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标题: 转关于轮组的一点唠叨 [打印本页]

作者: 涅槃 时间: 2010-7-8 12:25
标题: 转关于轮组的一点唠叨
自行车行进时阻力的分析：

自行车行进时阻力主要有四个来源，自行车内部摩擦力、风阻、重力及轮子的磨擦力。

1: 自行车内部摩擦力: 主要来自花鼓及BB转动时的摩擦力，链条传动时的摩擦力，轮子本身的传动效能。车速越慢，此部份所占比例越高。一般而言，一条润滑顺畅的炼条，传动效率大于90%，可以达到94-95%，所以先看看自己的炼条，是不是已经看不到不锈钢的颜色呢？

2: 风阻: 风阻最重要决定于相对风速及有效的阻风面积。想象台风中，风越强(风速)，伞越大(阻风面积)，越易开花，也越走不动。

相对风速: 决定于自行车速与风速，逆风时相加，顺风相减。小考题: 以时速30公里在时速10公里风速下逆风前进，相对风速为多少? 答案不是四十的人，请向国小老师报到。

有效的阻风面积: 自行车的阻风面有: 身体，车架，手把，车衣，水壶架，安全帽，大齿盘，前煞车。人体阻力约占70%，自行车30%。而我们如果改变一台自行车及穿著或得到多大的效果呢？

以25英里( 42.25公里)的个人计时赛为例:

改变的设定节省的时间 (单位: 秒)

传统钢丝的板轮 30
低风阻车架 42
计时赛手把 30-60
连身长袖莱卡车衣 14-25
低风阻水壶架及水壶 14
低风阻安全帽 20-25
卡式踏板、鞋套 9
低风阻大齿盘 6
前后碟轮轮组 70
下把位 180

我们可以看到轮组的助益效果约在0.5-1%.约占风阻中的5-7%。

各位有没有注意到连水壶架都有帮忙，难怪计时赛时，车手常不带水的。TREK 的计时赛用车甚至曾把水带直接做在下管内，接ㄧ根吸管在龙头边喝。

3: 重力: 上坡时的主要阻力。
4: 地面摩擦力: 不管车速多快，磨擦力是恒定不变的。

阻力的构成与车速：

那我们就来看看这些阻力到底有多重要，以下以平路为例:

1: 蓝线中，地面磨擦力是不会变的，而车子内部阻力是会随车速上升而稍微变大。
2: 风阻在低速时，比摩擦力小，17km/hr时约相当，此后车速越快，风阻几乎是以与车速平方上升。
3: 高速与低速的阻力比例不一样，通常高速是指30-40㎞/hr以上。
4: 爬坡时，当时速低于30㎞/hr，速度较低，重力影响已远超过风阻。

如何降低阻力：
降低阻力可分为下列方式
一: 降低风阻:
A: 跟车: 这是最有效的方法。骑在大集团中，跟车，在高速时(大于40㎞)可以降低25-40%耗能。花费＝○。如下图:

B: 较低的骑乘姿势: 第二有效的方法，花费＝○。最好进风洞测一下，省钱一点的，就趁台风来的时候去测试看看。
C: 空气动力套件: 包括车架，手把，轮组，水壶架、、、、、、、、、、、等。花费＝＄＄＄＄＄(＝￡￡￡)！
D: 穿著: 莱卡连身长袖车衣，计时赛用安全帽，鞋套，花费＝￥￥￥(日币)。噢！对了，还要刮腿毛，效果也不错，用拔的更加赞，毛浓密一点的，说不定顺便减重个十来克。。另外买合身一点的车衣也有帮忙，大部分的人都买大了一到两号。

二: 减低阻力：

A: 选择较细的胎，胎压加高，以管状胎较易达到。越薄的胎，胎压越高阻力越小；乳胶内胎也有帮助。
B: 越小的轮径风阻力越小，且相对旋转重量也低，净重也低；不过前进时地面阻力较高，路面越不平越明显。想象要压过一5公分高的阶梯，小轮子较大轮子难爬上去。
C: 润滑BB，花鼓，调整好链条长度，最重要是炼条要干净，勤清洗上油。

