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機械引擎出力的表達概念以「馬力」、「扭力」為宗,同一引擎兩者最大值出現的範疇一 般都在不同的轉速(rpm)上。起步及低速由扭力當家,高速巡航時馬力開始上位,扯了一堆有的沒有,目的是要帶出碳纖板輪就「轉動慣量」輸出的方式,也可 以分為高慣性的馬力型以及低慣性的扭力型,或則速度快時高慣性、速度慢時低慣性。簡單的以目測區分板輪,前者為高板、後者為低板。先來一段漢克前輩曾經測 試過的二組 P 牌板輪心得對照:
1. 50mm 牌板輪在平路及緩坡丘陵地所帶來的爆發慣性令人著迷,但它就像野馬一般需要較大的Power加以馴服, 否則在較陡的爬坡路段,恐將無力駕馭.基本上來說:極適合於平緩路況使用的超值輪組。
2. 38mm 牌板輪表現在爬坡的效率令人驚訝;雖然在丘陵地路段的慣性不及前者,但卻可以讓中庸力道的選手帶來極大的加分效果,並同時保有易於駕馭的流暢感。


何謂轉動慣量?對公路車運動用有何影響?
轉動慣量的物理定義就是一個物體對於旋轉運動的慣性,也是一個物體對於旋轉慣性的持續運動。
這個轉動慣性在自行車上的用處,就相當於自行車上的蓄電池或者UPS不斷電系統,在一段時間之內穩定、持續出力而不間斷。

轉動慣量 I 在基礎物理學上是有簡化公式來表述;實際上是不能直接套用加減乘除,需要考慮很多變數。下列二式分別為基本形式及空心圓柱。
基本形式 I = m r^2
空心圓柱 I =1/2*m*(r1^2+r2^2)

我們就來加減乘除:假設有A、B、C三組輪組半徑皆取32.5cm,A是密封碟輪、B板輪框高4.5cm、C板輪框高9.9cm,代入轉動慣量公式(令三組 重量相同為m)依公式可得框高9.9cm板輪慣性較框高4.5cm的板輪……差 差 差。但是實際上剛好相反,框高的板輪慣性動量較佳。再假設重量為B輪組1.25KG、C輪組1.7KG代入上式,結果仍同,框高的板輪慣性動量較 差 差 差。(算式於文末)
簡化公式大家看一看有概念就好,實際上不能用簡化公式去求,該用微積分的概念去分段積分轉動慣量,整體並考慮到鋼絲、花鼓等其他問題。


慣性設計:
高 慣性與低慣性板輪製程的原理並不是單純的將板寬增大及縮小,牽涉到物理現象。譬如說高慣性將較多的重量分布在板上相對的軸心(花鼓)減輕,低慣性板則把重 量集中在軸心,板寬減輕。Lightweight文宣就很老實的將某爬山專用輪組設計原理PO出:「爬山賽段設計的輪組,整組輪組僅 970g(700C),可以很快地加速。輪圈外圍輕量化,重量相較集中於中心的輪組設計,因而具有較低的扭力,正是可以輕易加速的關鍵。」


實例討論1:
以前認為爬山不適合用板輪是因為它太重,沒競爭力;爬山的輪組要輕量化是定理,不使用大板輪是也是老生常談;那麼如果使用的碳纖大板輪比一級鋁合金輪組還輕量化是否就迎刃而解?引同學會裡面的腦力激盪來下註腳。

猛將阿汎兄以zipp 606 (前404 + 後808) 重量13xx g ,跟 mavic sl 重量 15xxg,這兩組來比較,提出為何不用較輕的606大板來爬坡?
在 高手集思廣義之下得到606轉動慣量大速度變化就不容易,轉動慣量大的結果就是造成加速遲滯;為了減少功率隨坡度劇烈變化,小的慣量較有利,因為人的力量 輸出很難一直維持恆定,當坡度稍緩時 慣量小的輪子 速度可以即時出來 ,慣量大的可能就會有延遲。所以「板輪不利於爬坡」這種說法應該修正成「高轉動慣的輪組不利於坡度不斷變化,或者是集團速度不斷改變」的比賽。
我們可以再對照用過多款輪組的suhumi說法:「…在爬坡的路段,盡可能的把較重的零件配置在轉軸中心,譬如說輕的輪圈配重的花轂就比重的輪圈配輕的花轂來得優秀,轉動慣量小的輪組讓你加速更凌厲。..」,嗯,理念一致。


