Heronjtë e pakënduar të biçikletës, mendojmë se ka ardhur koha që zërat të marrin respektin që i takon
Këto fije teli të hollë kryejnë një punë jashtëzakonisht të vështirë, duke u shtrirë dhe ngjeshur në mënyrë të përsëritur me çdo rrotullim të vetëm të rrotave tona. Ata gjithashtu bartin forcat e nxitimit të pedalimit nga qendra në buzën e rrotës dhe transmetojnë gjithashtu forcat e frenimit. Roli i tyre në faktin që ne jemi në gjendje të ngasim një biçikletë fare është pothuajse magjik - fije kaq të holla që mbajnë ngarkesa kaq të mëdha. Kështu që ne menduam se ishte koha që folësi i përulur të merrte njëfarë merite, ku i takon një ngarkesë e tërë.
'Gjeniu i rrotës me fole është se ajo mund të transferojë forcat shpesh shumë të mëdha të krijuara nga kalorësi, biçikleta dhe sipërfaqet e ndryshme të rrugës në këto shufra të dobëta, secila duke u ngjeshur sistematikisht ndërsa rrota rrotullohet dhe ngarkesat transferohen nga njëri foli me tjetrin dhe kështu vazhdon”, thotë profesor Mark Miodownik, drejtor i Institutit të Makingut në University College London, autor i Stuff Matters, prezantues televiziv dhe çiklist i mprehtë. Ai vazhdon: "Është një mënyrë e bukur për të optimizuar peshën, koston dhe performancën e një rrote.".
Gizat, një herë nën tension, në thelb ngulni buzën duke përdorur qendrën si spirancë qendrore. Në një skenar të botës së përsosur, secila fole tërhiqet me tension të barabartë për të shpërndarë ngarkesën në mënyrë të barabartë në të gjithë timonin, duke e mbajtur gjithashtu buzën të vërtetë dhe rrethore. Gypat duhet të mbështesin rrotën kundër përkuljes anësore dhe deformimit të buzës dhe gjithashtu t'i rezistojnë rrotës duke u shtypur në mënyrë efektive nga ngarkimi vertikal (ngjeshja radiale). Asnjë detyrë e vogël. Nuk është çudi që që nga ardhja e timonit, shumë pak zgjidhje të tjera janë eksploruar.
Tension i folur
Tani gjërat fillojnë të bëhen teknike dhe nuk do të jeni vetëm nëse ajo që vijon është pak konfuze dhe kundërintuitive. Ka mosmarrëveshje të forta nëse një biçikletë në fakt varet nga foletë e sipërme (ato mbi qendrën ndërsa e shikoni biçikletën nga ana) ose më mirë të themi se po mbështetet nga ato të poshtme, duke vepruar si shtylla të vogla.“Pikëpamja e fundit, sado e çuditshme të duket, është përfundimisht rasti,” thotë Jim Papadopoulos nga Kolegji i Inxhinierisë së Universitetit Northeastern në Boston, SHBA, dhe bashkëautor i Shkencës për Biçikleta.
Ndërsa është e lehtë të besohet se një fole biçiklete thjesht do të shembet nën peshën e biçikletës dhe kalorësit, ai vazhdon të shpjegojë se tensioni i krijuar në një fole gjatë procesit të ndërtimit të rrotave (i quajtur 'pretensioni') është çfarë i lejon foletë e poshtme të përballojnë ngarkesën pa u përkulur, siç do të bënin nëse nuk do të kishte paratension. “Çdo fole në rrotën e shkarkuar ka një tension prej 100 lb [445 N]. Kur boshti shtypet drejt tokës me një forcë prej 100 lb, i vetmi efekt domethënës në tensionet e foleve është zvogëlimi i atyre drejtpërdrejt nën shpërndarësin - zakonisht, njëra zvogëlohet në rreth 50 lb dhe zvogëlohet në secilën anë të asaj në rreth 75 lb. Kjo është pikërisht ajo që dikush do të shihte me foletë e forta prej druri si një rrotë e vjetër vagoni - e poshtme do të mbante 50 lb dhe ato në të dyja anët e saj do të mbanin 25 lb. Dallimi me rrotat me tela është se një fole teli nuk mund të mbajë një ngarkesë kompresimi - ajo do të shembet. Pra, të gjitha foletë janë të para-tensionuara në mënyrë gjeniale. Një tel nuk mund të mbajë një ngarkesë kompresimi prej 50 lb, përveç kur ai tashmë mbart një ngarkesë tensioni që e kalon atë.
