Сборка колеса велосипеда. Часть 1

Когда-то мы писали статью об истории появления на свет колес на спицах, где немного касались темы разновидностей спицовок и материалов ободьев. Что ж, пришло время рассказать вам и о полноценной сборке колеса с нуля.

У вас может сформироваться вполне закономерный вопрос - зачем собирать колесо самостоятельно, если рынок и так предлагает массу всевозможных вариантов?

Ну, во-первых, для кого-то важно просто даже самоутвердиться, ведь собранная самостоятельно техника тешит самолюбие и в значительной степени прокачивает скил. В дороге он обязательно пригодится, когда-нибудь, наверное. Но это не точно. По крайней мере, полученный опыт поможет справиться с восьмеркой довольно быстро и без особых затруднений.

Во-вторых, бывают ситуации, когда происходит, например, разрушение обода на дорогостоящем колесе. Если втулка и набор спиц по своей стоимости переваливают за 300 баксов, то самостоятельная спицовка уже не выглядит таким уже бесполезным занятием.

В-третьих, довольно часто собираются кастомные велосипеды, где учитывается миллион самых малозаметных мелочей, среди которых и мелочи в колесах. Например, кому-то до безобразия нравятся втулки Shimano XT, но при этом не нравятся одноименные ободья. Или хочется, чтобы ниппеля спиц были разноцветными. А может хочется разноцветные спицы вставить.

В общем, уже становится понятно, что причин для самостоятельной сборки колеса есть масса и все они имеют вес. Для начала давайте разберемся что вообще такое спицы, ниппеля, обода, втулки и что нам надо знать для непосредственной сборки колеса.

Спойлер — статью мы разделим на две части, в первой (вы ее читаете вот прямо сейчас) расскажем о классических решениях в спицовке и рассмотрим процесс сборки колеса на 32/36 спиц, а во второй мы расскажем о нестандартных решениях и применяемых технологиях. Вторая часть статьи.

Спицы

Наиболее часто употребляемым материалом для спиц является оцинкованная или вороненая сталь, так как обладает она наименьшей стоимостью. Прочностью, кстати, тоже. Конечно, ржавеющая сталь покрывается иногда и хромом, но на прочности это никак не отражается.
Более продвинутые варианты производятся из нержавеющей стали. Она и прочности в себе содержит больше и коррозии не подвергаются.
Вообще, между обычной сталью и другими материалами, о которых мы подробнее расскажем во второй части, нержавейка является золотой серединой с оптимальным соотношением цена/качество.

На одном конце спицы располагается резьба, а на другом загнутая ножка со шляпкой.
Резьба на спицах, независимо от материала, никогда не нарезается, а только накатывается. При нарезании резьбы лишний метал срезается, а при накатывании специальными роликами происходит формирование рисунка резьбы методом тиснения, если такой термин тут уместен. Такая технология обеспечивает необходимую прочность резьбового соединения, так как по своей сути является имитацией процесса ковки. Он, в свою очередь, способствует структурным переменам в материале, направленным на повышение его прочностных характеристик. Не даром же кованные поршни и колесные диски для автомобилей так высоко ценятся.

Для правой стороны заднего колеса целесообразно выбирать спицы толще, чем для левой, так как натяжение на разных сторонах в значительной степени разнится. Разумеется, правая сторона натянута больше, так как более нагружена из-за наличия на ее стороне звезды (или звёзд), через которую передается крутящий момент. Однако на практике такими ухищрениями практически не пользуются, если говорить о среднем ценовом сегменте уже собранных колес. Если же мы говорим о скрупулезной сборке качественного колеса для себя, то не лишним будет понимание, что спицы разного диаметра обладают разными показателями упругого растяжения. То есть, собрав колесо на одинаковых спицах мы получим неравномерное растяжение спиц в работе, что отразится на ходовых характеристиках. Сборка на разных диаметрах помогает уравновесить величину упругого растяжения спиц на нагруженной и ненагруженной сторонах заднего колеса.

