Quais são as vantagens ou desvantagens de diferentes estilos de raios

Vejo bicicletas de triatlo com vários estilos diferentes de raios, desde fios normais a lâminas com formato aerodinâmico até rodas completamente sólidas, mas não consigo entender por que deve haver tantos estilos.

Entendo que preciso de menos raios em uma pista coberta, como você não terá solavancos, então estou bem com isso, mas alguém pode esclarecer as decisões por trás dos outros estilos?

Eu também vi essa pergunta em raios planos, mas isso não explicaria a asa como raios ou rodas sólidas, não é?

Sim, existem vários tipos de raios, como já explicado. Existem também várias maneiras de "amarrar" os raios e várias contagens de raios.

Ao escolher um esquema de laço de raios, há seis considerações básicas:

1. Força
2. Flexibilidade
3. Resistência ao torque
4. A resistência do ar
5. Peso
6. Aparência / sexo / estupidamente gastando dinheiro

A força é determinada pelo número de raios, como eles são organizados e como eles interagem com o cubo e a borda. Se você observar uma roda normal de "três cruzes", o raio sai do cubo em um ângulo quase tangencial à circunferência do cubo. Dessa forma, o estresse no hub é minimizado. Um laço de "quatro cruzes" (geralmente visto em bicicletas de passeio pesadas e similares) é melhor e faz com que o raio seja verdadeiramente tangencial à circunferência do cubo (mais o aumento do comprimento do raio dá à roda mais "mola").

Você raramente vê "duas cruzes" e provavelmente nunca vê laços de "uma cruz", mas o laço "radial" (onde os raios deixam o cubo em ângulo reto com a circunferência) está se tornando bastante comum, especialmente nos cubos da frente de "montanha" ou bicicletas "cruzadas". O laço radial exerce uma tensão considerável em um cubo convencional e, com rodas atadas radialmente, você costuma ver os raios invertidos, com os mamilos na extremidade do cubo, porque o cubo deve ser reprojetado para suportar a tensão. Além disso, tanto porque uma roda radialmente atada é tão rígida e porque geralmente as rodas radiais têm contagens baixas de raios, a tensão no aro é maior, de modo que os mamilos podem passar. Então, às vezes, você vê a extremidade dobrada do raio (invertido) engatada em um slot na borda ou algo parecido.

Observe que, embora as rodas radiais atadas sejam mais rígidas contra as forças radiais na roda, elas não resistem muito bem ao torque - se uma roda traseira fosse acionada radialmente, o torque do trem de tração faria com que a roda girasse. tipo de espiral, dificultando a transmissão de energia para a circunferência da roda. Da mesma forma, se os freios a disco fossem usados ​​em uma roda dianteira radial, a roda giraria severamente quando os freios a disco fossem aplicados.

[No entanto, deve-se notar que algumas pessoas gostam de amarrar sua roda traseira com um padrão cruzado de um lado e raios radiais do outro. Isso fornece a rigidez torcional necessária e permite que metade da roda seja radial, mas não está claro se há alguma vantagem real no esquema.]

Obviamente, a resistência do ar aumenta com a contagem de raios e é afetada pelo perfil do raio. Embora a resistência do ar seja importante para os pilotos profissionais, porque a parte superior da roda está avançando duas vezes a velocidade da bicicleta, provavelmente é seguro dizer que a resistência do ar devido aos raios em uma roda tripla de 32 raios padrão não seria percebido pela maioria dos motociclistas comuns, mesmo em velocidades razoavelmente altas.

A roda definitiva com baixa resistência ao vento é a roda de disco, é claro, e existem outros designs exóticos com 1, 2 ou 3 raios amplos e planos, feitos de compostos de alta resistência colados ao aro e ao cubo. Mas geralmente você só vê as rodas do disco nas rodas traseiras porque o disco se torna uma pipa se cruzar com o vento, como aconteceria na roda dianteira.

O peso é reduzido usando materiais mais exóticos (especialmente para o aro) e reduzindo a contagem de raios. Quanto mais exótica a jante, mais intimamente o design da jante se liga ao esquema de spokes. Também é possível uma ligeira redução de peso reduzindo a "cruz" do raio (e, portanto, reduzindo o comprimento do raio).

E, claro, sexo. Muitos dos esquemas acima (especialmente coisas como a roda dianteira com raios radiais de raios baixos e raios invertidos) têm poucos benefícios práticos para o ciclista médio, aumentam os custos e reduzem a confiabilidade. (Você já ouviu um desses raios sofisticados de alta tensão? Soa como um tiro. E se alguém quebra, você provavelmente está morto na água até chegar a uma loja de bicicletas, enquanto que com um padrão de três raios de 32 raios uma roda geralmente pode "mancar para casa" se um reparo na estrada não for possível.)

Partida Sheldon Brown :

Raios de ponta dupla são mais grossos nas extremidades do que no meio. Os diâmetros mais populares são 2,0 / 1,8 / 2,0 mm (também conhecido como bitola 14/15) e 1,8 / 1,6 / 1,8 (bitola 15/16).

