Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для инструмента см. Проволочную щетку .
Проволока колеса на копейке
Проволочные колеса на Blériot XI
Проволочные колеса на Alfa Romeo 6C 1750 Spyder Supersport 1929 года выпуска
Колесо из проволоки Раджа-Уитворта на Vauxhall 25 1922 года
Проволочные колеса на MGA 1957 года

Проволочные колеса , проволочные-колеса со спицами , натяжные спицами колес , или «подвесные» колеса являются колесом , чьи диски подключаются к своим концентраторам проволочных спиц . [1] [2] [3] Хотя эти проволоки обычно жестче, чем обычный стальной канат , они действуют механически так же, как натянутые гибкие проволоки, удерживая обод в вертикальном положении, поддерживая приложенные нагрузки. Термин « подвесное колесо» не следует путать с подвеской автомобиля . [3]

Проволочные колеса используются на большинстве велосипедов и до сих пор используются на многих мотоциклах . Они были изобретены авиационным инженером Джорджем Кэли в 1808 году. [4] Хотя Кэли впервые предложил проволочные колеса, он не подал заявку на патент. Первый патент на проволочные колеса был выдан Теодору Джонсу из Лондона, Англия, 11 октября 1826 года. [5] Эжен Мейер из Парижа, Франция, был первым человеком, получившим в 1869 году патент на проволочные колеса на велосипедах. [6]

Велосипедные колеса не были достаточно прочными для автомобилей, пока не появились колеса с тангенциальными спицами. Они быстро завоевали популярность в мире велосипедов и трехколесных мотоциклов, но не были распространены на автомобилях примерно до 1907 года. Этому способствовали запатентованные Rudge-Whitworth съемные и сменные колеса, разработанные Джоном Пью. Эти колеса обязаны своей устойчивостью к тормозным и ускоряющим нагрузкам благодаря двум внутренним рядам тангенциальных спиц. Внешний ряд радиальных спиц придавал боковую прочность против угловых нагрузок. Эти колеса имели глубокую выпуклость, чтобы оси поворота рулевого колеса могли располагаться как можно ближе к центральной линии шин. Вторая особенность заключалась в том, что они легко снимались при установке на шлицевыеложные хабы. Процесс сборки проволочных колес описывается как колесостроение .

На автомобилях [ править ]

С первых дней в автомобилях использовались либо проволочные колеса, либо тяжелые деревянные или штампованные стальные артиллерийские орудия со спицами. Разработка быстросъемных ступиц дизайна Руджа-Уитворта или Райли во многом способствовала популяризации проволочных колес и, кстати, привела к установке «запасных колес». После того, как их артиллерийские колеса с деревянными спицами оказались непригодными, многие американские производители заплатили Джону Пью из компании Rudge-Whitworth гонорары за производство проволочных колес с использованием его патентов. Артиллерийские колеса потеряли популярность в конце 1920-х годов, и разработка более дешевых штампованных стальных колес Джозефом Санки заменила проволочные колеса там, где более высокая цена проволочных колес не была оправдана их экономией веса.

  • Образец автомобилей, впервые ехавших на проволочных колесах

  • Кадиллак

  • Chrysler

  • Форд

  • Линкольн

  • Packard

  • Высококачественные колеса Rolls-Royce Phantom III 1937 с центральным фиксатором (проволока), обтекаемые пластинами ступицы

Спортивные автомобили [ править ]

Также: Радж-Уитворт , Боррани и Магнети Марелли.

До 1960 года , спортивные / гоночные автомобили обычно имели Радж-Витворт centerlock проволочные колес оснащены шлицевые концентраторами и быстросъемную «подделкой» (центральное крыло гайка) запирающий колпачок [примечание 1] , что может быть отвинчивает удар крыла гайки с молоток из специального сплава или «отбойный молоток». [7] Некоторые юрисдикции, в том числе США и Западная Германия, запретили колпаки с ушками из соображений безопасности в конце 1960-х годов. В ответ некоторые производители (например, Maserati) предпочитали удерживать колесо на шлицевой ступице, закрывая его одной обычной шестигранной гайкой без крыльев, требующей специального большого гаечного ключа. [8]

В 1960-х годах стали обычным явлением даже более легкие литые легкосплавные диски - сначала со шлицевыми ступицами и съемными крышками - а теперь преобладают. Новые версии проволочных колес все еще производятся, но часто со стандартными рисунками болтов ступицы, закрытыми центральной крышкой, чтобы соответствовать без переходников.

  • Колпаки из проволоки на Cadillac Bitud 1989 года выпуска.