Длина спиц

Вычисление необходимой длины происходит с помощью специальных калькуляторов, коих в сети достаточно много. В мастерской, к которой я имею отношение, чаще всего используется калькулятор на сайте upbikes.com.ua. Он выдает приемлемые погрешности. Хорошие калькуляторы есть у DT Swiss и Sapim.

Подобрать точную длину спиц по вычисленному значению практически невозможно, поэтому их округляют до ближайшего большего. Имеется в виду ближайшее большее значение выбранного производителя.

Зонт

Мы подошли к понятию зонта велосипедного колеса. Он виден, если рассматривать колеса анфас. На переднем зонт равномерный с обеих сторон, так как натяжение спиц равномерное. На заднем он более пологий с правой стороны, так как спицы там натянуты намного сильнее, о чем мы уже говорили.

Ниппеля

Ниппеля накручиваются на резьбу спицы упираясь юбкой в отверстие обода. Выполняются они из латуни или алюминия. Последний позволяет сэкономить некоторое количество веса, однако имеет свойство “прикипать”, как к ободу, так и к самой спице, если она выполнена из такого же материала.
Латунь предпочтительнее для изготовления ниппелей, так как по своим свойствам довольно “скользкая” и практически не подвергается окислению благодаря никелевому покрытию. Да, без никелевого покрытия они и не встречаются. Скользкость позволяет легче осуществлять накручивание ниппеля на спицу и последующее натяжение уже под нагрузкой.

Ободья

В рамках сборки колеса для себя вы вряд ли захотите иметь непрочное колесо, на котором восьмерки будут появляться просто даже от интенсивного торможения. Значит это, что целесообразнее рассматривать ободья с двойными стенками из алюминия. Иногда с пистонированными отверстиями под ниппеля, так как они повышают прочность обода.
Мы умышленно здесь не говорим о стальных или одностенных ободьях, так как они уже давно свое отжили и не идут ни в какое сравнение с вышеуказанными.
Важно не упускать из виду, что количество отверстий на ободе и на фланцах втулки должно непременно совпадать, иначе сборка колеса не получится. И, да, помните, что одно из отверстий необходимо для размещения ниппеля камеры, оно отличается от других. Ну, это так, к слову.

Втулка

Да, мы уже сказали о совпадении количества отверстий на втулке и ободе. Собственно, это основной фактор, который следует учитывать.
Также полезным будет измерить высоту фланца от центра оси вращения, если речь идет о переспицовке колеса на другую втулку. Совпадение фланцев по высоте избавит вас от покупки новых спиц. Кроме того, необходимо убедиться в отсутствии трещин и повреждений фланца, а также изучить конфигурацию отверстий.
Спицы в них должны вставляться так, чтобы сторона фланца со снятой фаской на отверстиях оказывалась прикрытой шляпкой загнутого конца спицы. Если толщина фланца меньше, чем длинна изогнутой части спицы, то тут придется или что-то менять или воспользоваться услугами очень маленьких шайб.
Спойлер, вам не захочется их искать. Куда проще окажется заменить спицы или втулку, это будет намного быстрее, чем поиск шайб с отверстием на 2 мм.

Необходимый инструмент.

Спицной ключ

Очень маленький предмет, который тем не менее, должен обладать высоким качеством, что отразится на его цене. Наиболее оптимальным считается использование ключа одного размера под конкретный размер ниппеля, а не универсального. Так как последние выполняются чаще всего в низком качестве и создадут вам очень много проблем со слизанными гранями ниппелей при натягивании спиц. Напомню, что спиц на колесе, к сборке которого мы готовимся, от 32 до 36. Я уже молчу о ситуации, когда вам приспичит собрать два колеса. Поверьте, пара лишних баксов, потраченных на ключ, с лихвой себя окупят на первых же спицах. Еще больше вы себя поблагодарите, когда начнется процесс их натяжения.
Чтобы не прогадать при покупке спицного ключа, лучше иметь ниппель в качестве образца.

Также стоит сказать, что ниппеля обычно имеют шлицы под плоскую отвертку, она тоже может пригодиться, так как надевать ключ на каждую спицу каждый раз довольно утомительно. А крутить придется очень много. Правда, отвертка поможет только на начальном этапе сборки колеса, натяжение с её помощью осуществить будет проблематично.

