Velosipedning noma'lum qahramonlari, bizning fikrimizcha, so'zlovchilar munosib hurmatga sazovor bo'lish vaqti keldi
Bu yupqa simlar g'ildiraklarimizning har bir aylanishida qayta-qayta cho'zilgan va siqilib, tinimsiz mashaqqatli ishni bajaradi. Ular, shuningdek, pedalning tezlashuv kuchlarini uyadan g'ildirak jantiga olib boradi va tormoz kuchlarini ham uzatadi. Velosipedni umuman haydashimizdagi ularning roli deyarli sehrli - bunday katta yuklarni ushlab turadigan nozik iplar. Shunday qilib, biz kamtarona nutq so'zlagan odamning hurmatini qozonish vaqti kelganini his qildik.
'G'ildirakli g'ildirakning dahosi shundaki, u chavandoz, velosiped va turli yo'l sirtlari tomonidan yaratilgan ko'pincha juda katta kuchlarni ushbu oriq tayoqchalarga o'tkazishi mumkin, ularning har biri g'ildirak aylanayotganda va yuk o'tishi bilan muntazam ravishda siqiladi. biri ikkinchisi bilan gaplashdi va shunday davom etadi, - deydi professor Mark Miodownik, London Universitet kolleji yasash instituti direktori, Stuff Matters muallifi, teleboshlovchi va qiziq velosipedchi. U davom etadi: “Bu g‘ildirakning og‘irligi, narxi va unumdorligini optimallashtirishning ajoyib usuli”.
Kompyuterlar, bir marta kuchlanish ostida, mohiyatan markaziy langar sifatida uyadan foydalanib, jantni mustahkamlaydi. Mukammal dunyo stsenariysida har bir g'ildirak yukni g'ildirak bo'ylab teng taqsimlash uchun teng kuchlanish bilan tortiladi, shu bilan birga jantni to'g'ri va aylana shaklida ushlab turadi. Spikerlar g'ildirakni lateral egiluvchanlikka va jantning deformatsiyasiga qarshi qo'llab-quvvatlashi kerak, shuningdek, g'ildirakning vertikal yuklanish (radial siqish) bilan siqilishiga samarali qarshilik ko'rsatishi kerak. Kichik vazifa yo'q. G‘ildirak paydo bo‘lganidan beri boshqa yechimlar juda kam o‘rganilgani ajablanarli emas.
Gapiy taranglik
Endi ishlar texnik tus ola boshlaydi va agar keyingi narsa biroz chalkash va teskari boʻlsa, yolgʻiz qolmaysiz. Velosiped ustki tirgaklardan (velosipedni yon tomondan ko'rib turganingizda, uyadan yuqorida joylashgan) osilganligi yoki to'g'rirog'i, kichik ustunlardek harakat qiladigan pastki qismlar tomonidan qo'llab-quvvatlanayotgani borasida jiddiy kelishmovchiliklar mavjud.“Oxirgi nuqtai nazar, qanchalik g‘alati ko‘rinsa ham, albatta shunday”, deydi Bostondagi Shimoli-sharqiy universiteti muhandislik kollejidan Jim Papadopulos (AQSh) va velosiped haydash fanining hammuallifi.
Velosiped shnuri velosiped va chavandozning ogʻirligi ostida shunchaki qulab tushishiga ishonish oson boʻlsa-da, u gʻildirak qurish jarayonida (“oldindan kuchlanish” deb ataladi) shpalda hosil boʻladigan kuchlanish ekanligini tushuntiradi. pastki spikerlarga yukni burilmasdan ko'tarishga imkon beradigan narsa, agar ular oldingi kuchlanish bo'lmasa. "Yuklanmagan g'ildirakdagi har bir tishli 100 funt [445N] darajadagi kuchlanishga ega. O'q 100 lb kuch bilan erga bosilganda, tel tarangligiga yagona muhim ta'sir to'g'ridan-to'g'ri markaz ostidagi kuchlanishlarni kamaytirishdir - odatda bittasi taxminan 50 funtga kamayadi va uning har bir tomonida 75 funtgacha kamayadi. Qadimgi vagon g'ildiragiga o'xshagan qattiq yog'och shpilkalarda aynan shunday ko'rinadi - pastki qismi 50 funtni, uning ikkala tomonida esa 25 funtni ko'taradi. Simli g'ildiraklarning farqi shundaki, simli sim siqish yukini ko'tara olmaydi - u qulab tushadi. Shunday qilib, barcha spikerlar mohirlik bilan oldindan tarang. Sim 50 funt siqish yukini ko'tara olmaydi, bundan ortiq kuchlanish yukini ko'targan hollar bundan mustasno.
