Un radio es una de varias varillas que irradian desde el centro de una rueda (el cubo donde se conecta el eje ), conectando el cubo con la superficie de tracción redonda.
El término originalmente se refería a partes de un registro que había sido dividido (split longitudinalmente) en cuatro o seis secciones. Los miembros radiales de una rueda de carro se hicieron tallando un radio (de un tronco) en su forma final. Un rayo es una herramienta desarrollada originalmente para este propósito. Finalmente, el término radio se aplicó más comúnmente al producto terminado del trabajo del carretero que a los materiales que usaban.
Historia
La rueda de radios se inventó para permitir la construcción de vehículos más ligeros y rápidos. La evidencia física más temprana de ruedas con rayos se encontró en la cultura Sintashta , que data de c. 2000 AC. [1] Poco después de esto, las culturas ecuestres de la región del Cáucaso utilizaron carros de guerra tirados por caballos con ruedas de rayos durante la mayor parte de tres siglos. Se adentraron profundamente en la península griega, donde se unieron a los pueblos mediterráneos existentes para dar lugar, finalmente, a la Grecia clásica después de la ruptura del dominio minoico y las consolidaciones lideradas por Esparta y Atenas preclásicas .
Las pinturas calcolíticas [a] en varias regiones de la India como Chibbar Nulla, Chhatur Bhoj Nath Nulla, Kathotia, etc. representan el uso de carros con ruedas de radios. [3]
Los carros celtas introdujeron un borde de hierro alrededor de la rueda en el primer milenio antes de Cristo. La rueda de radios se siguió utilizando sin modificaciones importantes hasta la década de 1870, cuando se inventaron las ruedas de alambre y los neumáticos de goma . [4]
Construcción
Los radios pueden ser de madera, metal o fibra sintética dependiendo de si estarán en tensión o compresión .
Radios de compresión
El tipo original de rueda de radios con radios de madera se utilizó para caballos -drawn carros y vagones . En los primeros automóviles de motor, normalmente se usaban ruedas con radios de madera del tipo de artillería .
En una rueda de madera simple, una carga en el buje hace que la llanta de la rueda se aplaste ligeramente contra el suelo a medida que el radio de madera más bajo se acorta y se comprime. Los otros radios de madera no muestran cambios significativos.
Los radios de madera están montados radialmente . También están acodados, generalmente hacia el exterior del vehículo, para evitar que se tambaleen. Además, la distribución permite que la rueda compense la expansión de los radios debido a la humedad absorbida al distribuir más. [5]
Radios de tensión
Para su uso en bicicletas , las ruedas pesadas con radios de madera fueron reemplazadas por ruedas más ligeras con radios hechos de cables metálicos tensados y ajustables, llamados ruedas de alambre . Estos también se utilizan en sillas de ruedas , motocicletas , automóviles y aviones antiguos .
Tipos
Algunos tipos de ruedas tienen radios extraíbles que se pueden reemplazar individualmente si se rompen o se doblan. Estos incluyen ruedas para bicicletas y sillas de ruedas. Las bicicletas de alta calidad con ruedas convencionales usan radios de acero inoxidable , mientras que las bicicletas más baratas pueden usar radios galvanizados (también llamados "sin óxido") o cromados . Si bien un radio de buena calidad es capaz de soportar unos 225 kgf (c. 500 libras de fuerza o 2200 newtons ) de tensión, se utilizan a una fracción de esta carga para evitar sufrir fallas por fatiga. Dado que los radios de las ruedas de las bicicletas y sillas de ruedas solo están en tensión, también se utilizan ocasionalmente materiales flexibles y resistentes, como las fibras sintéticas. [6] Los radios de metal también se pueden ovalizar o afilar para reducir la resistencia aerodinámica, y se pueden empalmar (doble o incluso triple) para reducir el peso y mantener la resistencia.
