Немного о спицах!

Помощь и рекомендации в выборе велосипеда и велозапчастей
Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 19:50

Изучив в свое время эту статью я собрал себе заднее колесо именно на спицах Sapim leader 2mm.
Предлагаю к прочтению.

Спица представляет собой элемент велосипедного колеса, соединяющий втулку с ободом. Поскольку отношение диаметра спицы к её длине крайне мало, она способна работать лишь на растяжение. От механических характеристик используемых спиц во многом зависит прочность конструкции всего колеса. При этом выделяют прочностные и пластические механические характеристики, находящиеся в обратно пропорциональной зависимости, между которыми необходимо добиться взаимной совместимости. Немаловажную роль играет также правильная сборка колёс, жёсткость которых определяется силой натяжения спиц. Наиболее популярной среди горных велосипедов является тангенциальная схема спицовки в три креста.

Механические испытания проводятся с целью определения прочностных и пластических характеристик исследуемых материалов. Они подразделяются на статические (растяжение, сжатие, кручение, изгиб и вдавливание индентора), динамические (ударный изгиб) и циклические (изгиб при вращении, повторно-переменные растяжение-сжатие или кручение, чистый или поперечный изгиб). При растяжении образцов характеристиками прочности являются предел пропорциональности σпц, предел упругости σу, предел текучести σт [физический (горизонтальный либо нижний и верхний) или условный 0,2%] и предел прочности σв, характеристиками упругости - модуль Юнга E и коэффициент Пуассона µ, а характеристиками пластичности - относительное остаточное осевое удлинение δ и относительное остаточное поперечное сужение ψ. Напряжения σ в металле показывают, какую нагрузку способна выдержать единица площади исследуемого материала до наступления необратимой деформации или разрушения.

Для проведения сравнительных испытаний механических характеристик велосипедных спиц нами были выбраны два основных мировых производителя – DT Swiss (Швейцария) и Sapim (Бельгия), модельный ряд которых представлен следующей номенклатурой:

1. DT Swiss Champion 2.0 мм
2. DT Swiss Champion 1.8 мм
3. DT Swiss Competition 2.0-1.8-2.0 мм
4. DT Swiss Competition 1.8-1.6-1.8 мм
5. DT Swiss Revolution 2.0-1.5-2.0 мм
6. DT Swiss Revolution 1.8-1.5-1.8 мм
7. DT Swiss Super Comp 2.0-1.7-1.8 мм
8. DT Swiss Alpine III 2.34-1.8-2.0 мм

9. Sapim Leader 2.0 мм
10. Sapim Zink 2.0 мм
11. Sapim Race 2.0-1.8-2.0 мм
12. Sapim Laser 2.0-1.5-2.0 мм
13. Sapim Force 2.2-1.8-2.0 мм
14. Sapim Strong 2.3-2.0 мм

С целью сравнения характеристик высококлассных дорогостоящих спиц с низкокачественными дешёвыми аналогами были также приобретены безымянные спицы (маркировка на шляпке – «8») диаметром 2 мм по цене 2 руб/шт.

Растяжение образцов проводилось на испытательной машине Walter+Bai AG LFM-L 10kN при равномерно возрастающей нагрузке со скоростью 5 кгс/сек. Предварительная нагрузка составляла 10 кгс. При разрыве спицы регистрировалась максимальная нагрузка Pmax (кгс), конечная длина lк (мм) и диаметр шейки dк (мм). После проведения измерений определялись предел прочности σв (МПа) и остаточное удлинение δ (%).
Изображение
Изображение
Для проверки адекватности результатов эксперимента и исключения влияния случайного отклонения эмпирических данных на полученные значения количество повторений каждого опыта u = 3, для чего было испытано по три экземпляра каждой модели спицы. Результаты эксперимента, приведённые в таблице, представляют собой среднеарифметические значения трёх испытаний.
Изображение
Первое, на что необходимо обратить внимание, это стабильность механических характеристик испытанных спиц. Отличие в усилии разрыва между тремя экземплярами каждой модели было минимальным (не более +/- 5 кгс), а во многих случаях полностью совпадало. Данный факт позволяет говорить о достоверности и воспроизводимости результатов эксперимента, а также о выявлении определённых закономерностей.