Raios de ponta dupla fazem mais do que economizar peso. As extremidades grossas as tornam tão fortes nas áreas altamente estressadas quanto os raios de bitola reta da mesma espessura, mas as seções intermediárias mais finas tornam os raios efetivamente mais elásticos, permitindo que eles estiquem (temporariamente) mais do que os raios mais espessos.

Como resultado, quando a roda é submetida a tensões acentuadas localizadas, os raios mais estressados ​​podem alongar-se o suficiente para mudar parte do estresse para raios adjacentes. Isso é particularmente desejável quando o fator limitante é a quantidade de tensão que o aro pode suportar sem rachar nos orifícios dos raios.

Raios de ponta tripla , como o DT Alpine III, são a melhor escolha quando a durabilidade e a confiabilidade são o objetivo principal, como acontece com tandems e bicicletas para passeios com carga. Eles compartilham as vantagens dos raios de uma ou duas pontas. O DT Alpine III, por exemplo, tem 2,34 mm (bitola 13) na cabeça, 1,8 mm (bitola 15) no meio e 2,0 mm (bitola 14) na extremidade rosqueada.

Os raios de uma ou três pontas resolvem um dos grandes problemas do projeto das rodas: Como os raios usam roscas roladas, não cortadas, o diâmetro externo das roscas é maior que o diâmetro base do fio de raios. Como os orifícios nas flanges do cubo devem ser grandes o suficiente para as roscas passarem, os orifícios, por sua vez, são maiores do que o fio requer. Isso é indesejável, porque uma correspondência estreita entre o diâmetro do raio no cotovelo e o diâmetro do orifício do flange é crucial para resistir à ruptura relacionada à fadiga.

Como os raios de uma ou três pontas são mais grossos na extremidade do cabeçote do que na extremidade da rosca, eles podem ser usados ​​com hubs com orifícios grandes o suficiente para passar o fio grosso na extremidade da rosca.

Os raios aerodinâmicos (elípticos) são uma variedade de raios de ponta dupla, nos quais a parte fina é inserida em uma seção transversal elíptica, tornando esses raios um pouco mais ínodinâmicos do que os raios de seção redonda. Os raios mais amplamente disponíveis deste tipo são o Wheelsmith Æro. São 2,2 x 1,8 mm nas extremidades e os médios são equivalentes a bitola 16, mas na forma de uma elipse de 1,8 x 1,2 mm. O Wheelsmith Æro é o meu raio favorito para aplicações de alto desempenho, não apenas por qualquer vantagem dinâmica que ele possa oferecer, mas também porque a seção central plana fornece um excelente indicador visual para ajudar o construtor de rodas a eliminar qualquer torção residual no raio. Isso ajuda a construir uma roda que permanecerá verdadeira.

Os raios aerodinâmicos (laminados) têm uma forma aerodinâmica mais pronunciada, plana, em vez de elíptica. Embora sejam os raios mais aerodinâmicos, eles normalmente não se encaixam nos orifícios de um hub padrão porque são muito largos. Para usar "lâminas", o hub deve ser inserido com um arquivo. Entalhar os orifícios pode enfraquecer o flange e geralmente anula a garantia do hub. Também é um monte de problemas.

Em teoria, os raios "aero" devem ser mais aerodinâmicos; no entanto, se você pensar em forçar o raio, seria mais rígido na direção em que a roda está girando, porque é mais espessa e tem mais flexibilidade perpendicular a isso, pois o raio é fino ou plano na lateral.

Eu tenho raios de ponta dupla na minha bicicleta de montanha cross-country e corri neles por anos sem descuidar das rodas, e economiza uma pequena quantidade de peso por raio, mas é num ponto em que o raio não está muito estressado, então mantém a maior parte de sua força. Especialmente bom para ciclistas mais leves em motos com suspensão total, onde as rodas não serão sujeitas a tanta batida em primeiro lugar.

Isso se resume a aerodinâmica, confiabilidade e custo.

Uma roda com muitos raios leves será confiável e permanecerá relativamente montável, mesmo que um raio se quebre. Mas todos esses raios são como um batedor de ovos ao vento: não aerodinâmico. Então, rodas como essa são usadas principalmente por motociclistas mais pesados ​​ou em turnês, onde a durabilidade supera a velocidade.

Uma roda com menos raios coloca mais carga em cada um desses raios e não pode tolerar que eles quebrem. Além disso, para compensar a contagem de raios mais baixa e como o objetivo de reduzir a contagem de raios é melhorar a aerodinâmica, essas rodas geralmente têm aros de seção profunda com uma seção transversal de lágrima. Isso aumenta a força da roda (ao custo do peso) e melhora sua aerodinâmica, substituindo o que seria a parte mais rápida dos raios (nas pontas) por um aro sólido em forma de aerodinâmica.

Uma roda trispoke ou disco é o próximo passo lógico. Estes são muito mais caros de fabricar, e os discos são especialmente problemáticos nos ventos laterais. Eles também tendem a ser pesados, tornando-os inapropriados para alguns tipos de corrida, mas não para muitos triatlos, que envolvem esforços constantes.

Raios com lâminas são marginalmente mais aerodinâmicos que raios redondos. No extremo mais alto, existem algumas rodas que usam tiras de fibra de carbono tipo fettucini no lugar de raios de aço - elas podem custar até uma bicicleta muito boa.