Una variación de la rueda de radios de alambre fue el "Disco de tensión" de Tioga, que aparentemente parecía ser un disco sólido, pero de hecho se construyó utilizando los mismos principios que una rueda normal de radios de tensión. En lugar de radios de alambre individuales, se utilizó un hilo continuo de Kevlar ( aramida ) para atar el buje a la llanta bajo alta tensión. Los hilos estaban encerrados en un disco translúcido para protección y algún beneficio aerodinámico, pero este no era un componente estructural.
calibre del cable | diámetro | área de sección |
---|---|---|
15G | 1,8 mm | 3,24 mm 2 |
14G | 2,0 mm | 4 mm 2 |
13G | 2,3 milímetros | 5,29 mm 2 |
12G | 2,6 milímetros | 6,76 mm 2 |
11G | 2,9 milímetros | 8,41 mm 2 |
10G | 3,2 milímetros | 10,24 mm 2 |
Cordón tangencial
Los radios de alambre pueden ser radiales al cubo, pero más a menudo se montan tangencialmente al cubo. Los radios tangenciales permiten la transferencia de par entre la llanta y el buje. Por lo tanto, los radios tangenciales son necesarios para la rueda motriz, que tiene par en el buje debido al pedaleo, y cualquier rueda que use frenos montados en el buje, como frenos de disco o de banda, que transfieren el par de la llanta al freno en la dirección opuesta (a través de el buje) al frenar.
Construcción de ruedas
La construcción de una rueda de radios de tensión a partir de sus partes constituyentes se denomina construcción de ruedas y requiere el procedimiento de construcción correcto para obtener un producto final fuerte y duradero. Los radios tensados generalmente se unen a la llanta o, a veces, al cubo con una boquilla de radio . El otro extremo se clava comúnmente en un disco o se dobla de manera poco común en una "Z" para evitar que salga a través de su agujero en el cubo. La versión doblada tiene la ventaja de reemplazar un radio roto en una rueda trasera de bicicleta sin tener que quitar las marchas traseras .
Las ruedas de alambre, con su excelente relación peso-resistencia, pronto se hicieron populares para los vehículos ligeros. Para los autos de uso diario, las ruedas de alambre pronto fueron reemplazadas por la rueda de disco de metal menos costosa, pero las ruedas de alambre siguieron siendo populares para los autos deportivos hasta la década de 1960. Las ruedas con radios siguen siendo populares en motocicletas y bicicletas .
Longitud de los radios
Al construir una rueda de bicicleta , los radios deben tener la longitud correcta; de lo contrario, es posible que no haya suficientes roscas enganchadas, lo que produce una rueda más débil o pueden sobresalir a través de la llanta y posiblemente perforar la cámara de aire.
Cálculo
Para los radios de bicicleta, la longitud de los radios se define desde el asiento de la brida hasta la punta de la rosca. Para los radios con extremos curvados, la longitud nominal del radio no incluye el ancho del radio en el extremo curvado.
Para ruedas con radios cruzados (que son la norma), la longitud deseada de los radios es
dónde
- d = distancia desde el centro del cubo (a lo largo del eje) hasta la brida , por ejemplo 30 mm,
- r 1 = radio del círculo del agujero del radio del buje, por ejemplo 19,5 mm,
- r 2 = la mitad del diámetro efectivo de la llanta (ERD), o el diámetro que hacen los extremos de los radios en una rueda construida (ver 'Discusión' adjunta a este artículo para una explicación) de la llanta, por ejemplo 301 mm,
- r 3 = radio de los orificios de los radios en la brida , por ejemplo 1,1 mm,
- m = número de radios que se utilizarán para un lado de la rueda, por ejemplo, 36/2 = 18,
- k = número de cruces por radio, por ejemplo 3 y
- a = 360 ° k / m , por ejemplo 360 ° * 3/18 = 60 °.