“Albatta, ustki yoki gorizontal tirgaklar olib tashlansa, velosiped gʻildiragi qulab tushadi”, deya qoʻshimcha qiladi Papadopulos. Ammo bu, aslida, chunki o'zgartirilgan strukturaning yuklanish yo'li juda boshqacha va bundan tashqari, kerakli kuchlanishni ta'minlay olmaydi. Oddiy g'ildirak yukni yuqori shpallar orqali ko'taradi degan xulosaga kelish uchun bu qulashdan foydalana olmaymiz.” Agar bu sizning boshingizni aylantirsa, siz yolg'iz emassiz. Shunday qilib, keling, gapiradigan materialning aniqroq qismiga o'tamiz.
Poʻlat gʻ altaklar
Spokes asosan po'latdan yasalgan, bu material tanlovi, Miodownik bizga aytganidek, asosan, ishonchli ipga ega bo'lish qobiliyatiga bog'liq. Po'lat sim juda yaxshi, chunki mahkamlash joyi juda oz bo'lsa ham, masalan, ko'krak qafasi shpalni chetida ushlab turadigan joyda, siz ipni yechmasdan ularga juda ko'p kuchlanish qo'yishingiz mumkin. Zanglamaydigan po'lat ideal materialdir, chunki u yuqori quvvat va past og'irlikning to'g'ri aralashmasiga ega, shu bilan birga hamyonbop.'
Zanglamaydigan po'lat 19-asrning oxiridan beri shpiklar uchun tanlab olingan metall bo'lib kelgan, chunki o'zining yuqori cho'zilish kuchiga ega bo'lib, bu spikerlarga nisbatan yupqa va engil bo'lib qolishiga imkon beradi, bu esa ularga qo'yilgan kuchlarga bardosh beradi. "Yumshoq po'latdan yasalgan shpilkalar ikki baravar og'ir va qalin bo'lishi kerak edi", deydi Kris Hornzi-Jons, Aerotrope muhandislik muhandislari direktori. U yangi Lotus uglerod tolali tog 'velosipedini loyihalashtirdi va eng katta kuchlanishli g'ildiraklardan birida ishladi - Mingyillik gumbazining tomi ostida osilgan 60 m diametrli konstruktsiya havo ijrochilari uchun platforma sifatida ishlatilgan. "Yumshoq po'latdan yasalgan temir va uglerodga xrom va molibden qo'shilishi natijasida zanglamaydigan po'latdan yasalgan qotishma charchoqqa nisbatan ancha chidamli.’
Charchoq - bu so'zning dushmani. Agar siz pedal bosishingizning takrorlanishi tufayli kvadralaringiz qayta-qayta zo'riqishlarga duchor bo'lmoqda deb o'ylasangiz, g'ildiraklarning har bir aylanishida g'ildiraklaringizga achining. G'ildirakdagi har bir g'ildirak bir soniyaning to'g'ridan-to'g'ri uya ostidagi siqilish yuki ostida bo'ladi va shu lahzada u bosim tushishidan oldin siqiladi va u normal uzunligiga qaytishi mumkin. Bu tom ma'noda noto'g'ri qurilgan g'ildirakning ishdan chiqishiga olib keladigan tinimsiz tsikl.
