Rueda de alambre

Ruedas de alambre , ruedas de alambre-de radios , ruedas de tensión-radios , o ruedas "suspensión" son ruedas cuyas llantas conectarse a sus centros por el alambre de radios . ^{[1] [2] [3]} Aunque estos alambres son generalmente más rígidos que un cable de alambre típico , funcionan mecánicamente de la misma manera que los alambres flexibles tensados , manteniendo la llanta firme mientras soportan cargas aplicadas. El término rueda de suspensión no debe confundirse con suspensión del vehículo . ^[3]

Ruedas de alambre en un centavo

Ruedas de alambre en un Blériot XI

Las ruedas de alambre se utilizan en la mayoría de las bicicletas y todavía se utilizan en muchas motocicletas . Fueron inventados por el ingeniero aeronáutico George Cayley en 1808. ^[4] Aunque Cayley propuso por primera vez las ruedas de alambre, no solicitó una patente. La primera patente para ruedas de alambre fue otorgada a Theodore Jones de Londres, Inglaterra el 11 de octubre de 1826. ^[5] Eugène Meyer de París, Francia fue la primera persona en recibir, en 1869, una patente para ruedas de alambre en bicicletas. ^[6]

Las ruedas de bicicleta no eran lo suficientemente fuertes para los automóviles hasta que se desarrollaron las ruedas de radios tangenciales. Se establecieron rápidamente en el mundo de las bicicletas y los triciclos de motor, pero no fueron comunes en los automóviles hasta alrededor de 1907. Esto fue impulsado por las ruedas desmontables e intercambiables patentadas por Rudge-Whitworth diseñadas por John Pugh. Estas ruedas deben su resistencia al frenado y las tensiones de aceleración a sus dos filas internas de radios tangenciales. Una fila exterior de radios radiales proporcionó resistencia lateral contra las tensiones en las curvas. Estas ruedas estaban profundamente hundidas para que los pasadores de pivote de la dirección pudieran estar lo más cerca posible de la línea central de los neumáticos. Su segunda característica era que se podían desmontar fácilmente si se montaban en bujes falsos estriados . Un proceso de ensamblaje de ruedas de alambre se describe como construcción de ruedas .

En automóviles

Desde los primeros días, los automóviles utilizaron ruedas de alambre o de artillería con radios de madera pesada o acero prensado. El desarrollo de los cubos desmontables rápidos de diseño Rudge-Whitworth o Riley hizo mucho para popularizar las ruedas de alambre y, de paso, condujo a la instalación de "ruedas de repuesto". Después de que sus ruedas de artillería con radios de madera resultaron inadecuadas, muchos fabricantes estadounidenses pagaron regalías a John Pugh de Rudge-Whitworth para fabricar ruedas de alambre utilizando sus patentes. Las ruedas de artillería cayeron en desgracia a finales de la década de 1920 y el desarrollo de las ruedas de acero prensado más baratas por Joseph Sankey reemplazó las ruedas de alambre donde el precio superior de las ruedas de alambre no estaba justificado por su ahorro de peso.

• Una muestra de automóviles que primero se montaron sobre ruedas de alambre
• 

  Cadillac

• 

  Chrysler

• 

  Vado

• 

  Lincoln

• 

  Packard

• 

  Ruedas Rolls-Royce Phantom III 1937 de alta calidad con bloqueo central (alambre) optimizadas por placas de nave

• 

  Ruedas de alambre en un Alfa Romeo 6C 1750 Spyder Supersport de 1929

• 

  Ruedas de alambre en un MGA de 1957

• 

  Rueda de alambre Rudge-Whitworth en un Vauxhall 25 de 1922

Carros deportivos

Antes de 1960, los autos deportivos / de carreras por lo general tenían ruedas de alambre de bloqueo central Rudge-Whitworth equipadas con cubos estriados y una tapa de bloqueo de "imitación" (tuerca de mariposa central) de liberación rápida ^{[nota 1]} que se podía desenroscar golpeando un ala de la tuerca con un mazo de aleación especial o "martillo de imitación". ^[7] Algunas jurisdicciones, incluidos los Estados Unidos y Alemania Occidental, prohibieron los tapacubos con orejas por razones de seguridad a fines de la década de 1960. En respuesta, algunos fabricantes (por ejemplo, Maserati) prefirieron sujetar la rueda en el cubo estriado tapando con una sola tuerca hexagonal convencional sin alas que requiere una llave especial grande. ^[8]

En la década de 1960 se hicieron habituales las llantas de aleación fundida aún más ligeras , al principio con bujes estriados y tapas de imitación, y ahora predominan. Todavía se fabrican nuevas versiones de ruedas de alambre, pero a menudo con patrones de pernos de cubo estándar cubiertos por una tapa central para adaptarse sin adaptadores.

