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骑行实验室:碳纤维轮组刹车性能横向对比测试

前言

在最近十年时间,自行车的碳纤维技术得到了飞快的发展,每几年技术就经历一次更新换代,车架、轮组如是,强度、刚性、重量在每一次工艺更新中得到提升,现在的碳纤维制品已经变得相当可靠,强度已经超过了铝合金,连DH车架和轮组都用上了碳纤维。

一对轮组好不好,有很多影响因素,比如:重量、刚性、强度、空气动力学等等。

然而和封闭道路的专业比赛相比,另一个因素对业余玩家更重要:刹车——更好的刹车意味着在各种复杂的路况中(尤其是有机动车及电动车的公开路段)拥有更好的操控和更好的安全性。

早期的碳纤维轮圈工艺技术尚未成熟时,所以时有发生损坏的情况,现在正规有品质的碳纤维轮组在正常使用下基本不会发生结构强度不足的质量问题,发生轮圈损坏的情况,基本就只有碳纤维轮圈刹车边在连续刹车时,高温导致的刹车边损坏的发生,这一点也是各品牌碳圈的最主要差距之一。

本次测试也将聚焦刹车,从不同维度分析一对轮组的刹车性能,力求通过数据的方式更直观地将测试结果呈现给大家。

小知识

先来终结几个流言:

1. 管胎轮组不会烧框

答案是:NO!不存在绝对不会烧框的碳纤维圈刹公路车轮圈!这个要从碳纤维轮圈的材质说起,碳纤维轮圈是由碳纤维和环氧树脂共同构成,类似钢筋混凝土一样的结构。环氧树脂是非晶体(九年义务教育初中物理:非晶体没有固定的熔点,随着温度升高,物质首先变软,然后由稠逐渐变稀,成为流体),环氧树脂会随温度上升而变软,当达到TG点之后,轮圈强度会断崖式下降。(tg点指的是树脂的玻璃化温度,即高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度)所以只要刹车边温度一直上升,轮圈就总有损坏的时候。

2. 那为什么开口轮组更容易烧框?

这就涉及到轮胎与轮圈结构上的设计问题。开口胎与真空胎的结构,会使轮胎在充气状况下,对轮圈产生更大的压力。当刹车边温度升高时,树脂强度下降,就更容易产生结构性损坏。过高的气压也会导致轮圈受力更大,高温情况下更容易损坏,也就是说盲目高胎压会更容易发生“烧框”。

3. 是否存在所谓的300度超高温材料?

首先要明白一个点,度是什么单位?温度分为华氏度℉和摄氏度℃。部分品牌会玩文字游戏,但是实际300℉仅为150℃左右。部分轮组会宣传使用了能承受超高温度的刹车边的材料,例如“玄武岩”。可是这并不能使轮组在高温情况下不损坏,即使“玄武岩”材料还未损坏,环氧树脂部分也早已承受不住。虽然存在260℃TG点的环氧树脂,但是其成本高昂,生产保存非常麻烦,连轮圈的工艺制程也需要随之改变。据我所知,目前国内还没有轮圈工厂在使用,仅用于生产军备上,不计成本。

测试说明

本次测试全部统一使用非管胎型号,部分轮组不兼容真空胎,所以全部使用有内胎的开口胎。测试中统一使用vottoria cosra speed 25mm开口外胎,统一气压100psi,后轮压力70kg。刹车块搭配以原厂推荐的最佳搭配为主。为什么不统一刹车块?不同的刹车块与轮圈树脂材料有不同的特性,讲究搭配协调,而没有绝对优势的刹车块。例如制动力被很多车友所称赞的swissstop black prince黑王子刹车块,用到部分品牌的轮圈上制动力就不好。搭配对刹车块与轮圈,才是best match,才会有最佳性能。

测试轮组清单

实验设备说明

由一台1500w额定功率的电机驱动轴心转动,刹车由可调气泵驱动,力求接近实际使用下的情况。可通过电脑后台读取出刹车时间、制动功率、温度等各种数据。

实验机台配有风扇,但是由于风扇风力远不如实际骑行中的风速,可以忽略不计。故实验测试的条件比现实骑行更加苛刻,实验测试中轮组更容易损坏,现实骑行中会有更多的空气流动带走热量。

实验分为四个部分:干燥情况下的大力刹停时间、潮湿情况下的大力刹停时间、中等力度情况下的制动功率、相同制动功率下的耐热极限时间。

1. 干燥情况下的大力刹停时间

轴心转速130-135转每分钟,传动比1:1,制动力100N。当夹器开始制动时,产生制动功率,制动功率高于1500w时,超过电机功率,会使速度下降直到轮圈转动完全停止。对比制动时间可以得知轮组的急停性能。每次试验进行10组,每组间隔5秒。