  • Руль Ferrari со спицами из проволоки
    итальянского производителя Ruote Borrani , Милан

  • Литое колесо Ferrari
    от итальянского производителя Cromodora , Брешия

На мотоциклах [ править ]

Основная статья: Мотоциклетное колесо

Когда-то на мотоциклах использовались проволочные колеса, собранные из отдельных компонентов , но, за исключением мотоциклов , теперь они используются в основном из-за своего ретро-внешнего вида.

  • Проволочные колеса на мотоцикле Curtiss V-8 1906 года

  • Проволока колес на французском мотоцикле San Sou Pap

  • Проволочные колеса на современном мотоцикле в стиле мотокросса

  • Проволока колес на современном мотоцикле в стиле эндуро

  • Проволока колес на современном мотоцикле круизного стиля

  • Проводные колеса на первом Harley-Davidson мотоцикле

На велосипедах [ править ]

Основная статья: Велосипедное колесо

Первое коммерчески успешное использование проволочных колес было на велосипедах. Они были введены на раннем этапе разработки велосипеда, вскоре после того, как были приняты цельнорезиновые шины. Эта разработка ознаменовала собой значительное улучшение по сравнению с более старыми деревянными колесами как с точки зрения веса, так и с точки зрения комфорта (повышенная эластичность колеса помогает поглощать вибрации дороги). [9]

В Англии инженер Уильям Стэнли разработал в 1849 году паучье колесо со стальной проволокой , усовершенствованное по сравнению с громоздкими деревянными колесами со спицами, которые затем устанавливались на трехколесные велосипеды, которые производил его работодатель. [10] [11] [12]

Производители велосипедов производят миллионы колес ежегодно, используя обычные модели с перекрещенными спицами, пересечение которых зависит от количества спиц в колесе. Изготовители колес из гоночных команд и в хороших веломагазинах изготавливают колеса по другим образцам, таким как двухкрестное, односкрестное или неперекрестное (обычно называемое радиальным). Многие из этих узоров использовались более 100 лет. Утверждается, что скрещенные узоры обладают большей прочностью и стабильностью, в то время как неправильные узоры являются художественными формами и имеют мало структурных достоинств. [13]

В 1980-х годах литые колеса с 5 или 6 жесткими спицами начали появляться на Олимпийских играх и профессиональных гонках: они имеют преимущества в специализированных приложениях, таких как гонки на время, но колеса со спицами из проволоки используются для большинства целей.

Реакция на загрузку [ править ]

Реакция на радиальную нагрузку хорошо натянутого колеса со спицами из проволоки, например, наездника, сидящего на велосипеде, заключается в том, что колесо слегка сплющивается возле зоны контакта с землей. Остальная часть колеса остается примерно круглой. [14] [15] [16] [17] Натяжение всех спиц существенно не увеличивается. Вместо этого только спицы непосредственно под ступицей уменьшают свое натяжение. [13] [18] [19] [20] Вопрос о том, как лучше всего описать эту ситуацию, обсуждается. [21]Некоторые авторы делают вывод из этого, что ступица «стоит» на тех спицах, которые находятся непосредственно под ней, что испытывает уменьшение натяжения, даже несмотря на то, что спицы под ступицей не оказывают восходящей силы на ступицу и могут быть заменены цепями без значительного изменения физики. колесо. [16] [13] Другие авторы приходят к выводу, что ступица «свисает» с тех спиц над ней, которые оказывают восходящее усилие на ступицу и которые имеют более высокое натяжение, чем спицы под ступицей, которые тянут ступицу вниз. [19] [22]

Несмотря на то, что проволочные колеса состоят из тонких и относительно гибких спиц, они жесткие в радиальном направлении и обеспечивают очень слабую податливость подвески по сравнению с велосипедными шинами высокого давления . [23] [24] [25] [26]

Галерея [ править ]

  • Велосипедные колеса с радиальным расположением спиц (слева) и тремя крестовинами (справа)

  • Ранний Harley-Davidson с проволочными колесами

  • Подвесное колесо на складе Портлендского бассейна

Примечание [ править ]

  1. ^ 1.3.4 Проволочные колеса
    Колесо из проволоки с центральным замком традиционно ассоциируется со старинными спортивными и гоночными автомобилями, и для тех из нас, кто живет в преклонные годы, кровь все еще перемешивается с воспоминаниями о доли секунды, спасенной ловким применением медных средств. молоты с ушами в колпаки. Мы также помним ... стр. 5, Колин Кэмпбелл: « Новые направления в конструкции подвески: как сделать быстрый автомобиль быстрее» Тейлор и Фрэнсис, 1981, США. ISBN  0-8376-0150-9 .

