साइकिल के गुमनाम नायक, हमें लगता है कि समय आ गया है कि प्रवक्ताओं को वह सम्मान मिले जो मिलना चाहिए।
तार के ये पतले तार लगातार कठिन काम करते हैं, हमारे पहियों के हर एक चक्कर के साथ बार-बार खिंचे और संकुचित होते हैं। वे हब से व्हील रिम तक पेडलिंग के त्वरण बलों को भी ले जाते हैं और ब्रेकिंग बलों को भी संचारित करते हैं। साइकिल की सवारी करने में सक्षम होने के तथ्य में उनकी भूमिका लगभग जादुई है - ऐसे पतले तार इतने बड़े भार का समर्थन करते हैं। इसलिए हमने महसूस किया कि यह उचित समय है कि विनम्र भाषण कुछ श्रेय ले, जहां एक पूरा भार देय है।
'स्पोक व्हील की प्रतिभा यह है कि यह सवार, साइकिल और अलग-अलग सड़क सतहों द्वारा बनाई गई अक्सर बहुत बड़ी ताकतों को इन पतली छड़ों में स्थानांतरित कर सकता है, प्रत्येक को व्यवस्थित रूप से संकुचित किया जाता है क्योंकि पहिया घूमता है और लोड स्थानांतरित होता है एक ने दूसरे से बात की, और इसलिए यह आगे बढ़ता है, ' यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन में इंस्टीट्यूट ऑफ मेकिंग के निदेशक, स्टफ मैटर्स के लेखक, टीवी प्रस्तोता और उत्सुक साइकिल चालक प्रोफेसर मार्क मिओडाउनिक कहते हैं।वह आगे कहते हैं, 'यह एक पहिया के वजन, लागत और प्रदर्शन को अनुकूलित करने का एक सुंदर तरीका है।'
प्रवक्ता, एक बार तनाव में होने के बाद, केंद्रीय एंकर के रूप में हब का उपयोग करके रिम को संक्षेप में बांधें। एक आदर्श-विश्व परिदृश्य में प्रत्येक स्पोक समान तनाव के साथ पूरे पहिये में भार को समान रूप से वितरित करता है जबकि रिम को सही और गोलाकार रखता है। प्रवक्ता को पार्श्व फ्लेक्स और रिम के विरूपण के खिलाफ पहिया का समर्थन करना चाहिए और ऊर्ध्वाधर लोडिंग (रेडियल संपीड़न) द्वारा प्रभावी ढंग से कुचलने वाले पहिये का भी विरोध करना चाहिए। कोई छोटा काम नहीं। यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि पहिए के आगमन के बाद से, बहुत कम अन्य समाधानों की खोज की गई है।
स्पोक टेंशन
अब चीजें तकनीकी होने लगी हैं, और यदि आप थोड़ा भ्रमित और उल्टा हैं तो आप अकेले नहीं होंगे। इस बात पर जोरदार असहमति है कि क्या बाइक ऊपरी प्रवक्ता से लटकती है (हब के ऊपर के रूप में आप बाइक को किनारे से देखते हैं) या इसके बजाय निचले लोगों द्वारा समर्थित किया जा रहा है, छोटे खंभे की तरह काम कर रहा है।बोस्टन, यूएसए में नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग के जिम पापाडोपोलोस और साइकिलिंग साइंस के सह-लेखक जिम पापाडोपोलोस कहते हैं, 'बाद वाला दृश्य, जैसा लगता है, निश्चित रूप से ऐसा ही है।
हालांकि यह विश्वास करना आसान है कि एक साइकिल बाइक और सवार के वजन के नीचे गिर जाएगी, वह आगे बताते हैं कि पहिया निर्माण प्रक्रिया (जिसे 'प्री-टेंशन' कहा जाता है) के दौरान स्पोक में उत्पन्न तनाव है क्या निचले प्रवक्ता को बिना बकलिंग के भार वहन करने की अनुमति देता है, जैसे कि अगर कोई पूर्व-तनाव नहीं होता। 