Измеритель натяжения (тензометр)

Этот инструмент иметь полезно, но не обязательно.
С его помощью появляется возможность обеспечить равномерное натяжение спиц всего колеса, что очень даже неплохо сказывается на его эксплуатационных и ходовых качествах.

Станок для выравнивания колеса

Если в вашем хозяйстве таковой завалялся или вы имеете к нему неограниченный доступ, то качество собранного вами колеса будет намного интереснее, чем без него. Качественный станок имеет несколько регулировок, которые позволяют подогнать его параметры под диаметр вашего колеса.
С его помощью выравниваются восьмерки, элипсы и регулируется смещение зонта.
Ну, а если станок, это не про вас, то пользуйтесь дропаутами подопытного велосипеда. Точность будет хромать, но для первого раза и так сойдет. Да, кстати, ровность обода и приблизительное выравнивание зонта можно осуществить с помощью прикрепленных к перьям велосипеда пластиковым хомутам с длинными хвостиками. Они будут выполнять роль...вы и так уже все поняли.

Сборка колеса

Для начала необходимо провести подготовку и смазать резьбы спиц консистентной смазкой. В случае с передним колесом смазываются все спицы. В случае с задним колесом смазываются только спицы с правой стороны, которые будут испытывать большее натяжение. Смазывать головки ниппелей можно только такой смазкой, которая совместима с алюминием, если обод таковой. Карбоновые обода я бы не рисковал мазать, так как он имеет тенденцию к окислению этими самыми смазками. В любом случае после того, как колесо будет готово, обязательно смойте всю смазку, чтобы она не повредила камеру и покрышку.

Набивка 

Присядьте, так будет удобнее.
Классическая схема спицовки колес включает в себя четыре группы спиц, по две с каждой стороны втулки. Они делятся, в свою очередь на хвостовые и лидирующие. Осуществлять набор спиц лучше всего по группам, так меньше шансов на возникновение путаницы.
И еще, было бы неплохо определить сторону вращения втулки. С задней всё понятно, там есть барабан и ошибки быть не должно. С передней надо смотреть на существующие надписи. Они должны располагаться так, чтобы вы могли их прочитать сидя за рулем велосипеда. Технической необходимости в этом нет, а вот эстетика и профессиональное качество будет оценено по достоинству вашими товарищами, соображающими в этом деле. Конечно, если втулка под дисковый тормоз, то все вопросы отпадают.

Напомню, что мы рассматриваем сборку колеса на 32/36 спиц. Для удобства мы остановимся на большем варианте, однако процесс от этого никак не изменится. На рисунках показана спицовка на 32 спицы.
Для простоты дальнейшего применения инструкции к колесам на 32 спицы, мы приведем импровизированную сводную таблицу, где будет указано соответствие количества спиц.

36 - 32
18 - 16
9   -   8
8   -   7

Хвостовые спицы

Учитывая, что речь сейчас будет идти о заднем колесе, то начинать мы будем с правой стороны втулки (там, где барабан). Вставляем спицы (9 штук) через одно отверстие резьбами внутрь втулки так, чтобы шляпки оказались на внешней стороне колеса.
Принципиального значения сторона, с которой вы начнете вставлять спицы не имеет, это вопрос удобства. Но мы уже будем отталкиваться от такого варианта.
Дальше нам пригодится обод. Смотрим на сторону его вращения, она должна быть такая же, как и у втулки.
Находим отверстие для соска камеры и смотрим на следующее за ним по вращению отверстие для спицы. Если смотреть на колесо справа, то от соска смотрим на следующее отверстие справа. Оно не будет размещаться точно по центру обода, а будет иметь смещение в левую или правую сторону относительно центра обода. Сверление отверстий так происходит не случайно и имеет своей целью плотную посадку ниппелей с учетом угла наклона спиц.
Итак, нам нужно отверстие для правой стороны втулки, значит, если на ободе следующее после соска отверстие ориентировано направо, то вставляем туда первую спицу. Если следующее за соском отверстие с левой стороны, то пропускаем его и вставляем спицу в “правое” отверстие. После проделанной работы накручиваем ниппель на пару оборотов.
Вот таким нехитрым способом мы получили “ключевую” “хвостовую” тянущую спицу. Ключевая спица всего одна, и мы уже её установили, дальше дело пойдет быстрее и проще. Напомню, что с правой стороны втулки во фланец через одно отверстие у нас вставлены 9 спиц. Берем следующую справа спицу и вставляем её через три отверстия на ободе, и так далее.
Еще раз. Спицы первой тянущей хвостовой группы должны иметь между собой по три пустых отверстия в ободе.

