Por favor, no sigas leyendo si no eres un nerd de la ingeniería de radios.
Uno de los mejores análisis de la física de las ruedas y el rendimiento de los radios es un artículo de 1996 de Henri Gavin, Patrones de radios de ruedas de bicicleta y fatiga de los radios.
Sus hallazgos y predicciones estimulan numerosas revisiones cada año en foros e intercambios que exploran los principios de las ruedas de bicicleta. En la página 11, menciona las pruebas de radios realizadas en Stanford en 1984 y 1985 por Wheelsmith. Mi hermano Jon y yo estábamos desarrollando un radio superior en ese momento, y la conveniente y amigable presencia de Stanford en nuestro vecindario dio lugar a una investigación pionera. Se probaron los radios y se llegaron a algunas conclusiones. Recientemente, Charles Ramsey especuló sobre cuál sería el diseño ideal de radio, uno en el que la rotura en el codo fuera tan probable como en la rosca.
Con un radio de calibre 14 (2,0 mm de diámetro), la rotura en el codo es mucho más probable que en la rosca. En cambio, con un radio de calibre 15 (1,8 mm de diámetro), ocurre lo contrario: la rotura de la rosca es más probable. Esto se debe en gran medida al paso de rosca ISO utilizado en ambos diámetros (punta 56). Jobst Brandt ha señalado que, en un mundo perfectamente racional, se utilizaría un paso de rosca más fino en los radios más delgados de calibre 15 para reducir el aumento de tensión que presenta la rosca. A continuación, parte del razonamiento de Charles:
8 de los radios Wheelsmith probados se rompieron en las roscas 68 se rompieron en el codo. Los radios también se probaron a diferentes niveles de estrés. El documento de HP Gavin da la fórmula como Log S = -.3 Log N +4.12 las roturas siguieron una distribución normal con una puntuación estándar de .072 Si dibuja 2 distribuciones normales separadas por 2.5004 puntuaciones estándar el centro donde se superponen es 8/76 de área en uno y 68/76 de área en el otro. El centro es la mitad de las posibles roturas los radios no se rompieron en las roscas y el codo al mismo tiempo. Introduciendo 2.5004 puntuaciones estándar de nuevo en la ecuación da Log S = -.3 Log N +4.12 + 2.5004*(.072) resolviendo para cualquier número de ciclos da una diferencia de estrés de 1.514 veces por lo que un radio de calibre simple es efectivamente 1.514 veces más fuerte en las roscas que en el codo. Si haces un radio de 2,46 mm en el codo y 2,0 mm en las roscas, tendrá la misma probabilidad de romperse en el codo que en las roscas. Este radio se puede hacer y creo que encajará en los bujes Shimano. La boquilla podría hacerse a 1,36 en lugar de 1,27, esto te permitirá apretar los radios un 7 por ciento adicional. Creo que una llanta Weinmann 519 tomará una boquilla de 0,156 pulgadas perforada para radios de calibre 14. Nunca he podido romper una de estas llantas en el orificio del radio, aunque he doblado alrededor de 10 ejes sólidos de 10 mm en la parte trasera. Con roscas laminadas, el interior de las roscas tiene un diámetro de 1,8 mm, por supuesto, hay un elevador de tensión, por lo que el centro del radio podría hacerse más delgado, quizás 1,7 mm, un radio de este tipo no sería lo suficientemente rígido para mí. Tengo mucha dirección de alforja, así que me quedaría con un radio de un solo conificado.
Sus cálculos me parecen válidos y la especulación de que un radio simple conificado de 2,46 mm x 2,0 mm sería más ideal también es lógica.
Esto explica el gran éxito de los modelos de radios Alpine, DH y Strong. Si bien los radios de 2,3 mm x 2,0 mm pueden carecer de grosor en el codo (en comparación con los 2,46 mm de Charles), prácticamente eliminan la rotura de los radios. En lugar de atribuir el fallo a la rosca, en la práctica parecen atribuirlo al buje (grieta en la brida), a la llanta (grieta en el orificio) o al tiempo (un posible accidente).
Aun así, esta aplicación presenta otra peculiaridad que merece la pena mencionar. A lo largo de nuestra trayectoria como fabricantes de radios, cuanto más probábamos y observábamos resultados empíricos, cuanto más escuchábamos a los metalúrgicos, más nos parecía que la calidad del alambre prevalecía sobre todos los demás factores. Esto no es una observación científica, ya que el número de variables es tan elevado que un proceso de deducción fiable eclipsa mis posibilidades. Aun así, observábamos regularmente resultados excepcionales cuando el alambre estaba impecable. Las peores situaciones de buje, llanta, tensión y carga se manejaron fácilmente con un alambre impecable. Va más allá de las propiedades mecánicas absolutas del alambre. Es el éxito del procesamiento, que permite fabricar radios sin defectos catalíticos por fatiga en su microestructura.
Por lo tanto, si existiera un alambre con propiedades un 30 % inferiores, pero con el que se pudiera fabricar un radio extremadamente consistente, se obtendrían mejores resultados que con un alambre con mayor potencial, pero más difícil de trabajar. Esto, por supuesto, perjudica al acero inoxidable debido a su propensión al endurecimiento por deformación.
Por lo tanto, mi búsqueda del radio ideal se basa más en la consistencia que en la geometría. La rotura de un radio es una combinación de un alto número de ciclos de fatiga con un defecto metálico preexistente: una discontinuidad cristalina, una anomalía de dureza, una impureza, etc. La simple presencia de alta fatiga no es suficiente. El alambre debe presentar un defecto. Existen radios que han durado 160.000 kilómetros. Sus propiedades son consistentes con sus componentes. Pero no presentaban defectos.
Un buen ejemplo fueron las ruedas tándem fabricadas para la incipiente escena de la Costa Oeste en los años 80. El éxito se debía a usar radios de la mejor calidad en cualquier calibre, no mejores dimensiones con un alambre inconsistente. Quizás parte de la lección sea que los radios de bicicleta, a pesar de su apariencia deslucida, están sobredimensionados para la tarea. De ser así, un alambre de 2,0 mm es más que suficiente, siempre que sea consistente.
Gracias, Charles, por tus predicciones, pero seguiré pensando en un cable de mayor calidad. Claro que aumentar el diámetro del codo es una ventaja obvia, ya que los fabricantes de bujes llevan tiempo perforando agujeros de gran tamaño.
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Jordan Walker
noviembre 02, 2021
This fits my exact question I have a Shimano Deore M590 36h hub and I want to build it back up with 2.3 to 2.0 Sapim Strong Single Butted Spokes. I’m not sure if the hub will accommodate a single butted spoke that size and I don’t have any single butted spokes to try with I’d be ordering all the parts at once when I figure it out.