Un radio es una de varias varillas que irradian desde el centro de una rueda (el cubo donde se conecta el eje ), conectando el cubo con la superficie de tracción redonda.
El término originalmente se refería a porciones de un tronco que habían sido rajadas (divididas a lo largo) en cuatro o seis secciones. Los miembros radiales de una rueda de carro se hicieron tallando un radio (de un tronco) hasta darle su forma final. Un Spokeshave es una herramienta desarrollada originalmente para este propósito. Con el tiempo, el término radio se aplicó más comúnmente al producto terminado del trabajo del carretero que a los materiales que utilizaban.
La rueda de radios se inventó para permitir la construcción de vehículos más ligeros y rápidos. La evidencia física más antigua de ruedas de radios se encontró en la cultura Sintashta , que data de c. 2000 a. C. [1] Poco después, las culturas equinas de la región del Cáucaso utilizaron carros de guerra con ruedas de radios tirados por caballos durante la mayor parte de tres siglos. Se adentraron profundamente en la península griega , donde se unieron a los pueblos mediterráneos existentes para dar origen, eventualmente, a la Grecia clásica después de la ruptura del dominio minoico y las consolidaciones lideradas por Esparta y Atenas preclásicas .
Período neocalcolítico /protohistórico (1800-1200 a. C.) [nota 1] pinturas en varias regiones de la India, como Chibbar Nulla, Chhatur Bhoj Nath Nulla, Kathotia, etc., representan el uso de carros con ruedas de radios . [5] [6]
Los carros celtas introdujeron un aro de hierro alrededor de la rueda en el primer milenio a. C. La rueda de radios se siguió utilizando sin modificaciones importantes hasta la década de 1870, cuando se inventaron las ruedas de alambre y los neumáticos de caucho. [7]
Los radios pueden ser de madera, metal o fibra sintética dependiendo de si estarán en tensión o compresión .
El tipo original de rueda de radios con radios de madera se utilizaba para carruajes y carros tirados por caballos . En los primeros automóviles se utilizaban normalmente ruedas de radios de madera del tipo de artillería .
En una rueda de madera simple, una carga sobre el cubo hace que la llanta se aplane ligeramente contra el suelo a medida que el radio de madera más bajo se acorta y se comprime. Los demás radios de madera no muestran cambios significativos.
Los radios de madera están montados radialmente . También están abombados, normalmente hacia el exterior del vehículo, para evitar que se tambaleen. Además, el abombamiento permite que la rueda compense la expansión de los radios debido a la humedad absorbida al abombar más. [8]
Para su uso en bicicletas , las pesadas ruedas con radios de madera fueron reemplazadas por ruedas más ligeras con radios hechos de alambres metálicos tensados y ajustables, llamadas ruedas de alambre . También se utilizan en sillas de ruedas , motocicletas , automóviles y los primeros aviones .
Algunos tipos de ruedas tienen radios extraíbles que se pueden reemplazar individualmente si se rompen o doblan. Estos incluyen ruedas de bicicletas y sillas de ruedas. Las bicicletas de alta calidad con ruedas convencionales utilizan radios de acero inoxidable , mientras que las bicicletas más baratas pueden utilizar radios galvanizados (también llamados "inoxidables") o cromados . Si bien un radio de buena calidad es capaz de soportar alrededor de 225 kgf (c. 500 libras-fuerza o 2200 newtons ) de tensión, se utilizan con una fracción de esta carga para evitar sufrir fallas por fatiga. Dado que los radios de las ruedas de bicicletas y sillas de ruedas sólo están tensos, ocasionalmente también se utilizan materiales flexibles y resistentes, como fibras sintéticas. [9] Los radios metálicos también pueden ser ovalados o perfilados para reducir la resistencia aerodinámica y conificados (doble o incluso triple) para reducir el peso manteniendo la resistencia.
Una variación de la rueda de radios de alambre fue el "Disco de tensión" de Tioga, que superficialmente parecía ser un disco sólido pero, de hecho, se construyó utilizando los mismos principios que una rueda de radios de tensión normal. En lugar de radios de alambre individuales, se utilizó un hilo continuo de Kevlar ( aramida ) para unir el buje a la llanta bajo alta tensión. Los hilos estaban encerrados en un disco translúcido para protección y algún beneficio aerodinámico, pero este no era un componente estructural.