'अनलोडेड व्हील पर प्रत्येक स्पोक में 100lb [445N] के क्रम का तनाव होता है। जब एक्सल को 100lb के बल के साथ जमीन की ओर दबाया जाता है, तो स्पोक टेंशन पर एकमात्र महत्वपूर्ण प्रभाव हब के नीचे सीधे कम करना होता है - आम तौर पर, एक लगभग 50lb तक कम हो जाता है और इसके प्रत्येक तरफ की स्पोक लगभग 75lb तक कम हो जाती है। यह वही है जो एक पुराने वैगन व्हील की तरह ठोस लकड़ी के प्रवक्ता के साथ देखेगा - नीचे वाला 50 एलबी ले जाएगा और इसके दोनों ओर 25 एलबी ले जाएगा।वायर स्पोक व्हील्स के साथ अंतर यह है कि स्पोक वाला वायर कम्प्रेशन लोड नहीं ले जा सकता - यह ढह जाएगा। तो सभी प्रवक्ता सरलता से पूर्व-तनावपूर्ण हैं। एक तार 50lb का संपीड़न भार नहीं ले जा सकता, सिवाय इसके कि जब वह पहले से ही इससे अधिक तनाव भार वहन करता हो।
'बेशक एक बाइक का पहिया गिर जाएगा यदि ऊपरी या क्षैतिज प्रवक्ता हटा दिए जाते हैं,' पापाडोपोलोस कहते हैं। 'लेकिन यह अनिवार्य रूप से इसलिए है क्योंकि परिवर्तित संरचना में एक बहुत अलग लोड पथ है, और इसके अलावा आवश्यक पूर्व-तनाव की आपूर्ति करने में असमर्थ है। हम उस पतन का उपयोग यह निष्कर्ष निकालने के लिए नहीं कर सकते हैं कि ठेठ पहिया ऊपरी प्रवक्ता के माध्यम से भार वहन करता है। ' यदि वह आपके सिर को घूमता रहता है, तो आप अकेले नहीं हैं। तो चलिए बात की गई सामग्री के अधिक सरल क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं।
स्टील स्पोक्स
स्पोक मुख्य रूप से स्टील से बने होते हैं, सामग्री का एक विकल्प, जैसा कि मिओडाउनिक हमें बताता है, 'मूल रूप से एक विश्वसनीय धागा रखने की क्षमता के लिए नीचे आता है।स्टील का तार बहुत अच्छा है क्योंकि बहुत कम मात्रा में बन्धन क्षेत्र के साथ, जैसे कि निप्पल रिम पर स्पोक रखता है, आप धागे को अलग किए बिना उन पर काफी तनाव डाल सकते हैं। स्टेनलेस स्टील आदर्श सामग्री है क्योंकि इसमें सस्ती होने के साथ-साथ उच्च शक्ति और कम वजन का सही मिश्रण है।'
स्टेनलेस स्टील अपनी उच्च तन्यता ताकत के कारण 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से स्पोक के लिए पसंद की धातु रही है, जो उन पर लगाए गए बलों से मुकाबला करते हुए स्पोक्स को अपेक्षाकृत पतले और हल्के रहने की अनुमति देता है। स्ट्रक्चरल इंजीनियर एरोट्रोप के निदेशक क्रिस हॉर्नजी-जोन्स कहते हैं, 'हल्के स्टील के प्रवक्ता को दो बार भारी और मोटा होना होगा। उन्होंने ग्राउंड-ब्रेकिंग लोटस कार्बन फाइबर माउंटेन बाइक को डिजाइन किया और अब तक के सबसे बड़े टेंशन-स्पोक व्हील्स में से एक पर काम किया - मिलेनियम डोम की छत के नीचे निलंबित 60 मीटर व्यास की संरचना, जो हवाई कलाकारों के लिए एक मंच के रूप में उपयोग की जाती है। 'हल्के स्टील के लोहे और कार्बन में क्रोमियम और मोलिब्डेनम जोड़कर, परिणामस्वरूप स्टेनलेस स्टील मिश्र धातु थकान के लिए बहुत अधिक प्रतिरोधी है।'
थकान एक बोलचाल की दासता है। यदि आपको लगता है कि आपके पैडल स्ट्रोक की पुनरावृत्ति से आपके क्वाड्स को बार-बार तनाव में डाला जा रहा है, तो अपने प्रवक्ता पर दया करें, हर एक पहिया क्रांति के साथ पंप किया जा रहा है। पहिया में प्रत्येक स्पोक केवल एक सेकंड के अंश के लिए कंप्रेसिव लोड के तहत आता है कि वह सीधे हब के नीचे होता है, और उस पल के लिए दबाव बंद होने से पहले यह संकुचित हो जाता है और यह अपनी सामान्य लंबाई में वापस आ सकता है। यह एक अथक चक्र है, जो एक खराब तरीके से बने पहिए को ठीक कर सकता है, सचमुच।