Далее разворачиваем колесо левой стороной к себе. Перед нами пустой фланец, если мы начнем вставлять спицы в него, то обнаружим, что отверстия на двух фланцах не совпадают — это нормально, втулка не бракованная, выдыхайте, так и должно быть.
Поворачиваем колесо так, чтобы клапан камеры  оказался наверху. Берем спицу с левого фланца, которая на втулке расположена левее относительно ключевой спицы и устанавливаем её слева от ключевой спицы на ободе.
Если все сделано правильно, то повернув колесо правой стороной к себе мы увидим, что первая спица левого фланца находится правее ключевой спицы и с ней не пересекается.
Процедуру повторяем и с остальными спицами на левом фланце. Принцип пропуска отверстий на левом фланце такой же, а спицы вставляем через одну так, чтобы шляпки оказывались снаружи колеса. Все их закрепляем ниппелями на пару оборотов, чтобы не выпадали. Всего на колесе должно быть уже 18 спиц (на ободе чередуются две спицы, два отверстия) или 16, если спиц 32. С хвостовыми спицами мы закончили.

Лидирующие спицы

Действуем дальше. Поворачиваем колесо правой стороной к себе (там, где барабан). Проворачиваем втулку по часовой стрелке так, чтобы спицы немного натянулись и смотрели своими концами в сторону противоположную вращению. То есть, втулку повернули вправо, а спицы наклоняются влево.
Теперь вставляем новую спицу в любое отверстие правого фланца так, чтобы шляпка оказалась внутри втулки. Напомню, что все хвостовые спицы, как бы, смотрят влево. А вот лидирующая спица должна направляться вправо, то есть, ее резьбовая оконцовка вытягивается в сторону вращения колеса. 
Устанавливаем ее так, чтобы она образовала три пересечения. Первые два пересечения должны проходить под лидирующей спицей, для формирования третьего придется лидирующую спицу немного изогнуть, чтобы заправить её под хвостовую. Далее тянем лидирующую спицу до обода и вставляем в одно из отверстий справа от двух хвостовых спиц.
Отверстий в ободе у вас должно быть два, вставляем лидирующую спицу в то, которое соответствует стороне фланца. Вы же помните, что сверление под ниппеля не происходит по центру, а происходит по принципу “одно слева, другое справа и так далее”. То есть, лидирующая спица с правого фланца обязана попасть в правое отверстие обода. 
Должен получиться следующий порядок по часовой стрелке: первой идет хвостовая спица правого фланца, за ней следует хвостовая спица левого фланца, а за ними, в соответствующем отверстии, находится лидирующая спица правого фланца (в следующем отверстии или через одно, соответствующем правой стороне обода); она проходит над двумя хвостовыми сверху и под одной хвостовой спицей снизу.
Если у вас всё так и получилось, то поздравляю, вы получили спицовку в три креста. Она является одной из самых прочных. Если вам хочется осуществить спицовку в два креста, то вы проделываете все то же самое, только поворачиваете спицу не так сильно вправо. Крест, который будет находиться ближе к ободу, должен образовываться прохождением лидирующей спицы под хвостовой.
Далее процедура повторяется со всеми оставшимися спицами (17 штук). Последние 9, которые будут вставляться со стороны левого фланца в любом случае попадут в свое отверстие на ободе, оно там будет единственным оставшимся. И помните, что шляпки лидирующих спиц должны оказаться с внутренней стороны фланца.
В случае, если вы все делали по инструкции, но лидирующая спица не дотягивается до обода — начинайте проверку правильности установки хвостовых спиц.

