É realmente necessário cruzar fisicamente (entrelaçar) os raios no laço tradicional das rodas?

Recentemente, tive que substituir um cubo na roda dianteira da minha bicicleta de cavalo de batalha. Isso significava desatar e amarrar novamente. Como os hubs eram idênticos, usei os mesmos raios antigos, o mesmo aro não tão velho e o mesmo padrão de laço (3 passagens).

No entanto, notei (já notei isso muitas vezes) o ponto de contato entre os raios ao redor do terceiro cruzamento (onde eles realmente se tocam) estava um pouco manchado (mesmo sendo de aço inoxidável) e um pouco desgastado.

Eu sei que é tradicional cruzar os raios dessa maneira, e Sheldon Brown aconselha explicitamente a dobrar os raios contra um anoter (o que eu recomendo sinceramente que todos façam, aumenta muito a durabilidade das rodas).

MAS, como existem tantas rodas sofisticadas e até padrões alternativos de atar (atarraxar radial, por exemplo) em que os raios vão direto do cubo à borda, pergunto-me se é realmente necessário entrelaçar os raios em primeiro lugar.

De qualquer forma, posso numerar alguns prós e contras hipotéticos da INTERLACING:

PROS:

• Fornece um ponto de contato extra para o raio, reduzindo a mobilidade e a flexão e melhorando a estabilidade lateral;
• Reduz ruídos de ressonância;
• Permite a fixação de cartões de raios;

CONTRAS:

• Torna a montagem um pouco mais difícil;
• Cria um potencial ponto de estresse devido ao atrito e à flexão;
• Cria uma flexão inicial ao redor do ponto de contato, o que pode permitir uma flexão indutora de fadiga ao redor do cotovelo do raio;
• Torna a limpeza muito mais difícil.

EDIT: devido à confusão que surgiu entre cruzamento x radial (que não era o que eu quis dizer) e maneiras diferentes de amarrar o mesmo padrão de cruzamento (o que pretendo realmente), fiz um desenho (fora de escala) mostrando os dois possibilidades. À esquerda, o "cruzamento fisicamente tocante". Observe que, na vista frontal (canto inferior esquerdo), os raios não são realmente torcidos um contra o outro, como a visão pode induzir a pensar, mas apenas flexionando um contra o outro).

Sou muito propenso a amarrar minha próxima roda sem cruzamentos físicos, pois parece haver evidências suficientes de que não é realmente necessário. Alguns meses depois, eu poderia ter certeza se isso funciona ou não. Mas, mesmo que não seja necessário, ainda pode ser melhor.

Então, você tem alguma informação / link / conhecimento / experiência?

Provavelmente, a melhor fonte para responder a isso é The Bicycle Wheel , de Jobst Brandt , o texto definitivo sobre a roda com arame e essencial para qualquer pessoa interessada na arte da construção de rodas. Extraído da página 68 da 3ª edição:

Os raios em um padrão cruzado geralmente são entrelaçados no último cruzamento antes de atingir a borda. Raios vindos de entre os flanges são colocados sobre os de fora dos flanges. Os raios entrelaçados absorvem a folga um do outro durante uma carga radial severa e reduzem a chance de os raios se soltarem. Se os raios se soltarem, seus mamilos poderão se soltar. Os raios radiais não podem ser entrelaçados e, portanto, perdem o alinhamento do choque na estrada com mais facilidade. O entrelaçamento também oferece mais folga entre os raios e o desviador nas rodas traseiras.

Não posso comentar sobre fazer uma roda inteira dessa maneira, mas vi reparos de roda feitos dessa maneira durante uma turnê. Desconfio que não deu certo pelo motivo que Jobst aponta. Os mamilos se desenrolaram após alguns dias (a cerca de 100 km / dia, talvez com carga de 100 kg). Fazer os raios mais apertados apenas quebrou os raios e tirou os mamilos. O efeito de tensionamento mútuo é importante para a IMO, e a colagem das passagens após a tensão da roda simplesmente quebrou a supercola. Eu suspeito que foi por causa da área de contato limitada, em vez de grande tensão, no entanto. Mas não funcionou como uma correção post-hoc. Mas isso não foi um experimento controlado.

Eu li os livros de Jobst e Gerhard, e ambos são livros dignos. Jobst tem a vantagem de ser mais curto. Infelizmente, as discussões rec.bicycles.tech de Sheldon e a lista de discussão sobre ciências da bicicleta nunca conseguiram obter dados sólidos sobre isso, e o Journal of Human Power também não possui um artigo que o cubra. Jobst mediu a (falta de) mudança de amarrar e soldar, mas aparentemente não a mudança de amarrar.

