Sepeda
Latar Belakang
Sepeda adalah salah satu moda transportasi paling populer di dunia, dengan sekitar 800 juta sepeda melebihi jumlah mobil dua banding satu. Sepeda juga merupakan kendaraan yang paling hemat energi—pengendara sepeda membakar sekitar 35 kalori per mil (22 kalori per km), sementara mobil membakar 1.860 kalori per mil (1.156 kalori per km). Sepeda digunakan tidak hanya untuk transportasi, tetapi juga untuk kebugaran, kompetisi, dan touring. Mereka datang dalam berbagai bentuk dan gaya, termasuk sepeda balap, sepeda segala medan, dan sepeda stasioner, serta sepeda unicycle, becak, dan tandem.
Sejarah
Sejak tahun 1490, Leonardo da Vinci telah membayangkan sebuah mesin yang sangat mirip dengan sepeda modern. Sayangnya, da Vinci tidak mencoba membuat kendaraan itu, sketsanya juga tidak ditemukan sampai tahun 1960-an. Pada akhir 1700-an seorang Prancis bernama Comte de Sivrac menemukan Celerifere, kuda hobi kayu mentah yang terbuat dari dua roda dan dihubungkan dengan balok. Pengendara akan duduk di atas balok dan mendorong alat dengan mendorong kakinya ke tanah.
Pada tahun 1816, Baron Karl von Drais dari Jerman merancang kuda hobi yang dapat dikemudikan, dan dalam beberapa tahun, menunggang kuda menjadi hobi yang modis di Eropa. Pengendara juga menemukan bahwa mereka dapat mengendarai perangkat dengan kaki dari tanah tanpa kehilangan keseimbangan. Maka, pada tahun 1840, seorang pandai besi Skotlandia bernama Kirkpatrick Macmillan membuat perangkat roda dua yang dioperasikan dengan pedal. Dua tahun kemudian, ia melakukan perjalanan sejauh 40 mil (64 km) secara terus-menerus selama perjalanan pulang pergi sejauh 140 mil (225 km) ke Glasgow. Beberapa dekade kemudian, seorang Prancis, Ernest Michaux, merancang kuda hobi yang menggunakan engkol dan pedal berputar yang terhubung ke gandar depan. Velocipede, dibuat dengan roda kayu dan besi bingkai dan ban, memenangkan julukan "boneshaker."
Tahun 1860-an terbukti menjadi dekade penting untuk perbaikan sepeda dengan penemuan hub bantalan bola, roda berjari logam, ban karet padat, dan perpindahan gigi empat kecepatan yang dioperasikan dengan tuas. Sekitar tahun 1866 versi yang tidak biasa dari Velocipede dibuat di Inggris oleh James Stanley. Itu disebut Biasa, atau Penny Farthing, dan memiliki roda depan yang besar dan roda belakang yang kecil. Ordinaries segera diekspor ke AS di mana sebuah perusahaan mulai memproduksinya juga. Sepeda-sepeda ini beratnya 70 pon (32 kg) dan berharga $300—jumlah yang cukup besar pada saat itu.
Pada tahun 1885, orang Inggris lainnya, John Kemp Starley, menciptakan Rover Safety, disebut demikian karena lebih aman daripada Ordinary yang cenderung menggiring pengendara melewati roda depan yang besar saat berhenti mendadak. Keselamatan memiliki roda berukuran sama yang terbuat dari karet padat, roda belakang yang digerakkan oleh rantai, dan bingkai berbentuk berlian. Perkembangan penting lainnya di tahun 1800-an termasuk penggunaan ban pneumatik John Boyd Dunlop, yang memiliki ban dalam berisi udara yang menyediakan peredam kejut. Rem coaster dikembangkan pada tahun 1898, dan tak lama kemudian freewheeling membuat bersepeda lebih mudah dengan membiarkan roda terus berputar tanpa mengayuh.
Bingkai terdiri dari segitiga depan dan belakang, bagian depan benar-benar membentuk lebih dari segi empat empat tabung:tabung atas, kursi, bawah, dan kepala. Segitiga belakang terdiri dari chainstays, seattays, dan dropout roda belakang. Terlampir pada tabung kepala di bagian depan bingkai adalah garpu dan tabung kemudi.
