Polityka prywatności - poznaj szczegóły » [ X ]
PODZIEL SIĘ


OCEŃ
3.3

Koła – genialny wynalazek

Mimo że od wynalezienia koła minął już kawał czasu, projektanci w dalszym ciągu kombinują jak konie pod górę, co by tu jeszcze poprawić. Np. starają się połączyć dwie sprzeczności – jak najmniejszą masę z maksymalną wytrzymałością.

Piasta, szprychy, felga – tak wygląda najbardziej rewolucyjne odkrycie w dziejach ludzkości. Hamowanie, przyspieszanie, jazda w winklach – koła zapewniają motocyklom nie tylko możliwość jechania, ale także przenoszą całą masę różnych sił i momentów.



Szprychy ze stali
Najpierw były drewniane szprychy z kół wozu konnego, które Gottlieb Daimler zastosował w swoim pojeździe. Żeby nie pękły ani się nie urwały, w pierwszym motocyklu fi rmy Hildebrand & Müller z 1894 roku użyto zaplecionych na krzyż stalowych szprych. Dlaczego właśnie na krzyż? Bo siły pojawiające się podczas przekazywania momentu na koło przy ruszaniu i hamowaniu były tak duże, że promieniowo ustawione szprychy nie wytrzymałyby takich obciążeń.

Do początku lat 70. wszystkie motocykle jeździły na kołach szprychowanych. Rozwiązanie było dlatego genialnie proste, że koła składały się z trzech elementów: piasty, szprych i felgi, którą w razie uszkodzenia można było wymienić. Na dodatek szprychowy gorset gwarantował określone właściwości amortyzujące, które szczególnie na złych nawierzchniach poprawiały komfort. Jest to jeden z powodów, dla których do dziś we wszystkich motocyklach crossowych czy enduro są montowane wyłącznie koła ze szprychami. Próby zastosowania kół odlewanych, przeprowadzane w latach 80., zakończyły się fiaskiem.

W seryjnej produkcji kół wadą był ich duży ciężar oraz możliwość wyłącznie ręcznego nawlekania i napinania szprych. Warto pamiętać, że w jednym kole było montowanych 36 (Wielka Brytania) lub 40 (reszta świata) szprych. Od ich równomiernego i prawidłowego naciągnięcia zależała wytrzymałość koła. W przypadku nierównomiernego naprężenia siły powstające podczas ruszania i hamowania były przenoszone jedynie na szprychy najmocniej napięte, które z powodu zbyt dużych obciążeń po prostu pękały. Z okrągłej felgi robiła się ósemka.

     
 koła szprychowe
36 lub 40 szprych, specyficzny sposób zaplatania. Dbająo dobrą stabilność oraz przenoszą siły powstające podczas hamowania i przyspieszania. Jest jeden warunek: wszystkie szprychy muszą być tak samo napięte.
koła zespolone
Koła w Hondzie CX 500składały się z piasti obręczy połączonych szprychami wykonanymiz blachy. Rozwiązanie było proste i tanie w produkcji. O wyglądzie lepiej niedyskutować.
koła odlewane
W połowie lat 70.Yamaha wypuściła na rynek modele RD i XS z niezwykle ciężkimii niezbyt ładnymi kołamiz siedmioma szprychami o charakterystycznym profilu.

Ucho stroiciela
Szprychowane koła dobrze spełniają swoją rolę tylko wtedy, gdy obciążenia rozkładają się równomiernie na wszystkie szprychy. Z tego powodu przed laty zakłady zajmujące się napinaniem szprych miały złote czasy. Powstało ich mnóstwo i nie brakowało im roboty.

Przewlekanie szprych według określonego wzoru miało coś z wiedzy tajemnej. Bo przecież trzeba było pamiętać, które szprychy mają być umocowane na zewnątrz, a które wewnątrz koła, gdzie jest jego prawa, a gdzie lewa strona. Należało także zwrócić uwagę, jak często szprychy się krzyżują. Długość szprychy, jej zgięcie i kąt, pod jakim został wykonany otwór w piaście i obręczy, musiały być do siebie perfekcyjnie dopasowane.

