640 IMG 8253 42 11 21 31 41 v1

Wcześniej czy później każdy rowerzysta spotyka się z problemem wykrzywionego (rozcentrowanego) koła. Część z nas odkrywa przy tej okazji, że tak na prawdę koło rowerowe składa się ze sporej części wzajemnie pasujących do siebie elementów. Być może niektórzy postanowią samodzielnie zbudować koło? Spróbuję doradzić, jak to zrobić w domowych warunkach.

Zapraszam do lektury!

"Nie święci garnki lepią". To stare polskie przysłowie stanowi motto tego artykułu. Wbrew temu, co do tej pory słyszałeś, czytelniku, tak budowa (tzw. zaplecenie) koła, jak i naprawa kola, które uległo wykrzywieniu (rozcentrowaniu) jest możliwa do zrobienia w domowych warunkach i nie wymaga nadzwyczajnych umiejętności. Jak to często bywa, pewien dość przyzwoity poziom umiejętności jest w stanie osiągnąć każdy z nas. Nikt chyba nie oczekuje, żebyśmy zaraz budowali koła dla zawodowej drużyny kolarskiej. Zbudowanie kół do własnego roweru miejskiego czy górskiego jest jednak jak najbardziej w zasięgu każdego z nas. Dodam jeszcze, że jazda na rowerze, w którym koła zostały przygotowane samodzielnie, daje ogromną satysfakcję, bo wiesz, co masz i jak to jest zrobione.

Wiele osób, w tym ja osobiście, przeżywa coś w rodzaju fascynacji kołem rowerowym. Dlaczego koło rowerowe jest wyjątkowe? Ponieważ stanowi udoskonalenie czegoś tak wydawałoby się prostego, jak... zwykłe koło. Koło jako takie stanowi jeden z najważniejszych wynalazków ludzkości. Zaryzykuję stwierdzenie, że dzięki temu prostemu kształtowi geometrycznemu ludzkość ruszyła z miejsca. Pierwsze koła były kołami pełnymi. Pomimo oczywistych zalet miało też szereg wad, w tym przede wszystkim znaczną masę. Wymagało grubej osi, która często była łączona na stałe z kołami, tworząc tzw. zestaw kołowy. Ta zasada jest wykorzystywana do dzisiaj na kolei. Współczesny tabor w znakomitej większości nadal opiera się na  kołach pełnych i zestawach kołowych.

Następnym etapem w rozwoju koła było wprowadzenie szprych, czyli odcinków wykonanych początkowo z drewna, łączących obręcz koła z centralnym punktem koła, czyli piastą. Co ważne, szprychy rozchodziły się od piasty promieniście, jak promienie słońca i nie były naciągnięte. Po prostu wypełniały przestrzeń pomiędzy piastą a obręczą. Rzemieślnik, który wytwarzał takie koła, nazywany był kołodziejem. Dziś tego typu zaplot koła bywa nazywany przez skojarzenie z promieniami słońca 'słoneczkiem' lub 'na słoneczko'. Koła szprychowe są trudniejsze do zbudowania, ale są za to lżejsze i co najważniejsze są w stanie przenosić tak samo duże obciążenia jak koła pełne.  Szprychy w takim kole podczas jego obracania są ściskane, jak kolumny: od góry działa na nie ciężar ładunku opierającego się na osi, od dołu działa na nie ziemia. Takie nienaciągnięte szprychy muszą więc być odpowiednio sztywne, by wytrzymać działanie sił ściskających.

Kolejny wynalazek pojawił się stosunkowo niedawno, jakieś nieco ponad sto pięćdziesiąt lat temu (Wiliam Stanley, 1849). Niejako koło zostało wymyślone ponownie. Nowość polegała na takim zaczepieniu szprych do piasty, by faktycznie szprychy przez cały czas były naprężone. Warto przyjrzeć się szprychowanemu w ten sposób kołu z boku i sprawdzić, gdzie znajdują się punkty mocowania do piasty tych szprych, które w danej chwili znajdują się najbliżej punktu styku z podłożem. W miejscu styku koła z podłożem napięcie szprych jest najsłabsze, co skutkuje niezauważalnym gołym okiem spłaszczeniem koła w miejscu styku z podłożem. By koło mogło pełnić swoją rolę, szprychy muszą być wstępnie napięte za pomocą nypli (specjalnych nakrętek). Po szczegóły odsyłam do literatury. Dzięki umiejętnemu rozkładowi naprężeń uzyskano konstrukcję, która wg niektórych szacunków jest w stanie przenieść siły 400-krotnie większe od własnego ciężaru. Tak oto koło ze stalową obręczą i stalowymi szprychami, które waży około 1,5 - 2 kg, jest w stanie unieść grubo ponad 100 kg...

Przygotowanie modelu rozkładu sił w kole szprychowym jest zadaniem samym w sobie. W ambitniejszych książkach poświęconych budowie koła rowerowego podaje się wyniki analizy przeprowadzonej za pomocą dość złożonego aparatu matematycznego, tzw. metody elementów skończonych. Jak do tej pory napotkałem tylko jeden artykuł, który chociaż wsteþnie tłumaczyłby sposób wykonania takich obliczeń.

Czy to już koniec rozwoju koła? Czy pojawią się kolejne, doskonalsze koła? Wydaje się, że tak. Kolejnym krokiem, już nie tak spektakularnym, jak przejście z kół szprychowych pracujących na ściskanie na koła szprychowe pracujące na rozciąganie, są pewne drobne udoskonalenia. Przykład: w większości kół rowerowych jest całkiem sporo szprych, a przy tym każda ze szprych jest charakterystycznie zgięta w pobliżu jednego z końców, w tzw. kolanku. Projektanci starają się zbudować koła, które bez utraty takich parametrów jak sztywność będą miały mniejszą liczbę prostych szprych, co powinno zredukować jego masę i zmniejszyć wpływ podmuchów wiatru.

