Вы только что распаковали свой новый блестящий высокопроизводительный комплект карбоновых колес. Вы устанавливаете покрышки, накачиваете их до нужного давления и выкатываетесь из подъездного пути. В тот момент, когда вы встаете на педали, чтобы совершить первый интенсивный спринт стоя, вы слышите это. Резкий, металлический ping, после чего из ступиц раздается серия тревожных щелкающих звуков. К моменту, когда вы добираетесь до дома, ваше новенькое переднее колесо заметно шатается. Это досадное явление возникает из-за того, что производитель пропустил самый трудоемкий и кропотливый этап прецизионной сборки колес: снятие напряжений в углеродных спицах. В этом техническом руководстве вы узнаете, почему этот этап является непреложным механическим законом сборки колес и как мы полностью устраняем эту проблему.

Что на самом деле происходит, когда во время первой поездки раздается звук «пинг» от колеса?

Это простая физика. Когда сборщик колес поворачивает ниппель спицы, чтобы увеличить натяжение, трение резьбы между ниппелем и спицей — не единственная действующая сила. Существует также трение между головкой ниппеля и поверхностью карбонового обода. По мере поворота ключа сама спица начинает скручиваться. Это скручивающее действие называется кручением спицы или накручиванием спицы.

Спица действует как торсионная пружина. Она накапливает потенциальную энергию. Когда сборщик колес перестает крутить ключ, эта энергия остается запертой внутри спицы. Если колесо не прошло процедуру снятия напряжения на заводе, эта энергия остается запертой до тех пор, пока вы не начнёте на нём ездить. Вес вашего тела в сочетании с поперечными силами при прохождении поворотов на мгновение разгружает нижние спицы. Это внезапное падение натяжения позволяет скрученной спице резко вернуться в нейтральное состояние. Именно это и является «писком». Это звук, возникающий при мгновенном высвобождении накопленной механической энергии.

Но намотка спиц — это лишь половина проблемы. Другая половина — это сопряжение между ниппелем и ободом. При сборке головка ниппеля не всегда плотно прилегает к внутренней поверхности карбонового обода. Она зацепляется за микронеровности в карбоновом слое или под углом просверленные отверстия. При наезде на неровность радиальное воздействие заставляет ниппель скользнуть в своё окончательное, постоянное положение. Ниппель опускается, спица ослабляется, и колесо теряет центровку. Вы теряете поперечную жёсткость. Эффективность передачи мощности снижается.

Механические особенности углеродных спиц по сравнению с традиционными стальными

Сталь отличается высокой прочностью на изгиб. У неё более низкий модуль упругости по сравнению с высококачественным углеродным волокном. Когда стальная спица слегка скручивается, она растягивается и упруго деформируется. Она способна выдерживать определённую степень перекоса без немедленного разрушения конструкции. Спицы из углеродного волокна — это совсем другое дело. Они невероятно жёсткие, лёгкие и практически не растягиваются при нормальных нагрузках во время езды.

Углеродные спицы обладают непревзойденным соотношением прочности на разрыв к весу. Благодаря им колеса становятся невероятно отзывчивыми. Однако их чрезвычайно высокий модуль упругости означает, что они абсолютно не терпят некачественной сборки. Если углеродная спица установлена с перекосом даже на долю градуса, внутренние сдвиговые напряжения будут огромными. Спица стремится раскрутиться с гораздо большей силой, чем стальная. Если ниппель не идеально совмещен с углом выхода отверстия в ободе, на стыке со спицей в месте соединения с ниппелем возникает изгибающий момент. Это точка катастрофического разрушения для композитных материалов.

Чтобы понять, как эти силы взаимодействуют в динамических условиях езды, нам необходимо рассмотреть механика конструкций велосипедных колес. Колесо представляет собой конструкцию с предварительным напряжением. Его прочность обеспечивается равномерным натяжением спиц. Когда вы садитесь на велосипед, натяжение спиц в нижней части колеса ослабевает. Если эти спицы скручены, потеря натяжения мгновенно вызывает процесс раскручивания. Поскольку углеродный материал обладает высокой жёсткостью, это раскручивание сопровождается звуком, похожим на треск рамы. Это не просто раздражает — это признак того, что ваше колесо активно теряет свою конструктивную целостность.

Почему традиционные методы снятия напряжений вручную неэффективны для углеродных дисков

Мастера-колесники старой школы используют несколько методов снятия напряжения. Они берут параллельные пары спиц и сжимают их руками. Или же кладут колесо горизонтально на деревянный верстак и давит на обод весом своего тела. Некоторые даже используют латунный пробойник и молоток, чтобы вбить головки спиц в фланцы втулки. Эти методы отлично подходили для 32-спицевых стальных колес на тяжёлых алюминиевых ободах. Однако для современных карбоновых колес они совершенно не подходят.