'एक पहिया तीलियों के लिए थका देने वाले ट्रेडमिल की तरह होता है, जिसके एक सिरे पर धागा और [ज्यादातर मामलों में] मोड़ और/या सिर को दूसरे सिरे पर जोड़कर उनके लिए और भी कठिन बना दिया जाता है,' हॉर्नज़ी-जोन्स कहते हैं। 'धागा तनाव का एक संकेंद्रक है और भार हस्तांतरण ज्यादातर पहले कुछ धागे के माध्यम से होता है।क्या अधिक है, निप्पल तुलनात्मक रूप से कठोर है और, जैसा कि यह रिम के लंबवत बैठने की कोशिश करता है, यह शायद ही कभी उस कोण के साथ पूरी तरह से संरेखित होता है जिस पर स्पोक आता है, जो अतिरिक्त केंद्रित तनाव का कारण हो सकता है। दूसरे छोर पर जे-बेंड सूक्ष्म रूप से फ्लेक्स करता है और, सैकड़ों हजारों सामान्य पहिया घुमावों के बाद, कोई भी छोटी सतह की खामियां, केवल माइक्रोन गहरी और पूरी तरह से मानव आंखों के लिए अगोचर, खुलना शुरू हो सकती हैं। यह पहली बार में एक धीमी प्रक्रिया है, लेकिन अंततः एक स्पोक ब्रेकेज की ओर ले जाएगी।'
एल्यूमीनियम स्पोक्स
स्टील ही एकमात्र ऐसी सामग्री नहीं है जिसका उपयोग स्पोक के लिए किया जाता है। माविक और कैम्पगनोलो (साथ ही कैम्पगनोलो की बहन कंपनी फुलक्रम) लंबे समय से एल्यूमीनियम प्रवक्ता के समर्थक रहे हैं। एल्यूमीनियम में स्टील के घनत्व का एक तिहाई हिस्सा होता है, लेकिन लगभग एक तिहाई कठोरता भी होती है, इसलिए प्रवक्ता को मोटा होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि वे संभावित रूप से कम वायुगतिकीय हैं, बड़े व्यास के निपल्स की आवश्यकता होती है और बाद में, रिम्स में बड़े छेद होते हैं, जो कर सकते हैं रिम ताकत और कठोरता को कम करें।एल्युमिनियम स्पोक्स भी सीधे-पुल डिज़ाइन का उपयोग करते हैं क्योंकि एल्युमीनियम में जे-बेंड तनाव में विफल होने की अत्यधिक संभावना होगी।
एक और सीमा यह है कि एल्युमीनियम एक धागे को आसानी से पकड़ नहीं पाता है। माविक का समाधान स्पोक के बजाय निपल्स को सीधे रिम में पिरोना है। कैम्पगनोलो का सुझाव है कि यह एल्यूमीनियम प्रवक्ता चुनता है जो स्टील संस्करणों के समान वजन का होता है, लेकिन तुलनात्मक रूप से अपने पहियों की सवारी महसूस में सुधार करता है, हालांकि यह एक बड़े पैमाने पर व्यक्तिपरक मामला है जिसमें टायर, रिम्स और हब भी महत्वपूर्ण खिलाड़ियों के साथ प्रवक्ता केवल एक हिस्सा खेलते हैं, बाक़ी बाइक को छोड़ दें।
विभिन्न प्रकार के तनावों को देखते हुए, कार्बन फाइबर एक संभावित विकल्प की तरह नहीं लग सकता है, लेकिन माविक, कई अन्य हाई-एंड व्हील ब्रांड, जैसे कि लाइटवेट और रेनॉल्ड्स के साथ दो नाम के लिए, तरीके मिल गए हैं ग्रैब के लिए स्पष्ट वजन बचत के साथ, प्रवक्ता में अपनी तन्यता ताकत का उपयोग करने के लिए। माविक का आर-एसआईएस एसएलआर, उदाहरण के लिए, तनाव के तहत कठोरता और संपीड़न के प्रतिरोध प्रदान करने के लिए खोखले कार्बन ट्यूबों का उपयोग करता है।माविक के मिशेल लेथेनेट कहते हैं, 'स्पोक स्ट्रेच स्टील या मिश्र धातु की तुलना में बहुत कम है क्योंकि कार्बन सख्त है'। 'ट्यूब होने के नाते, वे संपीड़न का विरोध करते हैं, जो पहिया की कठोरता को बनाए रखने में मदद करता है, हालांकि कुछ धातु भागों की आवश्यकता होती है, जो रिम और हब पर संलग्नक बनाने के लिए प्रत्येक छोर पर बंधे होते हैं।' माविक के कॉस्मिक कार्बोन में एक वैकल्पिक विधि कार्यरत है अल्टीमेट, जिसमें ब्लेड वाली कार्बन स्पोक व्हील के एक तरफ से दूसरी तरफ जाती है, हब फ्लैंज से जुड़ती है, और रास्ते में अन्य स्पोक को पार करती है।