Jak wygląda koło rowerowe, każdy widzi. No nie do końca. Myślę, że znakomita większość z nas koło rowerowe kojarzy ze szprychami, czyli specyficznie ukształtowanymi kawałkami sztywnego i twardego drutu. W zasadzie tak wygląda jakieś 95% wszystkich kół rowerowych, ale są też wyjątki, do których należą koła kompozytowe oraz tzw. koła systemowe, czyli skonstruowane przez konkretne firmy, w celu uzyskania jakiejś wyjątkowej cechy. Dla jasności, w tym artykule przez koło rowerowe domyślnie rozumie koło szprychowe.

Z jakich elementów składa się szprychowe koło rowerowe? W największym uproszczeniu, po uwzględnieniu tylko absolutnie niezbędnych elementów, są to:

  1. piasta wraz osią oraz łożyskami,
  2. szprychy,
  3. nakrętki blokujące szprychy w otworach w obręczy koła,
  4. obręcz koła.

Piasta w dużym uproszczeniu jest to walec prosty. Koła tworzące obie podstawy walca mają nieco większy promień, niż promień walca. To, co wystaje poza obrys walca, nazywa się często kołnierzem. Kołnierze mają otwory. Sumaryczna liczba otworów w obu kołnierzach piasty powinna być identyczna ja liczba otworów w obręczy koła. Typowe wartości to 36 lub 32. Sposób mocowania łożyska oraz różne rozwiązania łożysk czytelnik może prześledzić w innych artykułach mojego autorstwa. Tym razem skupię się na samych kołnierzach piasty. Często mają one różną wysokość. M.in. od wysokości kołnierza zależy prawidłowo dobrana długość szprych.

Szprychy, mówiąc w dużym uproszczeniu, to kawałki twardego, metalowego drutu. Poszczególne odcinki szprychy mają swoje nazwy. I tak  rozklepany, okrągły koniec szprychy nosi nazwę główki. Tuż za główką szprycha jest zgięta pod kątem 90°. Punkt zgięcia nazywany jest kolankiem. Za kolankiem mamy szprychę właściwą. Drugi koniec szprychy zakończony jest gwintem. Typowo jest to gwint wytworzony poprzez walcowanie drutu. Taki sposób nanoszenia gwintu w mniejszym stopniu inwazyjny dla materiału szprychy. Tyle w skrócie. Istnieje jednak wiele wyjątków od tej reguły. Popularne jest tzw. 'cieniowanie' szprych. Zauważono, że siły skupiają się przede wszystkim w pobliżu obu końców szprych. Stąd wniosek, że można zmniejszyć grubość szprychy w centralnym odcinku. W efekcie część szprych ma inną grubość na pewnym odcinku. Niektórzy producenci idą jeszcze o krok dalej i wykonują szprych podwójnie cieniowane. W zależności od odcinka takie szprychy mają trzy różne grubości. Cieniowane szprychy są przede wszystkim domeną rowerów szosowych, gdzie walczy się o każdy gram. Spotyka się także szprychy o przekroju innym, niż kołowy. Takie szprychy najczęściej są spłaszczone w kierunku jazdy, co ma powodować zmniejszenie oporu powietrza. Tego typu szprychy wymagają starannego montażu i najczęściej są stosowane w kołach systemowych.

Nakrętki blokujące szprychy w otworach w obręczy koła, zwane nyplami. Najczęściej są wykonane z mosiądzu. Mosiądz jest materiałem lekkim, ale miękkim. Rzadziej wykorzystywane materiały to aluminium czy stopy tytanu. Znowu, powodem zmiany materiału jest przede wszystkim masa. Mosiężne nyple często posiadają ochronną powłokę z niklu. Warto przyjrzeć się nyplowi z bliska. Nypel składa się z łebka, czyli poszerzonej części nypla, która blokuje nypel wraz ze szprychą względem obręczy. Łebek często posiada nacięcia pasujące do śrubokrętu. Dzięki temu podczas nakręcania nypla na szprychę, przynajmniej w początkowej fazie, można posłużyć się śrubokrętem. Ta część nypla, która wystaje ponad obręcz, od strony piasty, jest w przekroju kwadratowa. Taki kształt przekroju pozwala na obracanie nyplem za pomocą odpowiednio dopasowanego klucza. przez całą wysokość nypla, centralnie, przechodzi gwintowany otwór. Rozmiary gwintu na końcu szprychy i wewnątrz nypla wzajemnie do siebie pasują. Nyple mają prawy gwint. Oznacza to w praktyce tyle, że patrząc na nypel ' z góry'  (główka nypla z nacięciem pod śrubokręt bliżej naszych oczu) przykręcę nypel obracając go w prawo, czyli w tę stronę, w którą poruszają się wskazówki zegara.

Obręcze kół to temat rzeka. Od czegoś trzeba jednak zacząć. Kiedyś obręcze były wykonywane z pasków blachy przepuszczanych przez odpowiednią prasę, która odpowiednio zaginała brzegi, które pozwolą na zamocowanie wewnątrz obręczy opony. Oprócz wygięcia blachy należało jeszcze w niej zrobić otwory pod szprychy oraz jeden większy otwór pod kominek wentyla. Oczywiście każdy otwór nieco osłabia obręcz. W najprostszej wersji otwory są umieszczone jedne za drugimi w połowie szerokości obręczy. W bardziej zaawansowanej wersji otwory są względem siebie przesunięte, tak że co drugi otwór wypada na tej samej wysokości, co nieco wzmacnia obręcz. Wreszcie otwory zaczęto wykonywać pod odpowiednim kątem, tak by poprawić osadzenie główki nypla. To z kolei wymaga odpowiednio ukształtowanych, niesymetrycznych nypli. Kolejny pomysł to wzmacnianie brzegów otworów pod nyple, czyli tzw. kapslowanie. Wreszcie tak przygotowany wygięty kawałek blachy trzeba było precyzyjnie zlutować lub zespawać, tworząc właśnie obręcz. Na miejscu łączenia producenci chętnie nalepiają swoje logo ukrywając je przed okiem mniej wnikliwego rowerzysty.