'G'ildirak g'ildiraklar uchun charchatuvchi yugurish yo'lakchasiga o'xshaydi, uning bir uchida ip qo'shilgan va [ko'p hollarda] boshqa uchida egilgan va/yoki bosh bo'lganligi sababli ular uchun yanada qiyinlashadi,' - deydi Hornzi-Jons. "Ip - bu stressning kontsentratori va yukning uzatilishi asosan dastlabki bir nechta iplar orqali sodir bo'ladi. Bundan tashqari, ko'krak qafasi nisbatan qattiq va u chetga perpendikulyar o'tirishga harakat qilganda, u kamdan-kam hollarda qo'shimcha konsentratsiyali stressning sababi bo'lishi mumkin bo'lgan burchakka to'g'ri keladi. Boshqa uchida J-burilish biroz egiladi va yuz minglab oddiy g'ildirak aylanishlaridan so'ng, har qanday mayda sirt kamchiliklari, faqat mikron chuqurlikdagi va inson ko'ziga to'liq sezilmaydigan darajada ochilishi mumkin. Avvaliga bu sekin jarayon, lekin oxir-oqibat shpalning sinishiga olib keladi.’
Alyuminiy shpallar
Poʻlat shpallar uchun ishlatiladigan yagona material emas. Mavic va Campagnolo (shuningdek, Campagnoloning singlisi Fulcrum kompaniyasi) uzoq vaqtdan beri alyuminiy spikerlarning himoyachisi bo'lib kelgan. Alyuminiy po'lat zichligining uchdan biriga ega, ammo qattiqligining uchdan bir qismiga teng, shuning uchun shpallar qalinroq bo'lishi kerak, ya'ni ular kamroq aerodinamikdir, kattaroq diametrli nipellarni va keyinchalik jantlarda kattaroq teshiklarni talab qiladi. jantning mustahkamligi va qattiqligini kamaytirish. Alyuminiy shpallar ham to'g'ridan-to'g'ri tortiladigan dizayndan foydalanadi, chunki alyuminiyning J-bukmasi stress ostida ishlamay qolishi mumkin.
Yana bir cheklov shundaki, alyuminiy ipni oson ushlab turmaydi. Mavicning yechimi nipellarni shpalga emas, to'g'ridan-to'g'ri jantga bog'lashdir. Campagnolo o'zining og'irligi po'lat versiyalari bilan bir xil bo'lgan alyuminiy spirallarni tanlashni taklif qiladi, ammo taqqoslash uchun g'ildiraklarining haydash hissiyotini yaxshilaydi, ammo bu asosan sub'ektiv masala bo'lib, unda shinalar, jantlar va uyalar ham muhim o'yinchilarga ega. velosipedning qolgan qismini u yoqda tursin.
Kompyuterlar bardosh beradigan turli stresslarni hisobga olsak, uglerod tolasi umuman tanlov kabi koʻrinmasligi mumkin, ammo Mavic va boshqa bir qancha yuqori darajadagi gʻildirak brendlari, masalan, Lightweight va Reynolds ikkita nom berish uchun yoʻl topdilar. Og'irligi sezilarli darajada tejalgan holda, shpallarda uning kuchlanish kuchini ishlatish. Mavic R-Sys SLR, masalan, kuchlanish ostida qattiqlik va siqilish qarshiligini ta'minlash uchun ichi bo'sh uglerod quvurlaridan foydalanadi. Mavicning Mishel Lethenet: "Ko'mirning cho'zilishi po'lat yoki qotishmaga qaraganda ancha past, chunki uglerod qattiqroq". "Quvurlar bo'lgani uchun ular siqilishga qarshilik ko'rsatadilar, bu esa g'ildirakning qattiqligini saqlashga yordam beradi, garchi ba'zi metall qismlar kerak bo'lsa-da, ular har uchida bir-biriga bog'lab qo'yilgan bo'lib, ular jant va uyaga biriktiriladi." Mavicning Kosmik Karbonida muqobil usul qo'llaniladi. Ultimate, bunda pichoqli uglerod shpallari g'ildirakning bir tomonidan boshqa tomoniga o'tib, markaz gardish bilan bog'lanadi va yo'lda boshqa g'ildiraklarni kesib o'tadi.