स्पिन से सच्चाई
स्पोक से संबंधित साइकिल ज्ञान के कुछ अन्य अंश हैं जिन्हें पीटर मार्चमेंट, सामग्री वैज्ञानिक और हंट बाइक व्हील्स के निदेशक, दूर करने के लिए खुश हैं। वे कहते हैं, 'छोटे स्पोक वाले गहरे रिम का इस्तेमाल करने वाले पहिये को अक्सर 'मजबूत' के रूप में देखा जाता है, लेकिन यह आमतौर पर रिम में निहित अतिरिक्त कठोरता के कारण होता है।'इसके अलावा, बहुत से लोग मानते हैं कि एक उच्च स्पोक टेंशन का मतलब है कि आपको एक सख्त पहिया मिलता है, लेकिन ऐसा नहीं है। अकेले तनाव के अलावा कई चीजों से पहिया की जकड़न प्रभावित होती है, जिसमें स्पोक काउंट, ब्रेसिंग एंगल और रिम की गहराई शामिल है।
वास्तव में एक स्पोक लोड होने पर उतनी ही मात्रा में बढ़ जाएगा, भले ही पूर्व-तनाव लागू हो, जिसका अर्थ है कि स्पोक टेंशन बढ़ने से पहिया सख्त नहीं होता। अत्यंत महत्वपूर्ण है। अत्यधिक उच्च तनाव पर रिम और स्पोक क्षतिग्रस्त होने के लिए अधिक उत्तरदायी होते हैं क्योंकि वे प्रभावी रूप से एक उच्च बल के साथ पहले से लोड किए जा रहे हैं। लेकिन लो स्पोक टेंशन भी एक समस्या है क्योंकि निप्पल के ढीले होने की संभावना अधिक होती है [आराम] जब वे प्रभाव या सड़क कंपन के माध्यम से तनावमुक्त होते हैं, जिससे पहिया सही हो जाता है।'
जो भी तनाव और पैटर्न है, वहां स्पोक की एक विस्तृत श्रृंखला है जिसमें से चुनने के लिए, तार की गुणवत्ता में कई भिन्नताओं का उल्लेख नहीं करना है जिससे वे बने हैं।प्रमुख स्पोक निर्माताओं में से एक, सैपिम, सालाना 300 मिलियन स्पोक्स का उत्पादन करता है, और गुणवत्ता बनाए रखने और अपने उत्पाद रेंज में प्रतिस्पर्धी बने रहने के लिए आसपास की दुकानें बनाता है। सैपिम के सेल्स मैनेजर कहते हैं, 'स्पोक स्पोक की कीमत का साठ से 70 फीसदी हिस्सा मटेरियल में हो सकता है, इसलिए इसे सही करना जरूरी है, लेकिन हमारे सभी स्पोक्स के लिए सबसे महत्वपूर्ण चीज वायर का परफॉर्मेंस है।', क्लाउस ग्रटर. 'हम एक ऐसे तार की तलाश कर रहे हैं जो चमकदार और चमकदार हो और जिसमें अच्छे थकान डेटा और महत्वपूर्ण रूप से उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के साथ 1, 000 से 1, 050N/mm2 की तन्यता ताकत हो।'
ग्रुटर हमें बताता है कि तन्य शक्ति, झुकने और मरोड़ प्रतिरोध के लिए नमूनों का प्रयोगशाला परीक्षण किया जाता है। एक बार स्वीकार करने के बाद, स्पूल से तार को मशीन द्वारा सीधा किया जाता है और काट दिया जाता है। प्लेन गेज के तार को डाई के माध्यम से तार खींचकर बटी हुई स्पोक (जहां मध्य भाग को संकरा बनाया जाता है) में भी बनाया जा सकता है। एक बार बट जाने के बाद, स्पोक और जे-बेंड का सिरा जाली होता है और दूसरे छोर पर धागा लुढ़का होता है (काटा नहीं जाता)।तैयार स्पोक का निरीक्षण मशीन विजन सिस्टम और मानव आंख और हाथ दोनों द्वारा किया जाता है। एक मशीन एक दिन में 20, 000 बटी हुई स्पोक बनाने में सक्षम है, जो बताती है कि अलग-अलग श्रम लागतों का तैयार स्पोक की कीमत पर बहुत कम प्रभाव क्यों पड़ता है और दुनिया भर में निर्माता समान कीमतों पर क्यों बेच सकते हैं।
