ubora wa waya ambazo zimetengenezwa. Sapim, mojawapo ya watengenezaji wakuu wanaozungumza, huzalisha spika milioni 300 kwa mwaka, na hununua karibu ili kudumisha ubora na kuendelea kuwa na ushindani katika anuwai ya bidhaa zake. "Asilimia sitini hadi 70 ya bei ya kifaa cha kupimia kipimo kinaweza kuwa kwenye nyenzo, kwa hivyo ni muhimu kupata haki hiyo, lakini jambo muhimu zaidi kwa mazungumzo yetu yote ni utendakazi wa waya," anasema meneja mauzo wa Sapim., Klaus Grüter. ‘Tunatafuta waya ambayo ni angavu na inayong’aa na ambayo ina nguvu ya mkato ya 1, 000 hadi 1, 050N/mm2 yenye data nzuri ya uchovu na muhimu zaidi, inayostahimili kutu.’
Grüter anatuambia sampuli zinajaribiwa maabara kwa uthabiti wa mkazo, kupinda na kustahimili msokoto. Baada ya kukubaliwa, waya kutoka kwa spools huelekezwa kwa mashine na kukatwa. Waya ya kupima wazi pia inaweza kufanywa kuwa miiko ya butted (ambapo sehemu ya kati inafanywa kuwa nyembamba) kwa kuchora waya kupitia divai. Mara baada ya kupigwa, kichwa cha kuzungumza na J-bend hughushiwa na thread katika mwisho mwingine imevingirwa (haijakatwa). Spika zilizokamilishwa hukaguliwa na mifumo ya maono ya mashine na kwa jicho la mwanadamu na mkono. Mashine moja ina uwezo wa kutengeneza spika 20,000 kwa siku, ambayo inaeleza kwa nini gharama tofauti za wafanyikazi zina athari ndogo kwa bei ya bidhaa iliyomalizika na kwa nini watengenezaji ulimwenguni kote wanaweza kuuza kwa bei sawa.
Lakini kwanini ulizungumza hata hivyo? Jonathan Day of Strada Wheels anaeleza, ‘Spoke za butted ni bora katika kushughulikia torque kuliko kupima kawaida. Wao ni pana katika ndege ya gurudumu, ambayo ni mwelekeo wa nguvu ya torsional, kwa hiyo kuna nyenzo zaidi za kupinga. Pia, wao hujikunja kidogo zaidi katika ndege ya pembeni, kwa hivyo ni bora zaidi katika kusambaza mzigo wa mbano kwenye gurudumu.’
Muundo wa kuongea
Mchoro wa kitamaduni wa spika wa gurudumu la baiskeli ulikuwa na spika 32 (au wakati mwingine 36), zilizovuka mara tatu. Mchoro uliounganishwa wa spika katika gurudumu la kitamaduni lenye lazi, mbali na kuwa mpangilio mzuri wa zamani, kwa hakika ni sehemu tendaji ya muundo wa gurudumu.
Kwa upande wa uthabiti wa upande pointi ambapo vipashio vinapokazana huruhusu kila kimoja kujikinga dhidi ya kingine kinapowekwa chini ya mvutano, pamoja na kukiunga mkono kinapobanwa. Jukumu muhimu zaidi la muundo wa lacing tatu ni katika gurudumu la nyuma, ambapo spokes lazima zipitishe nguvu ya kukanyaga kutoka kwa kitovu. Katika kesi hii spokes ni kubeba na mizigo kubwa zaidi torsional shukrani kwa nguvu twisting kutoka drivetrain. Spokes upande wa kaseti, na kuacha kitovu tangentially, kuhamisha nguvu inayozunguka (torque) kutoka kitovu hadi mdomo. Spoka za radi (ambazo hufuata njia kutoka katikati ya kitovu moja kwa moja hadi ukingo, bila kuvuka nyingine) haziwezi kukabiliana na aina hii ya upakiaji na kuna uwezekano mkubwa wa kushindwa.
Wakati torati si tatizo, kama vile kwenye gurudumu la mbele lenye breki za ukingo, kutumia vipaza sauti vya radial ni jambo la maana. Hii inaokoa uzito, kwani spokes zinaweza kuwa fupi na chache zinahitajika ili kuunda gurudumu gumu la kando. Inaonekana vizuri pia. Breki za diski husababisha upakiaji mkubwa wa msokoto, hata hivyo, kufanya sauti ya radial isiwezekane. "Kuweka sawa muundo wa lacing ni muhimu kwa sababu wasemaji hushiriki mzigo wa kukandamiza kwa kukandamiza majirani wanaovuka, kwa hivyo spika zinapaswa kuunganishwa ili kuwa viongozi au trela," anasema Day. 'Lazima uhakikishe kuwa mzungumzaji anayeongoza huchukua shida kwanza kwenye upande wa kuendesha. Kwenye gurudumu lenye sauti 32 unataka spika 16 zinazoongoza kushiriki mzigo. Ukikosea utaishia na wanane pekee wanaofanya kazi hiyo.’
Cha kustaajabisha, mifumo ya uzungumzaji imesalia kuwa mojawapo ya vipengele ambavyo vimekabiliwa na changamoto kidogo zaidi katika muundo wa magurudumu, licha ya maendeleo makubwa zaidi katika nyenzo na teknolojia ya utengenezaji katika miongo ya hivi majuzi. Ni mbinu iliyojaribiwa kweli na kama msemo unavyosema, ikiwa haijavunjika…
