Говорил

Спица — это один из некоторого количества стержней, исходящих из центра колеса ( ступицы , к которой соединяется ось ), соединяющих ступицу с круглой тяговой поверхностью.

Первоначально этот термин относился к частям бревна, расколотого ( разделенного по длине) на четыре или шесть частей. Радиальные части повозного колеса изготавливались путем вырезания спицы (из бревна) до готовой формы. Спиц -шейв — это инструмент , изначально разработанный для этой цели. В конце концов, термин «спица» стал чаще применяться к готовому продукту работы колесных мастеров , чем к материалам, которые они использовали.

История

со спицами Колесо было изобретено для создания более легких и быстрых транспортных средств. Самые ранние вещественные доказательства существования колес со спицами были найдены в синташтинской культуре , датируемой ок. 2000 год до нашей эры. ^[1] Вскоре после этого в конных культурах Кавказского региона со спицами, запряженные лошадьми использовались боевые колесницы на протяжении большей части трех столетий . Они двинулись вглубь греческого полуострова , где соединились с существующими средиземноморскими народами, чтобы в конечном итоге дать начало классической Греции после разрушения минойского господства и консолидации во главе с доклассической Спартой и Афинами .

Нео- Энеолит /протоисторический период (1800-1200 гг. до н. э.) ^{[примечание 1]} картины в различных регионах Индии, таких как Чиббар Нулла, Чхатур Бходж Натх Нулла, Катотия и т. д., изображают использование колесниц со спицевыми колесами. ^[5]^[6]

Кельтские колесницы представили железный обод вокруг колеса в I тысячелетии до нашей эры. Колесо со спицами продолжало использоваться без серьезных модификаций до 1870-х годов, когда проволочные колеса и резиновые шины . были изобретены ^[7]

Строительство

Спицы могут быть изготовлены из дерева, металла или синтетического волокна в зависимости от того, будут ли они находиться в растяжении или сжатии .

Компрессионные спицы

деревянными спицами применялся для конных экипажей повозок и Оригинальный тип спицевого колеса с . В первых автомобилях колеса артиллерийского обычно использовались типа с деревянными спицами.

В простом деревянном колесе нагрузка на ступицу приводит к тому, что обод колеса слегка прижимается к земле, поскольку самая нижняя деревянная спица укорачивается и сжимается. Остальные деревянные спицы не претерпели существенных изменений.

Деревянные спицы установлены радиально . Они также выгнуты, обычно наружу автомобиля, чтобы предотвратить раскачивание. Кроме того, выемка позволяет колесу компенсировать расширение спиц из-за поглощения влаги за счет большего выгибания. ^[8]

Натяжные спицы

Для использования в велосипедах тяжелые колеса с деревянными спицами были заменены более легкими колесами со спицами из натянутых регулируемых металлических проволок, называемыми проволочными колесами . Они также используются в инвалидных колясках , мотоциклах , автомобилях и ранних самолетах .

Типы

Некоторые типы колес имеют съемные спицы, которые можно заменить по отдельности, если они сломаются или погнутся. К ним относятся колеса для велосипедов и инвалидных колясок. В высококачественных велосипедах с обычными колесами используются спицы из нержавеющей стали , а в более дешевых велосипедах могут использоваться оцинкованные (также называемые «нержавеющими») или хромированные спицы. Хотя спицы хорошего качества способны выдерживать натяжение около 225 кгс (около 500 фунтов-сил или 2200 ньютонов ), они используются при небольшой части этой нагрузки, чтобы избежать усталостных отказов. Поскольку спицы колес велосипедов и инвалидных колясок находятся только в натяжении, иногда также используются гибкие и прочные материалы, такие как синтетические волокна. ^[9] Металлические спицы также могут иметь овальную форму или иметь лопасти для уменьшения аэродинамического сопротивления, а также баттинговые (двойные или даже тройные) для уменьшения веса при сохранении прочности.

Разновидностью колеса с проволочными спицами был «Натяжной диск» Тиоги, который на первый взгляд выглядел как сплошной диск, но на самом деле был построен с использованием тех же принципов, что и обычное колесо с натяжными спицами. Вместо отдельных проволочных спиц использовалась непрерывная нить из кевлара ( арамида ), которая привязывала ступицу к ободу под высоким натяжением. Нити были заключены в полупрозрачный диск для защиты и некоторых аэродинамических преимуществ, но это не было структурным компонентом.

обычные диаметры спиц ^[10]
калибр проволоки	диаметр	площадь сечения
15Г	1,8 мм	3,24 мм ²
14Г	2,0 мм	4 мм ²
13G	2,3 мм	5,29 мм ²
12G	2,6 мм	6,76 мм ²
11Г	2,9 мм	8,41 мм ²
10G	3,2 мм	10,24 мм ²

Тангенциальная шнуровка

Проволочные спицы могут располагаться радиально по отношению к ступице, но чаще устанавливаются по касательной к ступице. Тангенциальные спицы обеспечивают передачу крутящего момента между ободом и ступицей. Таким образом, тангенциальные спицы необходимы для ведущего колеса, которое передает крутящий момент на ступицу при вращении педалей, а также для любых колес, использующих установленные на ступице тормоза, такие как дисковые или ленточные тормоза, которые передают крутящий момент от обода на тормоз в противоположном направлении (через ступицу) при торможении.