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Forester, Джон (август 1980 г.). «Сдерживается нисходящим натяжением» . Американские колесщики . Проверено 26 июня 2012 . как колесо с натяжными спицами несет свою нагрузку
  2. ^ Браун, Шелдон . «Велосипедные шины и камеры, как шина выдерживает нагрузку» . Проверено 26 июня 2012 . Колесо с натяжными спицами и пневматическая шина - это два примера того, что называется предварительно нагруженными растягивающими конструкциями, блестящими, нелогичными конструкциями, которые замечательно работают вместе, чтобы выдерживать вес, в 100 раз превышающий их собственный.
  3. ^ a b К. С. Уокер (1920). «Проволочные колеса» . Общество автомобильных инженеров . С. 425–432 . Проверено 26 июня 2012 . Поскольку проволочное колесо является «подвесным» колесом, вес автомобиля подвешивается или «удерживается» на множестве упругих гибких спиц.
  4. ↑ В своей записной книжке от 19 марта 1808 года Кэли предложил, чтобы для создания «самого легкого колеса для аэронавигационных машин» нужно «полностью отказаться от деревянных спиц и соотнести всю жесткость колеса с прочностью колеса. только обод, благодаря вмешательству тугого прочного шнура… »См .: JAD Ackroyd (2011) « Сэр Джордж Кейли: изобретение самолета около Скарборо во времена Трафальгара », Journal of Aeronautical History [Интернет-публикация], статья № . 6, страницы 130-181. Колесо Кэли с натяжными спицами показано на стр. 152, «3.7 Колесо натяжения, 1808».
  5. ^ См .:
    • Уведомление о патенте Теодора Джонса на проволочные колеса: Репертуар патентных изобретений и т. Д. , No. 17 (ноябрь 1826 г.), стр. 320 .
    • Иллюстрации и описание проволочного колеса Джонса: Люк Хеберт, изд. (20 апреля 1828 г.) «Патентные колеса с подвеской», « Регистр искусств» и «Журнал патентных изобретений» , 2-я серия, 2 (29): страницы 65-66 .
  6. ↑ Bulletin des Lois de la République française (1873), 12-я серия, т. 6, стр. 648, патент № 86 705: "Perfectionnements dans les roues de vélocipèdes" (Улучшения колес велосипедов), издано 4 августа 1869 года.
  7. ^ Уилсон МакКомб. "Принципы проволочного колеса с центральным замком" . Проверено 18 мая 2013 . Давайте подробнее рассмотрим этот узел, обозначив центральную часть колеса «центром колеса», который прикреплен к «ступице» и закреплен на месте «стопорным колпачком».
  8. ^ Иган, Питер (2016-03-21). «Уничтожение подделок» . Дорога и трасса . Проверено 21 марта 2020 .
  9. ^ Herlihy, Дэвид V (2004). Велосипед: История . Издательство Йельского университета . С.  141–142 . ISBN 0-300-10418-9.
  10. Перейти ↑ McConnell, Anita (2004). «Стэнли, Уильям Форд Робинсон (1829–1909)» . Оксфордский национальный биографический словарь (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета. DOI : 10.1093 / исх: odnb / 36250 . Проверено 9 сентября 2009 года . (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании .)
  11. ^ Оуэн, WB (1912). Сэр Сидней Ли (ред.). Словарь национальной биографии - Уильям Форд Робинсон Стэнли . Второе дополнение. III (Нил-Янг). Лондон: Смит, Элдер и Ко, стр. 393–394.
  12. ^ "Хорошая неделя, чтобы покататься" . Кройдон Гардиан . 10 июня 2006 . Проверено 9 сентября 2009 года .
  13. ^ a b c Брандт, Jobst (1981). Велосипедное колесо . Avocet. С. 12–20. ISBN 0-9607236-2-5.
  14. ↑ Forester, Джон (август 1980 г.). «Сдерживается нисходящим натяжением». Американские колесщики .
  15. ^ Уитт, Фрэнк Р .; Дэвид Г. Уилсон (1982). Велосипедная наука (второе изд.). Массачусетский Институт Технологий. С. 106–138. ISBN 0-262-23111-5.
  16. ^ а б Ян Смит. «Анализ велосипедного колеса» . Проверено 31 декабря 2008 . Я прихожу к выводу, что вполне разумно сказать, что ступица стоит на нижних спицах и не свисает с верхних спиц.