Как и ожидалось, лучшие результаты показали спицы с постоянным поперечным сечением профиля. Наиболее прочными оказались No name 2.0 мм, а наиболее пластичными Sapim Leader 2.0 мм. По удельной прочности (на 1 мм2) победителями также вышли No name 2.0 мм. Среди баттированных спиц с утолщением самыми прочными стали Sapim Strong 2.3-2.0 мм, а самыми пластичными DT Swiss Alpine III 2.34-1.8-2.0 мм. По пределу прочности лучшими оказались Sapim Force 2.2-1.8-2.0 мм. У баттированных спиц с утонением наивысшую прочность показали Sapim Laser 2.0-1.5-2.0 мм, а наибольшую пластичность - DT Swiss Revolution 1.8-1.5-1.8 мм. Максимальным временным сопротивлением разрыву обладают DT Swiss Revolution 2.0-1.5-2.0 мм.

Анализируя представленный массив эмпирических данных, можно прийти к следующему выводу. Спицы постоянного диаметра по сравнению с баттированными моделями обладают значительно более высокими прочностными и пластическими характеристиками. Благодаря этому колёса, собранные на таких спицах, будут гораздо прочнее. С другой стороны у баттированных спиц, обладающих повышенной прочностью (например, Sapim Force 2.2-1.8-2.0 мм или Laser 2.0-1.5-2.0 мм), существенно снижена пластичность металла. В результате этого колесо c такими спицами не будет упруго амортизировать удары и нивелировать небольшие деформации обода, обладая при этом повышенной хрупкостью. Поэтому несмотря на высокие значения статического усилия и предела прочности вероятность разрыва спиц в таком колесе при динамических нагрузках значительно выше. Что касается числовых значений, то наиболее пластичные образцы способны перед разрывом растягиваться более чем на 20 мм, а обладающие наименьшей пластичностью – чуть больше 1 мм (для стандартной длины 260 мм).

На рисунках представлены различные диаграммы растяжения трёх моделей спиц. Как можно заметить, при испытании спицы Sapim Leader 2.0 мм (рис. А) график имеет зону упругой деформации до нагрузки примерно 120 кгс, после чего кривая упрочнения плавно переходит в зону пластической деформации. При достижении максимальной нагрузки происходит утонение образца с появлением шейки и наступает зона сосредоточенной деформации (площадка ползучести). Спица No name 2.0 мм (рис. Б) имеет выраженную площадку текучести при нагрузке порядка 105 кгс, которая знаменует переход от упругой деформации к пластической. При достижении максимального усилия площадки ползучести не наблюдается и разрыв образца происходит практически сразу. У спицы DT Swiss Competition 2.0-1.8-2.0 мм (рис. В) упругая деформация начинает переходить в пластическую при нагрузке выше 50 кгс. После достижения максимального напряжения σв происходит резкое сужение образовавшейся шейки, в результате чего в зоне местной текучести разрыв происходит при меньшем статическом усилии. Стоит также отметить, что на некоторых диаграммах растяжения баттированных спиц наблюдались зубья текучести. Ещё один интересный момент, о котором стоит упомянуть – разрыв спиц Sapim Laser 2.0-1.5-2.0 мм во всех случаях произошёл на диаметре 2 мм. Причина данного явления не установлена (возможно, это связано с поверхностными закалкой или легированием).

Таким образом, при уменьшении поперечного сечения спицы значительно снижаются не только прочность, но также упругость и пластичность металла. В результате колёса, собранные на классических спицах, способны упруго переносить удары с нагрузкой, вдвое превышающей таковую на колёсах с баттированными спицами, эффективнее сопротивляясь необратимой пластической деформации обода («восьмёркам» и «яйцам»). Благодаря упругому растяжению спицы будут стремиться сжаться и вернуть обод в исходное положение. При ударах же критической силы баттированные спицы лопнут, а постоянного сечения сохранят целостность, практически не растянувшись, но потеряв при этом пластичность. Во всех случаях первоочередное значение имеет правильная жёсткость колеса, при сборке которого необходимо использовать зонтомер и тензометр.
Изображение
Рис. А «Диаграмма растяжения спицы Sapim Leader 2.0 мм»
Изображение
Рис. Б «Диаграмма растяжения спицы No name 2.0 мм»
Изображение
Рис. В «Диаграмма растяжения спицы DT Swiss Competition 2.0-1.8-2.0 мм»

