Quais são as vantagens ou desvantagens dos diferentes estilos de raio

Sim, existem vários tipos de raios, como já foi explicado. Há também várias formas de “atar” os raios, e vários raios contam.

Ao escolher um esquema de atar raios, há seis considerações básicas:

1. Força
2. Flexibilidade
3. Resistência ao binário
4. Resistência ao ar
5. peso
6. Aparência/sexo/stupidamente gastando dinheiro

A resistência é determinada pelo número de raios, como estão dispostos, e como fazem interface com o cubo e a jante. Se olharmos para uma roda normal de “três cruzes”, o raio deixa o cubo num ângulo quase tangencial à circunferência do cubo. Desta forma, a tensão sobre o cubo é minimizada. Uma “quatro cruzes” (normalmente vista em bicicletas de turismo pesadas e semelhantes) é melhor que uma e faz com que o raio seja verdadeiramente tangente à circunferência do cubo (mais o aumento do comprimento do raio dá à roda mais “mola”).

Raramente se vêem “duas cruzes” e provavelmente nunca se vêem “uma cruz”, mas a “radial” (onde os raios deixam o cubo em ângulo recto com a circunferência) está a tornar-se bastante comum, especialmente nos cubos dianteiros das bicicletas de “montanha” ou “cruz”. O laçamento radial coloca uma tensão considerável num cubo convencional, e com as rodas do laçamento radial verá frequentemente os raios invertidos, com os ponteiros na extremidade do cubo, porque o cubo deve ser redesenhado para suportar a tensão. Além disso, tanto porque uma roda com laçagem radial é tão rígida, como porque normalmente as rodas radiais têm raios baixos, a tensão na jante é maior, de tal forma que os casquilhos estariam aptos a puxar através delas. Assim, por vezes vê-se a extremidade dobrada do raio (invertida) encaixada numa ranhura na jante ou algo do género.

Note que, embora as rodas com raios radiais sejam mais rígidas contra forças radiais na roda, não resistem muito bem ao binário - se uma roda traseira fosse radialmente manchada, o binário do trem de transmissão faria com que a roda se torcesse numa espécie de espiral, impedindo a transmissão de potência para a circunferência da roda. Da mesma forma, se fossem utilizados travões de disco numa roda dianteira radial, a roda torceria severamente quando os travões de disco fossem aplicados.

[No entanto, deve ser notado que algumas pessoas gostam de amarrar a roda traseira com um padrão cruzado de um lado e raios radiais do outro. Isto proporciona a rigidez de torção necessária enquanto permite que metade da roda seja radial, mas não é claro que haja qualquer vantagem real no esquema]

A resistência do ar aumenta obviamente com a contagem dos raios, e é afectada pelo perfil do raio também. Embora a resistência do ar seja importante para os corredores porque o topo da roda está a avançar ao dobro da velocidade da bicicleta, é provavelmente seguro dizer que a resistência do ar devido aos raios numa roda de três raios de 32 raios padrão não seria notada pela maioria dos ciclistas médios, mesmo a velocidades bastante elevadas.

A roda de última geração de baixa resistência ao vento é a roda de disco, claro, e existem outros desenhos exóticos com 1, 2, ou 3 “raios” largos e planos feitos de compósitos de alta resistência ligados ao aro e ao cubo. Mas geralmente só se vêem as rodas de disco nas rodas traseiras porque o disco se transforma num papagaio se se cruzar com o vento como aconteceria na roda dianteira.

O peso é reduzido utilizando materiais mais exóticos (especialmente para a jante), e reduzindo a contagem de raios. Quanto mais exótica for a jante, mais intimamente o desenho da jante se liga ao esquema de spoking. Também é possível uma ligeira redução do peso através da redução da “cruz” do spoking (e, consequentemente, da redução do comprimento dos raios).

E, claro, o sexo. Muitos dos esquemas acima mencionados (especialmente coisas como a roda dianteira de raios baixos com raios invertidos) têm poucos benefícios práticos para o ciclista médio, aumentam o custo e reduzem a fiabilidade. (Já ouviu falar de um desses raios de alta tensão extravagantes? Parece um tiro de pistola. E se um se partir é provável que esteja morto na água até chegar a uma loja de bicicletas, enquanto que com uma roda padrão de três raios de 32 raios cruzados se pode normalmente “coxear para casa” se não for possível uma reparação à beira da estrada).

De Sheldon Brown :

Os raios de dupla cabeçada são mais espessos nas extremidades do que no meio. Os diâmetros mais populares são 2,0/1,8/2,0 mm (também conhecido como calibre 14/15) e 1,8/1,6/1,8 (calibre 15/16).

Os raios de dupla mastro fazem mais do que poupar peso. As pontas grossas tornam-nos tão fortes nas zonas de grande tensão como os raios de calibre recto da mesma espessura, mas as secções médias mais finas tornam os raios efectivamente mais elásticos, permitindo-lhes esticar (temporariamente) mais do que os raios mais grossos.

