2011年2月7日 星期一

【簡單生活單車坊】輪組的特性與選擇



 


輪組的特性與選擇


 


輪子的幾個重要的特性:


買一組輪子,我們會考慮幾個特性: 重量,強度,空氣動力特性,順暢度,煞車性能,耐用度,方便性。我們就來看看這些特性。


1: 重量:


A:單純的輪重只是一個靜態指標參考,對於爬坡較具參考價值。一般較好的前花鼓重約80 -110gm,後花鼓200 -270gm,鋼絲每根約9 -12gm,輪圈變化較大,純碳纖維約在210 -300gm (窄框) 280 -420gm (大板框),鋁框350 -500gm,鋼絲頭,鋁的約重0.5g,銅的1gm。整組重介於1100 -1800gm間較常見。


B:相對旋轉重量 (rolling weight):比較重要。想像鏈球就較清楚,一個一公斤鏈球,鏈條一公尺來旋轉,要將它轉起來所需力量,與重量及鏈條長成正比。輪子也是同樣的道理,但是輪子的重量分佈並不像鏈球般單純,鋼絲、輪圈分佈從內到外都有,不過以輪圈與輪胎,所佔比例最大,因其位最外緣,重量也最高。而花鼓的旋轉重量幾乎不用考慮。


2: 強度:輪子的強度決定於幾個因素,輪圈強度,鋼絲數目,鋼絲張力,花鼓強度。輪圈越寬,強度越強,需要鋼絲數目越少。剛絲數越多、編的張力越大,強度越強。花鼓強度越夠,強度也更好。強度越佳,傳動效能越佳。


3: 順暢度:主要在於花鼓的培林數目、大小及品質。越順暢則培林磨擦力越小,越省力。很多輕量化的花鼓除了用上鈦的飛輪座,鋁合金甚至碳纖的軸。有些為減輕重量,用較小的培林,或少用 一兩 個培林,但賠上了耐用度與順暢度,並不是很理想。目前順暢度最好的培林是陶瓷的滾珠,因它可以做的更圓,號稱再40km/hr時,減低0.8-1.0 watt功率損耗,不過代價也很高,如果有興趣,ZippCampagnolo都有此消金的選擇。


4: 煞車性能: 鋁框的煞車性能較碳纖佳,散熱也較好,如再加以CNC或陶瓷邊-處理,連雨天都不用怕。碳纖輪框散熱較差,需用專用煞車片,煞車時較易有異音,嚇到路人,長下坡時較令人擔憂。 ( 想想看4-5萬的輪子,發出快毀滅的聲音,多令人心疼;若速度不夠快,還可以看到路人驚惶閃躲) 有些碳纖輪框會在煞車面膠合上鋁片,又重個100多克,而且膠合面在煞車的高溫下易有問題,也會需要的技術層面就更高了。


5: 耐用度:通常是煞車面磨平了,碳纖的則可以看到碳纖維裸露,不過這與每個人煞車習慣與路況有關。有些則是培林先掛了。


6: 方便性: 碳纖需用專用煞車片,且以管胎為多,換胎較麻煩。


7: 空氣動力特性: 以板輪為佳,且越寬者越佳,碟輪當然使最好的了。鋼絲數目越少,鋼絲越扁,也越佳。不過空氣動力特性越佳,也是要付出代價的,通常是逆風時,破風如箭;側風時,擋風如牆。你就開始蛇行,看到警察當心酒測被扣車。另外每家各有設計獨特之處,有些是理論派,有些是行銷手段,消費者要多比較。


輪組對於自行車行進的助益


大約有下列幾種: 降低空氣阻力,減低踩踏施力,增加慣性使踩踏平順。


1: 降低空氣阻力: 減低風阻也就減低耗能,以板輪破風性較好。


2: 減低踩踏施力: 通常是上坡時,經由減輕輪組整體重量幫助最大。


3: 增加慣性使踩踏平順: 相對旋轉重量越高者,慣性越高。


輪組的慣性


輪組的慣性取決於輪子的相對旋轉重量,我們有提到這個數值是無法直接測得,不過最重要的是輪圈與輪胎重。可以用一5 -10公斤的秤錘,以一條 1公尺的線纏繞於花鼓上,利用秤錘下墜來驅動,此種方法下,相對旋轉重量越大者,加速越慢,可達到的最高速度也較低。相對旋轉重量越小者,加速越快,可達到的最高速度也較高。相對旋轉重量,整體輪重也比較重。