  17. ^ CJ Burgoyne и Р. Dilmaghanian (март 1993). «Велосипедное колесо как предварительно напряженная конструкция» (PDF) . Журнал инженерной механики . 119 (3): 439–455. DOI : 10,1061 / (ASCE) 0733-9399 (1993) 119: 3 (439) . ISSN 0733-9399 . Только спицы, находящиеся в контакте с землей или у земли, показывают значительные деформации.  
  18. ^ Уилсон, Дэвид Гордон; Джим Пападопулос (2004). Велосипедная наука (Третье изд.). Массачусетский Институт Технологий. С.  389–390 . ISBN 0-262-73154-1.
  19. ^ a b Том Файн (сентябрь 1998 г.). "Хабы свисают с обода!" . Проверено 16 марта 2010 . Я до сих пор говорю без всяких сомнений, что ступица свисает с верхних спиц.
  20. ↑ Анри П. Гэвин (август 1996). «Образцы спиц велосипедного колеса и усталость спиц» (PDF) . Журнал инженерной механики . 122 (8): 736–742. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9399 (1996) 122: 8 (736) .
  21. ^ Kraig Виллетт (5 сентября 2004). "Вешать или стоять?" . Обзор BikeTech . Проверено 16 марта 2010 . Малоизвестные семантические дискуссии ... уже довольно давно бушуют в группах новостей usenet. В этой дискуссии спорным вопросом является то, «стоит» ли нагруженное велосипедное колесо на нижних спицах или «свисает» с верхних?
  22. Перейти ↑ Samuel K. Clark, VE Gough (1981). Механика пневматических шин . Министерство транспорта США. п. 241. Система передачи нагрузки аналогична системе велосипедного колеса, где ступица висит на спицах из стальной проволоки с верхней части обода, который нагружен снизу.
  23. ^ Джон Суонсон (2006). «Характеристики велосипедного колеса, метод анализа» (PDF) . BikePhysics.com . Проверено 25 июня 2012 . Радиальная жесткость: у вашего колеса почти нет вертикальной податливости, и люди, которые настаивают на том, что они могут чувствовать вертикальную жесткость или «жесткость» колеса, ошибаются. Радиальная жесткость велосипедного колеса ~ 3-4000 Н / мм. Это соответствует прогибу на 0,1 мм при нагрузке 40 кг. Извините, принцесса, но это не видно из-за прогиба шин, вилки, седла, ленты руля, рамы и даже ваших перчаток.
  24. ↑ Анри П. Гэвин (1996). «Образцы спиц велосипедного колеса и усталость спиц» (PDF) . Журнал инженерной механики . Проверено 25 июня 2012 . радиальная жесткость колеса (Н / мм): 2500-5000
  25. ↑ Ян (2002). «Узоры на разговоре» . astounding.org.uk . Проверено 25 июня 2012 . Колесо с радиальными спицами примерно на 4,6% жестче, чем колесо с тангенциальными спицами. В качестве альтернативы, если вы примените 1000 Н (около 100 кг, 220 фунтов) к каждому колесу, то колесо с тангенциальными (четырехкрестными) спицами отклонится на 0,0075 мм (0,0003 дюйма) больше, чем радиальное колесо со спицами. Поскольку шина может прогибаться как минимум на несколько миллиметров (если на 3 мм, это в 400 раз больше прогиба), я прихожу к выводу, что спицы вряд ли окажут заметное влияние на вертикальную жесткость колеса.
  26. ^ Джобст Брандт (1981). «Велосипедный словарь Шелдона Брауна: радиальная речь» . Шелдон Браун (веломеханик) . Проверено 25 июня 2012 . Нет изменений в радиальной упругости между колесом с радиальными и перекрещенными спицами с теми же компонентами, кроме длины спиц. Спица 290 мм на 3% жестче, чем спица того же типа на 300 мм. Поскольку спицы упруго растягиваются примерно на 0,1 мм на твердой неровности (не обычная дорожная рябь), разница в упругости между радиальным и поперечным колесом составляет 3% x 0,1 мм = 0,003 мм. Бумага для копировальных аппаратов имеет толщину 0,075 мм, и если вы чувствуете это, когда едете по ней по гладкой стеклянной бетонной поверхности, сообщите мне об этом. У вас больше чувствительности, чем у дамы из басни «Принцесса на горошине».

Внешние ссылки [ править ]

  • Astounding.org.uk , анализ прогиба проволочных колес.
  • Duke.edu , анализ прогиба проволочных колес ( формат PDF ).