Толщина спиц (spoke gauges - размеры, калибры)

Сборка велосипедных колес

Как собрать велосипедное колесо?

Оригинал Wheelbuilding

Содержание

От переводчика

С момента публикации первой редакции перевода статьи Шелодона Брауна "Сборка велосипедных колес" на сайте велоклуба "КАРАВАН" прошло более 10-ти лет. И все это время перевод этот был одной из самых посещаемых страничек технической части сайта. И все это время Шелдон Браун понемногу улучшал статью. Кстати, этот перевод был первым переводом на русский язык каких-либо статей Шелдона. Он тщательно подошел к проверке качества перевода, когда я попросил разрешения на публикацию - нашел русскоговорящего канадца-велосипедиста, который проверил мой перевод и дал положительный отзыв. Перевод этот часто перепечатывают без ссылки на переводчика и на сайт "КАРАВАН"а (пример 1, пример 2). После смерти Шелдона Брауна в 2008 году, за сопровождением сайта взялся Джон Аллен (John Allen), и в 2010 году он существенно переработал первоначальный вариант, который я и предлагаю вниманию русскоязычного читателя.

Зачем самому собирать колеса?

Широкая доступность недорогих хорошо собранных готовых велосипедных колес уменьшила необходимость ручной сборки колес в веломастерских. Тем не менее, время от времени ручная сборка (или переборка и ремонт) заказных колес все-таки требуется. Особенно это касается дорогих велосипедов, втулки которых слишком хороши, чтобы их выбрасывать.

Кроме того, желаемую комбинацию обод-втулка не всегда можно купить в виде готового колеса, особенно это касается втулок с внутренним переключением (планетарных).

Приобретение навыка сборки колес является важной вехой в становлении хорошего веломеханика. "Механика" не имеющего такого базового навыка нельзя считать полноценным профессионалом, и он никогда не будет котироваться так высоко, как тот механик, который в числе своих навыков может назвать и умение собирать колеса.

Хотя эта статья и адресовывалась первоначально механикам веломастерских, знание способов сборки колес незаменимо и для тех велолюбителей, которые хотят самостоятельно обслуживать и ремонтировать свой велосипед.

Сборка колес с нуля - лучший способ научиться их ремонтировать (выправлять), почувствовать, как колесо отзывается на регулировку натяжения спиц. Учиться на новых, неповрежденных частях значительно легче, чем сразу приступить к правке и ремонту поврежденных колес.

С чего начать?

Тогда как опытный специалист может собрать колесо меньше, чем за час, начинающему следует приготовиться провести за работой много часов. Лучше не пытаться полностью собрать колесо за один присест, потому что, вероятно, вы начнете раздражаться оттого, что процесс идет очень медленно. Лучше не торопиться и отложить работу даже на следующий день, чем перестать делать все аккуратно, и испортить всю работу на полпути.

Эта статья посвящена сборке заднего колеса, потому, что собрать его сложнее. Для сборки переднего колеса не учитывайте вещи, которые относятся только к заднему.

Наше колесо будет иметь 36 спиц с набором в три креста. Если Вы собираете колесо из 32-х спиц, то просто заменяйте на "32", где написано "36", на "16", где написано "18", и на "8", где написано "9". Используйте аналогичные замены для колес с другим количеством спиц и "крестов".

Инструмент

Вам понадобятся: небольшая плоская отвертка, колесный станок (стенд), приспобление для измерения "зонта" - зонтомер (dish stick), спицевой ключ (я предпочитаю ключ от "DT", но большинство людей не готовы выложить $50 за ключ, мой любимый инструмент из недорогих - пластиковый с металлической вставкой спицевой ключ "Spokey").

Если у Вас ограниченный бюджет, то сначала изучите методику сборки колес, а потом переходите к разделу Импровизированные инструменты.

Спицевой ключ

Станок для правки колес

Приспособление для измерения (зонтомер)

В дополнение к этому полезно иметь приспособление для измерения натяжения спиц (tensiometer) и электрическую отвертку с подходящей насадкой. (Я предпочитаю изношенную крестовую отвертку, у которой спилены две грани из четырех). Таким образом, получается плоская отвертка с центрирующим выступом. Этот выступ входит в отверстие ниппеля и препятствует соскальзыванию отвертки во время работы.

Приспособление для измерения натяжения спиц:

Материалы

Втулки

Все современные втулки приличного качества изготавливаются из аллюминия.

