Quali sono i vantaggi o gli svantaggi dei diversi stili di raggi

Sì, ci sono vari tipi di raggi, come già spiegato. Ci sono anche vari modi di “allacciare” i raggi, e vari conteggi dei raggi.

Quando si sceglie uno schema di allacciatura dei raggi, ci sono sei considerazioni di base:

1. 1. Forza
2. 1. Flessibilità
3. 1. Resistenza alla coppia
4. 1. Peso

5. Resistenza all'aria

6. Aspetto/sesso/stupidamente spendere soldi

La resistenza è determinata dal numero di raggi, da come sono disposti e da come si interfacciano con il mozzo e il cerchio. Se si guarda una normale ruota a “tre croci”, il raggio lascia il mozzo con un angolo quasi tangenziale alla circonferenza del mozzo. In questo modo lo stress sul mozzo è ridotto al minimo. Un'allacciatura “a quattro croci” (comunemente vista su biciclette da turismo pesanti e simili) va meglio e fa sì che il raggio sia veramente tangenziale alla circonferenza del mozzo (in più la maggiore lunghezza del raggio dà alla ruota più “molla”).

Raramente si vedono “due croci” e probabilmente non si vedono mai allacciature “a una croce”, ma l'allacciatura “radiale” (dove i raggi lasciano il mozzo ad angolo retto rispetto alla circonferenza) sta diventando abbastanza comune, specialmente sui mozzi anteriori delle biciclette “da montagna” o “a croce”. L'allacciatura radiale sottopone a notevoli sollecitazioni un mozzo convenzionale, e con le ruote allacciate radialmente si vedono spesso i raggi invertiti, con i nippli all'estremità del mozzo, perché il mozzo deve essere riprogettato per sopportare le sollecitazioni. Inoltre, sia perché una ruota con allacciatura radiale è così rigida, sia perché di solito le ruote radiali hanno un basso numero di raggi, la sollecitazione sul cerchio è più elevata, tanto che i nippli sono adatti a sopportare la sollecitazione. Così, a volte si vede l'estremità piegata del raggio (invertito) agganciata in una fessura del cerchio o qualcosa del genere.

Si noti che mentre le ruote con raggi radiali sono più rigide contro le forze radiali sulla ruota, non resistono molto bene alla coppia - se una ruota posteriore dovesse essere raggiata radialmente la coppia della trasmissione causerebbe la torsione della ruota in una sorta di spirale, ostacolando la trasmissione della potenza alla circonferenza della ruota. Allo stesso modo, se i freni a disco fossero usati su una ruota anteriore radiale, la ruota si attorciglierebbe gravemente quando i freni a disco vengono applicati.

[Tuttavia, va notato che ad alcune persone piace allacciare la ruota posteriore con un motivo a croce da un lato e raggi radiali dall'altro. Questo fornisce la necessaria rigidità torsionale e permette a metà della ruota di essere radiale, ma non è chiaro che ci sia un reale vantaggio nello schema.]

La resistenza all'aria ovviamente aumenta con il numero dei raggi, ed è influenzata anche dal profilo dei raggi. Anche se la resistenza dell'aria è importante per i corridori professionisti perché la parte superiore della ruota si muove in avanti al doppio della velocità della bicicletta, è probabilmente sicuro dire che la resistenza dell'aria dovuta ai raggi di una ruota standard a 32 razze a tre incroci non sarebbe notata dalla maggior parte dei ciclisti medi, anche a velocità abbastanza elevate.

L'ultima ruota a bassa resistenza al vento è la ruota a disco, naturalmente, e ci sono altri disegni esotici con 1, 2, o 3 “raggi” larghi e piatti fatti di compositi ad alta resistenza legati al cerchio e al mozzo. Ma in generale vedrete le ruote a disco solo sulle ruote posteriori perché il disco diventa un aquilone se si incrocia con il vento come accadrebbe sulla ruota anteriore.

Il peso è ridotto utilizzando materiali più esotici (specialmente per il cerchio), e riducendo il numero dei raggi. Più il cerchio è esotico, più il disegno del cerchio si lega intimamente allo schema di raggiatura. Una leggera riduzione del peso è possibile anche riducendo la “croce” della raggiatura (e quindi riducendo la lunghezza dei raggi).

E, naturalmente, il sesso. Molti degli schemi di cui sopra (soprattutto cose come la ruota anteriore a raggiatura radiale a basso numero di raggi con raggi invertiti) hanno pochi vantaggi pratici per il ciclista medio, aggiungono costi e riducono l'affidabilità. (Avete mai sentito uno di quei raggi ad alta tensione? Sembra un colpo di pistola. E se uno si rompe è probabile che tu sia morto in acqua fino a quando non riesci ad andare in un negozio di biciclette, mentre con una ruota standard a tre incroci a 32 razze si può di solito “zoppicare a casa” se non è possibile una riparazione su strada).

Da Sheldon Brown :

Raggi a doppio spessore sono più spessi alle estremità che al centro. I diametri più diffusi sono 2,0/1,8/2,0 mm (noti anche come calibro 14/15) e 1,8/1,6/1,8 (calibro 15/16).

I raggi a doppio spessore fanno più che risparmiare peso. Le estremità spesse li rendono robusti nelle zone fortemente sollecitate come i raggi a sezione diritta dello stesso spessore, ma le sezioni centrali più sottili rendono i raggi effettivamente più elastici, consentendo loro di allungare (temporaneamente) più dei raggi più spessi.