Первичное натяжение

Итак, все спицы на колесе, и оно уже приобрело относительно собранный вид. Ниппеля у нас пока закручены всего на пару оборотов. Теперь необходимо все ниппеля закрутить на одинаковое количество оборотов, чтобы получить более-менее равномерное натяжение.
Если вы подбирали спицы несколько длиннее расчетной величины, то хорошим ориентиром можно считать полностью перекрытую ниппелем резьбу на спице.
Делать такую протяжку удобнее отверткой или шуруповертом, или электрической отверткой. Хотя некоторые веломеханики закручивают ниппеля спицным ключом на равное количество оборотов.
Так проходимся по всем спицам. Они не должны быть сильно натянуты в конце этой процедуры, а также не должны быть прямыми.
Далее обращаем внимание на фланец. Когда спицы из него выходят они обладают плавным изгибом в сторону обода. Если его не убрать, то в процессе дальнейшей протяжки он сохранится и такое колесо долго не проходит. Спицы попросту станут прямыми под весом райдера и колесо потребует дополнительной регулировки.
Избавиться от этого изгиба довольно просто, большим пальцем надо прижать каждую спицу в сторону фланца в паре сантиметров от него.

Финальная протяжка и настройка

Всё, теперь колесо готово к финальному натяжению. Устанавливаем его в станок или в дропауты велосипеда. Если обод свободно ходит относительно втулки, то подкручиваем каждый ниппель ровно на один оборот. Начинать действие целесообразнее от единственного теперь незанятого отверстия в ободе — под нипель камеры. Так вы точно не ошибетесь и не сделаете лишних оборотов.

Продолжайте процедуру подкручивания на один оборот раз за разом пока не получите равномерное натяжение на всех спицах. Колесо на этом этапе должно начать приобретать свою жесткость.
Теперь появляется четыре аспекта, которые необходимо учитывать в дальнейшей работе над колесом.
Первое — элипс — горизонтальное биение обода, в народе именуется “яйцо”.
Второе — восьмерка — вертикальное биение обода.
Третье — зонт — смещаем его в соответствии с необходимостью.
Четвертое — натяжение спиц — выравниваем его в соответствии с необходимостью.

Исправлять сразу четыре проблемы в одном месте обода бессмысленно и контрпродуктивно. Начинать следует с той, которая наиболее ярко выражена. То есть, работая над зонтом не исправляйте восьмерки и яйца, иначе у вас ничего не получится. Делая одно будете сбивать другое.

Исправляем элипс

Если вершина элипса приходится на промежуток между спицами, то подтяните каждую из них на пол оборота. Если вершина изгиба пришлась на спицу, то подтяните её на один оборот, а две соседние с ней, идущие к другому фланцу, на пол оборота. Не пытайтесь добиться идеальной окружности первым же подтягиванием, она все равно не получится. Крутите колесо дальше и исправляйте следующие “косяки”.

Исправляем восьмерку

Если вершина изгиба приходится на левую сторону между спицами, то подтягиваем спицу, идущую от правого фланца на четверть оборота, а спицу, идущую от левого фланца, ослабляем на четверть оборота. Если изгиб обода пришелся не левую сторону и на спицу с левого фланца, то ее мы ослабляем на четверть оборота, но при этом подтягиваем две соседних спицы с правого фланца на восьмую часть оборота. Здесь действует тот же принцип, не пытайтесь всё выровнять сразу, крутите колесо дальше. Смотрите, где остается больше деформации, туда и устремляйте свое внимание.

Исправляем зонт

По мере исправления восьмерки необходимо приступать к формированию зонта. Когда боковое биение оказывается на уровне пары миллиметров проходимся по всем спицам правой стороны добавляя им по пол оборота. Если смещение зонта сильное, то можно и целый оборот накрутить. Начинать следует от соска, чтобы в последствии не запутаться. Когда вы окажетесь в миллиметре от цели, приступайте снова к исправлению восьмерок.

Если в процессе элипс окажется больше восьмерки, то принимайтесь за исправление него. Здесь по-прежнему действует правило — исправляем самый большой косяк первым. Когда мы перечисляли необходимые инструменты, мы не ничего не сказали об измерителе зонта. Он не потребуется, если вы работаете на хорошем станке.