Ale największą sztuką było prawidłowe napięcie szprychy. Były one połączone z felgą za pomocą nypli, a napięcie szprych sprawdzano, wsłuchując się w dźwięk, jaki wydawały. Po lekkim uderzeniu kluczem w szprychę wydobywał się z niej określony ton, który przy wszystkich szprychach musiał być identyczny. Z czasem ta godna stroiciela instrumentu umiejętność zaginęła. Ludzkie ucho zastąpiły roboty.


koło – ruch i bezruch jednocześnie
Koło. Najprostsza rzecz na świecie: kręci się wokół osi – to do bólu proste. Ale tylko na pozór. Spójrzmy, co dzieje się z punktem zaznaczonym na brzegu opony.
Punkt pomiarowy zaznaczmy w miejscu styku koła z asfaltem. Załóżmy, że motocykl porusza się ze stałą prędkością 100 km/h. Przy takich warunkach wstępnych wiemy, że koło obraca się ze stałą prędkością kątową. Zaznaczony punkt porusza się po drodze będącej półokręgiem, którego średnica jest równa obwodowi opony naszego motocykla.
Dalej – załóżmy, że koło nie ślizga się po asfalcie. Wtedy liniowa prędkość punktu styku opony z asfaltem jest równa zeru. W tej samej chwili prędkość osi koła wynosi 100 km/h, a prędkość punktu leżącego w najwyższym punkcie opony jest równa podwójnej prędkości motocykla.
Prędkość zaznaczonego punktu zmienia się płynnie i w momencie styku opony z asfaltem ponownie osiąga wartość zero. Dopiero w momencie zerwania przyczepności przez oponę punkt styku opony z asfaltem ma prędkość inną niż zero.
 

Niewiele lepsze
Pierwsze poważniejsze zmiany wprowadziła Honda w CX-ie 500 (początek lat 80.). Miał on koła nazwane Comstar. Piasta była w nich połączona ze szczelną obręczą (pozwalającą na montaż opon bezdętkowych) za pomocą szprych wykonanych z tłoczonej blachy. Skręcone na stałe lub nitowane koła bez klasycznych drucianych szprych były tanie w produkcji i w tamtym czasie wyglądały bajerancko. Często jednak zdarzało się, że śruby czy nity pod wpływem drgań urywały się. Trudna do naprawy usterka była powodem niezłego wkurzenia wśród klientów Hondy.

Ten sam patent budowy kół zastosowano w motocyklach wyścigowych, tyle że użyto innych materiałów. Zrezygnowano z aluminium na korzyść włókien węglowych, a szprychy wykonano z kutego magnezu. Kolejnym krokiem w sposobie produkcji kół było wykonywanie ich w całości z włókien węglowych. Początki nie były łatwe. Znany jest przypadek, gdy w wyścigowej „500” podczas jazdy próbnej połamało się koło. Wypadek skończył się szczęśliwie, ale widok nisko latającego jeźdźca testowego musiał być dla świadków niezapomniany. Dzisiaj elementy z włókien węglowych wytrzymują najbardziej nawet brutalne obciążenia.

kołowa dieta-cud 
 Inne Ko³a – genialny wynalazek 2010W roku 1988 w Hondzie Hawk (RC 31) na przodzie montowane były koła (srebrne) o rozmiarze 2,5 x 17 cala z trzema podwójnymi szprychami, które mimo węższej felgi i mocowania tarczy hamulcowej tylko z jednej strony ważyły aż 5,1 kg. Koło (czarne) o rozmiarze 3,5 x 17 cala z Hondy CBR 600 RR z 2008 roku z odlewanymi pustymi szprychami i piastami waży zdecydowanie mniej, a mianowicie 3,8 kg. Zaledwie 4-milimetrowe ścianki znacznie redukują masę, dzięki czemu poprawia się poręczność prowadzenia.  

Obręcze odlewane
Ciekawe, co o efektach swojej pracy myśleli konstruktorzy japońskich maszyn, w których montowano koła odlewane? Kroniki na ten temat milczą, ale można się domyślać, gdy pamięta się nieforemne i ciężkie jak ołów siedmioszprychowe koła odlewane, montowane w Yamahach RD i XS. Tym drobnym maszynom nadawały one zwinność ciężko ranionego w nogę słonia.

Niedopracowana technika odlewania aluminium – to ona była winna tego, że koła były tak ciężkie. Osłabiony pęcherzykami powietrza metal wymuszał produkcję przewymiarowanych elementów. W tamtych czasach kontrola za pomocą ultradźwięków czy promieni rentgenowskich była po prostu nieopłacalna.