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1911_ObreczKolaPoRozkrojeniu_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1912_PrzekrojKola_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1913_PrzekrojKola_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1915_OtworyWobreczy_v1.JPG
 

Wraz z postępami metalurgii zaczęto wykonywać obręcze z aluminium, które jest mniej sztywne od stali, ale za to lżejsze. Powstał pomysł budowy obręczy, które będą wyższe od stalowych, ale za to wykonanych z kilku warstw. Czasami w takich obręczach łby nypli są dość głęboko 'zanurzone' w obręczy. Przez wiele lat brakowało standardów, które by jednoznacznie określały różne wymiary obręczy, co by pozwoliło na dobór ogumienia pochodzącego od różnych producentów, względnie zmianę obręczy.

Na sąsiednich zdjęciach starałem się pokazać budowę przykładowej obręczy aluminiowej. Jak widać obręcz jest dosyć wysoka, a profil ma dość złożony kształt, nie do końca prosty do uzasadnienia.

Uważny obserwator zauważy, że obręcz już sporo wycierpiała. Była przez lata wykorzystywana z hamulcami klockowymi. Z czasem boczne krawędzie obręczy uległy dość niesymetrycznemu wytarciu. Efekt końcowy był taki, że zmiany ciśnienia w ogumieniu zmieniały profil koła. Było to ostateczne ostrzeżenie, że czas tę obręcz zmienić na inną, co wiązało się ze zmianą szprych i przepleceniem koła.

Jak te elementy są ze sobą połączone? Szprychy są zaczepione w otworach w kołnierzach piasty dzięki główkom. Drugi koniec każdej ze szprych przechodzi przez otwór w obręczy. Do końca szprychy jest dokręcana nakrętka, czyli nypel. Dzięki prawidłowo dobranej długości szprychy nypel podczas nakręcania naciąga szprychę. Budowa koła polega więc z grubsza na odpowiednim połączeniu szprych z nyplami. Szprychy powinny być przy tym odpowiednio naciągnięte, a koło wycentrowane, czyli równe, tak w płaszczyźnie poziomej jak i pionowej.

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_2037_Wybrane_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_2038_Wybrane_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_2040_Wybrane_v1.JPG
 

Uznałem, że przy okazji omawiania tematu kół warto pokazać, w jaki sposób osadzona jest na obręczy koła opona. W tym celu wyciąłem stosowny przekrój opony i połączyłem go z profilem obręczy (patrz sąsiednie zdjęcia). Na brzegach opony znajduje się tzw 'drut', w praktyce okazało się, że są to aż trzy zwoje drutu.

Właściwa opona jest wykonana z mocnej tkaniny syntetycznej, prawdopodobnie na bazie nylonu. Boczne ścianki przedstawionej na zdjęciach opony są bardzo cienkie, tzn. na tkaninę naniesiono dość symboliczną warstwę gumy. Dopiero na powierzchni tocznej naniesiono warstwę zauważalnie grubszą.

Osadzenie opony na obręczy koła polega na umieszczeniu brzegów opony poza kantami ścianek bocznych obręczy. Mam nadzieję, że fotografiach dość dobrze widać, jak niewielką grubość mają ścianki obręczy. Niebezpieczeństwo przetarcia ścianek obręczy koła przez klocki hamulcowe wydaje się więc realne.

Zadaniem samym w sobie było zbudowanie maszyny, która automatycznie składa i centruje koła. Koła budowane automatycznie nie dorównują jakością tym budowanym ręcznie. Warto to mieć na uwadze podczas zakupu nowego roweru.

Ktoś, kto postanawia opanować sposób budowy kół powinien moim zdaniem mieć świadomość stopniowania (gradacji) tej umiejętności:

  1. poziom zerowy - prostowanie (centrowanie) przypadkowo wykrzywionego koła,
  2. poziom podstawowy - samodzielna wymiana zerwanej szprychy,
  3. poziom dojrzały - samodzielne zaplecenie symetrycznego koła,
  4. poziom zaawansowany - samodzielne zaplecenie koła niesymetrycznego (pod hamulec tarczowy lub pod kasetę / wielotryb); zaplot w zasadzie dowolnego koła.

Uważam, że każdy, powtarzam: każdy powinien opanować poziom podstawowy, bo te umiejętności zwyczajnie mogą się przydać i pozwolą na zaoszczędzenie pieniędzy a być może nawet czasu. Kolejne poziomy wymagają przede wszystkim czasu i doświadczenia. Przedstawiony w dalszej części artykułu materiał zdjęciowy dotyczy poziomu dojrzałego. Pokazuję, jak zapleść koło symetryczne. Moim zdaniem dobrą metodą nauki jest rozłożenie już przygotowanego koła i następnie powtórne jego złożenie. Puryści zapewne mi zarzucą, że szprychy dopasowały się do otworów i pewnego naciągu, więc naruszenie takiego porządku może skutkować trudnymi do przewidzenia konsekwencjami. To prawda, ale bez przesady. Jeżeli koła, na których postanawiamy potrenować nie zostały przygotowane dla roweru szosowego wysokiej klasy, to nie mamy się specjalnie czego obawiać. W każdym razie ja właśnie w ten sposób nauczyłem się, jak zapleść koło.