Spindan haqiqat
Materialshunos va Hunt Bike Wheels direktori Piter Marçmentning ma'lumotga taalluqli yana bir qancha donoligi bor. "Qisqaroq g'ildirakli chuqurroq jantdan foydalanadigan g'ildirak ko'pincha "kuchliroq" deb hisoblanadi, ammo bu odatda jantning o'ziga xos qo'shimcha qattiqligiga bog'liq", deydi u."Bundan tashqari, ko'p odamlar balandroq kuchlanish g'ildirakni qattiqroq olishingizni anglatadi, deb hisoblashadi, ammo bu unday emas. G'ildirakning qattiqligiga faqat taranglikdan tashqari ko'p narsa ta'sir qiladi, jumladan, tishli burchaklar soni, mahkamlash burchagi va jant chuqurligi.
Aslida gʻ altak yuklanganda oldingi kuchlanishdan qatʼiy nazar bir xil miqdorda choʻziladi, yaʼni karnay tarangligini oshirish gʻildirakni qattiqlashtirmaydi.” Marchment davom etadi: “Kompaniyalarni toʻgʻri taranglik ostiga qoʻyish. hal qiluvchi ahamiyatga ega. Haddan tashqari yuqori kuchlanishda jant va shpallar shikastlanishga ko'proq moyil bo'ladi, chunki ular samarali ravishda yuqori kuch bilan oldindan yuklanadi. Ammo past taranglik ham muammo hisoblanadi, chunki ko‘krak uchi zarba yoki yo‘l tebranishlari ta’sirida stressni bartaraf qilganda bo‘shashib qolish ehtimoli ko‘proq bo‘lib, g‘ildirak o‘z joyidan chiqib ketishiga olib keladi.’
Taranglik va naqsh qanday bo'lishidan qat'i nazar, ular ishlab chiqarilgan simning sifatidagi ko'plab o'zgarishlarni hisobga olmaganda, tanlash uchun juda ko'p spikerlar mavjud. Etakchi dona ishlab chiqaruvchilardan biri bo'lgan Sapim yiliga 300 million dona shinalar ishlab chiqaradi va mahsulot sifatini saqlab qolish va o'z assortimentida raqobatbardosh bo'lish uchun do'konlar qiladi. "Oddiy o'lchagichning narxining 60-70 foizi materialda bo'lishi mumkin, shuning uchun buni to'g'ri qabul qilish muhim, ammo bizning barcha spikerlarimiz uchun eng muhimi - bu simning ishlashi", - deydi Sapim savdo menejeri., Klaus Grüter. ‘Biz yorqin va porloq, cho‘zilish kuchi 1 000 dan 1 050 N/mm2 gacha bo‘lgan, charchoqqa chidamliligi va eng muhimi, korroziyaga chidamliligi yaxshi bo‘lgan simni qidirmoqdamiz.’
Grüterning ta'kidlashicha, namunalar cho'zilish kuchi, egilish va burilish qarshiligi uchun laboratoriya sinovidan o'tkaziladi. Qabul qilingandan so'ng, g' altaklardagi sim mashina bilan to'g'rilanadi va kesiladi. Oddiy o'lchovli simni, shuningdek, simni matritsa orqali o'tkazish orqali (markaziy qismi torroq qilingan) tirgaklarga yasash mumkin. Tug'ilgandan so'ng, spiralning boshi va J-bukmasi zarb qilinadi va boshqa uchidagi ip o'raladi (kesilgan emas). Tayyor spikerlar ham mashina ko'rish tizimlari, ham inson ko'zlari va qo'llari bilan tekshiriladi. Bitta mashina kuniga 20 000 dona tirgak ishlab chiqarishga qodir, bu nima uchun har xil mehnat xarajatlari tayyor trikotaj narxiga unchalik ta'sir qilmasligini va nima uchun butun dunyo bo'ylab ishlab chiqaruvchilar shunga o'xshash narxlarda sotishlari mumkinligini tushuntiradi.