Estou prestes a recolocar uma roda neste fim de semana e considerarei amarrá-la como sugerido. Principalmente porque é um experimento de baixo custo para mim (roda de engrenagem de cubo simétrica, tão fácil de substituir) e estou curioso. Atualmente, ele está quebrando os raios no mamilo, porque os orifícios no aro não estão angulados corretamente, então eu vou consertar isso também. Mas, a menos que o padrão seja um desastre, levará alguns anos para descobrir se é bom (eu só faço 5000-6000 km / ano).

Acho que os raios radiais geralmente são recomendados apenas para as rodas dianteiras, porque são mais fracas do que as rodas normalmente atadas, especialmente sob a torção assimétrica aplicada à roda traseira.

WRT as forças de acionamento: raios à direita são necessários para transmitir a força de acionamento do cubo para o aro; os raios radiais tornariam essa transmissão muito esponjosa, pois o cubo giraria primeiro, esticando os raios levemente em direção a um padrão tangencial antes que a força afetasse o aro.

Você menciona a estabilidade lateral como um possível, mas não decisivo, pro , mas realmente eu considero que é essencial, especialmente para curvas precisas.

Quanto à força total, considere que qualquer roda tenderá a suportar a maior parte de sua carga pelos poucos raios superiores. Em uma roda radialmente atada, esses raios serão assentados em orifícios adjacentes, concentrando toda a força na menor seção possível do flange. Uma roda atada tangencialmente distribuirá a carga de maneira mais uniforme por toda a metade superior de cada flange.

Talvez com mais precisão, como a roda está pré-tensionada, considere a deformação do raio sob descarga . Você precisa de tensão suficiente em cada raio para que a tensão mínima (na parte inferior da roda, quando o aro esteja ligeiramente comprimido) ainda seja alta o suficiente para impedir que o mamilo se desaparafuse. Assumindo que a deformação da jante é a mesma, um raio mais curto precisa se contrair por uma fração maior de seu comprimento do que um raio mais longo, o que significa mais deformação elástica e maior tensão máxima para o mesmo material e seção transversal.

Portanto, um raio atado tangencialmente, com praticamente o comprimento máximo praticável, não apenas distribui sua carga mais uniformemente sobre o flange do cubo, como requer uma tensão máxima mais baixa em primeiro lugar.

Quanto às suas preocupações com flexão, suspeito que o inverso seja verdadeiro. Os raios de uma roda verdadeira e corretamente tensionada não devem se mover e, se houver algo, a travessia manterá o cotovelo sentado com mais firmeza no buraco.

O principal problema nesse tipo de debate é que a maioria das pessoas apenas cita a sabedoria "aceita" sem experiência pessoal. Direi desde o início que minha própria experiência se limita a pequenas bicicletas dobráveis ​​com rodas. Eu construí rodas para várias delas ao longo dos anos e sempre as amarrei até encontrar um conjunto de rodas que haviam sido fabricadas sem nenhum laço; eles simplesmente atravessaram nos pontos de amarração habituais. Eu monto nisto há 3 anos agora sem nenhum dos efeitos prejudiciais mencionados acima.

Não posso falar especificamente de "tocar" x "passar", como você disse, mas parece ser uma lógica semelhante a amarrar e soldar as rodas, o que supostamente é feito para aumentar a rigidez e impedir que os raios chacoalhem. o evento que eles quebram. Este artigo (de Jobst Brandt, para o bem ou para o mal) parece contestar a alegação de rigidez, mas não acho que isso mude muito a lógica.

Pergunta muito interessante.

Quando dois raios estão tocando, eles estão puxando um contra o outro. Eles são como dois elos adjacentes em uma corrente; quando a corrente está sob carga, os dois elos estão sujeitos à mesma quantidade. Portanto, isso pode ajudar a espalhar melhor a carga; mas não tenho idéia se esse efeito é realmente significativo, pois, como você disse, as rodas radiais funcionam igualmente bem.

Alguns pontos de dados:

Quase todas as rodas extravagantes construídas na fábrica que vejo nos passeios em grupo agora estão “passadas” em vez de “cruzadas”. Parece ser uma prática comum em Campagnolo, Fulcrum, Shimano, Zipp, Mavic etc. Isso pode ser porque eles gostam de usar raios de lâmina e talvez haja uma incompatibilidade lá. Mas também pode ser que seja tão forte e remova um modo de falha exigível pela garantia.

Eu fiz uma pesquisa de imagens do google por 'raios quebrados', que encontra muitos raios quebrados no cotovelo (como seria de esperar) e muito poucos quebrados em outros lugares. No entanto, os poucos que quebraram em outro lugar (e não como resultado de um acidente) parecem ter quebrado no ponto de 'cruzamento'. Isso faz sentido, porque deve ser o ponto mais fatigado de um cruzamento cruzado com raios de ponta dupla.