Osobnym zagadnieniem jest odpowiedni dobór poszczególnych elementów koła. Kluczową sprawą jest dobór długości szprych do wybranej piasty oraz obręczy. Niestety w tym zakresie nie pomogę, ponieważ brak mi jak na razie wystarczającego doświadczenia.. Odsyłam czytelnika do innych stron www, gdzie można znaleźć stosowne 'kalkulatory'.

Pozostaje pytanie, czy warto nabyć takie umiejętności. Częściowo odpowiedź na to pytanie można znaleźć powyżej. Opanowanie pierwszych dwóch poziomów to moim zdaniem konieczność. W przypadku dwóch ostatnich, sprawa jest bardziej kontrowersyjna. Koszt robocizny jest dość znikomy. Dla tylnego koła (2013 r.) jest to koszt rzędu 30-40 pln. Doświadczony rzemieślnik zaplecie koło mniej więcej w godzinę. Samodzielnie takie zadanie zabierze nam prawdopodobnie 2-3 razy tyle. Pozostaje oczywiście pytanie, czy rzemieślnik włoży tyle samo staranności i serca, co my w samodzielnie budowane koło. Z drugiej strony rzemieślnik ma prawdopodobnie znacznie większe doświadczenie od garażowego hobbysty, co powinno mu pozwolić na osiągnięcie wyższej jakości. Ja na tego typu pytanie odpowiedziałem sobie już dawno. Wolę koła naprawiać i budować samodzielnie. Przynajmniej wiem, co mam.

Jednym z częstszych pytań, jakie słyszę, jest pytanie o odpowiednie narzędzia. I tu znowu odpowiedź jest uzależniona od poziomu, jaki zamierzamy osiągnąć. W przypadku poziomu zerowego jest spora szansa, że nawet podręczne narzędzie wielofunkcyjne, czyli tzw. 'scyzoryk', jest już fabrycznie wyposażony w kilka wycięć, które pasują do nypli. W pewnych sytuacjach, w terenie, podczas dłuższej wycieczki, takie narzędzie wystarczy. Takim narzędziem należy posługiwać się jednak bardzo ostrożnie. Jak już wspomniałem nyple są wykonane z miękkiego materiału. W razie nieostrożnego obchodzenia się z narzędziem może dojść do zaokrąglenia ich bocznych krawędzi, co może bardzo utrudnić odkręcenie takiego nypla.

Osobiście uważam, że pewnym minimum, od którego zaczyna się przyjemna praca, jest specjalny (dedykowany) klucz do szprych. Takie klucze występują w wielu wariantach i rozmiarach. Oczywiste, że klucz powinien być wykonany z materiału przewyższającego twardością materiał, z którego wykonane są nyple. Ponadto powinien być precyzyjnie wykonany, tzn. powinien dobrze 'pasować' do nypli; pomiędzy krawędzią nypla a krawędzią klucza powinien być niewielki luz. Jak go poznać? Po założeniu klucza na nypel spróbujmy poruszać kluczem na boki. Nie powinien się dać odchylić o więcej niż 22,5°, czyli połowę kąta 45°. Jeżeli udała nam się taka sztuka, to możliwości są dwie: pierwsza, to źle dobrany rozmiar klucza do rozmiaru nypla. Drugi, to źle wykonany klucz. Przeważnie klucz posiada trzy ścianki pasujące do nypli. Istnieje szansa, że klucz się ześlizgnie z nypla. Tylko jeden producent (Parktool) wpadł na dość przecież banalny pomysł, by na brzegach klucza umieścić jeszcze niewielkie występy, które zminimalizują szansę na niekontrolowaną utratę kontaktu i zaokrąglenie krawędzi nypla.

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7966_KluczNumeracja_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7968_KluczNumeracja_v1.JPG
Doświadczenie uczy, że klucze mają tendencję do zużywania się, stąd warto mieć ich nieco więcej. Sporym wyzwaniem jest dobranie rozmiaru klucza. Polecam metodę praktyczną, czyli dopasowywanie rozmiaru. Teoretycznie rozmiary szczelin kluczy są numerowane, ale... inna numeracja jest stosowana w USA, a inna w Europie. Co gorsza nr kluczy mają się nijak do ich fizycznych rozmiarów, np. do średnicy czy promienia.

Czy konieczna jest centrownica? Uważam, że nie jest konieczna. Szczególnie przy pierwszych dwóch poziomach wystarczy nam nasz własny rower. Możemy dość dobrze, albo inaczej: dostatecznie wycentrować koło umieszczając je po prostu w widełkach naszego roweru. Co więcej, centrownicę możemy sobie sami zrobić wykorzystując do tego celu stare widełki przedniego widelca (połączone z kierownicą). Z drugiej strony warto mieć centrownicę, bo potrafi ona znacznie ułatwić pracę, a w przypadku poziomu zaawansowanego jest wręcz wskazana. Ale znowu: centrownica centrownicy nierówna. Jeżeli chcemy budować koła do rowerów wyczynowych, to warto kupić dobre (czytaj: drogie) narzędzia pozwalające na pracę z użyciem śrub mikrometrycznych.

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1828_Centrownica_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1830_CentrownicaZboku_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1832_Znarzedziem_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_1835_NarzedzieKoloTylne_v1.JPG
 

Do swojego domowego warsztatu zdecydowałem się na zakup japońskiej centrownicy Minoura. Centrownicę kupiłem dopiero wtedy, gdy zdałem sobie sprawę, że będę centrować wiele kół rocznie, a nie jedno, gdzieś kiedyś, okazjonalnie.