W latach 70. promieniami rentgena testowano wyłącznie drogie koła wykonane z magnezu. W wielu małych zakładzikach i warsztatach, mieszczących się gdzieś na tyłach podwórek, powstawały lekkie jak piórko (1 cm3 magnezu waży 1,8 g, 1 cm3 aluminium – 2,75 g), ale kruche koła, używane wyłącznie w wyścigach. Firmy takie jak KUMA (Helmut Kustermann) w Niemczech czy SMAC (Eric Offenstadt) z Francji były pionierami produkcji elementów z metali lekkich, z których korzystali wyłącznie wyczynowcy z górnej półki, bo tylko ich było na to stać. Upadki i wypadki spowodowane pękającymi obręczami były wtedy na porządku dziennym. Przyczyna leżała między innymi w tym, że wrażliwe na korozję stopy magnezu przy najmniejszym nawet uszkodzeniu powierzchni błyskawicznie korodowały.

koła z włókienwęglowych 
 Inne Ko³a – genialny wynalazek 2010Koła z włókien węglowych były początkowo produkowane jako jeden element. Dzisiaj wytwarza się je z kilku elementów, wśród których mamy m.in. superlekką felgę z karbonu (mniejsze masy wirujące), sztywne szprychy i piastę z magnezu.

W produkcji seryjnej próbowano tymczasem pogodzić ciężar z wytrzymałością. Sposobem miał być przemyślny system szprych. Podwójne szprychy o przedziwnych kształtach, wygięte albo proste, w kształcie litery Y albo w kształcie krzyża. Te formy miały nadać dynamiczny kształt i wytrzymałość. W połowie lat 80. powstały koła z trzema szprychami i ten pomysł jest rozwijany aż do dzisiaj. Dzisiaj moda na klasyczne koła szprychowane powróciła. Dzięki zastosowaniu cieńszych profili obręczy koła gwarantują dużą stabilność nawet podczas największych obciążeń, którym podlegają współczesne maszyny. Oprócz tego, dzięki stosowaniu szprych z cienkościennych profili i piast pustych w środku, udało się znacznie obniżyć masę całego elementu.

W ciągu ostatnich 20 lat odchudzono w kołach wszystko, co było do odchudzenia. Oto dowód: podczas gdy przednie koło o wymiarach 2,5 x 17 cali z Hondy Hawk 650 z 1988 r., bez tarcz hamulcowych i opony, ważyło 5,1 kg, trzyszprychowe koło o wymiarach 3,5 x 17 cali z Hondy CBR 600 RR waży zaledwie 3,8 kg. Poprawiła się nie tylko sztywność, ale również odporność na pęknięcia nowoczesnych kół odlewanych ze stopów aluminium. Dlatego delikatnie skrzywione koła dają się naprawić.

felgi też pękają 
 Inne Ko³a – genialny wynalazek 2010 Przy ekstremalnych przeciążeniach i uderzeniach (krawężnik,wypadek) nowoczesne odlewane koło odkształca się do pewnego stopnia, a potem pęka. Drobne uszkodzenia można naprawić. Najlepszym rozwiązaniem jest wymiana koła na nowe.

Koła przyszłości
Walka o dalsze obniżanie masy przeniesie się w inne miejsca od tych, w których szła dotychczas. Niska masa, a w szczególności ograniczenie momentów bezwładności są głównymi punktami zainteresowania konstruktorów. Lekkie koła mają tę zaletę, że zmniejszają masę całego motocykla, ale też redukują powstający podczas przyspieszania moment bezwładności. Energia potrzebna na rozpędzenie koła jest mniejsza, co przekłada się i na osiągi, i na niższe zużycie paliwa. Oprócz tego lekkie koła, które zaliczają się do mas nieresorowanych, polepszają pracę zawieszeń , feedback i poręczność maszyny.

Nie dziwi zatem fakt, że w przyszłości koło zapewne nie zostanie na nowo wynalezione, ale na pewno będzie optymalizowane aż do najdrobniejszego detalu. Już teraz produkuje się koła kute z magnezu. Inna możliwość: lekkie i wytrzymałe tworzywa zastąpią powszechnie dziś stosowane aluminium. Historia kołem się toczy.

zobacz galerię

Komentarze

 (1)
ZOBACZ KOMENTARZE
ZOBACZ RÓWNIEŻ Zamknij