Selama tahun 1890-an sepeda menjadi sangat populer, dan elemen dasar sepeda modern sudah ada. Pada paruh pertama abad ke-20, paduan baja yang lebih kuat memungkinkan pipa rangka yang lebih tipis yang membuat sepeda lebih ringan dan lebih cepat. Roda gigi derailleur juga dikembangkan, memungkinkan pengendaraan yang lebih mulus. Setelah Perang Dunia Kedua, popularitas sepeda merosot ketika mobil berkembang, tetapi bangkit kembali pada 1970-an selama krisis minyak. Sekitar waktu itu, sepeda gunung ditemukan oleh dua orang California, Charlie Kelly dan Gary Fisher, yang menggabungkan ban lebar dari sepeda balon tua dengan teknologi sepeda balap yang ringan. Dalam 20 tahun, sepeda gunung menjadi lebih populer daripada sepeda balap. Segera hibrida dari dua gaya menggabungkan kebajikan masing-masing.
Bahan Baku
Bagian terpenting dari sepeda adalah kerangka berbentuk berlian, yang menghubungkan komponen bersama dalam konfigurasi geometris yang tepat. Rangka memberikan kekuatan dan kekakuan pada sepeda dan sangat menentukan penanganan sepeda. Bingkai terdiri dari segitiga depan dan belakang, bagian depan benar-benar membentuk lebih banyak segi empat dari empat tabung:tabung atas, kursi, bawah, dan kepala. Segitiga belakang terdiri dari chainstays, seattays, dan dropout roda belakang. Terlampir pada tabung kepala di bagian depan bingkai adalah garpu dan tabung kemudi.
Untuk sebagian besar sejarah sepeda, rangkanya dibuat dari baja dan baja paduan yang berat namun kuat. Bahan bingkai terus ditingkatkan untuk meningkatkan kekuatan, kekakuan, ringan, dan daya tahan. Tahun 1970-an mengantarkan generasi baru baja paduan yang lebih serbaguna yang dapat dilas secara mekanis, sehingga meningkatkan ketersediaan rangka yang ringan dan murah. Dalam dekade berikutnya bingkai aluminium ringan menjadi pilihan populer. Logam terkuat, bagaimanapun, adalah baja dan titanium dengan harapan hidup yang mencakup dekade, sementara aluminium mungkin kelelahan dalam tiga sampai lima tahun.
Kemajuan teknologi pada 1990-an menyebabkan penggunaan rangka yang lebih ringan dan lebih kuat yang terbuat dari komposit serat struktural seperti karbon. Bahan komposit, tidak seperti logam, bersifat anisotropik; yaitu, mereka paling kuat di sepanjang sumbu serat. Dengan demikian, komposit dapat dibentuk menjadi bingkai satu bagian, memberikan kekuatan jika diperlukan.
Komponen, seperti roda, pemindah gigi, rem, dan rantai, biasanya terbuat dari baja tahan karat. Komponen ini umumnya dibuat di tempat lain dan dibeli oleh produsen sepeda.
Manufaktur
Proses
Tabung bingkai mulus dibangun dari balok baja padat yang ditusuk dan "ditarik" ke dalam tabung melalui beberapa tahap. Ini biasanya lebih unggul dari tabung jahitan, yang dibuat dengan menggambar stok strip baja datar, membungkusnya menjadi tabung, dan mengelasnya bersama sepanjang tabung. Tabung mulus kemudian dapat dimanipulasi lebih lanjut untuk meningkatkan kekuatannya dan menurunkan beratnya dengan menyeruduk, atau mengubah ketebalan dinding tabung. Butting melibatkan peningkatan ketebalan dinding pada sambungan, atau ujung tabung, di mana tegangan paling besar diberikan, dan penipisan dinding di tengah tabung, di mana ada tekanan yang relatif kecil. Pipa sela juga meningkatkan ketahanan bingkai. Tabung sela mungkin bersela tunggal, dengan salah satu ujungnya lebih tebal; berselaput ganda, dengan kedua ujungnya lebih tebal dari bagian tengahnya; triple-butted, dengan ketebalan yang berbeda di kedua ujungnya; dan quad-butted, mirip dengan triple, tetapi dengan bagian tengah menipis ke arah tengah. Tabung ketebalan konstan, bagaimanapun, juga sesuai untuk sepeda tertentu.