W zestawie z centrownicą otrzymałem:

  1. klucz do centrowania szprych,
  2. narzędzie do kalibracji rozstawu szczęk centrownicy,
  3. narzędzie do sprawdzania odległości piasty od obręczy, przydatne przy budowie tylnych kół z kasetą / wielotrybem.

Niektóre z tych narzędzi są widoczne na sąsiednich zdjęciach.

Oprócz tych podstawowych narzędzi istnieje jeszcze wiele innych, które mogą się przydać, ale moim zdaniem nie są niezbędne:

  1. specjalny śrubokręt, który pozwala na dokręcanie nypli od wewnętrznej strony obręczy; taki śrubokręt posiada rozcięcie pasujące do gwintu szprychy,
  2. linijka do precyzyjnego pomiaru długości szprych,
  3. narzędzie, które pozwala na przycinanie szprych z jednoczesnym nanoszeniem gwintu,
  4. narzędzie pozwalające na pomiar napięcia szprych,
  5. narzędzie do sprawdzenia niecentryczności tylnego koła,
  6. szczypce (wystarczą nawet dobre kombinerki) do przecinania szprych,
  7. szczypce morsea do odkręcania nypli z zaokrąglonymi krawędziami,
  8. pilnik do skracania za długich końców szprych.
images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7973_NarzedziePomiaruSzprych_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7976_JakMierzycDlugosc_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7977_Dlugosc_v1.JPG

Stosunkowo tanim i łatwo dostępnym narzędziem jest linijka do precyzyjnego pomiaru długości szprych. Niestety termin 'długość szprychy' może być różnie interpretowany. Rzadko kiedy wiadomo, co autor ma na myśli: czy jest to całkowita długość szprychy, czy raczej długość od kolanka do gwintowanego końca. Wykorzystanie takiego przyrządu pozwala na przynajmniej częściowe wyeliminowanie takich dwuznaczności, co powinno ułatwić zakup szprych np. przez Internet.

Sąsiednie ilustracje pokazują, w jaki sposób posłużyć się taką linijką. Dzięki niej jesteśmy w stanie wyznaczyć długość szprychy z dokładnością do 1 mm.

 

Kilka słów o budowanym kole. Zadanie polegało na wymianie obręczy. Stara obręcz została mocno nadwyrężona. W pobliżu niektórych otworów pod nyple pojawiły się pęknięcia. Przy próbie naprężania szprych obręcz zaczynała się wyboczać. Inne szczegóły konstrukcyjne:

  1. obręcz: 622 mm, 36 otworów, masa: 910 g, materiał: stal szlachetna (nierdzewna), producent: Schothorst,
  2. szprychy: stalowe, cynkowane, 36 sztuk, jednakowej długości: 293 mm; średnica w przekroju: 2,5 mm; masa kompletu to 350 g, stąd masa pojedynczej szprychy to w przybliżeniu 9,7 g,
  3. nyple: mosiężne, 36 sztuk, masa zestawu: 69 g, stąd masa pojedynczego nypla to w przybliżeniu 1,9 g,
  4. piasta: z przerzutką planetarną, 3-biegowa, masa: 1235 g.

Podsumowując, budowa pojedynczego koła polega na połączeniu ze sobą 74 składowych. Uwaga! Przedstawiona w dalszej części artykułu sekwencja zaplatania koła nie ma zastosowania w przypadku obręczy i piast z 32 otworami.

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7965_Narzedzia_v1.JPG

Narzędzia, które wykorzystałem do budowy koła:

  1. zbiorniczek po kliszy fotograficznej z oliwą maszynową,
  2. pipeta pozwalająca do precyzyjne dozowanie oliwy,
  3. zestaw kluczy do nypli,
  4. śrubokręt płaski.

Podczas łączenia połączeń gwintowanych warto je smarować. Tę rolę spełni tania i łatwo dostępna oliwa maszynowa. W zbiorniczku zanurzam każdy z kolejnych nypli. Podobnie zanurzam koniec każdej ze szprych. Za pomocą pipety mogę precyzyjnie dozować oliwę w miejsca, gdzie zamierzam dokręcić lub zluzować połączenie gwintowane.

Śrubokręt płaski zostanie wykorzystany do wykonania kilku pierwszych obrotów nypli.

Konieczność wykorzystania różnych kluczy do nypli została już wyjaśniona powyżej.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7970_SzprychyNyple_v1.JPG

Przed rozpoczęciem działań praktycznych warto przyjrzeć się kołu podobnemu do tego, które zamierzamy zbudować. Ważne są proste obserwacje. Pierwsza z nich: mamy 2 podzbiory szprych: pierwszy, to szprychy biegnące od pierwszego kołnierza piasty, drugi, to szprychy biegnące od drugiego kołnierza piasty. Każdy z tych podzbiorów to 18 szprych. Jak bowiem łatwo zauważyć, kolejne szprychy łączą przeciwne kołnierze piasty. W przypadku kół wyposażonych w hamulce tarczowe lub/i kół tylnych szprychy mają niejednakową długość. Przykładowo szprychy od strony napędu są nieco krótsze. Druga z nich: kolejne szprychy z tego samego kołnierza piasty (z tej samej strony piasty) są zamocowane naprzemiennie, tzn. główki szprych są skierowane na przemian: od środka piasty, na zewnątrz piasty.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7984_4xSzprychy_v1.JPG

W efekcie mamy 4 podzbiory po 9 szprych.

Zadanie związane z zaplataniem koła warto podzielić sobie właśnie na takie 4 etapy.