2. 潮湿情况下的大力刹停时间

轴心转速130-135转每分钟,传动比1:1,制动力100N。电机带动轴心与轮组转动,在轮圈两侧90°相同位置进行喷淋,形成水膜。当夹器开始制动的同时喷淋停止,刹车块需要刮掉轮圈上的水膜才能输出更高的制动功率。制动功率高于1500w时,超过电机功率,会使速度下降直到轮圈转动完全停止。对比制动时间可以得知轮组在潮湿情况下的排水性能。每次试验进行10组,每组间隔5秒。

3. 中等力度的制动功率

轴心转速160-165转每分钟,传动比1:1,制动力50N。当夹器开始制动时,产生制动功率,制动功率低于1500w时,低于电机功率,轮圈会继续匀速转动。对比此时的制动功率,可以得知轮组在中等力度情况下的制动性能。每次试验进行10组,每组制动10秒,每组间隔5秒。

4. 相同制动功率下的耐热极限时间

轴心转速160-165转每分钟,传动比1:1,制动功率1000w。由于不同轮组在相同制动力下产生的制动功率不同,统一相同的制动功率1000w,低于电机额定功率,轮组匀速转动,对比此时的轮圈温度、耐热极限时间。(可以理解为同一个人以同样的速度下一个坡,能捏多长时间不放手)实验时间每次10秒递增,最长实验时间100秒,每组实验做完后,轮组若无发生损坏,则待温度降低到30℃以下后开始下一组更长时间的测试。

(美骑版权所有,请勿转载。如有需要,请与我们联系。)

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  • 热门评论
  • 刘子光 优秀评论员 2020-05-10 15:07

    看到了吗?买碟刹就没这些破事了

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    • 源发单车 2020-05-10 22:30

      大概只需要考虑气压问题了。

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  • 纽约的司机驾着北京的梦 2020-05-10 13:16

    怎么没有禧玛诺

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    • smile゛ 2020-05-10 14:21

      喜马诺的碳轮只有管胎的

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    • M.A.S.S. 2020-05-10 15:25

      禧玛诺的铝边怎么比啊

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    • 纽约的司机驾着北京的梦
      回复M.A.S.S.
      2020-05-25 14:41

      笑死我了,禧玛诺只有铝边?只有管胎?

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  • 黑胡椒牛排 2020-05-10 21:25

    用铝边加散热孔怎么样?能稍微好点吧?

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    • 北小玊” 2020-05-11 07:46

      不沉吗??

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    • 黑胡椒牛排
      回复北小玊”
      2020-05-11 22:01

      沉,这不是怕冒烟么……

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    • 吾济懒 2020-05-12 10:43

      是铝的话还用散热?

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  • 源发单车 2020-05-10 22:31

    老王根本就不跟你们比

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    • 北小玊” 2020-05-11 07:46

      老王的刹车性能一般吧…

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    • M.A.S.S.
      回复北小玊”
      2020-05-13 16:30

      老王刹车职业都说菜

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  • 暗黑龙卷 2020-05-11 06:56

    论圈刹刹车边,我只服xentis

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    • 广州助力鸡 2020-05-11 12:22

      能不能分享一下感受

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    • 暗黑龙卷
      回复广州助力鸡
      2020-05-21 14:41

      他家的碳刀就当铝轮来用就好,你甚至可以用铝轮的刹车皮

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  • 全部
  • qp留下的背影 2020-08-17 15:31

    这就是我买碟刹理由,没有这些破事放心去骑。

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  • wangyue9 优秀评论员 2020-05-12 22:39

    这篇测评的成本太高了吧攒钱买Zipp,没毛病啊

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  • 永隔一江水 2020-05-12 18:04

    ECC的棕色刹车块是什么型号吖?

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  • fangcui 2020-05-12 17:08

    方远c3 摇车蹭车架问题 s系列有无改进?

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  • 丁浩宇被注册了 2020-05-12 10:57

    zipp,永远滴神

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  • 吾济懒 2020-05-12 10:47

    以前马维克老是有用户说不行,碍于大牌没人喷,这文章直接把内库都给它扒了。还有方元牛x

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  • amazon1111 2020-05-12 09:12

    在山区骑车的我,看完这篇测评,更加坚定不换碟刹就一直用铝圈的决心,虽说碳刀烧框可以走质保,但是耽误时间。

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  • 奔跑的张先森 2020-05-12 08:41

    所以HED和shimano这些铝边碳刀才是王道?哈哈

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  • Foxes 2020-05-11 19:24

    所以还是碟刹好

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  • 我送你里 2020-05-11 19:04

    那我还是直接跳过碳轮直接碟刹吧

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