Втулки лучшего качества делаются методом горячей штамповки (forging), и только такие втулки следует использовать для передних колес с радиальным набором (radial-spoked). В общем, я бы не рекомендовал использовать фрезерованные втулки из бутиков, которые, кроме того, что они непомерно дороги, имеют, как правило, более слабые фланцы, чем у втулок горячей штамповки.

У хороших втулок фланцы толстые и отверстия под спицы раззенкованы (снята фаска), что бы в это углубление плотно входила головка спицы. Это не очень критично, так как аллюминий мягче стали, и головка спицы сама продавит необходимое ей углубление для плотной посадки. Значительно более критична толщина фланца. Если она недостатотчна, следует подкладывать шайбы под головки спиц.

Если вы покупаете новые втулки, то соотношение цена-качество в большинстве случаев лучше у Shimano. Если вы хотите иметь самую лучшую втулку, и цена не имеет для вас значения, то это может быть Phil Wood.

Спицы

Спицы должны быть изготовлены из нержавеющей стали (stainless steel). Она прочна и не коррозирует. Дешевые колеса собираются на хромированных (chrome, UCP- universal chrome plating) или оцинкованных спицах из углеродистой стали, которые не так прочны и подвержены коррозии.

Ведущие производители спиц на рынке США это DT и Wheelsmith.

Спицы делают и из титана (Titanium) тоже, но, по моему мнению, это лишняя трата денег. Титановые спицы можно ставить только с бронзовыми ниппелями, что делает такое колесо незначительно легче, чем на стальных спицах с алюминиевыми ниппелями.

Углепластиковые спицы (Carbon fibre) существуют, но показали себя хрупкими (brittle) и опасными.

[Добавление Джона Аллена (John Allen)]

Я рекомендую более толстые спицы для правой стороны задних колес с большим "зонтом" (это колеса с кассетой), чем для левой стороны потому, что спицы левой стороны натянуты меньше. Более тонкие спицы левой стороны будут работать с нагрузкой ближе к проектной, будут растягиваться больше, и менее вероятно, что они со временем ослабнут. Подробнее смотрите мою статью о натяжении спиц (на английском языке).

Количество спиц

До начала 80-х годов 20-го века у практически всех взрослых велосипедов было 72 спицы.

32 спицы на переднем колесе и 40 на заднем было стандартном для английских велосипедов, по 36 спиц на переднем и заднем колесе было стандартом в остальных странах. И только гоночные "велосипеды мечты" специального назначения могли иметь по 32 спицы спереди и сзади.

Великая спицевая афера. В начале 80-х годов годов смекалистые маркетологи додумались комплектовать серийные велосипеды серийными же колесами, но на 32 спицы. Благодаря представлению покупателей о таких колесах как о принадлежности дорогих высококачественных и редких велосипедов, производителям не только удалось экономить на производстве, но и продавать такой велосипед как улучшенную версию. Такие колеса получались заметно менее прочными, чем стандартные 36-ти спицевые, но были достаточно прочны для большинства покупателей и применений.

С тех пор подобный ход повторялся не раз, со все более "экстремальным" количеством спиц: 28, 24 и даже 16 спиц. И каждый раз новое колесо преподносилось как улучшение.

На самом деле такие колеса в большинстве случаев не дают никакого преимущества. Когда расстояние по ободу между спицами увеличивается, требуется более прочный обод для коменсации этого увеличения, который и более тяжелый. Таким образом, зачастую, такие колеса не дают преимущества в весе.

Кроме того, натяжение спиц в таком колесе должно быть значительно больше - на меньшее количество спиц распределяется тот же вес велосипедиста. Если спица в таком колесе лопается, то такое колесо сразу становится непригодным для езды.

Если требуется наилучшее качество, то лучше использовать колеса с меньшим количеством спиц на переднем колесе и с большим на заднем. Например, 28-36 лучше, чем 32-32.

Проблем с передним колесом бывает гораздо меньше потому, что:

• у переднего колеса симметричный "зонт"
• на переднее колесо меньше нагрузка
• переднее колесо не воспринимает крутящую нагрузку - не передает крутящий момент (если только оно не с тормозной втулкой).

Если на Вашем велосипеде одинаковое количество спиц на переднем и заднем колесе, то это значит, что или переднее колесо тяжелее, чем нужно, или заднее - слабее, чем требуется.

Толщина спиц (spoke gauges - размеры, калибры)

Диаметр спицы часто выражают калибром проволоки (wire gauges). Существует несколько национальных систем обозначений толщины калибром, что является причиной частой путаницы. Основная проблема состоит в том, что во французской системе меньшие числа соответствуют более тонкой проволоке, а в американской и английской наоборот. Точка пересечения и является тем диаметром проволоки, из которой наиболее часто делают велосипедные спицы:

США/Англия 14g тоже, что и французская 13g.
США/Англия 13g тоже, что и французская 15g.

