公路车辐条性能参数的介绍

辐条作为单车轮组部件中的一种,实际处于工业半成品的状态,因此辐条厂商往往会提供比较专业的参数供下游生产商参考。这里以比较常用的Pillar、DTswiss和Sapim中的公路车辐条为例,对其中可能涉及到的参数和表格做一下简单解释,以飨读者。

 

Butted是什么?

这里可以参考一下Sapim的辐条选购指南,会发现至少Butted和Aero几乎是目前所有辐条厂商的重头戏,很少有自编或者价格超过1500块的轮组还在使用基本型辐条(就是一根圆圆粗细均匀的钢棍)。

Butted实际上就是我们在高端钢架车里所提到的“抽”,譬如我们常常会听到voodoo、云豹之类的“三抽”工艺。而所谓的“抽”也分为单、双、三,,基本可以理解为约多抽越贵。对于钢管而言,“抽”是说在外径粗细一样的情况下,由于内壁的直径不同而产生管壁薄厚差异。单抽是说管壁在钢管的一端薄,另一端厚,常见的用途是在立管部分(座管夹端薄,五通端厚,譬如0.5/0.8);双抽则是说两边厚中间薄,常见的用途是在横梁和下梁部分(譬如管壁厚度为0.8/0.5/0.8);三抽则是说两边厚中间薄,但两边厚得还不一样,用法跟双抽管类似,但靠近三轴方向更厚一些(譬如0.7/0.5/0.9)。

对于辐条而言也是一样,不同级数的Butted就表示一根辐条有多少不同的直径,因此国内一般管这种叫做“不等径辐条”。single/double-butted都很好理解,triple-butted则一般分为两种形式。第一种是通用的上中下三截采用不同的直径,如下方左图;另一种是Pillar自己的一套专利,特别为J头部位用粗直径进行补强,如下方右图(Pillar网站图片,注意其中的D1 D2 D3)。

Butted的优势就是:在更轻的重量下有更好的耐用性。原因就是所谓的好钢用在刀刃上,把有限的钢材用在应力较强的位置(即花鼓或车圈接驳处)。而实现Butted效果的工艺方式就跟“抽”这个词语非常接近,大概是通过缓慢地拉伸钢材并辅以液压等方式来实现(可以想象一下拉面……),更具体的工艺我也并不是非常了解。

 

Aero与Butted的关系是什么?

而Aero就是我们一般所说的扁辐条。Aero的好处有两个方面:第一是跟刀圈类似,以更宽的导流面换取更好的空气动力效果;第二是跟工型钢类似,大幅度提升纵向刚性。

Aero与Butted是两项独立的工艺,Aero通常是通过forge即锻造的方式实现。不过品质更好的辐条往往是二者混用,即先拉成不等径再砸扁中间部分。

 

那二者何时何时选用其一、何时混用呢?

以Pillar为例,旗下的1432、1423和1528就是没有Butted的Aero辐条。与旗下的1420、1422和1425相比,它们的重量要多上大约50%。但因为无Butted效果的辐条中部原直径较大,所以可以砸出1432这种很宽的辐条。

因为公路车运动主要在意的是纵向刚性(即体现驱动力),所以Aero结构本身还是非常受用的。但在DH或FR运动中,空气动力的意义已经大为降低,车手对车体的驱动时间不多且可以通过多辐条方式弥补,Aero结构相对用得就比较少。因为扁辐条客观上在侧向刚性上是有损失的,这在重口味越野活动中可能带来一些短板。

 

辐条的耐用性如何评估?

个人比较喜欢Pillar,不仅是因为它物美价廉,还因为它的官网提供了不少测试曲线数据。

以下图为例,显示的是260mm辐条被拉伸对应长度时所对应的破坏张力大小(一般公路车圈张力为110kgf左右)。譬如图中的1420,张力在略微超过270kgf的情况下继续拉伸则开始下降并断裂,拐点为金属疲劳极限。对比非Butted的兄弟们,Butted的还是有些优势;但跟13标号的heavy duty相比,顿时感受到细辐条的脆弱。

当然这个测试数据还是有些问题,因为驱动辐条所收到的张力不仅仅是径向方向,还包括切线方向以及J头向内侧或外侧的拉拽,实际的后轮环境肯定要更苛刻一些。

 

辐条的扛形变性能如何评估?

