Rozprężanie szprych

Czwartek, 26 października 2017 • Komentarze: 1

Dzisiaj biorę na warsztat temat rozprężania szprych. Instrukcje zaplatania kół bardzo dużo miejsca i czasu poświęcają na opisy, w jaki sposób zlikwidować bicie boczne, jak usunąć bicie promieniowe, jak sprawić, by koło było symetryczne. Potem z reguły jest się instruktaż, jak zadbać o to, aby szprychy były równomierne naprężone i tam właśnie pojawia się wzmianka – zazwyczaj krótka – o konieczności ich rozprężania oraz opis, jak to zrobić. Problem w tym, że wielu przeciętnych mechaników lub okazjonalnych budowniczych kół, pomija ten proces lub traktuje go po macoszemu, trochę jako zło konieczne, no bo skoro napisali, że trzeba tak zrobić, to trzeba, ale po co i dlaczego, tego nie wiadomo. A nawet jeśli znany jest powód, dla którego przeprowadza się rozprężanie szprych, to tajemnicą pozostaje fizyczna strona tego zagadnienia oraz skala problemu. Ktoś może powiedzieć, że to zbędna wiedza, że wystarczy po prostu zastosować się do instrukcji i nie wnikać w szczegóły. Owszem, jeśli ktoś chce pozostać w świecie rzemiosła ograniczonego przez centrownicę i klucz do nypli, nie musi wiedzieć nic ponad to. Ale jeśli pragnie wznieść się ponad szarość rutyny i sięgnąć poziomu perfekcji, powinien wiedzieć więcej.

Nie ukrywam, że chciałbym zostać specjalistą od budowy kół. Myślałem, że nim jestem już wtedy, gdy zaplotłem moje pierwsze koła, ale szybko okazało się, że jeszcze długa droga przede mną. I chociaż każde kolejne koło było lepsze od poprzedniego, zamiast czuć się coraz mocniejszym, stawałem się coraz bardziej pokorny. Teraz wiem już o wiele więcej niż kiedyś, ale wcale nie uważam się za eksperta. I pewnie dlatego drążę różne tematy, takie jak ten dzisiejszy.

Wielokrotnie wspominałem, że poglądy w stylu: „rozcentrowanie koła po pierwszych kilku jazdach jest normalnym zjawiskiem”, albo: „szprychy muszą się ułożyć”, lub: „trzeba korygować centryczność koła co pewien czas”, albo wreszcie: „trzeba poprawić naciąg szprych”, są jedynie mitem rozpowszechnianym przez kiepskich mechaników, którym tylko wydaje się, że potrafią zaplatać koła. To także usprawiedliwienie niektórych sprzedawców kół fabrycznych, którzy w ten sposób próbują usprawiedliwić błędy produkcyjne. Tymczasem prawda jest brutalnie prosta: pomijając wypadki losowe, dobrze zbudowane koło NIE WYMAGA ŻADNEJ KOREKTY naciągu szprych ani centrowania. A jeśli ktoś myśli, że się wymądrzam, to niech najpierw zerknie do kilku książek, napisanych przez ludzi, którzy całe życie poświęcili budowie kół, przysłowiowo zjadając na tym zęby: Gerd Schraner – „The Art of Wheelbuilding”, Jobst Brandt – „The Bicycle Wheel” lub Roger Musson – „Professional Guide to Wheel Building”. W tej ostatniej, w rozdziale 4 na stronie 63, możemy przeczytać: „Once built you should never have to touch your wheel again which means you never have to re-tension it after a few rides. Re-tensioning wheels is folklore and perpetuated by discussions on the Internet”. Jeszcze jakieś wątpliwości?

A kluczem do sukcesu jest m.in. właściwie przeprowadzony proces rozprężania szprych.