Более новая система I.S.O. измеряет толщину спиц только в миллиметрах:

США/Англия 13g - 2.3 mm.
США/Англия 14g - 2.0 mm.
США/Англия 15g - 1.8 mm.
США/Англия 16g - 1.6 mm.

Спицы бывают постоянного круглого сечения по всей длине и переменного сечения (swaged (butted)).

Спицы переменного сечения выпускаются в пяти вариантах:

1. Single-butted. Такие спицы имеют утолщенную часть у конца с головкой и более тонкую по всей остальной длине до резьбы. Они встречаются нечасто. Бывает, их используют, когда надо иметь более прочное колесо на ободе со стандартными отверстиями.
2. Double-butted. Такие спицы тоньше в середине, чем на концах. Наиболее часто встречаются следующие размеры 2.0/1.8/2.0 (14/15g) и 1.8/1.6/1.8 (15/16g).
   Эти спицы не только позволяют сэкономить вес. Утолщенные концы делают их такими же прочными в местах концентрации напряжений, как и спицы постоянного сечения. Более тонкая же секция придает спице большую эластичность, что позволяет ей упруго растягиваться на большую величину, по сравнению с цилиндрической спицей.
   Как результат в момент резкой сосредоточенной нагрузки (удара о выступ, например) наиболее нагруженные спицы могут достаточно удлиниться, чтобы перераспределить нагрузку на соседние с ними спицы. Это особенно желательно, когда ограничивающим фактором является та нагрузка, которую может выдержать обод, не разрушаясь вокруг спицевых отверстий.
3. Triple-butted. Такие спицы, как DT Alpine III, являются лучшими, когда долговечность и надежность являются основной целью: для тандемов и туризма с грузом. Они имеют достоинства как single, так и double butted спиц. DT Alpine III, например, имеет размеры 2.34(13g) у головки, 1.8 (15g) в середине, и 2.0 (14g) у резьбового конца.

Single- и triple-butted спицы позволяют решить одну из сложных проблем конструкции колеса. Так как резьба на спицах накатанная, а не нарезная, то внешний диаметр резьбы больше базового диаметра проволоки. Отверстия же во втулке должны быть достаточны для прохода и резьбовой части тоже. Это нежелательно, так как точное совпадение диаметра отверстия во фланце и диаметра спицы у головки особенно важно для увеличения усталостной прочности конструкции.

Так как single- и triple-butted спицы толще у одного конца, то через отверстие во втулке пройдет резьбовая часть, и у головки спица не будет иметь люфта во фланце.

1. Аэродинамические (эллиптические)спицы представляют из себя вариант double-butted, в котором утонченная часть имеет сечение в виде эллипса, что делает такую спицу немного более аэродинамической. Наиболее известные спицы такого типа - Wheelsmith Aero. Они имеют диаметр 1.8 (15g) у концов, и среднюю часть в форме эллипса 2.0x1.6, что эквивалентно 16g. Это мои любимые спицы для высоклассных колес не столько потому, что они дают аэродинамическое преимущество, сколько потому, что при сборке и регулировке колеса хорошо видны любые деформации кручения, которых следует избегать. Это помогает собрать колесо, которое в течение долгого времени остается ровным.
2. Аэродинамические (плоские) спицы имеют более выраженный аэродинамический плоский профиль, чем эллиптические. Однако такие спицы нельзя просунуть в отверстия обычной втулки потому, что они слишком широкие. Чтобы их вставить в стандартную втулку необходимо проделать узкие прорези во фланце. Это может ослабить фланец и, как правило, прерывает гарантию.

В начале 90х было увлечение плоскими спицами фирмы Hoshi, у которых не было традиционной головки, а был изогнутый конец. Такая конструкция позволяла вставлять спицу во фланец "головой вперед", что давало возможность использовать эти спицы с традиционной втулкой. К сожалению, оказалось, что они имеют тенденцию ломаться, и я бы не рекомендовал их.

Ниппеля

Ниппеля чаще всего делают из никелированной бронзы. Этот материал очень хорош для ниппелей, потому что бронзовая резьба имеет малое трение, и бронза не коррозирует достаточно долго.

Для легких колес высокого класса имеются алюминиевые ниппеля. Такие ниппеля действительно позволяют немного сэкономить вес и являются достаточно надежными при правильном использовании. Они должны использоваться только с ободами, у которых пистоны изготовлены не из алюминия, потому что в месте контакта Al-Al между ниппелем и пистоном может произойти химическая сварка.