Tabung dirakit menjadi bingkai dengan mematri tangan atau mengelas dengan mesin, yang pertama menjadi proses yang lebih padat karya dan karenanya lebih mahal. Komposit dapat disambung dengan lem yang kuat atau pengikat plastik. Komponen umumnya dibuat dengan mesin dan dapat dipasang ke rangka dengan tangan atau mesin. Penyesuaian akhir dilakukan oleh pembuat sepeda yang terampil.
Memasang Bingkai
Menjahit tabung
- 1 Logam dianil, atau dilunakkan dengan pemanasan, dan dilubangi untuk membentuk "lubang", atau "mekar". Ini dipanaskan lagi, diasamkan dalam asam untuk menghilangkan kerak, dan dilumasi.
- 2 Lubang diukur, dipotong, dan dipasangkan dengan presisi ke dimensi yang sesuai. Ukuran rangka untuk sepeda dewasa umumnya berkisar antara 19-25 inci (48-63 cm) dari bagian atas tabung tiang tempat duduk hingga bagian tengah gantungan engkol.
- 3 Selanjutnya, lubang-lubang itu dipasang di atas mandrel, atau batang, yang dipasang pada bangku imbang. Untuk mencapai ukuran yang tepat, lubang melewati cetakan yang meregangkannya menjadi tabung yang lebih tipis dan lebih panjang, proses yang disebut penarikan dingin.
- 4 Tabung dapat dibentuk dan meruncing menjadi berbagai desain dan panjang. Bilah garpu pengukur lancip mungkin harus melewati lebih dari selusin operasi untuk mencapai kekuatan, berat, dan ketahanan yang tepat.
Mematri, mengelas, dan menempelkan
- 5 Tabung dapat disambung menjadi bingkai dengan tangan atau mesin. Bingkai dapat dibrazing, dilas, atau direkatkan, dengan atau tanpa lug, yang merupakan selongsong logam yang menghubungkan dua atau lebih tabung pada sambungan. Mematri pada dasarnya adalah pengelasan pada suhu sekitar 1600 ° F (871 ° C) atau lebih rendah. Pembakar gas diatur secara merata di sekitar lug yang dipanaskan, membentuk fluks putih yang meleleh dan membersihkan permukaan, mempersiapkannya untuk mematri. Pengisi mematri umumnya kuningan (paduan tembaga-seng) atau perak, yang meleleh pada suhu yang lebih rendah daripada tabung yang disambung. Pengisi diterapkan dan saat meleleh, ia mengalir di sekitar sambungan, menyegelnya.
Menyelaraskan dan membersihkan
- 6 Bingkai rakitan ditempatkan ke dalam jig dan diperiksa untuk keselarasan yang tepat. Penyesuaian dilakukan saat bingkai masih panas dan mudah dibentuk.
- 7 Fluks berlebih dan logam patri dibersihkan dengan pengawetan dalam larutan asam dan dengan mencuci dan menggiling logam patri sampai halus.
- 8 Setelah logam mendingin, penyelarasan presisi lebih lanjut dibuat.
Menyelesaikan
- 9 Bingkai dicat, tidak hanya untuk menciptakan tampilan yang lebih sempurna, tetapi juga untuk melindungi bingkai. Bingkai pertama-tama dilapisi dengan lapisan bawah dan kemudian dicat dengan enamel berwarna. Cat dapat diterapkan dengan penyemprotan tangan atau dengan melewatkan bingkai melalui ruang penyemprotan elektrostatik otomatis. Bingkai bermuatan negatif menarik semprotan cat bermuatan positif saat bingkai berputar untuk cakupan penuh. Akhirnya, transfer dan pernis diterapkan pada bingkai. Pelapisan krom juga dapat digunakan sebagai pengganti cat pada komponen seperti bilah garpu.
