Проволочное колесо - Wire wheel

Для инструмента см. металличесая щетка.
Проволочные колеса на пенни-фартинг
Проволочные колеса на Блерио XI
Проволочные колеса на Alfa Romeo 6C 1750 Spyder Supersport 1929 года выпуска
Колесо из проволоки Раджа-Уитворта на 1922 г. Vauxhall 25
Проволочные колеса на MGA 1957 года

Проволочные колеса, колеса со спицами, колеса с натяжными спицами, или "подвесные" колеса находятся колеса чья диски подключиться к их узлы по проводам спицы.[1][2][3] Хотя эти провода обычно жестче, чем обычные трос, они действуют механически так же, как напряженный гибкие проволоки, удерживающие обод в вертикальном положении, поддерживая приложенные нагрузки. Период, термин подвесное колесо не следует путать с подвеска автомобиля.[3]

Проволочные колеса используются в большинстве велосипеды и до сих пор используются на многих мотоциклы. Их изобрел авиационный инженер. Джордж Кэли в 1808 г.[4] Хотя Кэли первым 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 для велосипедов.[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 в автомобилях примерно до 1907 года. Радж-Уитворт запатентованные 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 поперечную прочность против угловых нагрузок. Эти колеса были глубоко блюдо так, чтобы шкворни поворотных кулаков располагались как можно ближе к центральной линии шин. Вторая их особенность заключалась в том, что они легко снимались при установке на шлицевой ложные ступицы.Процесс сборки проволочных колес описывается как колесостроение.

На автомобилях

С первых дней в автомобилях использовались либо проволочные колеса, либо тяжелые деревянные или штампованные стальные артиллерийские спицы. Разработка быстросъемных ступиц дизайна Руджа-Уитворта или Райли во многом способствовала популяризации проволочных колес и, кстати, привела к установке «запасных колес». После их деревянных разговоров артиллерийские колеса оказалось недостаточным, многие производители США заплатили Джону Пью Радж-Уитворт роялти на производство проволочных колес с использованием его патентов. Артиллерийские колеса вышли из моды в конце 1920-х гг., И разработка более дешевых штампованные стальные колеса Джозеф Санки заменил проволочные колеса там, где высокая цена на проволочные колеса не оправдывалась их снижением веса.

  • Образец автомобилей, впервые ехавших на проволочных колесах

  • Кадиллак

  • Chrysler

  • Форд

  • Линкольн

  • Packard

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

Спортивные автомобили

Смотрите также: Радж-Уитворт, Боррани, и Magneti Marelli

До 1960 года спортивные / гоночные автомобили обычно имели Радж-Уитворт центральный замок проволочные колеса, оснащенные шлицевыми ступицами и быстросъемным стопорным колпачком "подделка" (центральная барашковая гайка)[примечание 1] который можно было открутить, ударив крылышко гайки молотком из специального сплава или «отбойным молотком».[7] Некоторые юрисдикции, включая США и Западную Германию, запретили колпаки с ушками по соображениям 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 еще более легкий состав литые диски стали обычным явлением - 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.

На мотоциклах

Основная статья: Колесо мотоцикла

В свое время на мотоциклах использовались проволочные колеса. собран из отдельных компонентов, но, кроме мотоциклы, теперь они используются в основном из-за их 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

  • Проволока колеса на первом Харли-Девидсон мотоцикл

На велосипедах

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 колесо паука со стальной проволокой в 1849 году - усовершенствование громоздких деревянных колес со спицами, которые затем были установлены 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 нагрузку

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] Обсуждается вопрос, как лучше описать эту ситуацию.[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 заключают, что ступица «свисает» с тех спиц над ней, которые оказывают на ступицу направленное вверх усилие и которые имеют большее натяжение, чем спицы под ступицей, которые притягивают 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 низкую податливость подвески по сравнению с колесами даже с высоким давлением. велосипедные шины.[23][24][25][26]

Галерея

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

  • Ранний Harley-Davidson с проволочными колесами

  • Колесо подвески на Склад Портлендского бассейна

Заметка

  1. ^ 1.3.4 Проволочные колеса
    Колесо с тросом с центральным замком традиционно ассоциируется со старинными спортивными автомобилями и гоночными автомобилями, и для тех из нас, кто в преклонные годы, кровь все еще волнует воспоминания о секундах, спасенных благодаря ловкому нанесению молотков с медными головками на ушные колпаки. Мы также помним ... стр. 5, Колин Кэмпбелл Новые направления в конструкции подвески: сделать быстрый автомобиль быстрее Тейлор и Фрэнсис, 1981, США. ISBN  0-8376-0150-9.