三: 降低车重，减一点肥油，出发前记得上厕所。减轻车重，花费＝＄＄＄＄＄
以上只是给各位一个概念，让各位知道轮组在整体中的地位

轮组的特性与选择：

轮子的几个重要的特性:
买一组轮子，我们会考虑几个特性: 重量，强度，空气动力特性，顺畅度，煞车性能，耐用度，方便性。我们就来看看这些特性。
1: 重量:
A：单纯的轮重只是一个静态指标参考，对于爬坡较具参考价值。一般较好的前花鼓重约80-110gm，后花鼓200-270gm，钢丝每根约9-12gm，轮圈变化较大，纯碳纤维约在210-300gm(窄框) 280-420gm(大板框)，铝框350-500gm，钢丝头，铝的约重0.5g，铜的1gm。整组重介于1100-1800gm间较常见。
B：相对旋转重量 (rolling weight)：比较重要。想象链球就较清楚，一个一公斤链球，链条一公尺来旋转，要将它转起来所需力量，与重量及链条长成正比。轮子也是同样的道理，但是轮子的重量分布并不像链球般单纯，钢丝、轮圈分布从内到外都有，不过以轮圈与轮胎，所占比例最大，因其位最外缘，重量也最高。而花鼓的旋转重量几乎不用考虑。
2: 强度：轮子的强度决定于几个因素，轮圈强度，钢丝数目，钢丝张力，花鼓强度。轮圈越宽，强度越强，需要钢丝数目越少。刚丝数越多、编的张力越大，强度越强。花鼓强度越够，强度也更好。强度越佳，传动效能越佳。
3: 顺畅度：主要在于花鼓的培林数目、大小及品质。越顺畅则培林磨擦力越小，越省力。很多轻量化的花鼓除了用上钛的飞轮座，铝合金甚至碳纤的轴。有些为减轻重量，用较小的培林，或少用一两个培林，但赔上了耐用度与顺畅度，并不是很理想。目前顺畅度最好的培林是陶瓷的滚珠，因它可以做的更圆，号称再40km/hr时，减低0.8-1.0 watt功率损耗，不过代价也很高，如果有兴趣，Zipp与Campagnolo都有此消金的选择。
4: 煞车性能: 铝框的煞车性能较碳纤佳，散热也较好，如再加以CNC或陶瓷边－处理，连雨天都不用怕。碳纤轮框散热较差，需用专用煞车片，煞车时较易有异音，吓到路人，长下坡时较令人担忧。 ( 想想看4-5万的轮子，发出快毁灭的声音，多令人心疼；若速度不够快，还可以看到路人惊惶闪躲) 有些碳纤轮框会在煞车面胶合上铝片，又重个100多克，而且胶合面在煞车的高温下易有问题，也会需要的技术层面就更高了。
5: 耐用度：通常是煞车面磨平了，碳纤的则可以看到碳纤维裸露，不过这与每个人煞车习惯与路况有关。有些则是培林先挂了。
6: 方便性: 碳纤需用专用煞车片，且以管胎为多，换胎较麻烦。
7: 空气动力特性: 以板轮为佳，且越宽者越佳，碟轮当然使最好的了。钢丝数目越少，钢丝越扁，也越佳。不过空气动力特性越佳，也是要付出代价的，通常是逆风时，破风如箭；侧风时，挡风如墙。你就开始蛇行，看到警察当心酒测被扣车。另外每家各有设计独特之处，有些是理论派，有些是行销手段，消费者要多比较。

轮组对于自行车行进的助益：

大约有下列几种: 降低空气阻力，减低踩踏施力，增加惯性使踩踏平顺。

1: 降低空气阻力: 减低风阻也就减低耗能，以板轮破风性较好。
2: 减低踩踏施力: 通常是上坡时，经由减轻轮组整体重量帮助最大。
3: 增加惯性使踩踏平顺: 相对旋转重量越高者，惯性越高。