• Ruedas de alambre en autos deportivos
• Tapacubos de alambre como se ve en un Cadillac Brougham de 1989

• Rueda de radios de alambre de Ferrari del
  fabricante italiano Ruote Borrani , en Milán

En motocicletas

En un momento, las motocicletas usaban ruedas de alambre construidas a partir de componentes separados , pero, a excepción de las motos de cross , ahora se usan principalmente por su apariencia retro.

• Motocicletas con ruedas de alambre
• Ruedas de alambre en una motocicleta Curtiss V-8 de 1906

• Ruedas de alambre en una motocicleta francesa San Sou Pap ^[9]

• Ruedas de alambre en una motocicleta moderna de estilo motocross

• Ruedas de alambre en una motocicleta moderna de estilo enduro

• Ruedas de alambre en una moderna motocicleta estilo crucero

• Ruedas de alambre en la primera Harley-Davidson motocicleta

En bicicletas

El primer uso comercialmente exitoso de ruedas con cable fue en bicicletas. Fueron introducidos al principio del desarrollo de la bicicleta, poco después de la adopción de neumáticos de caucho macizo. Este desarrollo marcó una mejora importante con respecto a las ruedas de madera más antiguas, tanto en términos de peso como de comodidad (la mayor elasticidad de la rueda ayuda a absorber las vibraciones de la carretera). ^[10]

En Inglaterra, el ingeniero William Stanley desarrolló la rueda de araña con cables de acero en 1849, una mejora con respecto a las engorrosas ruedas de radios de madera que luego se instalaron en los triciclos que fabricaba su empleador. ^{[11] [12] [13]}

Los fabricantes de bicicletas fabrican millones de ruedas anualmente, utilizando los patrones comunes de radios cruzados cuyos cruces de radios adyacentes se rigen por el número de radios de la rueda. Los constructores de ruedas de los equipos de carreras y en las buenas tiendas de bicicletas construyen ruedas con otros patrones, como dos cruces, uno cruzado o no cruzado (generalmente llamado radial). Muchos de estos patrones se han utilizado durante más de 100 años, se afirma que los patrones cruzados tienen más fuerza y ​​estabilidad, mientras que los patrones irregulares son formas de arte y tienen poco mérito estructural. ^[14]

En la década de 1980, las ruedas de fundición con 5 o 6 radios rígidos comenzaron a aparecer en los Juegos Olímpicos y las carreras profesionales: estas tienen ventajas en aplicaciones especializadas, como las contrarreloj, pero las ruedas de radios de alambre se utilizan para la mayoría de los propósitos.

Reacción a la carga

La reacción a una carga radial de una rueda de radios de alambre bien tensada, como la de un ciclista sentado en una bicicleta, es que la rueda se aplana ligeramente cerca del área de contacto con el suelo. El resto de la rueda permanece aproximadamente circular. ^{[15] [16] [17] [18]} La tensión de todos los radios no aumenta significativamente. En cambio, solo los radios directamente debajo del buje disminuyen su tensión. ^{[14] [19] [20] [21]} Se debate la cuestión de cómo describir mejor esta situación. ^[22] Algunos autores concluyen de esto que el buje "se coloca" en los radios inmediatamente debajo de él que experimentan una reducción en la tensión, a pesar de que los radios debajo del buje no ejercen fuerza hacia arriba sobre el buje y pueden ser reemplazados por cadenas sin mucho cambio. la física de la rueda. ^{[17] [14]} Otros autores concluyen que el cubo "cuelga" de los radios que están por encima de él y que ejercen una fuerza hacia arriba sobre el cubo, y que tienen una tensión más alta que los radios debajo del cubo, que tiran del cubo hacia abajo. ^{[20] [23]}

A pesar de estar compuestas por radios delgados y relativamente flexibles, las ruedas de alambre son radialmente rígidas y proporcionan muy poca flexibilidad de suspensión en comparación incluso con los neumáticos de bicicleta de alta presión . ^{[24] [25] [26] [27]}

Galería

• Ruedas de alambre
• Ruedas de bicicleta con un patrón de radios radiales (izquierda) y tres cruces (derecha)

• Early Harley-Davidson con ruedas de alambre

• Una rueda de suspensión en Portland Basin Canal Warehouse

Ver también

Nota

1. 1.3.4 Ruedas de alambre
   La rueda de alambre de bloqueo central se asocia tradicionalmente con los autos deportivos antiguos y los autos de carreras, y para aquellos de nosotros de los años que estamos avanzando, la sangre todavía está agitada por recuerdos de fracciones de segundo guardados por la hábil aplicación de cobre. martillos con cabeza a tapacubos con orejas. También recordamos ... página 5, Colin Campbell New Directions in Suspension Design: Making the Fast Car Faster Taylor & Francis, 1981, EE. UU. ISBN  0-8376-0150-9 .