"Sigurisht që rrota e biçikletës do të shembet nëse hiqen gomat e sipërme ose horizontale," shton Papadopoulos. “Por kjo është në thelb sepse struktura e ndryshuar ka një rrugë ngarkese shumë të ndryshme, dhe për më tepër nuk është në gjendje të sigurojë paratensionin e kërkuar. Ne nuk mund ta përdorim atë kolaps për të konkluduar se rrota tipike bart ngarkesën përmes thumbave të sipërme.' Nëse kjo e lë kokën tuaj të rrotullohet, nuk jeni vetëm. Pra, le të kalojmë në fushën më të drejtpërdrejtë të materialit të folur.
Giza çeliku
Gizat janë bërë kryesisht prej çeliku, një material i zgjedhur që, siç na thotë Miodownik, 'në thelb vjen në aftësinë për të pasur një fije të besueshme. Teli i çelikut është i mrekullueshëm sepse edhe me një sasi shumë të vogël të zonës së fiksimit, si p.sh. ku thithja mban folenë në buzë, mund t'i ushtrosh mjaft tension pa e zhveshur fillin. Çelik inox është materiali ideal pasi ka përzierjen e duhur të forcës së lartë dhe peshës së ulët, ndërsa është gjithashtu i përballueshëm.'
Çeliku i pandryshkshëm ka qenë metali i zgjedhur për fole që nga fundi i shekullit të 19-të për shkak të forcës së tij të lartë në tërheqje, e cila lejon që foletë të mbeten relativisht të holla dhe të lehta ndërsa përballen me forcat e vendosura mbi to. "Godat e çelikut të butë duhet të jenë dy herë më të rënda dhe më të trasha," thotë Chris Hornzee-Jones, drejtor në inxhinierët strukturorë Aerotrope. Ai projektoi biçikletën malore me fibër karboni novator Lotus dhe punoi në një nga rrotat më të mëdha me tension të krijuar ndonjëherë - strukturën me diametër 60 metra të pezulluar nën çatinë e Kupolës së Mijëvjeçarit, e përdorur si një platformë për interpretuesit ajror. “Duke shtuar krom dhe molibden në hekurin dhe karbonin e çelikut të butë, aliazhi prej çeliku inox që rezulton është shumë më rezistent ndaj lodhjes.'
Lodhja është armiku i një foleje. Nëse mendoni se kuadratet tuaja po sforcohen në mënyrë të përsëritur nga përsëritja e goditjeve të pedalit, atëherë mëshironi gjuajtjet tuaja, duke u goditur me çdo rrotullim të rrotave. Çdo fole në timon është nën ngarkesë shtypëse vetëm për fraksionin e sekondës që është drejtpërdrejt nën shpërndarësin, dhe për atë moment ngjeshet përpara se presioni të largohet dhe të mund të kthehet në gjatësinë e tij normale. Është një cikël i pamëshirshëm që mund të jetë zhbërja e një rrote të ndërtuar keq, fjalë për fjalë.
'Një rrotë është si një rutine e lodhshme për thumba, gjë që vështirësohet edhe më shumë për ta duke pasur një fije të shtuar në njërin skaj dhe [në shumicën e rasteve] një kthesë dhe/ose kokë në anën tjetër,' thotë Hornzee-Jones. 'Fija është një përqendrues i stresit dhe transferimi i ngarkesës ndodh kryesisht përmes fijeve të para. Për më tepër, thithka është relativisht e ngurtë dhe, ndërsa përpiqet të ulet pingul me buzën, rrallë përputhet në mënyrë të përsosur me këndin në të cilin arrin foleja, gjë që mund të jetë shkaku i stresit shtesë të përqendruar. Në anën tjetër, kthesa J përkulet në mënyrë të imët dhe, pas qindra mijëra rrotullimeve normale të rrotave, mund të fillojë të hapet çdo defekt i vogël sipërfaqësor, i thellë vetëm mikronë dhe plotësisht i padukshëm për syrin e njeriut. Është një proces i ngadalshëm në fillim, por përfundimisht do të çojë në një thyerje të folesë.'
Giza alumini
Megjithatë, Çeliku nuk është materiali i vetëm i përdorur për foletë. Mavic dhe Campagnolo (si dhe kompania motra e Campagnolo Fulcrum) kanë qenë prej kohësh avokatë të foleve të aluminit. Alumini ka një të tretën e densitetit të çelikut, por rreth një të tretën e ngurtësisë gjithashtu, kështu që foletë duhet të jenë më të trasha, që do të thotë se ato janë potencialisht më pak aerodinamike, kërkojnë thithka me diametër më të madh dhe, më pas, vrima më të mëdha në buzë, të cilat mund të zvogëloni forcën dhe ngurtësinë e buzës. Zbuluesit e aluminit gjithashtu priren të përdorin një dizajn me tërheqje të drejtë pasi një kthesë J në alumin do të kishte shumë gjasa të dështojë nën stres.