Merakit
Komponen
Pemindah gigi dan tuas pemindah gigi
- 10 Tergantung pada gaya sepedanya, tuas pemindah gigi dipasang pada tabung bawah—populer pada sepeda balap—di batang, atau di ujung stang. Sebuah kabel terpasang, yang memanjang ke pemindah gigi (derailleurs) depan dan belakang. Pemindah gigi (derailleurs) depan, yang memindahkan rantai dari satu sproket penggerak ke sproket penggerak lainnya, dapat dijepit atau dibrazing pada tabung pengaman. Pemindah gigi (derailleurs) belakang dapat dipasang dengan gantungan yang dipasang dengan baut atau gantungan integral.
Setang, batang, dan headset
- 11 Setang mungkin terangkat, rata, atau saya jatuh. Mereka dibaut ke batang sepeda yang kemudian dipasang ke tabung kepala. Komponen headset, termasuk bantalan, cangkir, dan mur pengunci, terpasang pada tabung kepala. Headset memungkinkan garpu berputar di dalam tabung kepala dan dengan demikian membuat kemudi lebih mudah.
Rem
- 12 Tuas rem dipasang ke setang. Kabel memanjang ke rem dan diikat ke kaliper. Pita, terbuat dari plastik atau kain, kemudian dapat dilekatkan pada setang dan ujungnya ditancapkan.
Sadel dan tiang kursi
- 13 Tiang tempat duduk umumnya terbuat dari baja atau paduan aluminium dan dibaut atau dijepit pada posisinya. Pelana umumnya terbuat dari bantalan yang dicetak dan dilapisi dengan bahan nilon atau plastik. Meskipun kulit adalah norma untuk pelana untuk waktu yang lama, itu kurang umum digunakan saat ini.
Crankset
- 14 Crankset menopang pedal dan mentransfer daya dari pedal ke rantai dan roda belakang. Cranksets terdiri dari lengan engkol baja atau paduan aluminium, cincin rantai, dan rakitan braket bawah poros, cangkir, dan bantalan. Mereka dipasang dengan baut dan tutup ke braket bawah rangka sepeda. Pedal kemudian disekrup ke ujung lengan engkol.
Roda, ban, dan hub
- 15 Pabrikan roda mematuhi sistem A J International Standards Organization (ISO) untuk diameter roda dan ukuran ban. Roda dapat dibuat dengan mesin, yang menggulung strip baja menjadi lingkaran yang dilas menjadi pelek. Pelek dibor untuk menerima jari-jari, yang diikat satu putaran pada satu waktu antara pelek dan flensa hub.
- 16 Sebuah roda harus diluruskan, atau diluruskan, dalam arah radial dan lateral untuk mencapai tegangan yang seragam. Selanjutnya, rim liner, ban, dan ban dalam dipasang. Rantai juga dapat dipasang ke sepeda.
- 17 Roda belakang dilengkapi dengan roda bebas/, terdiri dari beberapa roda penggerak dan spacer, yang membebaskan roda belakang dari mekanisme engkol saat pengendara berhenti mengayuh.
- 18 Roda dipasang ke rangka sepeda melalui poros yang melewati hub roda. Gandar dapat dikencangkan dengan baut di ujungnya atau dengan tusuk sate lepas cepat.
Masa Depan
Masa depan sepeda terlihat menjanjikan saat kita mendekati abad ke-20. Perkembangan teknologi sepeda pada tahun 1990-an telah membawa kemajuan dalam desain kendaraan bertenaga manusia (HPV). Kebanyakan HPV adalah low-slung recumbents, yang lebih aerodinamis daripada sepeda konvensional dan karenanya mengurangi hambatan dan meningkatkan kecepatan. Recumbents juga lebih aman, dan banyak yang menyediakan ruang kargo dan perlindungan cuaca. Sebuah hibrida dari sepeda dan mobil yang disebut Ecocar mulai muncul di jalan-jalan Eropa pada 1990-an. Dirancang oleh ahli bedah Belanda, Wim Van Wijnen, menyediakan perlindungan cuaca, keamanan, ruang bagasi, perawatan yang mudah, kenyamanan, dan kecepatan.
Penggunaan teknologi komputer sangat meningkatkan kemampuan desain produsen dan desainer. Desainer dapat mensimulasikan berbagai gaya yang bekerja pada sepeda, seperti mengayuh dan guncangan di jalan. Program yang dihasilkan komputer membuat pengujian lebih sederhana, dan variasi desain dimodifikasi dengan lebih mudah dan cepat.