Bu ułatwić tak sobie, jak i czytelnikowi realizację zadania, oznaczyłem szprychy. Na każdą z nich nanizałem oznaczniki cyfrowe. Można je kupić w wyspecjalizowanych sklepach i hurtowniach elektrycznych bądź w Internecie. Uwaga! Warto nanieść oznaczniki już po przełożeniu szprych przez otwory w kołnierzu piasty.

 

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7989_NumeracjaKompletu_v1.JPG
Pierwsza cyfra oznacza podzbiór: 1, 2, 3 lub 4. Druga cyfra oznacza kolejny nr szprychy w podzbiorze: od 1 do 9.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_7993_Pierwsza9_v1.JPG
Rozpoczynam od pierwszej 9:szprychy ponumerowane 11 do 19. Wkładam je przez otwory w kołnierzu piasty od zewnątrz, tak by gwintowane końce szprych były skierowane do środka koła.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8005_11_v1.JPG

Punktem odniesienia na obręczy będzie otwór wentyla. Przyjąłem konwencję, wg której pierwsze szprychy z każdego z 4 podzbiorów będą zajmować kolejne otwory obok siebie.

Szprychę nr 11 wkładam więc w pierwszy otwór w obręczy koła na prawo od otworu wentyla i przykręcam pierwszy nypel. Co ważne, staram się nakręcić 3 pełne obroty nypla. Dla przypomnienia: nyple, które są nakrętkami, mają prawy gwint. Chcąc dokręcić nypel kręcimy śrubokrętem w prawą stronę, patrząc na nypel 'z góry'.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8006_CoCzwarta_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8017_11_19_v1.JPG
Kolejną szprychę, nr 12, mocuję w kolejny, 4 otwór. Podobną konwencję stosuję względem pozostałych szprych. W ten sposób pomiędzy kolejnymi szprychami z pierwszego podzbioru zostają zawsze 3 puste otwory.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8000_Sloneczko.JPG
Po włożeniu  pierwszych 9 szprych 1/4 pracy za nami.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8013_Nyple.JPG
Czas na drugą 9. Obracamy kolo tak, by do góry była skierowana część przeciw napędowa, czyli przeciwna w stosunku do strony napędowej.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8223_11_21_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8225_21_11_22_12_v1.JPG
Zaczynamy od przełożenia szprych przez przez otwory w kołnierzu piasty. Warto spojrzeć na piastę z góry. Dostrzeżemy, że otwory w obu kołnierzach piasty są wykonane w taki sposób, by nie wypaść idealnie naprzeciwko siebie. Po przełożeniu szprych przez otwory pierwsza szprycha drugiej wiązki (21) powinna wejść w otwór umieszczony na lewo od pierwszej szprych pierwszej wiązki (11). Analogicznie ponumerowałem kolejne szprychy.


 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8221_11_21_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8227_Zgory_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8233_NaSkos_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8235_NaSkos_v1.JPG

Po przykręceniu pozostałych szprych drugiej wiązki powstaje 'podwójne słoneczko'. By nieco ułatwić prawidłowy montaż  drugiej wiązki zamieszczam kolejne zdjęcia, które pokazują rozłożenie szprych od strony środka piasty.

Po przełożeniu kolejnych 9 szprych i nakręceniu nypli (3 pełne obroty) połowa pracy za nami.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8239_3_1_v1.JPG
 

Czas na 1 szprychę 3 wiązki.Jest to najtrudniejszy moment podczas budowy koła. Zaczynamy od włożenia pierwszej z 9 szprych w kołnierz piasty od strony napędowej w taki sposób, by końce szprych skierowane były na zewnątrz koła. Następnie kombinujemy tak, by szprychy trzykrotnie się skrzyżowały z już włożonymi szprychami 'w prawo':

  • 1 krzyż tworzony jest tak, by szprycha 3 wiązki przeszła nad szprychą 1 wiązki,
  • 2 krzyż tak, że szprycha 3 wiązki przechodzi nad szprychą 2 wiązki,
  • 3 krzyż tak, że szprycha 3 wiązki przechodzi pod szprychą 1 wiązki (patrz sąsiednie zdjęcie).

Warto to robić spokojnie i metodycznie. Już przy przekładaniu szprychy przez otwór w kołnierzu piasty szprychę warto delikatnie wyginać, skierowując ją pod dość ostrym kątem w prawą stronę. Najważniejsze jest zachowanie sekwencji 'nad - nad - pod'. W kole zacznie się robić trochę ciasno. Przekładanie szprych 'pod' (trzeci krzyż) wymaga wygięcia szprychy. Należy to robić z wyczuciem, tak by szprychę wygiąć, ale jej nie zgiąć, czyli nie przekroczyć momentu, po którym szprycha trwale zmieni kształt.

Jak widać szprychy 3 wiązki przechodzą pod dość ostrym kątem względem szprych już zamocowanych. Szczególnie dobrze jest to widoczne w przypadku 1 krzyża, który jest minimalny, rozciąga się na zaledwie kilka milimetrów.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8241_11_21_31_v1.JPG

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8243_31_21_11_32_22_12_v1.JPG
Szprycha, która znalazła się w pierwszym otworze na lewo od szprychy 21 nosi nr 31.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8237_3x9_v1.JPG
Koło po założeniu 3 wiązki szprych.  3/4 pracy za nami.


 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8256_Srodek_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8258_Zblizenie_v1.JPGimages/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8262_Centrum_v1.JPG

Ponownie obracamy koło w taki sposób, by część przeciw napędowa była skierowana 'do góry'. Do zamocowania pozostało 9 ostatnich szprych. Wykonujemy bardzo podobne operacje jak dla 3 wiązki szprych. Tym razem musimy jednak jeszcze bardziej uważać na sposób przekładania szprych. Ponownie staramy się, by szprych wychodziły przez kołnierz 'do góry', a następnie ich koniec był skierowany w prawą stronę, tworząc 3 kolejne krzyże: 'nad' - 'nad' - 'pod'.