Tentei construir um conjunto de rodas 'passando' e não 'cruzando' e aqui estão minhas observações:

Era mais fácil amarrar os raios.

O tensionamento e o alinhamento eram mais difíceis porque a tensão dos raios internos precisa ser significativamente menor que a tensão dos raios externos para exercer a mesma força lateral.

Eu tive que cruzar os raios no lado traseiro da unidade: um teste curto revelou que o mecanismo traseiro estava cortando o raio externo. Isso estava em um cubo de 11 velocidades com trem de força de 10 velocidades e o espaçador de 1,8 mm atrás da cassete; portanto, em um verdadeiro sistema de 11 velocidades ou com um hub de 10 velocidades, seria possível arrancar completamente o mecanismo.

Com os freios a disco, talvez você precise cruzar os raios no lado da pinça para limpá-la.

Com cubos normais e raios de curvatura em J, recomendo que você entrelaça todos os lados das duas rodas, porque os benefícios da tensão uniforme dos raios de todos os raios do mesmo lado da mesma roda excedem em muito os pequenos benefícios de não entrelaçar os lados que você não usa precisa entrelaçar.

Olhando para as rodas DT Swiss da minha esposa, elas estão cruzadas com os raios interno e externo, deixando o cubo quase do mesmo plano, portanto estão perto de alcançar os benefícios de ambos os sistemas.

Cruzes cruzadas muito próximas ao hub para entrelaçar. Caso contrário, é aconselhável entrelaçar a última travessia, pelo motivo que Brandt aponta.

Manter os raios sob tensão é todo o desafio da construção de rodas. É o que impede a roda de girar de verdade e, na pior das hipóteses, de taco. Observe que não é o raio, mas a interface aro / mamilo, que limita quanta tensão pode ser colocada no raio. Se você não se entrelaçar, está desistindo desse último trecho de seguro contra um discurso tensor.

O único argumento contra o entrelaçamento seria se os raios habitualmente quebrassem no local onde eles cruzavam. Eu pessoalmente nunca vi isso.

Em relação à amarração e solda, acho que Brandt está correto em desmerecer a prática. Em todas as rodas amarradas e soldadas que eu já vi, os raios deslizam facilmente um contra o outro, então não vejo como isso pode melhorar a rigidez da roda. (Brandt mostra isso empiricamente.) O único argumento a seu favor é que ele evita que um raio preso caia, o que significa que você poderia continuar andando na bicicleta com um raio quebrado. (Isso pode explicar por que você ainda os vê nos clássicos de paralelepípedos. Embora mais e mais equipes estejam simplesmente usando rodas de carbono padrão.)

O Shimano XTR M988 Trail Wheelset é construído com os raios cruzando, mas não entrelaçados, eles passam sem contato e, depois de um bom tempo de pilotagem (e não suave), parecem adeptos de curvas e rígidos como qualquer outro rodado que eu já usei. Possivelmente até a tecnologia de aro? Agora estou no processo de montar um rodado usando a mesma técnica, mas usando componentes leves para minha bicicleta XC. Espero obter os mesmos resultados deste projeto ....

Só parece um ponto de tensão adicional quando eles estão entrelaçados, embora a folga do derrailleur seja um ponto decente.

As rodas de bicicleta inglesas vintage (1950-1960) às vezes tinham um padrão de entrelaçamento de 3 cruzes do fabricante (eu próprio). O entrelaçamento não se tornou "prática padrão" (aceita sem questionar) até meados da década de 1960. O entrelaçamento agora é "sempre" feito, talvez porque haja pouca desvantagem ao mesmo tempo em que oferece a vantagem de rigidez lateral adicional.

Padrões radiais são mais leves (e potencialmente mais aerodinâmico), mas são, na minha experiência, ordens de magnitude mais propensos a resultar em raios quebrados e jantes taco'd quando raios fazer pausa.

Você também não deseja fazer raios radiais nas rodas traseiras, pois os raios radiais permitirão que o cubo gire em relação ao aro enquanto estiver sob tensão de tração.

Eu acho que uma cruz 2 é mais forte que uma cruz 0, mas nem sempre parece tão legal, especialmente em uma roda de contagem de raios baixos. 0 Cruz é apenas para a frente. Às vezes, talvez você tenha apenas raios mais curtos. Radial não perdoará uma construção ruim. Aqui está o meu mais recente compromisso na roda traseira, enquanto estou tentando evoluir o Santo Graal das rodas. 16 raios 2 cruzam no lado da unidade. 8 raios 0 cruzam no lado não-drive (nds). Todos os 24 raios têm a mesma tensão no medidor. Se houver algum rastreamento futuro a ser feito, apenas os raios de 8 nds ​​serão ajustados.