Необходимо отметить, что в реальности предел прочности спиц находится ниже полученных значений. Это вызвано двумя причинами. Во-первых, стендовое растяжение представляет собой статическое нагружение, тогда как в процессе эксплуатации колёса чаще испытывают динамические нагрузки (удары, прыжки и т.д.). В результате этого максимально допустимую нагрузку следует уменьшить на несколько десятков процентов. Однако для пластичных материалов наблюдается обратная закономерность - при резком увеличении скорости возрастания нагрузки прочностные характеристики повышаются (σт и σв), т.е. пластичность трансформируется в прочность. Ввиду этого модели с постоянным поперечным сечением имеют дополнительное преимущество. Во-вторых, спицы часто лопаются в зоне изгиба у фланца втулки от накопления усталости, т.к. данная область является концентратором остаточных растягивающих напряжений. В результате этого их прочность с годами снижается и максимально допустимую нагрузку также необходимо уменьшить. Однако пластичные материалы и здесь обладают дополнительным преимуществом, поскольку благодаря высокой ударной вязкости в них происходит торможение роста трещин. Следовательно, спицы постоянного поперечного сечения обладают повышенной трещиностойкостью и связанной с ней циклической прочностью. В любом случае следует иметь ввиду, что предел выносливости σR прямо пропорционален пределу прочности σв в том же сечении. Тем не менее, зная результаты стандартизованных испытаний можно без труда экстраполировать полученную картину на условия реальной эксплуатации, поскольку соотношение механических характеристик различных моделей спиц при этом сохранится.

Резюмируя рассмотренные результаты, можно дать следующие практические рекомендации. Среди спиц постоянного профиля по совокупности механических характеристик лучшей моделью является Sapim Leader 2.0 мм, за которой следует DT Swiss Champion 2.0 мм; среди баттированных спиц с утолщением наиболее сбалансированными моделями выступают DT Swiss Alpine III 2.34-1.8-2.0 мм и Sapim Strong 2.3-2.0 мм, а с утонением - DT Swiss Super Comp 2.0-1.7-1.8 мм и Sapim Race 2.0-1.8-2.0 мм. В целом же, покупка спиц переменного сечения представляется абсолютно нецелесообразной, поскольку экономия массы на одно колесо составляет не более 100 г, которые распределены равномерно по всей площади колеса и не оказывают существенного влияния на ускорение велосипеда.

Выводы

1. Спицы с постоянным поперечным сечением значительно превосходят баттированные модели как по прочности, так и по пластичности.

2. При уменьшении диаметра спицы существенно снижаются её механические характеристики.

3. Низкокачественные спицы отличаются от высококачественных практически полным отсутствием пластичности, вследствие чего резко повышается их хрупкость.
Пророк и основатель Церкви Святой Планетарки и Брукса в городе Мариуполе...))
Аватар пользователя
Romeo
 
Сообщений: 6654
Зарегистрирован:
12 фев 2011, 17:13
Откуда: Рубежное Луганская область.Живу в лесу )
Мой байк: 28" Стивенс Рандоннер Лайт с планетарной втулкой Alfine 7000 + ригид+Brooks
Баллы репутации: 321

Re: Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 19:52

Изучив эту стать я также купил Sapim Leader 2.0 mm
Больше всего люди обижаются на вас за то, что вы упрямо и нахально не хотите соответствовать их личным ожиданиям.
Аватар пользователя
gregory
Администратор
 
Сообщений: 10018
Зарегистрирован:
08 фев 2011, 23:05
Откуда: Мариуполь
Мой байк: подвес
Баллы репутации: 449

Re: Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 19:57

gregory писал(а):Изучив эту стать я также купил Sapim Leader 2.0 mm

Не реклама...но очень тешит факт что в спортхобби оказывается можно их заказать(за другие магазины не знаю)...Не знав это-я тянул их от немцев.Многие знают как жестко я эксплуатирую велосипед нагружая его тяжелым баулом и имею достаточно серьезные пробеги в год.Хочу по прошествии сезона сказать о своих впечатлениях...
Думаю эта статья должна быть и у нас на сайте!Многим будет интересно!
Ранее некоторые механики говорили нечто вроде "спицы не имеют значение,главное какой обод"...Но внутренний голос говорил мне что кроме обода нужны таки и спицы не с алиэкспресса ноунейм...Судя со статьи интуиция не подвела.Да -не дешево.Но дешевое мясо кушают собачки...
Последний раз редактировалось Romeo 01 мар 2017, 20:00, всего редактировалось 1 раз.
Пророк и основатель Церкви Святой Планетарки и Брукса в городе Мариуполе...))
Аватар пользователя
Romeo
 
Сообщений: 6654
Зарегистрирован:
12 фев 2011, 17:13
Откуда: Рубежное Луганская область.Живу в лесу )
Мой байк: 28" Стивенс Рандоннер Лайт с планетарной втулкой Alfine 7000 + ригид+Brooks
Баллы репутации: 321

Re: Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 20:00

Именно там и заказывал.
У меня спустя 3 года впечатлений нет. Колесо ни разу не ровнял, восьмерок, яиц, даже биений нет.
Больше всего люди обижаются на вас за то, что вы упрямо и нахально не хотите соответствовать их личным ожиданиям.
Аватар пользователя
gregory
Администратор
 
Сообщений: 10018
Зарегистрирован:
08 фев 2011, 23:05
Откуда: Мариуполь
Мой байк: подвес
Баллы репутации: 449

Re: Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 20:02

gregory писал(а):Именно там и заказывал.
У меня спустя 3 года впечатлений нет. Колесо ни разу не ровнял, восьмерок, яиц, даже биений нет.