Человеческие руки не способны создать усилие, необходимое для затяжки углеродной спицы, находящейся под высоким натяжением. Сила, прилагаемая рукой при сжатии, может составлять от 20 до 30 килограммов. Это капля в море. Такого усилия недостаточно, чтобы преодолеть статическое трение между углеродным гнездом ниппеля и алюминиевым ниппелем при радиальном натяжении в 120 кгс. Давление на обод весом тела не является стабильным. Невозможно контролировать угол приложения нагрузки. Невозможно гарантировать, что каждая спица получит точно одинаковую разгрузку. Это догадки, замаскированные под мастерство. Мы не полагаемся на догадки.

За кулисами лаборатории ICANIAN: протокол пневматической нагрузки на 130,0 кг

Мы решили эту проблему с помощью автоматизации и высокоточной инженерии. Мы больше не полагаемся на уставших механиков, кропотливо затягивающих спицы. Каждая колесная пара из нашей серии ICANPI с карбоновыми спицами проходит автоматизированное пневматическое испытание на прочность. Это сверхмощный горизонтальный пресс, способный за считанные секунды имитировать тысячи километров интенсивной езды.

Вот как именно работает этот протокол на нашем заводе:

Сначала изготавливается колесо, натягивается и выравнивается с допуском 0,2 мм. Затем готовое колесо горизонтально загружается в пневматический пресс. Станок фиксирует ось ступицы, оставляя обод свободным для бокового прогиба. Массивный откалиброванный пневматический поршень опускается на край обода.

Машина прикладывает огромную боковую испытательную нагрузку, равную ровно 130,0 кг. Это не легкий толчок. Это сильное, но контролируемое сжатие. Машина давит вниз и удерживает эту нагрузку в 130,0 кг ровно 1,0 секунды. Это боковое отклонение приводит к полному ослаблению натяжения спиц на нагруженной стороне, в то время как спицы на противоположной стороне испытывают резкий скачок нагрузки. Эта сила преодолевает всё статическое трение на границе соприкосновения ниппеля с ободом. Ниппели вынуждены прочно зафиксироваться в углеродном слое.

После 1,0 секунды сжатия поршень поднимается и снимает нагрузку ровно на 2,0 секунды. Это позволяет колесу мгновенно вернуться в исходную форму. Любой накопленный крутящий момент в карбоновых спицах мгновенно снимается. Спицы раскручиваются внутри машины, а не во время вашей первой поездки. Машина повторяет это резкое сжатие ровно 3 раза для каждого колеса. Три цикла с боковой нагрузкой 130,0 кг. Если в углеродном слое, резьбе спиц или фланцах втулки есть какие-либо слабые места, эта машина обнаружит их и сломает, прежде чем колесо покинет наш завод.

Технические данные: Анализ падения напряжения в колесах без нагрузки и колесах ICANPI

Мы не ожидаем, что вы поверите нам на слово. Мы проводим испытания, собираем данные и анализируем физические процессы. Ниже приведен сравнительный анализ того, как изменяется натяжение спиц после сборки колеса. Мы сравнили стандартное углеродное колесо с ручным натяжением спиц с колесом ICANPI, прошедшим наш пневматический протокол с нагрузкой 130,0 кг.

Проанализированные показатели	Стандартное колесо с ручным приводом	Пневматическое колесо с внутренним напряжением ICANPI
Начальное целевое натяжение спиц	125 кгс	125 кгс
Напряжение после 100-километровой поездки	95 кгс (падение 24%)	124 кгс (падение на 0,81 TP3T)
Боковое биение (фактическое) после езды	1,2 мм (несоосность)	0,05 мм (абсолютно верно)
Стук и щелчки при первом запуске	Серьёзный (несколько случаев)	Нет (Абсолютная тишина)

Данные говорят сами за себя. Неподвергнутое нагрузке колесо потеряло почти четверть своего натяжения уже во время самой первой поездки. Это означает снижение поперечной жесткости на 24%. В результате могут возникнуть задевания тормозов, управляемость станет вялой, а ваши дорогостоящие карбоновые колеса уже утратили свои эксплуатационные характеристики. Комплект колес ICANPI, благодаря пневматическому прессу, потеряла менее 1% от своего натяжения. Она осталась прямой. Она осталась быстрой.

Резьба на углеродных спицах и техническая исправность механических узлов

Многие велосипедисты опасаются карбоновых спиц, поскольку ассоциируют их с запатентованными системами с клеевым соединением. Такие бренды, как Mavic или Lightweight, производят колеса, в которых карбоновые спицы приклеены непосредственно к втулке и ободу. Если на таких колесах сломается спица, колесо приходится выбрасывать. Это плохой инженерный подход. Это направлено против интересов потребителей.

В серии ICANPI используются механические углеродные спицы с резьбой. Они оснащены металлическим резьбовым наконечником, механически соединенным с углеродным стержнем. Это позволяет использовать стандартные внутренние ниппели. Вы получаете снижение веса и жесткость углеродного волокна в сочетании с простотой обслуживания традиционного колеса. Если в результате падения педаль соперника пробьет ваше колесо, вам не придется покупать новый комплект колес. Опытный механик сможет заменить сломанную углеродную спицу, ввинтить новую и отцентрировать колесо в соответствии с техническими требованиями. Эта система создана для реальных гонок.