использованная литература

  1. ^ Лесник, Джон (Август 1980 г.). "Сдерживается нисходящим натяжением". Американские колесщики. Получено 2012-06-26. как колесо с натяжными спицами несет свою нагрузку
  2. ^ Браун, Шелдон. «Велосипедные шины и камеры, как шина выдерживает нагрузку». Получено 2012-06-26. 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 в 100 раз больше собственного веса.
  3. ^ а б К. С. Уокер (1920). «Проволочные колеса». Общество Автомобильных Инженеров. стр. 425–432. Получено 2012-06-26. Поскольку проволочное колесо является «подвесным» колесом, вес автомобиля подвешивается или «удерживается» на множестве упругих гибких спиц.
  4. ^ В своей записной книжке, датированной 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, за счет использования тугого прочного корда… »См .: JAD Экройд (2011) «Сэр Джордж Кэли: изобретение самолета недалеко от Скарборо во времена Трафальгара», Журнал авиационной истории [Интернет-издание], статья № 6, страницы 130-181. Колесо Кэли с натяжными спицами показано на стр. 152, «3.7 Колесо натяжения, 1808».
  5. ^ Увидеть:
    • Уведомление о патенте Теодора Джонса на проволочные колеса: Репертуар патентных изобретений и др., нет. 17 (ноябрь 1826 г.), стр. 320.
    • Иллюстрации и описание проволочного колеса Джонса: Люк Хеберт, изд. (20 апреля 1828 г.) «Патентованные подвесные колеса». Реестр 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" (Усовершенствования колес велосипедов), выпущено: 4 августа 1869 г.
  7. ^ Уилсон МакКомб. «Принципы проволочного колеса с центральным замком». Получено 2013-05-18. Давайте подробнее рассмотрим этот узел, обозначив центральную часть колеса «центром колеса», который прикреплен к «ступице» и закреплен на месте «стопорным колпачком».
  8. ^ Иган, Питер (21 марта 2016). "Уничтожение подделок". Дорога и трек. Получено 2020-03-21.
  9. ^ Херлихи, Дэвид V (2004). Велосипед: История. Издательство Йельского университета. стр.141–142. ISBN  0-300-10418-9.
  10. ^ МакКоннелл, Анита (2004). «Стэнли, Уильям Форд Робинсон (1829–1909)». Оксфордский национальный биографический словарь (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета. Дои:10.1093 / ссылка: odnb / 36250. Получено 9 сентября 2009. (Подписка или Членство в публичной библиотеке Великобритании требуется.)
  11. ^ Оуэн, У. (1912). Сэр Сидни Ли (ред.). Национальный биографический словарь - Уильям Форд Робинсон Стэнли. Второе дополнение. III (Нил-Янг). Лондон: Смит, Элдер и Ко. С. 393–394.
  12. ^ "Хорошая неделя, чтобы покататься". В Croydon Guardian. 10 июня 2006 г.. Получено 9 сентября 2009.
  13. ^ а б c Брандт, Йобст (1981). Велосипедное колесо. Avocet. С. 12–20. ISBN  0-9607236-2-5.
  14. ^ Форестер, Джон (август 1980). «Сдерживается нисходящим натяжением». Американские колесщики.
  15. ^ Whitt, Frank R .; 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». Получено 2008-12-31. Я прихожу к выводу, что вполне разумно сказать, что ступица стоит на нижних спицах и не свисает с верхних спиц.
  17. ^ К.Дж. Бургойн и Р. Дилмаганян (март 1993 г.). «Велосипедное колесо как предварительно напряженная конструкция» (PDF). Журнал инженерной механики. 119 (3): 439–455. Дои:10.1061 / (восхождение) 0733-9399 (1993) 119: 3 (439). ISSN  0733-9399. Только спицы, соприкасающиеся с землей или у земли, показывают значительные деформации.
  18. ^ Уилсон, Дэвид Гордон; Джим Пападопулос (2004). Велосипедная наука (Третье изд.). Массачусетский Институт Технологий. стр.389–390. ISBN  0-262-73154-1.
  19. ^ а б Том Файн (сентябрь 1998 г.). "Хабы свисают с обода!". Получено 2010-03-16. Я до сих пор говорю без всяких сомнений, что ступица свисает с верхних спиц.
  20. ^ Анри П. Гэвин (август 1996 г.). «Образцы спиц велосипедного колеса и усталость спиц» (PDF). Журнал инженерной механики. 122 (8): 736–742. Дои:10.1061 / (ASCE) 0733-9399 (1996) 122: 8 (736).
  21. ^ Крейг Уиллетт (5 сентября 2004 г.). "Вешать или стоять?". BikeTech Обзор. Получено 2010-03-16. Малоизвестные семантические дискуссии ... уже довольно давно бушуют в группах новостей usenet. Предметом спора в этой дискуссии является то, «стоит» ли нагруженное велосипедное колесо на нижних спицах или «свисает» с верхних?
  22. ^ Сэмюэл К. Кларк, В. Э. Гоф (1981). Механика пневматических шин. Министерство транспорта США. п. 241. Система передачи нагрузки аналогична системе велосипедного колеса, где ступица свешивается на спицах из стальной проволоки с верхней части обода, который нагружен снизу.
  23. ^ Джон Свонсон (2006). «Характеристики велосипедного колеса, метод анализа» (PDF). BikePhysics.com. Получено 2012-06-25. Радиальная жесткость: у вашего колеса почти нет вертикальной податливости, и люди, которые настаивают, что они чувствуют 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. Получено 2012-06-25. радиальная жесткость колеса (Н / мм): 2500-5000
  25. ^ Ян (2002). «Узоры на разговоре». astounding.org.uk. Получено 2012-06-25. 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 глоссарий Шелдона Брауна: радиальная речь". Шелдон Браун (веломеханик). Получено 2012-06-25. Радиальная эластичность колеса с радиальными спицами и колесами со скрещенными спицами с одинаковыми компонентами, за исключением длины спиц, не изменяется. Спица 290 мм на 3% жестче, чем спица того же типа 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

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