Колесостроение

Изготовление колеса с натяжными спицами из его составных частей называется колесостроением и требует правильной процедуры сборки для получения прочного и долговечного конечного продукта. Натянутые спицы обычно прикрепляются к ободу, а иногда и к ступице с помощью ниппеля для спицы . Другой конец обычно втыкается в диск или, в редких случаях, сгибается в форме буквы «Z», чтобы он не выдергивался через отверстие во ступице. Преимущество изогнутой версии заключается в замене сломанной спицы в заднем велосипедном колесе без необходимости снимать задние шестерни .

Проволочные колеса с отличным соотношением веса и прочности вскоре стали популярными для легковых автомобилей. В повседневных автомобилях проволочные колеса вскоре были заменены менее дорогими металлическими дисковыми колесами, но проволочные колеса оставались популярными для спортивных автомобилей до 1960-х годов. Колеса со спицами по-прежнему популярны на мотоциклах и велосипедах .

Длина спиц

При изготовлении велосипедного колеса спицы должны иметь правильную длину, иначе в них может не хватить нити, что сделает колесо более слабым, или они могут выступать через обод и, возможно, проколоть внутреннюю трубку.

Расчет

Для велосипедных спиц длина спицы определяется от посадочного места фланца до кончика резьбы. Для спиц с загнутыми концами номинальная длина спицы не включает ширину спицы на загнутом конце.

Для колес со скрещенными спицами (которые являются нормой) желаемая длина спиц равна

l={\sqrt {d^{2}+{r_{1}}^{2}+{r_{2}}^{2}-2\,r_{1}r_{2}\cos(a)}}-r_{3}

где

d = расстояние от центра ступицы (вдоль оси) до фланца , например 30 мм,
r ₁ = радиус окружности спицевого отверстия ступицы, например 19,5 мм,
r ₂ = половина эффективного диаметра обода (ERD), или диаметр, который образуют концы спиц во встроенном колесе (см. «Обсуждение», прикрепленное к этой статье) обода, например 301 мм,
r ₃ = радиус отверстий для спиц во фланце , например 1,1 мм,
m = количество спиц, которые будут использоваться, например, для одной стороны колеса. ⁠ 36 / 2 ⁠ =18,
k = количество пересечений на спицу, например 3 и
а = 360° к / м , например ⁠ 360° ⋅ 3 / 18 ⁠ = 60°.

Что касается d : для симметричного колеса, такого как переднее колесо без дискового тормоза, это половина расстояния между фланцами. Для асимметричного колеса, такого как переднее колесо с дисковым тормозом или заднее колесо с цепным переключателем , значение d различно для левой и правой сторон.

a — угол между (1) радиусом отверстия ниппеля в ободе, к которому прикреплена спица, и (2) радиусом отверстия фланца, удерживающего спицу. Спица пересекает 1, 2 или 3 противоположно направленные спицы в зависимости от конструкции шнуровки. На фланце угол между радиусами соседних отверстий составляет 360°/ м (для одинаково расположенных отверстий). Для каждой перекрещенной спицы ступица поворачивается относительно обода на один «угол между соседними отверстиями фланца». Таким образом, умножение «угла между соседними фланцевыми отверстиями» на k дает угол a . Например, колесо с 32 спицами имеет по 16 спиц на каждой стороне, 360° разделить на 16 равно 22,5°. Умножьте 22,5° («угол между соседними отверстиями фланца») на количество пересечений, чтобы получить угол a — если 3 пересечения, колесо с 32 спицами имеет угол a 67,5 °. Что касается r ₃ : Размер отверстий для спиц во фланце не имеет значения для необходимой длины спиц. Этот термин устраняет влияние размера отверстия. Поскольку отверстия обычно небольшие (диаметром чуть более 2 мм), эффект невелик и на практике не имеет большого значения.

Для колес с радиальными спицами (пересечение нуля) формула упрощается до теоремы Пифагора , где длина спицы l плюс r ₃ представляет собой наклон, r ₂ минус r ₁ является основанием, а d представляет собой подъем:

(l+r_{3})^{2}=(r_{2}-r_{1})^{2}+d^{2}

; или нахождение длины

l={\sqrt {d^{2}+(r_{2}-r_{1})^{2}}}-r_{3}.

Плоский вид скрещенного колеса, на котором видна одна спица.

Вывод

Формула длины спиц вычисляет длину пространственной диагонали воображаемого прямоугольного ящика . Представьте, что вы держите перед собой колесо так, чтобы сосок был вверху. Посмотрите на колесо вдоль оси. Спица, проходящая через верхнее отверстие, теперь представляет собой диагональ воображаемой коробки. Коробка имеет глубину d , высоту r ₂ - r ₁ cos( α ) и ширину r ₁ sin( a ).