Referencias

1. Forester, John (agosto de 1980). "Sostenido por tirar hacia abajo" . Wheelmen estadounidenses . Consultado el 26 de junio de 2012 . cómo la rueda de radios de tensión lleva su carga
2. Brown, Sheldon . "Neumáticos y cámaras de bicicleta, cómo un neumático soporta su carga" . Consultado el 26 de junio de 2012 . La rueda de radios de tensión y el neumático son dos ejemplos de lo que se llaman estructuras de tracción precargadas, diseños brillantes y contrarios a la intuición que trabajan juntos de manera notable para soportar hasta 100 veces su propio peso.
3. CS Walker (1920). "Ruedas de alambre" . Sociedad de Ingenieros Automotrices . págs. 425–432 . Consultado el 26 de junio de 2012 . Como la rueda de alambre es una rueda de "suspensión", el peso del automóvil se cuelga o "acuna" de decenas de radios elásticos y flexibles.
4. Ackroyd, JAD (2011). "Sir George Cayley: la invención del avión cerca de Scarborough en la época de Trafalgar" (PDF) . Revista de Historia Aeronáutica (6): 152. En el mismo mes de marzo de 1808, el cuaderno registra su invención de la rueda tensora en su búsqueda de “la rueda más ligera posible para los coches de navegación aérea”. Su idea es "... eliminar los radios de madera por completo, y referir toda la firmeza de la rueda a la resistencia de la llanta únicamente, mediante la intervención de una cuerda fuerte y ajustada ..."
5. Ver:
   • Aviso de patente de Theodore Jones para ruedas de alambre: Repertorio de invenciones de patentes, etc. , no. 17 (noviembre de 1826), página 320 .
   • Ilustraciones y descripción de la rueda de alambre de Jones: Luke Hebert, ed. (20 de abril de 1828) "Ruedas de suspensión de patentes", The Register of Arts y Journal of Patent Inventions , segunda serie, 2 (29): páginas 65-66 .
6. Bulletin des lois de la République française (1873) 12a serie, vol. 6, página 648, patente no. 86.705: "Perfectionnements dans les roues de vélocipèdes" (Mejoras en las ruedas de las bicicletas), publicado el 4 de agosto de 1869.
7. Wilson McComb. "Principios de la rueda de alambre de bloqueo central" . Consultado el 18 de mayo de 2013 . Echemos un vistazo más de cerca a este conjunto, refiriéndonos a la parte central de la rueda como el "centro de la rueda", que se ajusta al "cubo" y se fija en su lugar con una "tapa de bloqueo".
8. Egan, Peter (21 de marzo de 2016). "El golpe de las imitaciones" . Carretera y pista . Consultado el 21 de marzo de 2020 .
9. "Motocicletas San-Sou-Pap" . Cyber ​​motocicleta . Consultado el 8 de mayo de 2021 .
10. Herlihy, David V (2004). Bicicleta: la Historia . Prensa de la Universidad de Yale . págs.  141-142 . ISBN 0-300-10418-9.
11. McConnell, Anita (2004). "Stanley, William Ford Robinson (1829-1909)" . Oxford Dictionary of National Biography (edición en línea). Prensa de la Universidad de Oxford. doi : 10.1093 / ref: odnb / 36250 . Consultado el 9 de septiembre de 2009 . (Se requiere suscripción o membresía a una biblioteca pública del Reino Unido ).
12. Owen, WB (1912). Sir Sidney Lee (ed.). Diccionario de biografía nacional - William Ford Robinson Stanley . Segundo Suplemento. III (Neil-Young). Londres: Smith, Elder & Co. págs. 393–394.
13. "Buena semana para ir a pasear" . El guardián de Croydon . 10 de junio de 2006 . Consultado el 9 de septiembre de 2009 .
14. Brandt, Jobst (1981). La rueda de bicicleta . Avoceta. págs. 12-20. ISBN 0-9607236-2-5.
15. Forester, John (agosto de 1980). "Sostenido por tirar hacia abajo". Wheelmen estadounidenses .
16. Whitt, Frank R .; David G. Wilson (1982). Ciencia del ciclismo (Segunda ed.). Instituto de Tecnología de Massachusetts. págs. 106-138. ISBN 0-262-23111-5.
17. Ian Smith. "Análisis de ruedas de bicicleta" . Consultado el 31 de diciembre de 2008 . Concluyo que es perfectamente razonable decir que el buje se encuentra en los radios inferiores y que no cuelga de los radios superiores.