Los radios de alambre pueden ser radiales al cubo, pero más a menudo se montan tangencialmente al cubo. Los radios tangenciales permiten la transferencia de par entre la llanta y el buje. Por lo tanto, los radios tangenciales son necesarios para la rueda motriz, que recibe torque en el buje al pedalear, y cualquier rueda que utilice frenos montados en el buje, como frenos de disco o de banda, que transfieren el torque desde la llanta al freno en la dirección opuesta (a través de el cubo) al frenar.
La construcción de una rueda con radios tensores a partir de sus partes constituyentes se denomina construcción de ruedas y requiere el procedimiento de construcción correcto para obtener un producto final resistente y duradero. Los radios tensados suelen estar unidos a la llanta o, a veces, al buje con una cabecilla para radios . El otro extremo suele estar martillado formando un disco o rara vez doblado en forma de "Z" para evitar que salga por su orificio en el cubo. La versión curvada tiene la ventaja de sustituir un radio roto en una rueda trasera de bicicleta sin tener que quitar los engranajes traseros .
Las ruedas de alambre, con su excelente relación peso-resistencia, pronto se hicieron populares para los vehículos ligeros. En los automóviles de uso diario, las ruedas de alambre pronto fueron reemplazadas por ruedas de disco de metal, menos costosas, pero las ruedas de alambre siguieron siendo populares en los autos deportivos hasta la década de 1960. Las ruedas de radios siguen siendo populares en motocicletas y bicicletas .
Al construir una rueda de bicicleta , los radios deben tener la longitud correcta; de lo contrario, es posible que no haya suficientes hilos enganchados, lo que produce una rueda más débil, o pueden sobresalir de la llanta y posiblemente perforar la cámara de aire.
En el caso de los radios de bicicleta, la longitud del radio se define desde el asiento de la brida hasta la punta de la rosca. Para radios con extremos doblados, la longitud nominal del radio no incluye el ancho del radio en el extremo doblado.
Para ruedas con radios cruzados (que son la norma), la longitud de radios deseada es
dónde
Respecto a d : Para una rueda simétrica, como una rueda delantera sin freno de disco, esta es la mitad de la distancia entre las pestañas. Para una rueda asimétrica, como una rueda delantera con freno de disco o una rueda trasera con desviador de cadena , el valor de d es diferente para los lados izquierdo y derecho.
a es el ángulo entre (1) el radio hasta el orificio de la tetina en la llanta a la que se fija un radio, y (2) el radio hasta el orificio de la brida que sujeta el radio. El radio cruza 1, 2 o 3 radios que apuntan en sentidos opuestos, según el diseño del cordón. En la brida, el ángulo entre los radios de los agujeros adyacentes es de 360°/ m (para agujeros equiespaciados). Por cada radio cruzado, el buje gira con respecto a la llanta un "ángulo entre los orificios de las bridas adyacentes". Por lo tanto, multiplicar el "ángulo entre orificios de brida adyacentes" por k da el ángulo a . Por ejemplo, una rueda de 32 radios tiene 16 radios por lado, 360° dividido por 16 equivale a 22,5°. Multiplique 22,5° ("ángulo entre orificios de brida adyacentes") por el número de cruces para obtener el ángulo a ; si hay 3 cruces, la rueda de 32 radios tiene un ángulo a de 67,5°. Respecto a r 3 : El tamaño de los orificios de los radios en la brida no importa para la longitud de radio necesaria. Este término elimina el efecto del tamaño del agujero. Dado que los agujeros suelen ser pequeños (poco más de 2 mm de diámetro), el efecto es pequeño y en la práctica importa poco.
Para ruedas de radios radiales (cruces por cero), la fórmula se simplifica al teorema de Pitágoras , siendo la longitud de los radios l más r 3 la pendiente, r 2 menos r 1 la base y d la elevación:
La fórmula de longitud de los radios calcula la longitud de la diagonal espacial de una caja rectangular imaginaria . Imagínese sostener una rueda frente a usted de modo que una tetina quede en la parte superior. Mire la rueda a lo largo del eje. El radio que pasa por el orificio superior ahora es una diagonal de la caja imaginaria. La caja tiene una profundidad de d , una altura de r 2 - r 1 cos( α ) y un ancho de r 1 sin( a ).
De manera equivalente, se puede utilizar la ley de los cosenos para calcular primero la longitud del radio proyectado en el plano de la rueda (como se ilustra en el diagrama), seguido de una aplicación del teorema de Pitágoras .