Снятие напряжений в углеродных спицах: часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Что именно вызывает этот щелкающий звук в новой паре колес?

Скручивание спиц и неплотное прилегание ниппелей. При сборке колеса трение приводит к тому, что спица скручивается, как торсионная пружина. Кроме того, ниппель не прилегает полностью плоско к карбоновому дну обода. При первой же поездке на этом колесе, когда вы наезжаете на неровность, спица на мгновение теряет натяжение. Эта потеря натяжения приводит к резкому разкручиванию спицы. Громкий щелчок — это звук, возникающий при возвращении спицы в нейтральное, нескрученное состояние, а также при резком ударе ниппеля о поверхность обода.

Вопрос 2: Если мои нынешние колеса зазвенели во время первой поездки, значит ли это, что они пришли в негодность?

Они не сломаны, но их целостность нарушена. Когда эти спицы раскрутились, а ниппели осели, они потеряли натяжение. Ваше колесо сейчас почти наверняка раскачано. Снижение натяжения означает, что колесо утратило поперечную жесткость и будет вести себя вяло при подъёме или спринте. Вам необходимо отнести колесо к квалифицированному механику, чтобы он заново натянул спицы и выровнял колесо. В противном случае ослабленные спицы будут продолжать изнашиваться и в конечном итоге сломаются.

Вопрос 3: Как пневматический пресс ICAN предотвращает падение натяжения?

Путем моделирования экстремальных дорожных нагрузок в контролируемых заводских условиях. Прилагая к колесу боковое усилие ровно 130,0 кг, мы заставляем спицы распрямиться, а ниппели прочно зафиксироваться в углублении карбонового обода до того, как колесо будет упаковано. Мы проводим снятие напряжений, чтобы вам не пришлось делать это на дороге. Когда вы ездите на колесах ICANPI, они уже выдержали нагрузки, намного превышающие те, которые вы когда-либо сможете создать.

Вопрос 4: Существует ли разница в цене между ободами ICANPI различной глубины?

Да, существует небольшая разница в цене, обусловленная сложностью укладки углеродного слоя для колес различной глубины. Цена как на модель UL-40C, предназначенную исключительно для подъемов, так и на универсальную модель UL-50C составляет $869,68. Более глубокая и высокоаэродинамичная модель UL-55C стоит $889,65. Каждая из этих моделей использует абсолютно одинаковые углеродные спицы высокого натяжения и проходит одинаковую процедуру пневматической нагрузки 130,0 кг.

Вопрос 5: Может ли пресс-машина весом 130 кг повредить карбоновый обод?

Ни в коем случае. Обода ICANPI изготавливаются с использованием высококачественных слоев углеродного волокна Toray, рассчитанных на огромные радиальные и поперечные нагрузки. Поперечное прессование является мерой безопасности и проверкой качества. Если обод не выдерживает испытания на нашем прессе для снятия напряжений с усилием 130,0 кг, это означает, что у него есть производственный дефект. Такой обод ни в коем случае не должен использоваться при спуске с горы со скоростью 80 км/ч. Это оборудование гарантирует, что с нашего завода поставляются только безупречные ободы.

Вопрос 6: Смогут ли местные механики выправить карбоновые спицы ICANPI в случае аварии?

Да. В отличие от патентованных карбоновых колес с клеевым соединением, которые необходимо отправлять обратно производителю, в серии ICANPI используются резьбовые механические карбоновые спицы. Они совместимы со стандартными внутренними ниппелями. Любой профессиональный механик, имеющий стандартный ключ для спиц и стенд для центровки, может центрировать, натягивать или заменять эти спицы точно так же, как и традиционные стальные спицы.

Вопрос 7: Почему другие бренды не используют автоматизированный процесс снятия напряжений?

Правильное ручное снятие напряжений с колеса требует времени. Создание автоматизированного пневматического пресса и его интеграция в сборочную линию значительно увеличивают производственные затраты. Недобросовестные производители колес пропускают этот этап, чтобы сэкономить. Они заставляют вас — велосипедиста — самостоятельно снимать напряжения во время первой поездки. Мы отказываемся работать таким образом. Мы считаем, что колесо премиум-класса должно быть идеальным с той самой секунды, как вы достанете его из коробки.

Хватит терять мощность из-за ослабленных спиц, мягких колес и падения внутреннего натяжения. Не соглашайтесь на колеса, которые скручиваются, звенят и деформируются уже во время первой интенсивной поездки. Езжайте на колесах серии ICANPI с абсолютной уверенностью — прямо из коробки. Выберите глубину обода, зафиксируйте натяжение и ощутите настоящую передачу мощности с ICANPI.