Dlaczego w ogóle należy rozprężać szprychy? Aby to zrozumieć, trzeba poznać proces produkcji tychże. Dla uproszczenia skupię się wyłącznie na szprychach stalowych, ale nawet w tym przypadku jest to dość skomplikowana operacja, biorąc pod uwagę mnogość typów: cieniowane, podwójnie cieniowane, płaskie (aero), proste, itp. W zasadzie tylko pierwszy etap jest identyczny w każdym przypadku i jest nim wyprostowanie Fragment linii produkcyjnej szprych typu „aero” w DT Swiss.Fragment linii produkcyjnej szprych typu „aero” w DT Swiss.zwijanego drutu stalowego, z którego są wykonane. Nie wnikając w szczegóły, operacja ta polega po prostu na wygięciu drutu w przeciwną stronę, dzięki czemu staje się prosty. Kolejne etapy są już zależne od typu szprychy, ale każdy z nich polega na ingerencji w strukturę stali. Uderzeniem matrycy formowana jest główka. Wykonywany jest gwint. W przypadku szprych cieniowanych, materiał jest odpowiednio rozciągany w celu zmniejszenia średnicy środkowej części. Szprychy aero są dodatkowo spłaszczane. Wykonywane jest także gięcie w okolicach główki, o ile nie mamy do czynienia ze szprychą prostą. Gotowy produkt zawiera więc miejsca, w których metal został plastycznie zdeformowany, takie, w których został elastycznie odkształcony, oraz takie, które nie uległy deformacji. Te miejsca posiadają wewnętrzną „pamięć” i część z nich po odkształceniu pozostaje w zmienionym kształcie, a część powraca do pierwotnego kształtu. Np. gdy spróbujemy wygiąć szprychę w jej środkowej części, wróci do stanu wyjściowego, ale gdy wygniemy część gwintowaną lub okolice główki, to miejsca te pozostaną zdeformowane. Z fizycznego punktu widzenia szprycha składa się więc z obszarów o innej strukturze wewnętrznej, związanej z tym różnej wytrzymałości na rozciąganie i posiadających różne naprężenia wewnętrzne.

Spójrzmy teraz, co się dzieje podczas naciągania szprych w trakcie zaplatania koła. Ze względu na istnienie wspomnianych, różnych obszarów, naprężenie nie jest rozłożone równomiernie, a dodatkowo są miejsca, gdzie jego wartość jest bliska wartości krytycznej. Dotyczy to zwłaszcza punktów przejścia pomiędzy dwoma obszarami o różnej strukturze. Rozprężanie szprych. Będąc na miejscu tego pana, obciąłbym pazurki i założył grube rękawice.Rozprężanie szprych. Będąc na miejscu tego pana, obciąłbym pazurki i założył grube rękawice.Wytrzymałość zmęczeniowa stali przy naprężeniach w okolicach wartości granicznej jest niestety ograniczona, co finalnie może doprowadzić do pęknięcia szprychy. I to jest pierwszy powód, dla którego należy przeprowadzić rozprężanie szprych.

Czym jest rozprężanie? To po prostu chwilowe zwiększenie naprężenia o 50 do 100%. Wbrew pozorom to całkowicie bezpieczna operacja, ponieważ szprychy zazwyczaj są naprężane co najwyżej do 1/3 maksymalnej wartości. Ta czynność sprawi, że wszystkie wspomniane wcześniej strefy, w których występowały naprężenia bliskie granicznym, zostaną odciążone.

Tyle teorii, teraz czas na praktykę. Tak się składa, że rozprężanie szprych nie jest czynnością jednorazową i należy wykonywać je wielokrotnie w trakcie budowy koła. I pewnie tutaj kryje się odpowiedź na pytanie, dlaczego tak często jest pomijana? To pracochłonny proces, więc nie da się szybko zapleść dobrego koła – lepiej wcisnąć klientowi kit, że niby koło wymaga późniejszych korekt. Po każdym rozprężeniu spada wartość naprężenia szprychy, a więc po pierwsze koło staje się mniej sztywne, po drugie, bardziej podatne na uszkodzenia, no i po trzecie, traci centryczność. W tym momencie wyjaśnia się kolejna tajemnica „rodziny kiepskich… mechaników”, czyli zjawisko „samoistnego” decentrowania koła. Bzdura, nie ma nic takiego, to efekt błędów podczas budowy. Dzieje się tak dlatego, że niewłaściwe rozprężone szprychy rozprężają się same (czyli jednak jest coś samoistnego) podczas pierwszych przejażdżek.

Na koniec zaprezentuję wyniki eksperymentu, który przeprowadziłem za pomocą mojego urządzenia (szumna nazwa) do kalibracji miernika naprężenia szprych. Chciałem praktycznie przekonać się, jak zmieniają się naprężenia podczas przeprowadzania procesu rozprężania szprych i czy rzeczywiście czynność ta jest aż taka ważna. Założenia były następujące: zakładam szprychę do urządzenia i naciągam ją wstępnie do wartości ok. 1200 N. Następnie rozprężam ją poprzez mocne naciśnięcie i sprawdzam wartość naciągu. W razie potrzeby ponownie „dociągam” szprychę do 1200 N. Operację powtarzam do chwili, w której ostatecznie uzyskam wymagane naprężenie, a próba rozprężenia nie przyniesie żadnego efektu. Na poniższym zdjęciu widać zmierzone wartości naprężenia szprychy na kolejnych etapach eksperymentu. Naprężenie szprychy zmierzone przed eksperymentem (A), po pierwszym rozprężeniu (B), po drugim rozprężeniu (C), po trzecim rozprężeniu (D) oraz naprężenie końcowe (E).Naprężenie szprychy zmierzone przed eksperymentem (A), po pierwszym rozprężeniu (B), po drugim rozprężeniu (C), po trzecim rozprężeniu (D) oraz naprężenie końcowe (E).Wartość oznaczona jako „A” pokazuje naprężenie początkowe, które wynosiło niecałe 1199 N. Po rozprężeniu wartość ta spadła do 1058 N, co oznaczono jako „B”. To prawie 12% różnicy! Efekt ponownego „dociągnięcia” i następującego po nim rozprężenia widać w części „C”. Różnica wynosi ok. 7%. Kolejna sekwencja sprawia, że różnica widoczna jako „D” wynosi już tylko niecałe 3%. Ale dopiero czwarta operacja rozprężania nie daje już żadnego efektu i szprycha pozostaje właściwie naprężona do wartości 1200 N, co oznaczono jako „E”.