Однако, для большей точности он вам потребуется. Особенно остро он потребуется в случае отсутствия станка.
Прикладываем измеритель центром к оси справа от колеса и настраиваем его так, чтобы плечи равномерно ложились на обод, а указатель центра касался оси колеса. Фиксируем настройки измерителя и прикладываем его к левой стороне колеса. Если плечи ложатся на обод, а центр нет, то зонт необходимо сместить вправо. Повторяем процедуру до тех пор, пока с обеих сторон измеритель зонта не будет одинаково прилегать всеми точками к колесу.

Натяжение спиц

Старайтесь делать его равномерным для каждой стороны колеса. С правой стороны оно будет больше, чем с левой. Так и должно быть, это нормально. Проверить степень натяжения спиц можно по высоте звука, если по спице ударить. Можно пробовать чувствовать по усилию на ключе. Однако способы эти не отличаются точностью. Для точности потребуется тензометр. Берем его в руки и используем по назначению.
Натяжение спиц с левой стороны колеса должно быть существенно слабее, чем с правой, если вы все делали правильно.

Перекручивание спиц

В процессе натяжения спиц, вы столкнетесь с проблемой — спицы будут проворачиваться вместе с ниппелем. Для того, чтобы избежать паразитных перекручиваний нужно придерживать спицу рукой. Нет, рукой вы ее не удержите на месте, но всегда почувствуете момент ее вращения. Нивелировать эффект довольно просто, достаточно вернуть ниппель немного обратно. То есть, делая четверть оборота вы поворачиваете ключ немного больше, но потом возвращаете ниппель немного обратно.

Тем не менее, как бы вы не старались, некоторые спицы все равно будут перекручены. Для того, чтобы “вернуть” их на место необходимо спицы пошевелить руками. Просто сжимаете в ладони по четыре спицы за раз. Вполне вероятно, что вы услышите хруст и щелчки — так и должно быть, ниппеля в это время занимают свои места в ободе и спицы принимают свою нормальную форму. Проще говоря, вы таким образом снимаете напряжения в спицах и ниппелях.

Другой способ снятия напряжения заключается в установке колеса осью втулки на твердую поверхность (пол или стена) и надавливание на обод обеими руками. Повторяется процедура несколько раз с обеих сторон колеса.

Деформация спиц

Если с кручением мы боролись, то деформации будем наносить умышленно. В местах пересечений спиц появляется тенденция к их деформации, и они образуют сравнительно плавный изгиб, к ободу идут по плавной изогнутой траектории. Нечто похожее уже было со спицами около фланцев, тогда мы справлялись большим пальцем руки. Теперь же этой силы уже будет недостаточно.

Берем что-то сравнительно плоское (гаечный ключ на 17, например) и вставляем между спицами параллельно оси вращения. Далее этот предмет поворачиваем в сторону так, чтобы обе спицы, между которыми он заключен, начали им подцепляться и натягиваться друг другом в месте пересечения. Спицы начнут изгибаться, именно это нам и требуется. После указанных действий плавных изгибов на спицах не будет, а в месте креста, где лидирующая спица проходит под хвостовой, образуется довольно резкий изгиб.

Нужны описанные деформации для того, чтобы спицы уже, на этапе сборки и регулировки, заняли свое пожизненное положение и не создавали паразитный запас деформации, который со временем будет уходить, ослабляя натяжение спиц. Теперь спицы от места изгиба тянутся к ободу и фланцу по прямой, что и требовалось. После процедуры деформации может понадобиться дополнительная настройка колеса и борьба с закручиванием спиц, но вы уже знаете, что и как делать.

Собранное описанным выше образом колесо проходит намного дольше колеса, которое было собрано роботом в заводских условиях, так как там с деформациями никто не работает. Что уж тут, далеко даже не все механики учитывают этот аспект.

Итак, если вам удалось собрать колесо своими руками, то примите наши поздравления. Если с первого раза не получилось — не тушуйтесь и пробуйте снова.

Про нестандартные технологии в следующей части статьи.