लेकिन फिर भी बट ए स्पोक क्यों? स्ट्राडा व्हील्स के जोनाथन डे बताते हैं, 'सादे गेज की तुलना में टॉर्क को संभालने के लिए ब्यूटेड स्पोक बेहतर होते हैं। वे पहिया के तल में व्यापक हैं, जो मरोड़ बल की दिशा है, इसलिए इसका विरोध करने के लिए अधिक सामग्री है। इसके अलावा, वे लंबवत तल में थोड़ा अधिक फ्लेक्स करते हैं, इसलिए वे पहिए पर संपीड़न भार को वितरित करने में बेहतर होते हैं।'
स्पोक पैटर्न
साइकिल के पहिये के पारंपरिक स्पीकिंग पैटर्न में 32 (या कभी-कभी 36) तीलियाँ होती हैं, जिन्हें तीन बार पार किया जाता है।पारंपरिक रूप से लगे पहिये में तीलियों का इंटरवॉवन पैटर्न, केवल एक सुंदर बहुरूपदर्शक व्यवस्था होने से दूर, वास्तव में पहिया डिजाइन का एक कार्यात्मक हिस्सा है।
पार्श्व कठोरता के संदर्भ में वे बिंदु जहां प्रवक्ता प्रतिच्छेद करते हैं, प्रत्येक को एक दूसरे के खिलाफ कसने की अनुमति देते हैं क्योंकि इसे तनाव में रखा जाता है, साथ ही इसे संकुचित होने पर समर्थन भी मिलता है। थ्री-क्रॉस लेसिंग पैटर्न की सबसे महत्वपूर्ण भूमिका एक रियर व्हील में होती है, जहां स्पोक्स को हब से पेडलिंग पावर संचारित करनी चाहिए। इस मामले में ड्राइवट्रेन से घुमा बल के लिए प्रवक्ता बहुत अधिक टोरसोनियल भार से भरे हुए हैं। कैसेट की तरफ स्पोक्स, हब को स्पर्शरेखा से छोड़ते हुए, हब से रिम तक घूमने वाले बल (टॉर्क) को स्थानांतरित करें। रेडियल स्पोक (जो हब के केंद्र से सीधे रिम तक एक पथ का अनुसरण करते हैं, दूसरे को पार किए बिना) इस प्रकार के लोडिंग से निपटने में बहुत कम सक्षम होते हैं और विफल होने की अधिक संभावना होगी।
जब टॉर्क कोई समस्या नहीं है, जैसे कि रिम ब्रेक वाले फ्रंट व्हील पर, रेडियल स्पोक का उपयोग करना समझ में आता है।यह वजन बचाता है, क्योंकि प्रवक्ता छोटे हो सकते हैं और पार्श्व कठोर पहिया बनाने के लिए कम की आवश्यकता होती है। यह भी अच्छा लग रहा है। डिस्क ब्रेक महत्वपूर्ण टॉर्सनल लोडिंग का कारण बनते हैं, हालांकि, रेडियल स्पीकिंग को असंभव बना देता है। डे कहते हैं, 'लेसिंग पैटर्न को सही तरीके से प्राप्त करना महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रवक्ता उनके द्वारा पार किए गए पड़ोसियों के खिलाफ निचोड़कर संपीड़न भार साझा करते हैं, इसलिए प्रवक्ता को नेताओं या ट्रेलरों के रूप में रखा जाना चाहिए।' 'आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि एक प्रमुख स्पोक पहले ड्राइव की तरफ तनाव लेता है। 32-स्पोक व्हील पर आप लोड को साझा करने के लिए 16 प्रमुख प्रवक्ता चाहते हैं। यदि आप लेस गलत हो जाते हैं तो आप काम करने वाले केवल आठ के साथ समाप्त हो जाएंगे।'
उल्लेखनीय रूप से, हाल के दशकों में सामग्री और निर्माण प्रौद्योगिकी में कुछ बड़े पैमाने पर छलांग लगाने के बावजूद, स्पीकिंग पैटर्न पहिया डिजाइन के कम से कम चुनौतीपूर्ण पहलुओं में से एक बना हुआ है। यह वास्तव में आजमाया हुआ तरीका है और जैसा कि कहा जाता है, अगर यह टूटा नहीं है…