實例討論2:
有 網友問:「碳纖板輪位何要區分85mm-50mm-38mm 不同的寬度 用意為何?」聽到的回覆是:「應該說是框愈高,愈切風,平路維持在某個速度下會愈容易;板輪爬坡像鬼在拖,那應該是框愈高,愈重。爬坡時要不斷的克服旋轉 的慣性,所以爬坡時框愈輕愈好…所以如果有框很高剛性夠又很輕的框!那就是無敵了,平路切風,爬坡又輕快」。
其實答案大致沒錯,但區分85mm- 50mm-38mm除了平路破風的功效還有慣性動量大小的考量。爬坡當然是用38mm的低框,低框設計上強調扭力超過慣性作用。至於如果有框很高剛性夠又 很輕的框!那並不表示是無敵,雖然平路切風慣性又大,但基於 ” 高轉動慣的輪組不利於坡度不斷變化 ” ,所以不是無敵。


或者這樣問 : 「'09 雷諾 MV32T UL 也是DT花鼓 /DT鋼絲/框高32mm 重1000g 偏爬坡取向的輪組!!EQUINOX RT038 喬昇頂級CNC花鼓/SAPIM扁鋼絲/框高38mm 重1120g 定位??!!
~~~~~~ 小弟目前這2組正猶豫不決中!! 車友們請提供寶貴意見!! 謝謝!! 」
其 實看EQUINOX RT038的38mm,可以到雷諾官網看一看框高比對一下心理應該有底,雷諾輪組官網已建議25%平地路段和75%爬坡路段 用 KOM ,50%平地路段和50%爬坡路段 用 MV 32T 或 MV 32C 或 Attack,雷諾這幾組框高大概落在38mm的上下範圍。對照Campagnolo原廠把輪組分為小A型框輪、中型寬板輪與高型寬板輪,小A型框輪定位 在登山專用,高型寬板輪定位在計時賽或平路為主的公路賽用,而中型寬板輪定位在全能型的輪組。
結論是大概看框高就OK知道屬哪一種。當然有到官網去瀏覽及多爬文也會有收穫。

雷諾官網:http://www.helioser.url.tw/Reynolds/Reynolds-Wheels.htm
賴威官網:http://www.carbonsports.com.tw/
航翔官網:http://www.equinox-bikes.com.tw/03-DM/index-rim.html
Camp網:http://www.colmax.com.tw/Campagnolo-Price.html

慣 性與框高的基本概念大致上我就懂這麼多,關於剛性、彈性、強度、耐久性、維修、價格、外觀,或則花鼓、鋼絲之類問題就交給其他高手去造橋鋪路。第20期單 車身活 P92有用SRM測板輪的數據,在高低功率測出來的結果有些背離上面的基本觀念,譬如某板輪測出來的數據居然比鋁輪還沒慣性?雜誌本身檢討影響變數可能是 輪組尚未磨合、外胎搭配等問題。
理論和現實是有差異的,所以不管理論如何?輪組再好還是要人努力去騎才能發揮效益。


公式演算:

基本形式 I = m r^2
空心圓柱 I =1/2*m*(r1^2+r2^2)
(假 設圓柱體全長L,根據轉動慣量公式I=∫r^2*dm。對於一圓柱體來說,dm=r*dr*dθ*ds,所以帶入式中 得:I=∫r^3*dr*dθ*ds(其中r的上下限為R1積到R2;θ的上下限為0積到π;s的上下限為0積到L)=(1/2)*π*L*(R2^4- R1^4)=(1/2)*π*L*(R2^2-R1^2)*(R2^2+R1^2)。再利用整個圓柱的體積M=π*R2^2*L- π*R1^2*L=π*L*(R2^-R1^2)代回積分出來的式子可得轉動慣量I=(1/2)*M*(R2^2+R1^2)。)

A、B、C三組輪組半徑皆取32.5cm,A是密封碟輪、B板輪框高4.5cm、C板輪框高9.9cm,代入轉動慣量公式(令三組重量相同為m)可得:

1. 轉動慣量I a = m *(32.5)^2=1056.25m
2. 轉動慣量I b = m/2*(32.5^2+28.0^2)=920.13m(中板輪)
3. 轉動慣量I c = m/2*(32.5^2+22.6^2)=531.51m(大板輪)

依公式可得框高9.9cm板輪慣性較框高4.5cm的板輪……差。但是實際上剛好相反,框高的板輪慣性動量較佳。再假設重量為B輪組1.25Kg、C輪組1.7Kg代入上式,結果仍同框高的板輪慣性動量較佳如下。

1. 轉動慣量I b = m/2*(32.5^2+28.0^2)=920.13×1.25=1150(中板輪)
2. 轉動慣量I c = m/2*(32.5^2+22.6^2)=531.51×1.7=904(大板輪)




http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=316&t=883251&p=1


(轉至MOBILE 01~秋水發表的深層文章)



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