Një kufizim tjetër është se alumini nuk mban aq lehtë një fije. Zgjidhja e Mavic është të futni thithkat direkt në buzë, në vend që të futni në fole. Campagnolo sugjeron se zgjedh fole alumini që peshojnë njësoj si versionet prej çeliku, por krahasuar me përmirësimin e ndjesisë së lëvizjes së rrotave të saj, megjithatë kjo është një çështje kryesisht subjektive në të cilën foletë luajnë vetëm një rol, me goma, rrota dhe shpërndarës gjithashtu lojtarë të rëndësishëm. lëre më pjesën tjetër të biçikletës.
Duke pasur parasysh streset e ndryshme që durojnë foletë, fibra e karbonit mund të mos duket aspak një zgjedhje e mundshme, por Mavic, së bashku me disa marka të tjera të rrotave të nivelit të lartë, si Lightweight dhe Reynolds për të përmendur dy, kanë gjetur mënyra për të shfrytëzuar forcën e tij tërheqëse në fole, me kursime të dukshme në peshë. R-Sys SLR i Mavic, për shembull, përdor tuba karboni të zbrazët për të siguruar ngurtësi nën tension dhe rezistencë ndaj ngjeshjes."Zgjatja e folesë është shumë më e ulët se çeliku ose aliazhi sepse karboni është më i fortë", thotë Michel Lethenet i Mavic. "Duke qenë tuba, ato i rezistojnë ngjeshjes, gjë që ndihmon në ruajtjen e ngurtësisë së timonit, megjithëse kërkohen disa pjesë metalike, të cilat janë të lidhura në çdo skaj për të bërë lidhjet në buzë dhe shpërndarës." Një metodë alternative përdoret në karbonin kozmik të Mavicit. Ultimate, në të cilën foletë e karbonit me tehe shkojnë nga njëra anë e timonit në tjetrën, duke u lidhur me fllanxhën e shpërndarësit dhe duke kaluar nëpër fole të tjera gjatë rrugës.
E vërteta nga rrotullimi
Ka disa pjesë të tjera të mençurisë së marrë për biçikletat në lidhje me zërat që Peter Marchment, shkencëtari i materialeve dhe drejtor i Hunt Bike Wheels, është i lumtur t'i shpërndajë. "Një rrotë që përdor një buzë më të thellë me fole më të shkurtra shpesh shihet si "më e fortë", por kjo zakonisht varet nga ngurtësia e shtuar e natyrshme në buzë," thotë ai."Gjithashtu, shumë njerëz besojnë se një tension më i lartë i folesë do të thotë që ju merrni një rrotë më të fortë, por nuk është kështu. Ngurtësia e rrotave ndikohet nga shumë gjëra përveç tensionit vetëm, duke përfshirë numrin e foleve, këndin e mbajtësit dhe thellësinë e buzës.
Në fakt një fole do të zgjatet me të njëjtën sasi kur ngarkohet, pavarësisht nga tensioni paraprak i aplikuar, që do të thotë se rritja e tensionit të folesë nuk e bën më të ngurtë timonin.' Marchment vazhdon, 'Vendosja e foleve nën tensionin e duhur. është vendimtare. Në tensione jashtëzakonisht të larta, buzë dhe fole janë më të rrezikuara për t'u dëmtuar, sepse ato në mënyrë efektive janë duke u ngarkuar paraprakisht me një forcë të lartë. Por tensionet e ulëta të foleve janë gjithashtu një problem, sepse thithka ka më shumë gjasa të lirohet [çlirohet] kur ato hiqen nga stresi nga goditjet ose dridhjet e rrugës, duke bërë që rrota të dalë e vërtetë.'
Sido që të jetë tensioni dhe modeli, ka një gamë të madhe folesh nga të cilat mund të zgjidhni, për të mos përmendur shumë ndryshime në cilësinë e telit nga i cili janë bërë. Sapim, një nga prodhuesit kryesorë të foleve, prodhon 300 milionë fole në vit dhe bën dyqane përreth për të ruajtur cilësinë dhe për të qëndruar konkurrues në gamën e produkteve të saj. "Gjashtëdhjetë deri në 70 për qind e çmimit të një foleje të thjeshtë matëse mund të jetë në material, kështu që është e rëndësishme që ta kuptojmë atë siç duhet, por gjëja më e rëndësishme për të gjitha foletë tona është performanca e telit," thotë menaxheri i shitjeve të Sapim., Klaus Grüter. "Ne po kërkojmë një tel që të jetë i ndritshëm dhe me shkëlqim dhe që ka një rezistencë në tërheqje prej 1,000 deri në 1,050N/mm2 me të dhëna të mira lodhjeje dhe më e rëndësishmja, rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit.'.