To już ostatnia wiązka, przez co robi się jeszcze bardziej ciasno. Ponownie musimy uważać, by trwale nie zgiąć którejś ze szprych.

 


 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8252_11_21_31_41_v1.JPG
Po zapleceniu szprych i obróceniu koła znowu w taki sposób, by część napędowa była skierowana 'do góry', sekwencja szprych w pobliżu wcześniej wybranego punktu odniesienia, czyli otworu na kominek wentyla: 11 - 21 - 31 - 41.

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8254_DoSrodka_v1.JPG
 
Postanawiam zsunąć znaczniki pokazujące nr szprych w kierunku środka koła (piasty).

 

images/stories/20121001_BudowaKola/640_IMG_8246_4_9_v1.JPG
Efekt końcowy. Zaplecione 4 wiązki, każda po 9 szprych.


 Z jednej strony można powiedzieć, że większość pracy właśnie została wykonana. A może był to dopiero wstęp? Tak przygotowane koło, z poprawnie zaplecionymi szprychami, trzeba teraz, jak to się mówi w gwarze, 'postawić', czyli naciągnąć szprychy. Jest to proces początkowo dosyć monotonny. Powyżej wspominałem, by każdy z nypli trzykrotnie obrócić. Teraz należy robić to samo, kontynuując po 3 obroty, następnie po 2 obroty, wreszcie po 1 obrocie. Wybieramy punkt odniesienia, najlepiej ponownie otwór pod kominek wentyla i następnie kontynuujemy, nypel po nyplu, licząc sobie dla dodania otuchy. Warto jeszcze sprawdzić, czy aby na pewno wszystkie nyple są odpowiednio nawilżone oliwą. W razie braków stosuję pipetę ostrożnie dawkując oliwę bezpośrednio na gwint. Policzmy: 3 obroty x 36 szprych + 2 obroty x 36 szprych + 1 obrót x 36 szprych = 108 + 72 +36 = 216 pełnych obrotów śrubokrętem. Jest szansa, że szprychy będą już na tyle dokręcone, że nie uda się ich dłużej dokręcać za pomocą śrubokrętem, bo gwintowany koniec szprychy wysunie się na tyle, że uniemożliwi umieszczenie ostrza śrubokręta w szczelinie nypla.

Czas na zmianę narzędzia. Dalszą część pracy wykonam kluczem do nypli. Na razie jeszcze nie sprawdzam, czy koło jest mniej więcej 'proste', ale interesuje mnie wyłącznie naciąg szprych. Łapię palcami za dwie kolejne szprychy mniej więcej w połowie długości i przyciągam je do siebie. Jeżeli szprychy są dobrze naciągnięte, to powinny sprężynować. Jeżeli tak się nie dzieje, należy je nadal dociągać. Wykonuję po jednym pełnym obrocie kluczem. By się nie pomylić i kręcić kluczem we właściwą stronę  ustawiam koło w taki sposób, by nypel, którym zamierzam obrócić, był umieszczony w najwyższym punkcie koła. Patrzę na niego z góry, ale klucz zakładam na niego od dołu, czyli muszę nim obrócić w lewo. Co ważne, wykonuję nieco większy obrót niż 360°, a następnie nieznacznie cofam klucz. Szprychy mają tendencję do napinania się podczas skręcania. Minimalnie cofając klucz powoduję ich momentalne odprężenie. Cierpliwie kontynuuję te działania aż do upewnienia się, że szprychy są właściwie naciągnięte. Jedną z metod sprawdzenia jest obserwacja oporu, jaki napotykam przy próbie obracania kolejnymi nyplami. W chwili, gdy czuję, że wykonanie kolejnego obrotu będzie wymagało przyłożenia wyraźnie większej siły, wiem, że powinienem przerwać. Koło podczas wykonywania tych działań zaczyna wydawać specyficzne dźwięki. Być może niektóre ze szprych podczas dokręcania wydadzą metaliczny dźwięk. To dobry znak.

Czas na centrowanie, czyli wyrównywanie koła. Po angielsku ten proces nazywa się 'trueing', od ang. true = prawda. Po angielsku prostowanie koła ma w sobie coś z poszukiwania prawdy. Zostawiając na boki te rozważania leksykalne wkładam koło do centrownicy. Dzięki temu, że wcześniej pracowicie zliczałem obroty nypli na gwincie szprych mogę założyć, że wszystkie nyple mniej więcej równomiernie naciągnęły szprychy. Teoretycznie te informacje powinny mi pozwolić na szybsze wycentrowanie kola. Wykonuję kilka obrotów kołem na razie bez użycia ramienia centrownicy i obserwuję zachowanie koła. Zasada ogólna jest dosyć prosta:

  • znajdź miejsce, gdzie koło ma wybrzuszenie, czyli tworzy niewielki, lokalny łuk,
  • szprychy, które znajdują się wewnątrz łuku powinienem bardziej napiąć, czyli dokręcić nyple,
  • szprychy, które znajdują się na zewnątrz łuku powinienem popuścić, czyli odkręcić nyple.

Ponieważ nadal mam na szprychach naniesione znaczniki, więc dodatkowo mogę sobie pomóc zapamiętując nr szprych, które wypadły w miejscu lokalnego ekstremum, czyli miejscu, gdzie wypada 'szczyt' łuku. Jak poznać, które szprychy znajdują się na zewnątrz łuku, a które wewnątrz łuku? To dość proste: wybieramy dowolną szprychę, kładziemy palec na nyplu i wiedziemy nim w kierunku piasty. Sprawdzamy, czy główka szprychy wypadła na kołnierzu od strony wewnętrznej, czy zewnętrznej łuku.