轮组的惯性：

轮组的惯性取决于轮子的相对旋转重量，我们有提到这个数值是无法直接测得，不过最重要的是轮圈与轮胎重。可以用一5-10公斤的秤锤，以一条1公尺的线缠绕于花鼓上，利用秤锤下坠来驱动，此种方法下，相对旋转重量越大者，加速越慢，可达到的最高速度也较低。相对旋转重量越小者，加速越快，可达到的最高速度也较高。相对旋转重量，整体轮重也比较重。
这惯性有什么用处呢？其实，这就相当于自行车上的蓄电池。
当你踩到车速40㎞，开始滑行，整车的储存的动能有 (车重＋体重)×速度平方＋轮子的相对旋转重量×车轮转速的平方。一直都不踩的话，这些能量将会被阻力所抵消，车速也就变慢下来。储存的能量越高，可滑行越远，车速下降也就较慢。所以体重越高的车手，轮子的相对旋转重量越大者，越有利。
体重高的选手，约75-85公斤，通常可以输出的功率较高，且轮子的重量占整体重量比例低，不过长时间高输出的耐力较差，他们的踩踏一般也比较间断性；如冲刺型选手，这些选手通常也比较可以利用惯性轮的优势，维持稳定的速度。他们一般会选用较重较宽的惯性轮，如Mavic Cosmic Carbon( 约2000gm)，惯性高又破风。
体重轻的选手，约65-70公斤，通常可以输出的功率较低，且轮子的重量占整体重量比例较高，且长时间高输出的耐力较佳，他们的踩踏一般也比较持续；如登山型选手。这些车手一不踩，速度下降较快，也因此加速减速机会较大，为了破风，选用太重的惯性轮，不仅负重比例增加，减速加速之间更耗能，容易疲乏，所以一般会用较轻的板轮，目标以破风为主，如Campagnolo Bora (约1350gm)。
惯性越大的板轮，骑乘时会有一种车子被拖着跑的感觉，但车速其实是一样的。
目前因碳纤技术的进步，大板轮可以轻松做到1400gm以下，不再像铝框，一定超过2000gm，车手的选择也较多。

轮子的阻力决定于几个因素“

A: 轮径越小，风阻力越小。不过地面滚动阻力较大。比如700C 与650C。
B: 三叉、四叉的轮组比钢丝板轮组力小。
C: 车胎越细，风阻阻力越小。如: 700-21C 比700-23C小。
D: 扁平钢丝比圆钢丝阻力小，板轮比方框阻力小。
3: 滚动阻力 (rolling resistance): 摩擦系数一但路面状况与轮胎没有改变，是一定的，约为0.3-0.5%. 这大约是时速17公里时的风阻。一般而言，轮径越大、胎压越高、光头胎及乳胶内胎，阻力较小。也有提到充氮气可减低阻力，且目前也有选手采用，像Ullrich。

将轮子的特性配合上行进状况，我们可以拟出一些准则:

1: 大集团平路高速骑乘：尽量躲在集团内，以较低的姿式骑乘，最好躲在体积较大较高的车手之后，效果越好。可选用惯性较高的板轮。当决定用板轮时，得看看当时风速，若风很大，板轮会严重影响操控，反而得不偿失，若很想用，可考虑后轮使用轮框较宽，前轮轮框较窄的，因前轮影响操控较明显。
2: 长登山上坡赛段: 如埔里武岭，竹山杉林溪，时速大概很难超过30㎞，这时风阻重要性低，整体重量与地面行进阻力较重要，轮子、轮胎以越轻越好，胎压打到建议最高磅数，650C可能会有帮忙，不过要注意路面状况。如以轻量的碳纤轮组，须特别留意长下坡时煞车的问题。不要骑上去，滚下来。

3: 混合型路况，上坡平路均有：轻量的板轮，1500gm左右，平路有点惯性，上坡也够轻。

结论:

轮组的选择需视情况而定，绝不是单一考量。上述有些不需花大钱的工作你做到了吗？这才是第一个你该做的事！
市面上轮组千奇百怪，从NT 5000-NT 180000都有，有的号称轻量，有的夸耀强度，设技的花招讲的好象是轮子的相对论。但当选手需要的是一组耐用，耐操，强度够，稳定度佳，可以在欧洲石板路的赛道上，让他无畏的往前时，你猜哪一组轮子是首选呢? 202 ? 303 ? 404? Campy Bora? Hyperon? Mavic Ksyrium ? Shimao 7800? 真惨！以上皆非。雀屏中选的是：资深技师手工编的32或36孔手工轮组，用上Campy Record 或Shimano Dura-ace 花鼓，铝合金方框，DT、SAPIM 钢丝，还有铜质钢丝头。
想到这里，我又想起牛顿的万有引力，也许这是科学家的共识，你不用担心明天睁开眼睛时，它已经被推翻。也许它每天就在你身边发生，也许它是让你犁田时头破血流，确定的是它让我对骑上武岭，又爱又恨！！！！！！

作者: jakenese 时间: 2010-7-8 18:19
这个好像有发过了啊

作者: gsm5155519 时间: 2010-7-8 21:13
够专业

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