Ammo nega dumba gapiradi? Strada Wheels'dan Jonatan Day shunday tushuntiradi: Butlangan spikerlar oddiy o'lchovdan ko'ra torkni boshqarishda yaxshiroq. Ular g'ildirak tekisligida kengroq, bu burilish kuchining yo'nalishi, shuning uchun unga qarshilik ko'rsatish uchun ko'proq material mavjud. Bundan tashqari, ular perpendikulyar tekislikda bir oz ko'proq egiladilar, shuning uchun ular g'ildirak bo'ylab siqish yukini yaxshiroq taqsimlaydilar.'
Gapli naqsh
Velosiped g'ildiragining an'anaviy gapirish modeli 32 (yoki ba'zan 36) spikerdan iborat bo'lib, ular uch marta kesishgan. An'anaviy tarzda bog'langan g'ildirakdagi g'ildiraklarning o'zaro to'qilgan naqshlari shunchaki kaleydoskopik joylashuv emas, aslida g'ildirak dizaynining funktsional qismidir.
Yanal qattiqlik nuqtai nazaridan, shpilkalar kesishgan nuqtalar taranglik holatida har birining bir-biriga qarshi turishiga imkon beradi, shuningdek, siqilgan holda uni qo'llab-quvvatlaydi. Uchta o'zaro bog'langan naqshning eng muhim roli orqa g'ildirakda bo'lib, u erda spikerlar pedal quvvatini markazdan uzatishi kerak. Bunday holda, qo'zg'atuvchining burilish kuchi tufayli spikerlar ancha katta buralish yuklari bilan yuklanadi. Kasseta tomonidagi spoklar, uyadan tangensial ravishda chiqib, aylanma kuchni (moment) markazdan jantga o'tkazadi. Radial shpallar (u markaz markazidan toʻgʻridan-toʻgʻri jantgacha boʻlgan yoʻl boʻylab, boshqasini kesib oʻtmasdan) bu turdagi yuklarga bardosh bera olmaydi va ishdan chiqish ehtimoli koʻproq.
Moment muammosi bo'lmaganda, masalan, jant tormozlari bo'lgan old g'ildirakda, radial spirallardan foydalanish mantiqan to'g'ri keladi. Bu og'irlikni tejaydi, chunki spikerlar qisqaroq bo'lishi mumkin va lateral qattiq g'ildirak yaratish uchun kamroq talab qilinadi. Bu ham yaxshi ko'rinadi. Disk tormozlari sezilarli burilish yukini keltirib chiqaradi, ammo radial gapirishni imkonsiz qiladi. "To'g'ri bog'lash naqshini olish juda muhim, chunki spikerlar kesib o'tadigan qo'shnilarga siqib, siqilish yukini taqsimlaydi, shuning uchun spikerlar etakchi yoki treyler bo'lishi uchun bog'langan bo'lishi kerak", deydi Day. "Siz etakchi spiker birinchi navbatda haydovchi tomonida kuchlanishni olishiga ishonch hosil qilishingiz kerak. 32 g'ildirakli g'ildirakda siz yukni bo'lishish uchun 16 ta etakchi spikerni xohlaysiz. Agar bog'ichni noto'g'ri olsangiz, ishni faqat sakkiztasi bajara oladi.’
E'tiborlisi, so'nggi o'n yilliklarda materiallar va ishlab chiqarish texnologiyasida ba'zi katta sakrashlarga qaramay, gapirish naqshlari g'ildirak dizaynining eng qiyin jihatlaridan biri bo'lib qolmoqda. Bu haqiqatan ham sinab ko'rilgan metodologiya va aytganidek, agar u buzilmasa…