Como resultado, quando a roda é sujeita a tensões localizadas agudas, os raios mais fortes podem alongar-se o suficiente para deslocar parte da tensão para raios contíguos. Isto é particularmente desejável quando o factor limitador é a tensão que a jante pode suportar sem rachar à volta dos buracos dos raios.

Raios com triplo mastro, como o DT Alpine III, são a melhor escolha quando a durabilidade e a fiabilidade são o objectivo principal, como acontece com os tandems e bicicletas para excursões carregadas. Partilham as vantagens dos raios com uma ou duas cabeçadas. O DT Alpine III, por exemplo, tem 2,34 mm (13 gauge) na cabeça, 1,8 mm (15 gauge) no meio, e 2,0 mm (14 gauge) na extremidade roscada.

Os raios de ponta simples e tripla resolvem um dos grandes problemas de desenho de rodas: Uma vez que os raios utilizam fios laminados e não cortados, o diâmetro exterior dos fios é maior do que o diâmetro da base do fio do raio. Uma vez que os orifícios nas flanges do cubo devem ser suficientemente grandes para que as roscas possam passar, os orifícios, por sua vez, são maiores do que o arame exige. Isto é indesejável, porque uma correspondência apertada entre o diâmetro do raio no cotovelo e o diâmetro do orifício do flange é crucial para resistir à quebra por fadiga.

Uma vez que os raios de uma ou três pontas são mais espessos na extremidade da cabeça do que na extremidade da rosca, podem ser utilizados com cubos que têm orifícios suficientemente grandes para passar o fio grosso na extremidade da cabeça.

Aero (elíptico) os raios são uma variedade de raios de dupla secção em que a parte mais fina é enfiada numa secção transversal elíptica, tornando estes raios um pouco mais ærodinâmicos do que os raios de secção redonda. Os raios mais amplamente disponíveis deste tipo são o Wheelsmith Æro. Estes são 2,2 x 1,8 mm nas extremidades, e os médios são equivalentes a 16 calibres, mas sob a forma de uma elipse de 1,8 x 1,2 mm. O Wheelsmith Æro é o meu raio preferido para aplicações de alto desempenho, não só devido a qualquer vantagem ærodynâmica que possa oferecer, mas porque a secção central plana fornece um excelente indicador visual para ajudar o construtor de rodas a eliminar qualquer torção residual no raio. Isto ajuda a construir uma roda que se manterá verdadeira.

Aero (com lâmina) os raios têm uma forma aérea mais pronunciada, plana, em vez de elíptica. Embora sejam os mais aerodinâmicos dos raios, normalmente não cabem através dos orifícios de um cubo padrão, porque são demasiado largos. Para utilizar “lâminas”, o cubo deve ser ranhurado com uma lima. A ranhura dos furos pode enfraquecer a flange, e normalmente anulará a garantia do cubo. É também um grande problema.

Em teoria, os raios “aero” deveriam ser mais aerodinâmicos, no entanto, se pensarmos em realçar o raio, este seria mais rígido na direcção em que a roda está a rodar porque é mais espesso, e teria mais flexibilidade perpendicular a isso, uma vez que o raio é fino ou plano na lateral.

Tenho raios de duplo mastro na minha bicicleta de montanha de cross-country, e corri sobre eles durante anos sem desfazer as rodas, e poupa uma pequena quantidade de peso por raio, mas está num ponto em que o raio não está muito stressado, pelo que mantém a maior parte da sua força. Especialmente boa para ciclistas mais leves em bicicletas de suspensão total, onde as rodas não serão sujeitas a tanta batida em primeiro lugar.

Isto resume-se à aerodinâmica, fiabilidade e custo.

Uma roda com muitos raios leves será fiável e continuará a ser relativamente montável mesmo que se parta um raio. Mas todos esses raios são como um bate-ovos ao vento: não aerodinâmicos. Assim, rodas como esta são maioritariamente utilizadas por cavaleiros mais pesados ou em digressão, onde a durabilidade ultrapassa a velocidade.

Uma roda com menos raios coloca mais carga em cada um desses raios, e não pode tolerar que nenhum deles se parta. Além disso, tanto para compensar a contagem de raios mais baixos e porque o objectivo de reduzir a contagem de raios é melhorar a aerodinâmica, estas rodas têm normalmente jantes de secção profunda com uma secção transversal de lágrima. Estas aumentam a força da roda (ao custo do peso), e melhoram a sua aerodinâmica substituindo o que seriam as partes mais rápidas a mover-se dos raios (nas pontas) por jantes sólidas em forma aerodinâmica.

Uma roda de disco ou trispoke é o próximo passo lógico. Estes são muito mais caros de fabricar, e os discos são especialmente problemáticos em ventos cruzados. Também tendem a ser pesados, tornando-os inadequados para alguns tipos de corridas, mas não tanto triatlos, que são sobre esforço constante.

Os raios de lâmina são marginalmente mais aerodinâmicos do que os raios redondos. No extremo muito alto, existem algumas rodas que utilizam fettucina - como tiras de fibra de carbono no lugar dos raios de aço - que podem custar tanto como uma bicicleta muito agradável.