Di conseguenza, quando la ruota è sottoposta a forti sollecitazioni localizzate, i raggi più sollecitati possono allungarsi abbastanza da spostare parte delle sollecitazioni sui raggi adiacenti. Questo è particolarmente auspicabile quando il fattore limitante è la sollecitazione che il cerchio può sopportare senza che si crepi intorno ai fori dei raggi.

Raggi a triplo spessore, come il DT Alpine III, sono la scelta migliore quando la durata e l'affidabilità sono l'obiettivo primario, come nel caso di tandem e biciclette da turismo cariche. Condividono i vantaggi dei raggi a singolo e doppio mozzo. Il DT Alpine III, per esempio, è di 2,34 mm (calibro 13) in testa, 1,8 mm (calibro 15) al centro e 2,0 mm (calibro 14) all'estremità filettata.

I raggi a singolo e triplo mozzo risolvono uno dei grandi problemi della progettazione delle ruote: Poiché i raggi utilizzano fili arrotolati, non tagliati, il diametro esterno dei fili è più grande del diametro di base del filo del raggio. Poiché i fori nelle flange dei mozzi devono essere abbastanza grandi da permettere ai filetti di passare, i fori, a loro volta, sono più grandi di quanto richiesto dal filo. Questo non è auspicabile, perché una stretta corrispondenza tra il diametro del raggio al gomito e il diametro del foro della flangia è fondamentale per resistere alla rottura dovuta alla fatica.

Poiché i raggi a singolo e triplo mozzo sono più spessi all'estremità della testa che all'estremità del filo, possono essere usati con mozzi che hanno fori appena abbastanza grandi da far passare il filo spesso all'estremità della testa. I raggi aero (ellittici) sono una varietà di raggi a doppio mozzo in cui la parte sottile è ingrossata in una sezione trasversale ellittica, rendendo questi raggi un po’ più ærodinamici rispetto ai raggi a sezione tonda. I raggi più diffusi di questo tipo sono il Wheelsmith Æro. Questi sono 2,2 x 1,8 mm alle estremità, e i mediani sono equivalenti a 16 gauge, ma in forma di ellisse di 1,8 x 1,2 mm. Il Wheelsmith Æro è il mio raggio preferito per applicazioni ad alte prestazioni, non solo per qualsiasi vantaggio Ærodinamico possa offrire, ma perché la sezione centrale piatta fornisce un eccellente indicatore visivo per aiutare il costruttore di ruote ad eliminare qualsiasi torsione residua nel raggio. Questo aiuta a costruire una ruota che rimarrà fedele.

Raggi aero (a lama) hanno una forma aero più pronunciata, piatta, piuttosto che ellittica. Anche se sono i raggi più aerodinamici, normalmente non passano attraverso i fori di un mozzo standard perché sono troppo larghi. Per utilizzare le “lame”, il mozzo deve essere scanalato con una lima. L'intaglio dei fori può indebolire la flangia, e di solito annulla la garanzia del mozzo. È anche un grosso problema.

In teoria, i raggi “aero” dovrebbero essere più aerodinamici, tuttavia se si pensa di sollecitare il raggio, sarebbe più rigido nel senso di rotazione della ruota perché è più spesso, e hanno una maggiore flessibilità perpendicolare a questo, dato che il raggio è sottile o piatto sul lato.

Ho i raggi a doppio spessore sulla mia mountain bike da cross country, e ci ho corso sopra per anni, senza sporgere le ruote, e si risparmia una piccola quantità di peso per raggio, ma è in un punto in cui il raggio non è fortemente sollecitato, quindi mantiene la maggior parte della sua forza. Particolarmente indicato per i ciclisti più leggeri su bici a sospensione integrale, dove le ruote non subiscono così tanti colpi.

Questo si riduce all'aerodinamica, all'affidabilità e al costo.

Una ruota con molti raggi leggeri sarà affidabile e rimarrà relativamente guidabile anche se uno dei raggi si rompe. Ma tutti quei raggi sono come un frullino per le uova al vento: non sono aerodinamici. Quindi ruote come questa sono usate per lo più da piloti più pesanti o in tour, dove la durata supera la velocità.

Una ruota con meno raggi mette più carico su ognuno di questi raggi, e non può tollerare che nessuno di essi si rompa. Inoltre, sia per compensare il minor numero di raggi e perché lo scopo di ridurre il numero di raggi è quello di migliorare l'aerodinamica, queste ruote di solito hanno cerchi a sezione profonda con una sezione trasversale a goccia. Questi aumentano la resistenza della ruota (al costo del peso), e migliorano la sua aerodinamica sostituendo quelle che sarebbero le parti dei raggi che si muovono più velocemente (alle estremità) con cerchioni solidi di forma aerodinamica.

Una ruota trispoke o a disco è il passo logico successivo. Questi sono molto più costosi da fabbricare, e i dischi, in particolare, sono problematici nei venti trasversali. Tendono anche ad essere pesanti, il che li rende inadatti per alcuni tipi di corse, ma non tanto per il triathlon, che è uno sforzo costante.

I raggi a lama sono leggermente più aerodinamici dei raggi rotondi. All'estremità molto alta, ci sono alcune ruote che usano strisce di fibra di carbonio simili a fettucce al posto dei raggi in acciaio, che possono costare tanto quanto una bella bicicletta.