Аналогичным образом, закон косинусов можно использовать для сначала вычисления длины спицы, проецируемой на плоскость колеса (как показано на диаграмме), с последующим применением теоремы Пифагора .

См. также

Примечания

^ Ноймайер 1800-1200 до н.э.; ^[2]^[3] Селеста Пакстон 2300–1000 гг. до н.э.). ^[4] См. Фонд Брэдшоу, Доисторические рисунки холмов Пачмари , чтобы узнать о протоисторическом/халоколитическом периоде.

Ссылки

^ Линднер, Стефан, (2020). «Колесницы в Евразийской степи: байесовский подход к появлению конного транспорта в начале второго тысячелетия до нашей эры» , в журнале Antiquity, том 94, выпуск 374, апрель 2020 г., стр. 367: «...12 калиброванных радиоуглеродных дат, принадлежащих синташтинскому горизонту, находятся в диапазоне между 2050 и 1760 кал. связанное с ним кладбище КА-5, датируемое 2040–1730 гг. до н.э. (достоверность 95,4%...)».
^ Ноймайер, Эрвин. «Колесницы в наскальных рисунках Индии эпохи энеолита» (PDF) .
^ harappa.com, Колесницы в наскальных рисунках эпохи энеолита Индии.
^ Селеста Пакстон (2016), в «Голосах из прошлого: исследователь исследует тайну на протяжении 40 веков» .
^ Ноймайер, Эрвин (28 марта 2013 г.). Доисторическое наскальное искусство Индии . ISBN 978-0198060987 .
^ Ноймайер, Эрвин. «Колесница в индийском наскальном искусстве» (PDF) . Harrapa.com .
^ Херлихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Издательство Йельского университета. п. 141 . ISBN 0-300-10418-9 . Проверено 29 сентября 2009 г.
^ "Хансен Колесо и Вагонный цех" . 2006. Архивировано из оригинала 14 августа 2006 г. Проверено 22 августа 2006 г.
^ «Технология спиц PBO» . 2006. Архивировано из оригинала 30 октября 2011 г. Проверено 21 октября 2011 г.
^ «Основные спицы» . Сапим Н.В.

Внешние ссылки

Онлайн-калькулятор длины спиц (на немецком языке) использует немного другие измерения, чем приведенная выше формула (на немецком языке).

[5] Ноймайер 1800-1200 до н.э.; ^[2]^[3] Селеста Пакстон 2300–1000 гг. до н.э.). ^[4] См. Фонд Брэдшоу, Доисторические рисунки холмов Пачмари , чтобы узнать о протоисторическом/халоколитическом периоде.

[1] Линднер, Стефан, (2020). «Колесницы в Евразийской степи: байесовский подход к появлению конного транспорта в начале второго тысячелетия до нашей эры» , в журнале Antiquity, том 94, выпуск 374, апрель 2020 г., стр. 367: «...12 калиброванных радиоуглеродных дат, принадлежащих синташтинскому горизонту, находятся в диапазоне между 2050 и 1760 кал. связанное с ним кладбище КА-5, датируемое 2040–1730 гг. до н.э. (достоверность 95,4%...)».

[Neumayer_Chariots_slideshow-2] Ноймайер, Эрвин. «Колесницы в наскальных рисунках Индии эпохи энеолита» (PDF) .

[Harappan_Neumayer-3] rappa.com, Колесницы в наскальных рисунках эпохи энеолита Индии.

[Paxton-4] Селеста Пакстон (2016), в «Голосах из прошлого: исследователь исследует тайну на протяжении 40 веков» .

[6] Ноймайер, Эрвин (28 марта 2013 г.). Доисторическое наскальное искусство Индии . ISBN 978-0198060987 .

[7] Ноймайер, Эрвин. «Колесница в индийском наскальном искусстве» (PDF) . Harrapa.com .

[Herlihy-8] Херлихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Издательство Йельского университета. п. 141 . ISBN 0-300-10418-9 . Проверено 29 сентября 2009 г.

[Hansen-9] "Хансен Колесо и Вагонный цех" . 2006. Архивировано из оригинала 14 августа 2006 г. Проверено 22 августа 2006 г.

[spinergy-10] «Технология спиц PBO» . 2006. Архивировано из оригинала 30 октября 2011 г. Проверено 21 октября 2011 г.

[11] «Основные спицы» . Сапим Н.В.

[1]

[примечание 1]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[2]

[3]

[4]

v т и Запчасти для велосипедов
Рамка	Руль Корень Головная трубка Гарнитура Вилка Подседельный штырь Седло Нижний кронштейн Вилочный конец Приостановка
Колеса	Шина Говорил Говорил сосок Шток клапана пыльник Быстросъемный шампур
Трансмиссия	Педаль Шатуны Цепь / Ремень Основная ссылка Когсет Переключатель / ступица Корпус редуктора Звездочка
Кабели	Переключатель Трос Боудена Кабельная направляющая Тормоз Ферруле
Периферийные устройства	Корзина Белл Клетка для бутылок Обтекатель Велокомпьютер подставка Освещение Багажник Брызговики Корзины Седельная сумка Говорил карта Отражатели Юбка охрана крыло Учебные колеса