Podczas stawiania koła od podstaw stawiam wyłącznie na dokręcanie szprych, tzn. nie luzuję szprych znajdujących się na zewnątrz łuku. Ponadto staram się w możliwie niewielki sposób korygować napięcie szprych: nie wykonuję pełnych obrotów, a co najwyżej półobroty. Nadal też stosuję zasadę, by po wykonaniu ruchu dokręcającego nieco odpuścić w drugą stronę. Należy cierpliwie kontynuować pracę aż do uzyskania koła, które wydaje się 'mniej więcej równe'. Czas na opuszczenie ramienia kontrolnego centrownicy i kontynuowanie pracy. W przypadku metalowych obręczy podobno nie da się idealnie 'postawić' koła i trzeba w pewnym momencie powiedzieć sobie, że to już.

Po wyprostowaniu koła w płaszczyźnie obręczy należy jeszcze wyprostować koło w płaszczyźnie osi, czyli sprawdzić, czy koło nie ma bicia pionowego - 'góra - dół'. I znowu przyda nam się centrownica. Tym razem jednak jest trudniej, bo napinanie szprych w miejscach, gdzie wystąpiły 'górki', może powodować, że koło się rozcentruje w płaszczyźnie koła. Nie ma rady, trzeba do satysfakcjonującego efektu dojść metodą prób i błędów.

W końcu, gdy wydaje się nam, że osiągnęliśmy stan pożądany, warto wykonać jeszcze jedno sprawdzenie. Wyjmuję koło z ramion centrownicy, stawiam je na ziemi i kilkakrotnie mocno na nie napieram z góry dłońmi, próbując je jak gdyby 'zgnieść'. Jest szansa, że przy okazji usłyszę kilka metalicznych dźwięków zbliżonych nieco do dźwięku strun. To poszczególne szprychy 'układają się', a koło 'staje'. Powtarzam tę operację kilkukrotnie. Dodatkowo łapię za szprychy i delikatnie przyciągam je do siebie, sprawdzając naciąg. Powinien on być mniej więcej jednakowy. Ponownie może się zdarzyć, że usłyszę ten sam metaliczny dźwięk. Po tych operacjach ponownie wkładam koło w ramiona centrownicy i ponownie sprawdzam, czy koło jest należycie wycentrowane w obu płaszczyznach. Jeżeli wszystko jest w porządku, przechodzę do kolejnego kroku, a jeżeli nie, znowu próbuję znaleźć upragniony stan równowagi.

Ostatni krok polega na przejechaniu palcem po łebkach wszystkich nypli. Szukam ostrych krawędzi. Być może któraś ze szprych wysunęła się powyżej obrysu nypla. Jeżeli tak jest, to zaznaczam ją flamastrem, a następnie spiłowuję niewielkim pilnikiem iglakiem. Dopiero po upewnieniu się, że żadna ostra krawędź nie zagraża dętce, zakładam opaskę oddzielającą dętkę od obręczy. Koło jest gotowe do założenia ogumienia.

Budowanie kół może być fascynującą przygodą. Owszem, wymaga nieco cierpliwości, ale jeszcze raz podkreślę: ta umiejętność jest osiągalna dla każdego. Spróbuj przekonać się o tym i ty!

 

Literatura:

1. Jobst Brandt, 'The bicycle wheel'. Oprócz typowych informacji na temat różnych rodzajów zaplotu autor poświęca sporo miejsca na interpretacje rozkładu sił pomiędzy poszczególnymi elementami koła roweru.

2. Gerd Schraner, 'The art of wheel building'. Autor przez wiele lat pracował jako serwisant zawodowych grup kolarskich. Książka przedstawia okiem praktyka wszystkie, nawet największe niuanse związane z budową koła rowerowego. Wspaniała pozycja. Można się z niej dowiedzieć o rzadziej stosowanych technikach, jak lutowanie szprych na krzyżach, czy wzajemne skręcanie ze sobą szprych.

Komentarze   
-4 # Artur 2015-07-29 13:43
Przepraszam, ale nie mogłem darować sobie by nie skomentować fragmentu artykułu, bo większości nie czytałem.
Odnośnie fragmentu związanego z zaplotek w słoneczko: "Szprychy w takim kole podczas jego obracania są ściskane, jak kolumny: od góry działa na nie ciężar ładunku opierającego się na osi, od dołu działa na nie ziemia. Szprychy muszą więc być odpowiednio sztywne, by wytrzymać działanie sił ściskających." - przepraszam ale to totalna bzdura, nic tam nie jest ściskane. W takim zaplocie szprychy łączące piastę z górnej krawędzi obręczą są rozciągane a siły ściskające nie oddziaływają na żadną ze szprych. Podstawy mechaniki się kłaniają, pozdrawiam ;)
Odpowiedz | Odpowiedz z cytatem | Cytować
+2 # mslonik 2015-07-30 20:52
@Artur. Wyraziłem się nieprecyzyjnie. Akapit mówi o kołach szprychowanych 'na słoneczko', ale drewnianych, bez naciągu. W takich kołach szprychy pracują na ściskanie. Natomiast koło rowerowe zaplecione na słoneczko jest kołem ze wstępnym naciągiem, które jest podczas jazdy lokalnie odprężane (w miejscu kontaktu z podłożem). Nie jest natomiast ściskane, po prostu w miejscu styku z podłożem naciąg jest nieco zmniejszany. Cóż, poprawię tekst tak, by był jaśniejszy. Dziękuję za komentarz.
Odpowiedz | Odpowiedz z cytatem | Cytować
Dodaj komentarz