這慣性有什麼用處呢?其實,這就相當於自行車上的蓄電池。


當你踩到車速40㎞,開始滑行,整車的儲存的動能有 (車重+體重速度平方+輪子的相對旋轉重量×車輪轉速的平方。一直都不踩的話,這些能量將會被阻力所抵消,車速也就變慢下來。儲存的能量越高,可滑行越遠,車速下降也就較慢。所以體重越高的車手,輪子的相對旋轉重量越大者,越有利。


體重高的選手,約75 -85公斤,通常可以輸出的功率較高,且輪子的重量佔整體重量比例低,不過長時間高輸出的耐力較差,他們的踩踏一般也比較間斷性;如衝刺型選手,這些選手通常也比較可以利用慣性輪的優勢,維持穩定的速度。他們一般會選用較重較寬的慣性輪,如Mavic Cosmic Carbon( 2000gm),慣性高又破風。


體重輕的選手,約65 -70公斤,通常可以輸出的功率較低,且輪子的重量佔整體重量比例較高,且長時間高輸出的耐力較佳,他們的踩踏一般也比較持續;如登山型選手。這些車手一不踩,速度下降較快,也因此加速減速機會較大,為了破風,選用太重的慣性輪,不僅負重比例增加,減速加速之間更耗能,容易疲乏,所以一般會用較輕的板輪,目標以破風為主,如Campagnolo Bora (1350gm)


慣性越大的板輪,騎乘時會有一種車子被拖著跑的感覺,但車速其實是一樣的。


目前因碳纖技術的進步,大板輪可以輕鬆做到1400gm以下,不再像鋁框,一定超過2000gm,車手的選擇也較多。


輪子的阻力決定於幾個因素


A: 輪徑越小,風阻力越小。不過地面滾動阻力較大。比如700C 650C


B: 三叉、四叉的輪組比鋼絲板輪組力小。


C: 車胎越細,風阻阻力越小。如: 700 -21C 700 -23C小。


D: 扁平鋼絲比圓鋼絲阻力小,板輪比方框阻力小。


3: 滾動阻力 (rolling resistance): 摩擦係數一但路面狀況與輪胎沒有改變,是一定的,約為0.3-0.5%. 這大約是時速17公里時的風阻。一般而言,輪徑越大、胎壓越高、光頭胎及乳膠內胎,阻力較小。也有提到充氮氣可減低阻力,且目前也有選手採用,像Ullrich


將輪子的特性配合上行進狀況,我們可以擬出一些準則:


1: 大集團平路高速騎乘:盡量躲在集團內,以較低的姿式騎乘,最好躲在體積較大較高的車手之後,效果越好。可選用慣性較高的板輪。當決定用板輪時,得看看當時風速,若風很大,板輪會嚴重影響操控,反而得不償失,若很想用,可考慮後輪使用輪框較寬,前輪輪框較窄的,因前輪影響操控較明顯。


2: 長登山上坡賽段: 如埔裡武嶺,竹山杉林溪,時速大概很難超過30㎞,這時風阻重要性低,整體重量與地面行進阻力較重要,輪子、輪胎以越輕越好,胎壓打到建議最高磅數,650C可能會有幫忙,不過要注意路面狀況。如以輕量的碳纖輪組,須特別留意長下坡時煞車的問題。不要騎上去,滾下來。


3: 混合型路況,上坡平路均有:輕量的板輪,1500gm左右,平路有點慣性,上坡也夠輕。


結論:


輪組的選擇需視情況而定,絕不是單一考量。上述有些不需花大錢的工作你做到了嗎?這才是第一個你該做的事!


市面上輪組千奇百怪,從NT 5000-NT 180000都有,有的號稱輕量,有的誇耀強度,設技的花招講的好像是輪子的相對論。但當選手需要的是一組耐用,耐操,強度夠,穩定度佳,可以在歐洲石板路的賽道上,讓他無畏的往前時,你猜哪一組輪子是首選呢? 202 ? 303 ? 404? Campy Bora? Hyperon? Mavic Ksyrium ? Shimao 7800? 真慘!以上皆非。雀屏中選的是:資深技師手工編的3236孔手工輪組,用上Campy Record Shimano Dura-ace 花鼓,鋁合金方框,DTSAPIM 鋼絲,還有銅質鋼絲頭。


想到這裡,我又想起牛頓的萬有引力,也許這是科學家的共識,你不用擔心明天睜開眼睛時,它已經被推翻。也許它每天就在你身邊發生,也許它是讓你犁田時頭破血流,確定的是它讓我對騎上武嶺,又愛又恨!!!!!!


 


 


引用自:http://bikepapago.blogspot.com/2009/02/blog-post_27.html


 




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