18. CJ Burgoyne y R. Dilmaghanian (marzo de 1993). "Rueda de bicicleta como estructura pretensada" (PDF) . Revista de Ingeniería Mecánica . 119 (3): 439–455. doi : 10.1061 / (asce) 0733-9399 (1993) 119: 3 (439) . ISSN  0733-9399 . Solo los radios en contacto con el suelo, o cerca del suelo, muestran deformaciones importantes.
19. Wilson, David Gordon; Jim Papadopoulos (2004). Ciencia del ciclismo (Tercera ed.). Instituto de Tecnología de Massachusetts. págs.  389–390 . ISBN 0-262-73154-1.
20. Tom Fine (septiembre de 1998). "¡Los cubos cuelgan del borde!" . Consultado el 16 de marzo de 2010 . Sigo diciendo, sin duda alguna, que el buje cuelga de los radios superiores.
21. Henri P. Gavin (agosto de 1996). "Patrones de radios de ruedas de bicicleta y fatiga de los radios" (PDF) . Revista de Ingeniería Mecánica . 122 (8): 736–742. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9399 (1996) 122: 8 (736) .
22. Kraig Willett (5 de septiembre de 2004). "¿Colgar o pararse?" . Revisión de BikeTech . Consultado el 16 de marzo de 2010 . Un debate semántico poco conocido ... se ha estado librando en los grupos de noticias de Usenet durante bastante tiempo. El punto de discusión en este debate es si una rueda de bicicleta cargada "se coloca" en los radios inferiores o "cuelga" de los superiores.
23. Samuel K. Clark, VE Gough (1981). Mecánica de Neumáticos . Departamento de Transporte de EE. UU. pag. 241. El sistema de transmisión de la carga es análogo al de una rueda de ciclo donde el buje cuelga de los radios de alambre de acero de la parte superior de la llanta, que se carga en la parte inferior.
24. John Swanson (2006). "Rendimiento de la rueda de bicicleta, un método de análisis" (PDF) . BikePhysics.com . Consultado el 25 de junio de 2012 . Rigidez radial: Casi no hay distensibilidad vertical en su rueda y las personas que insisten en que pueden sentir la rigidez vertical o la "aspereza" de una rueda están equivocadas. La rigidez radial de una rueda de bicicleta es de ~ 3-4000 N / mm. Esto equivale a una deflexión de 0,1 mm bajo una carga de 40 kg. Lo siento princesa, pero eso se ve oscurecido por la cantidad de deflexión en los neumáticos, la horquilla, el sillín, la cinta del manillar, el cuadro e incluso los guantes.
25. Henri P. Gavin (1996). "Patrones de radios de ruedas de bicicleta y fatiga de los radios" (PDF) . Revista de Ingeniería Mecánica . Consultado el 25 de junio de 2012 . rigidez rueda radial (N / mm): 2500-5000
26. Ian (2002). "Patrones de radios" . astounding.org.uk . Consultado el 25 de junio de 2012 . Una rueda de radios radiales es aproximadamente un 4,6% más rígida que una de radios tangencial. Alternativamente, si aplica 1000N (aproximadamente 100 kg, 220 lb) a cada una de las ruedas, el radio tangencial (de cuatro cruces) desvía 0.0075 mm (0.0003 pulgadas) más que el radio radial. Dado que es probable que la llanta se desvíe varios milímetros al menos (si es de 3 mm, eso es 400 veces más de desviación), concluyo que es poco probable que los radios hagan una diferencia perceptible en la rigidez vertical de la rueda.
27. Jobst Brandt (1981). "Glosario de bicicletas de Sheldon Brown: radios radiales" . Sheldon Brown (mecánico de bicicletas) . Consultado el 25 de junio de 2012 . No hay cambio en la elasticidad radial entre una rueda radial y una rueda de radios cruzados con los mismos componentes, aparte de la longitud de los radios. Un radio de 290 mm es un 3% más rígido que un radio de 300 mm del mismo tipo. Dado que los radios se estiran elásticamente alrededor de 0,1 mm en un bache duro (no ondulaciones ordinarias de la carretera), la diferencia elástica entre la rueda radial y la rueda transversal es de 3% x 0,1 mm = 0,003 mm. El papel de fotocopiadora tiene un grosor de 0,075 mm, y si puede sentirlo cuando lo pase sobre una superficie de hormigón lisa y cristalina, hágamelo saber. Tienes mayor sensibilidad que la dama de la fábula "La princesa y el guisante".

enlaces externos

• Astounding.org.uk , un análisis de la deflexión de ruedas de alambre.
• Duke.edu , un análisis de la deflexión de ruedas de alambre ( formato PDF ).