Это по моему лучшее впечатление...!
Пророк и основатель Церкви Святой Планетарки и Брукса в городе Мариуполе...))
Аватар пользователя
Romeo
 
Сообщений: 6654
Зарегистрирован:
12 фев 2011, 17:13
Откуда: Рубежное Луганская область.Живу в лесу )
Мой байк: 28" Стивенс Рандоннер Лайт с планетарной втулкой Alfine 7000 + ригид+Brooks
Баллы репутации: 321

Re: Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 20:48

Дорогие спицы можно и в Веломании заказать.... но дело в том , что далеко не у всех есть куча денег на спицы , и как правило этим заморачиваются в последнюю очередь !
Аватар пользователя
ghost
 
Сообщений: 3860
Зарегистрирован:
31 авг 2011, 16:39
Откуда: Мариуполь
Мой байк: GHOST SE 5000 и Drag "Blue Bird"
Баллы репутации: 444

Сообщение 01 мар 2017, 20:55

Прочитав о пластичности на удленнение до 2см(!)у Сапим Лидер -я понимаю почему они не лопаются!
Наверное зря в последнюю очередь таки!
Пророк и основатель Церкви Святой Планетарки и Брукса в городе Мариуполе...))
Аватар пользователя
Romeo
 
Сообщений: 6654
Зарегистрирован:
12 фев 2011, 17:13
Откуда: Рубежное Луганская область.Живу в лесу )
Мой байк: 28" Стивенс Рандоннер Лайт с планетарной втулкой Alfine 7000 + ригид+Brooks
Баллы репутации: 321

Re: Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 21:02

Тем более , что судя по тем таблицам ... выше приведенным ( а статистика не врёт) .... то спица NO name , ведёт себя как спица Sapim- strong которая стоит нормально денег !!! Ну а если углубится в детали .... то безымянную спицу можно определить в 10 лучших !!! Да она будет тяжёлая , стальная ... но функции то она свои выполняет !!! И да все баттированые спицы и лайтовые обода любят тензометр . А той спице пофиг (но бывают исключения :D ).
Последний раз редактировалось ghost 01 мар 2017, 21:04, всего редактировалось 1 раз.
Аватар пользователя
ghost
 
Сообщений: 3860
Зарегистрирован:
31 авг 2011, 16:39
Откуда: Мариуполь
Мой байк: GHOST SE 5000 и Drag "Blue Bird"
Баллы репутации: 444

Re: Немного о спицах!

Сообщение 01 мар 2017, 21:03

Кто что скажет о спицах Pillar? Был у кого опыт использования? Сильно-ли уступают по прочностным характеристикам лидерам рынка?
Широко известно, что если в коробку с запчастями бывалого велосипедиста бросить раму, а затем тщательно встряхнуть, оттуда выпадет полностью укомплектованный велосипед :D
Аватар пользователя
KyTy30B
 
Сообщений: 299
Зарегистрирован:
23 июл 2015, 16:47
Откуда: Мариуполь
Мой байк: BeOne Cera / Cannondale Trail 4 2016 / Giant Toughroad SLR EX 2018
Баллы репутации: 63

Сообщение 01 мар 2017, 21:04

Там судя по графикам ноу нэйм не держит нагрузку на разрыв,на удлиннение...

---------- Добавлено через 7 минут 27 секунд -------------------------------------------------------
Re: Немного о спицах!
KyTy30B писал(а):Кто что скажет о спицах Pillar? Был у кого опыт использования? Сильно-ли уступают по прочностным характеристикам лидерам рынка?

Не слышал даже...хз...Может механики отпишутся...
Пророк и основатель Церкви Святой Планетарки и Брукса в городе Мариуполе...))
Аватар пользователя
Romeo
 
Сообщений: 6654
Зарегистрирован:
12 фев 2011, 17:13
Откуда: Рубежное Луганская область.Живу в лесу )
Мой байк: 28" Стивенс Рандоннер Лайт с планетарной втулкой Alfine 7000 + ригид+Brooks
Баллы репутации: 321

След.

Вернуться в Выбор велосипеда или деталей

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1