对应的,这里展示的还是上述三组辐条在不同张力环境下的伸长情况。第一组是Butted,第二和第三组都是非Butted,但第三组是加粗heavy duty型号。

第二组中1423与1432和1528相比,最大的区别是forge的时候砸得没那么扁,徒手摸起来界面比较接近于蛋形;第三组中1332与1345相比也是同样的情况。可以发现非butted的forge成aero的造型本身,对辐条的扛形变能力亦有影响:相对于自身原始直径,砸扁越厉害,获得的扛形变能力越好。

而第一组中情况则不相同,都是14xx系列,但butted过再做forge,反而是越细扛形变能力越好。读者可以去找非aero的butted型号查看,情况是一样的。

另外以100kgf为限,1423就已经会有2mm延长,这在定制辐条的时候就需要预先想到。而从100kgf往上,似乎也是Butted版本的延展斜率更小一些。

 

以上参数对不同编法的参考意义(后轮)?

后来的编法多种多样,但常规的公路轮组编法不外乎以下几种:

  1. 传统1:1编法,DS用X2,NDS用直拉或者也X2,一般最少24根辐条:NDS是X2影响几个方面:1)两侧张力会更不均衡(可通过DS用大的flange来弥补);2)驱动力更好,因为NDS也帮忙发力;3)略重,因为辐条长了一些。但这两种编法本身比较平衡,辐条数也比较多,是否Aero/Butted看预算就好。缺点就是NDS张力不足。
  2. Isopulse编法,DS用直拉,NDS用X2,一般为20根辐条:辐条可以少的原因是左右两侧张力可以做到基本一致,张力更高、支撑性更好,且对花鼓结构和车圈强度没有太高的要求(无非就是多上几孔而已)。这种编法强化了侧向刚性(两边辐条数一样切张力一致),但DS方面用直拉,驱动性弱于X2方案。因此Mavic自家的Elite系列也采用了1432辐条,以此来平衡结构上对纵向刚性的缺失。
  3. Rolf星芒编法,特点就是两侧辐条两根一组聚拢且组和组之间的间隔很大,辐条数可少至16:这种编法一般需要后花鼓有特殊的双侧大flange结构以弥补驱动性上的不足,车圈的平整度要求也较高。纯自编的比较少见,但因为花鼓的结构补强,辐条不必要采用大扁条。不过结构所限,侧向刚性稍显不足。
  4. G3编法,21根或27根辐条平行结构:后花鼓一般DS要有略大的flange来弥补辐条少带来的驱动性不足,车圈的平整度要求较高。同星芒,侧向刚性稍显不足。辐条往轻了用好像也没啥问题。
  5. 2:1编法,跟G3差不多,就是没那么集中。对车圈的要求下降一点,侧向刚性略好一些。辐条要求类似。

总结来说,除却品牌差异、性价比之外,只有Isopulse编法对辐条的结构有比较苛刻的要求,星芒和G3因为辐条数比较少也选些有品质的好。通用来说,也可以在DS和NDS两侧采用粗细不同的辐条以让刚性物尽其用,甚至驱动辐条和制动辐条都可以分开不同的类型。

 

以上内容,欢迎车友们一起探讨。

 

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作者: 冯唐难老

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《公路车辐条性能参数的介绍》有13个想法

  1. 问个问题,扁辐条怎么把张力计数值换算成实际张力数值(没有表换算).另外我也是一个单车爱好者(兼编圈爱好者)能不能加下qq或者微信

  2. 发表一个愚见,疲劳极限在材料力学里是指多次交变应力循环导致的破坏极限。根据材料力学里的定义,“拐点为金属疲劳极限”此处用强度极限比较合适。此处辐条由强化阶段转换为局部变形阶段,局部变形阶段结束时就是断裂的瞬间,断裂处为局部变形处

  3. 多说一句,第一图中1.6mm应变处的那个波动据我所知应该就是屈服阶段。在这个阶段之前都为弹性变形,经过屈服阶段的以上应力,会导致辐条无法挽回的屈服变形。所以对于该辐条,110kgf左右就是其编圈建议极限。如果编圈时恰好达到110,以后骑行中在某些受力条件中会导致张力大于110,发生塑性变形,所以每骑一段时间就需要上架重新调一下圈

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