Grüter na tregon se mostrat janë testuar në laborator për rezistencën në tërheqje, përkulje dhe rezistencë ndaj rrotullimit. Pasi të pranohet, teli nga bobinat drejtohet me makinë dhe pritet. Teli me matës të thjeshtë mund të bëhet gjithashtu në fole me prapanicë (ku pjesa qendrore është bërë më e ngushtë) duke e tërhequr telin përmes një kalori. Pasi të jetë prerë, koka e folesë dhe përkulja J farkëtohen dhe filli në skajin tjetër mbështillet (nuk pritet). Gypat e përfunduara inspektohen si nga sistemet e shikimit të makinës ashtu edhe nga syri dhe dora e njeriut. Një makinë është në gjendje të prodhojë 20,000 fole në ditë, gjë që shpjegon pse kostot e ndryshme të punës kanë pak ndikim në çmimin e një foleje të përfunduar dhe pse prodhuesit në mbarë botën mund të shesin me çmime të ngjashme.
Por pse gjithsesi të vish një fole? Jonathan Day i Strada Wheels shpjegon: Gizat me prapanicë janë më të mira në trajtimin e çift rrotullues sesa matësi i thjeshtë. Ato janë më të gjera në rrafshin e rrotës, që është drejtimi i forcës përdredhëse, kështu që ka më shumë material për t'i rezistuar. Gjithashtu, ato përkulen pak më shumë në rrafshin pingul, kështu që ata janë më të mirë në shpërndarjen e ngarkesës së ngjeshjes nëpër timon.'
Model i të folurit
Modeli tradicional i zhurmës së një rrote biçiklete përbëhej nga 32 (ose ndonjëherë 36) fole, të kryqëzuara tri herë. Modeli i ndërthurur i thumbave në një rrotë me lidhëse tradicionale, jo vetëm një rregullim i bukur kaleidoskopik, është në fakt një pjesë funksionale e dizajnit të rrotave.
Për sa i përket ngurtësisë anësore, pikat ku kryqëzohen foletë i lejojnë secilës prej tyre të mbështetet me një tjetër ndërsa vendoset nën tension, si dhe ta mbështesë atë ndërsa ngjeshet. Roli më jetik i modelit të lidhëses me tre kryqëzime është në një rrotë të pasme, ku thumbat duhet të transmetojnë fuqinë e pedalimit nga shpërndarësi. Në këtë rast foletë ngarkohen me ngarkesa rrotulluese shumë më të mëdha falë forcës rrotulluese nga grupi i lëvizjes. Gypat në anën e kasetës, duke e lënë shpërndarësin në mënyrë tangjenciale, transferojnë një forcë rrotulluese (çift rrotullues) nga shpërndarësi në buzë. Zbuluesit radialë (të cilët ndjekin një shteg nga qendra e qendrës direkt në buzë, pa kaluar një tjetër) janë shumë më pak të afta për të përballuar këtë lloj ngarkimi dhe do të kishin më shumë gjasa të dështojnë.
Kur çift rrotullimi nuk është një problem, si p.sh. në një rrotë të përparme me frena buzësh, përdorimi i foleve radiale ka kuptim. Kjo kursen peshë, pasi thumbat mund të jenë më të shkurtra dhe nevojiten më pak për të krijuar një rrotë të ngurtë anash. Duket mirë gjithashtu. Frenat e diskut shkaktojnë një ngarkesë të konsiderueshme përdredhëse, megjithatë, duke e bërë të pamundur tingullin radial. "Përcaktimi i duhur i modelit të lidhëses është thelbësore sepse foletë ndajnë ngarkesën e ngjeshjes duke u shtrënguar me fqinjët që kalojnë, kështu që foletë duhet të lidhen për të qenë drejtues ose rimorkio", thotë Day. “Duhet të siguroheni që një fole drejtuese të marrë tendosjen së pari në anën e makinës. Në një rrotë me 32 fole ju dëshironi 16 fole kryesore për të ndarë ngarkesën. Nëse e bëni gabim lidhësin, do të përfundoni me vetëm tetë që bëjnë punën.'
Në mënyrë të jashtëzakonshme, modelet e tingullit kanë mbetur një nga aspektet më pak të sfiduara të dizajnit të rrotave, pavarësisht nga disa hapa masive përpara në materialet dhe teknologjinë e prodhimit gjatë dekadave të fundit. Është një metodologji vërtet e provuar dhe e testuar dhe siç thuhet, nëse nuk është prishur…