Teoria teorią, ale dopiero to proste doświadczenie pokazało, czym skutkuje pominięcie procesu rozprężania szprych lub jego pobieżne przeprowadzenie – nie ma najmniejszych szans, żeby tak zbudowane koło było dobre. Prawdopodobnie najpierw straci centryczność, a w końcu kiedyś zostanie uszkodzone podczas jazdy na skutek działania sił, które nie mogą równomiernie się rozłożyć, ponieważ szprychy nie są ani optymalnie naciągnięte, ani naprężenie nie jest właściwie zbalansowane. Szansa na to jest tym większa, im większe siły działają na koło. Wyobraźmy sobie szybki zjazd i nierówność na drodze. Jedna z 20 szprych w przednim kole nie wytrzymuje obciążenia i pęka. Jaki będzie ciąg dalszy, o ile w ogóle będzie? A może zamiast próbować się o tym przekonać, byłoby lepiej zapłacić nieco więcej za naprawdę dobrze zbudowane koła i spać, a raczej jechać spokojnie?

Komentarze

img
R. • Niedziela, 28 kwietnia 2019, 16:25

Składałem 5 lat temu rower MTB dla siebie. Najwięcej pracy i czasu kosztowały mnie koła. Dość długo szukałem człowieka, który potrafi dobrze zapleść koło na częściach które mu zostawię, zrobiłem przegląd w okolicy bez jednoznacznych rezultatów (Warszawa). Następnie wyszukałem polecanego w internecie mechanika od kół i zawiozłem mu części do Żyrardowa. Po tygodniu odebrałem koła od Pana fachowca i efekt był tragiczny (niepoprawnie ustawiony środek i nierówno naprężone szprychy). Zmarnowany czas i pieniądze... niestety nie chciało mi się reklamować. Po tym doświadczeniu z Panem ekspertem od kół z Żyrardowa postanowiłem sam się tym zająć tj. czytałem o regulacji kół i rozprężaniu szprych na forach zagranicznych i sprawiłem sobie miernik naprężenia (tensomentr) z eBay. Zbudowanie obu kół do mojego MTB zajęło mi 3 dni. Efekt jest taki że koła są cały czas takie same po 5 latach (nigdy więcej nie musiałem nic poprawiać). Naprężając i rozprężając kolejne szprychy zrobiłem tabelkę w Excelu, gdzie dla każdej szprychy wpisywałem naprężenie odczytane z miernika w czasie każdego cyklu regulacji oraz dodatkowo liczyło się automatycznie odchylenie standardowe (tj. miara zróżnicowania) naprężenie szprych dla całego koła. Chciałem być dokładny. Wniosek: porządne złożenie koła zajmuje dużo czasu, osiedlowi specjaliści słabo się starają. Koła gotowe i odpowiednio sztywne renomowanych firm są drogie - być może wynika to częściowo z poświęconych roboczogodzin na złożenie koła przez ludzi którzy znają sztukę i nie śpieszą się. Moja obserwacja: Po założeniu opony MTB i nabiciu odpowiedniego ciśnienia felga nawet dość solidna (u mnie XM719 Mavic) jest ściskana co powoduje zmniejszenie naciągu szprych. Stąd poprawiłem dodatkowo naciąg szprych każdego koła z zamontowaną oponą do nominalnego tj. podanego w tabeli miernika Parktool naciągu szprych o

Skomentuj...

Podpis: (opcjonalnie)

Jeśli chcesz, abym mógł się z Tobą skontaktować, wpisz w poniższym polu adres e-mail lub numer telefonu. Ta informacja będzie znana wyłącznie mnie i nigdzie nie będzie widoczna.
Kontakt: (opcjonalnie)