Обода

Раньше обода делались, в основном, из стали, но теперь такие обода устарели, и их можно увидеть только на самых дешевых велосипедах. Алюминиевые обода превосходят стальные потому, что они легче, прочнее, не ржавеют и обеспечивают лучшее торможение.

Современные обода изготавливаются методом экструкции (экструзии), то есть полурасплавленный металл выдавливается через отверстие, форма которого определяет поперечное сечение будущего обода. Этот профиль сворачивается в кольцо и скрепляется с помощью сварки или алюминиевой вставки.

Для упрочнения отверстий под спицы многие обода хорошего качества имеют пистоны.

[Добавление Джона Аллена (John Allen)]

Ободные тормоза изнашивают обод, очень быстро стирается боковая стенка обода во влажно-песчаных условиях. Со временем давлением в покрышке боковые стенки обода распираются, и происходит взрыв камеры. В таком случае возможно переспицевать колесо на новый обод, используя старые спицы - смотрите статью Джобст Бранд (Jobst Brandt) "Повторное использование спиц" на сайте Шелдона Брауна (на английском языке).

Последнее время имеется тенденция для лучшей аэродинамики использовать "высокие" обода (обода высокого профиля или "аэродинамические") . Умеренно высокие обода спицуются также, как и обычные. Особо высокие можно спицевать меньшим количеством спиц. На переднем колесе до 20 спиц, что тоже дает аэродинаическое преимущество.

У таких "аэродинамических" ободов есть и оборотная сторона. Будучи значительно более жесткими, они должны быть с самого начала очень ровными, что бы не было необходимости выравнивать колесо меньшим количеством спиц. При наезде на камень или другое препятствие такой обод не обеспечивает такую же "зону упругой деформации", как и обычный. В таком случае вероятность повреждения рамы или вилки больше. Такой обод, вероятно, сомнется, образуя заломы, и станет "неремонтируемым". Углепластиковый же обод в таких условиях может раздробиться. Такие "аэродинамические обода" обода и тяжелее обычных. Во всем остальном они одинаковы с обычными.

Прочность проверенных и оправдавших себя конструкций колес лежит в спицах, а не в ободах. (Прочность ободов, конечно, тоже очень важна - они должны выдерживать высокое натяжение спиц, требуемое для прочного колеса - перев.) Когда важна высокая аэродинамическая эффективность лучшим техническим решением было бы применение обода необходимой жесткости и прочности с легким обтекателем. На самом деле в триатлоне и гонках на аппаратах, приводимых мускульной силой человека (HPV), такие колеса используются уже много лет.

Косные правила UCI, с другой стороны, запрещают любой части экипировки гонщика служить только целям снижения аэродинамического сопротивления. В результате рождаются "Франкенштейны" в виде высоких аэродинамических ободов или аэродинамических шлемов, чьи длинные выступающие "хвосты" добавляют вес и грозят свернуть гонщику шею при неудачном падении. Профессионалы мирятся со всем этим, поскольку даже крошечное преимущество в скорости может принести победу, к тому же за все это платит команда.

Еще дальше от колес с высокими "аэродинамическими" ободами стоят колеса с неравномерно установленными спицами или со спицами, которые крепятся к ободу и/или втулке нестандартным образом или в нестандартном месте. Одни конструкции дают какой-то реальный эффект в гонках, другие же являются ни чем иным как плацебо. Такие колеса обычно очень дорогие, и их ремонт или сборка - настоящая головная боль, поскольку требуются специальные инструменты и запчасти. (Например, колеса MAVIC Crossmax )

Шайбы

[Добавление Джона Аллена (John Allen)]

Толщина фланцев у втулок различается, но "загиб" спицы должен плотно сидеть во фланце. Если это не так, переменное натяжение будет изгибать спицу у ее конца, что является частой причиной поломкми спицы.

Эту проблему можно решить, подложив под каждую головку спиц небольшие шайбы, прежде чем вставлять их во втулку. Для большинства спиц подойдут шайбы для 2мм болтов (метрическая система) или шайбы для болтов #2 (американская система). Бронзовые шайбы самые лучшие. Они недоступны широко у поставщиков велозапчастей, но их можно купить в интернете (например, тут) или в магазинах товаров для хобби. Некоторые комбинации спица-втулка могут потребовать двух шайб. Другие комбинации требуют шайбу только для спиц идущих с внутренней стороны фланца, или требуют по две шайбы на "внутренних" спицах" и по одной шайбе на "внешних".

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: