不同辐条样式有什么优缺点
我看到铁人三项自行车有各种不同的辐条样式,从普通的钢丝到空气动力学形状的叶片,再到完全实心的轮子,但我不明白为什么要有这么多样式。
我可以理解在室内赛道上需要较少的辐条,因为你不会有颠簸,所以我可以接受,但谁能说明其他样式背后的决定?
我也看到这个问题在扁平辐条上,但这不能解释像翅膀一样的辐条或实心轮,对吗?
我看到铁人三项自行车有各种不同的辐条样式,从普通的钢丝到空气动力学形状的叶片,再到完全实心的轮子,但我不明白为什么要有这么多样式。
我可以理解在室内赛道上需要较少的辐条,因为你不会有颠簸,所以我可以接受,但谁能说明其他样式背后的决定?
我也看到这个问题在扁平辐条上,但这不能解释像翅膀一样的辐条或实心轮,对吗?
是的,如前所述,辐条有各种类型。辐条的 “系带 "方式也有多种,辐条数也有多种。
在选择辐条系带方案时,有六个基本的考虑因素:
强度是由辐条的数量、排列方式以及与花鼓和轮圈的接口决定的。如果你看一个正常的 "三横 "轮毂,辐条离开轮毂的角度几乎与轮毂圆周相切。这样一来,花鼓的应力就会降到最低。而 "四横 "系带(常见于重型旅行车等)则更胜一筹,使辐条真正与花鼓圆周相切(加上增加的辐条长度使车轮有更多的 "弹簧")。
你很少看到 "二横",也可能从未见过 "一横 "系带,但 "径向 "系带(辐条与圆周成直角离开花鼓)正变得相当普遍,特别是在 "山地 "或 "交叉 "自行车的前花鼓上。径向系带会给传统花鼓带来相当大的压力,对于径向系带的车轮,你经常会看到辐条反过来,乳头在花鼓端,因为花鼓必须重新设计才能承受压力。另外,既因为子午线轮毂太硬,又因为通常子午线轮毂的辐条数较少,轮辋上的应力较大,这样一来,乳头就很容易被拉穿。所以你有时会看到(反转)辐条的弯曲端与轮辋上的槽口之类的东西啮合在一起。
注意,虽然子午线辐条轮毂对车轮的径向力比较硬,但它们根本不能很好地抵抗扭矩–如果后轮采用子午线辐条,传动系统的扭矩会使车轮扭曲成一种螺旋状,阻碍动力向车轮圆周的传递。同样,如果在径向前轮上使用盘式制动器,当盘式制动器使用时,车轮将严重扭曲。
[然而,应该注意的是,有些人喜欢在后轮上一边系上十字图案,另一边系上径向辐条。这样既能提供所需的扭转刚性,又能允许一半的轮毂是径向的,但并不清楚这种方案有什么真正的优势。]
空气阻力显然会随着辐条数量的增加而增加,而且也会受到辐条外形的影响。虽然空气阻力对专业赛车手来说很重要,因为轮毂顶部以两倍的速度向前移动,但可能可以说,标准32辐条三横轮的辐条造成的空气阻力不会被大多数普通自行车手注意到,即使在相当高的速度下也是如此。
最终的低风阻轮毂是盘式轮毂,当然,还有其他奇特的设计,有1,2,或3根宽阔的扁平 "辐条",由高强度复合材料粘合在轮辋和花鼓上。但一般来说,你只会在后轮上看到盘式轮,因为如果盘式轮像前轮那样迎风而上,就会变成风筝。
通过使用更多奇异的材料(尤其是轮辋),以及减少辐条数量来减轻重量。越是奇特的轮辋,轮辋的设计与辐条方案的关系就越密切。通过减少辐条的 "交叉"(从而减少辐条长度),也可以稍微减轻一些重量。
当然,还有性。以上的很多方案(尤其是像低辐条数的径向辐条前轮与反向辐条这样的东西)对普通骑行者来说没有什么实际好处,增加了成本,降低了可靠性。(有没有听过那些花哨的高张力辐条走了?听起来像枪声。而且如果有一根断了,你很可能会死在水里,直到你能去自行车店,而使用标准的三叉32辐轮,如果路边维修不可能,通常可以 "一瘸一拐 "回家)。)
来自 Sheldon Brown:
双扣辐条的两端比中间粗。最受欢迎的直径是2.0/1.8/2.0 mm(也称为14/15号)和1.8/1.6/1.8(15/16号)。
双排扣辐条不仅仅是减轻重量。厚的端部使其在高应力区域的强度与相同厚度的直齿辐条相同,但较薄的中间部分使辐条有效地增加了弹性,使其比厚的辐条有更大的拉伸(暂时性)。当限制因素是轮辋能承受多大的应力而不至于在辐条孔周围开裂时,这一点尤为理想。
三扣头辐条,如DT Alpine III,是以耐用性和可靠性为主要目标的最佳选择,如用于负载旅行的双人自行车和自行车。它们具有单对接和双对接辐条的优点。例如,DT Alpine III的头部是2.34毫米(13号),中间是1.8毫米(15号),螺纹端是2.0毫米(14号)。
单根和三根辐条解决了轮毂设计的一大问题。由于辐条使用的是轧制螺纹,而不是切割螺纹,螺纹的外径大于辐条线的基径。由于轮毂法兰上的孔必须足够大,以便螺纹能够通过,因此,孔又比钢丝要求的大。这是不可取的,因为弯头处的辐条直径和法兰孔的直径之间的紧密匹配对于抵抗疲劳引起的断裂是至关重要的。
由于单根和三根对接辐条的头部比螺纹端更粗,它们可以与具有足够大的孔的轮毂一起使用,以通过头部的粗线。
航空(椭圆)辐条是双扣辐条的一个品种,其中薄的部分被换成了椭圆的截面,使得这种辐条比圆截面辐条更具有流体力学性能。这种类型的辐条最广泛的是Wheelsmith Æro。这些辐条的两端为2.2 x 1.8 mm,中间相当于16号辐条,但形式为1.8 x 1.2 mm的椭圆。Wheelsmith Æro是我最喜欢的高性能轮辐,不仅因为它具有任何ærodynamic优势,还因为平坦的中心部分提供了一个很好的视觉指示器,帮助轮辐制造商消除任何残留的扭曲。辐条具有更明显的空气动力学形状,是平的,而不是椭圆的。虽然它们是最符合空气动力学的辐条,但由于它们太宽,通常无法通过标准花鼓的孔。要使用 “叶片",必须用锉刀在花鼓上开槽。开槽会削弱法兰盘的强度,通常会使花鼓的保修失效。也很麻烦。
理论上,"航空 "辐条应该更符合空气动力学原理,然而如果你考虑辐条的受力问题,由于辐条较粗,在车轮旋转的方向上会更硬,垂直于这个方向有更多的弯曲,因为辐条的侧面很薄或很平。
我的越野山地车上有双凸条辐条,在上面比赛了好几年,都没有解开轮子,每根辐条可以节省少量的重量,但是其在辐条没有受到很大的压力,所以保留了大部分的强度。特别适合体重较轻的骑手骑全悬架车,轮子本来就不会受到那么大的冲击。
归根结底是空气动力学、可靠性和成本问题。
一款轮毂如果有很多轻质辐条,即使有一根辐条断裂,也会很可靠,并保持相对的可骑性。但所有这些辐条就像风中的打蛋器:不符合空气动力学。所以这样的轮子多用于较重的骑手或旅游中,耐用性胜过速度。
辐条较少的轮子会给每根辐条带来更多的负荷,不能容忍任何一根辐条断裂。另外,为了弥补辐条数较少的不足,也因为减少辐条数的目的是为了提高空气动力学性能,这些轮圈通常采用水滴形截面的深截面轮辋。这些轮毂增加了轮毂的强度(以重量为代价),并通过用坚固的空气动力学形状的轮辋取代辐条中移动最快的部分(在尖端)来改善其空气动力学。这些轮子的制造成本要高得多,尤其是盘式轮子在横风中会出现问题。它们也往往很重,因此不适合某些类型的比赛,但不适合铁人三项比赛,因为铁人三项比赛讲究的是稳定的努力。
叶片辐条比圆辐条略微更符合空气动力学。在非常高端的地方,有一些轮子使用类似fettucini的碳纤维条来代替钢辐条–这些轮子的价格可能和一辆非常漂亮的自行车本身一样高。