Con respecto a d : Para una rueda simétrica como una rueda delantera sin freno de disco, esto es la mitad de la distancia entre las bridas. Para una rueda asimétrica, como una rueda delantera con freno de disco o una rueda trasera con desviador de cadena , el valor de d es diferente para los lados izquierdo y derecho.
a es el ángulo entre (1) el radio de un orificio de la boquilla en la llanta al que está unido un radio, y (2) el radio del orificio de la brida que sostiene el radio. El radio cruza 1, 2 o 3 radios opuestos según el diseño de los cordones. En la brida, el ángulo entre los radios de los orificios adyacentes es de 360 ° / m (para orificios igualmente espaciados). Para cada radio cruzado, el cubo se gira con referencia a la llanta un "ángulo entre orificios de brida adyacentes". Por lo tanto, multiplicar el "ángulo entre orificios de ala adyacentes" por k da el ángulo a . Por ejemplo, una rueda de 32 radios tiene 16 radios por lado, 360 ° dividido por 16 es igual a 22,5 °. Multiplique 22,5 ° ("ángulo entre los orificios de las bridas adyacentes") por el número de cruces para obtener el ángulo a; si hay 3 cruces, la rueda de 32 radios tiene un ángulo a de 67,5 °. Respecto a r 3 : El tamaño de los orificios de los radios en la brida no importa para la longitud de radio necesaria. Este término elimina el efecto del tamaño del agujero. Dado que los orificios suelen ser pequeños (algo más de 2 mm de diámetro), el efecto es pequeño y en la práctica importa poco.
Para radialmente ruedas de radios (cero cruces), los simplifica fórmula a la teorema de Pitágoras , con longitud de radios l plus r 3 siendo la pendiente, r 2 minus r 1 siendo la base, y d siendo la subida:
- ; o resolviendo la longitud
Derivación
La fórmula de la longitud de los radios calcula la longitud de la diagonal espacial de una caja rectangular imaginaria . Imagínese sosteniendo una rueda frente a usted de manera que un pezón esté en la parte superior. Mira la rueda a lo largo del eje. El radio a través del orificio superior es ahora una diagonal de la caja imaginaria. La caja tiene una profundidad de d , una altura de r 2 - r 1 cos ( α ) y un ancho de r 1 sin ( a ).
De manera equivalente, la ley de los cosenos puede usarse para calcular primero la longitud del radio proyectada en el plano de la rueda (como se ilustra en el diagrama), seguido de una aplicación del teorema de Pitágoras .
Ver también
- Rueda de bicicleta
- Pezón hablado
- Llave de radios
- Raedera
- Construcción de ruedas
- Rueda de alambre
notas y referencias
- ^ Existe el problema de la fecha directa: Leroi-Gourhan podría mencionar en la década de 1960: "¡Todavía no existe un método para fechar pinturas rupestres directamente!" [2]
- ^ Lindner, Stephan, (2020). "Carros en la estepa euroasiática: un enfoque bayesiano del surgimiento del transporte tirado por caballos a principios del segundo milenio antes de Cristo" , en Antiquity, Vol 94, Número 374, abril de 2020, p. 367: "... Las 12 fechas de radiocarbono calibradas que pertenecen al horizonte de Sintashta oscilan entre 2050 y 1760 cal BC (con un 95,4% de confianza; Epimakhov & Krause 2013: 137). Estas fechas se correlacionan bien con las siete tumbas de Sintashta muestreadas con AMS en el cementerio KA-5 asociado, que data de 2040-1730 cal BC (95,4% de confianza ...) ".
- ^ Neumayer, Erwin. "Carros en el arte rupestre calcolítico de la India" (PDF) .
- ^ Neumayer, Erwin. Arte rupestre prehistórico de la India . ISBN 978-0198060987.
- ^ Herlihy, David (2004). Bicicleta: la Historia . Prensa de la Universidad de Yale. pag. 141 . ISBN 0-300-10418-9. Consultado el 29 de septiembre de 2009 .
- ^ "Hansen Wheel and Wagon Shop" . 2006. Archivado desde el original el 14 de agosto de 2006 . Consultado el 22 de agosto de 2006 .
- ^ "Tecnología de radios PBO" . 2006. Archivado desde el original el 30 de octubre de 2011 . Consultado el 21 de octubre de 2011 .
- ^ "Radios básicos" . Sapim NV
enlaces externos
- Calculadora de longitud de radios en línea (alemán), utiliza medidas ligeramente diferentes a las de la fórmula anterior (en alemán)