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騎行實驗室:碳纖維輪組剎車性能橫向對比測試

前言

在最近十年時間,自行車的碳纖維技術得到了飛快的發展,每幾年技術就經歷一次更新換代,車架、輪組如是,強度、剛性、重量在每一次工藝更新中得到提升,現在的碳纖維制品已經變得相當可靠,強度已經超過了鋁合金,連DH車架和輪組都用上了碳纖維。

一對輪組好不好,有很多影響因素,比如:重量、剛性、強度、空氣動力學等等。

然而和封閉道路的專業比賽相比,另一個因素對業余玩家更重要:剎車——更好的剎車意味著在各種復雜的路況中(尤其是有機動車及電動車的公開路段)擁有更好的操控和更好的安全性。

早期的碳纖維輪圈工藝技術尚未成熟時,所以時有發生損壞的情況,現在正規有品質的碳纖維輪組在正常使用下基本不會發生結構強度不足的質量問題,發生輪圈損壞的情況,基本就只有碳纖維輪圈剎車邊在連續剎車時,高溫導致的剎車邊損壞的發生,這一點也是各品牌碳圈的最主要差距之一。

本次測試也將聚焦剎車,從不同維度分析一對輪組的剎車性能,力求通過數據的方式更直觀地將測試結果呈現給大家。

小知識

先來終結幾個流言:

1. 管胎輪組不會燒框

答案是:NO!不存在絕對不會燒框的碳纖維圈剎公路車輪圈!這個要從碳纖維輪圈的材質說起,碳纖維輪圈是由碳纖維和環氧樹脂共同構成,類似鋼筋混凝土一樣的結構。環氧樹脂是非晶體(九年義務教育初中物理:非晶體沒有固定的熔點,隨著溫度升高,物質首先變軟,然后由稠逐漸變稀,成為流體),環氧樹脂會隨溫度上升而變軟,當達到TG點之后,輪圈強度會斷崖式下降。(tg點指的是樹脂的玻璃化溫度,即高聚物由高彈態轉變為玻璃態的溫度)所以只要剎車邊溫度一直上升,輪圈就總有損壞的時候。

2. 那為什么開口輪組更容易燒框?

這就涉及到輪胎與輪圈結構上的設計問題。開口胎與真空胎的結構,會使輪胎在充氣狀況下,對輪圈產生更大的壓力。當剎車邊溫度升高時,樹脂強度下降,就更容易產生結構性損壞。過高的氣壓也會導致輪圈受力更大,高溫情況下更容易損壞,也就是說盲目高胎壓會更容易發生“燒框”。

3. 是否存在所謂的300度超高溫材料?

首先要明白一個點,度是什么單位?溫度分為華氏度℉和攝氏度℃。部分品牌會玩文字游戲,但是實際300℉僅為150℃左右。部分輪組會宣傳使用了能承受超高溫度的剎車邊的材料,例如“玄武巖”。可是這并不能使輪組在高溫情況下不損壞,即使“玄武巖”材料還未損壞,環氧樹脂部分也早已承受不住。雖然存在260℃TG點的環氧樹脂,但是其成本高昂,生產保存非常麻煩,連輪圈的工藝制程也需要隨之改變。據我所知,目前國內還沒有輪圈工廠在使用,僅用于生產軍備上,不計成本。

測試說明

本次測試全部統一使用非管胎型號,部分輪組不兼容真空胎,所以全部使用有內胎的開口胎。測試中統一使用vottoria cosra speed 25mm開口外胎,統一氣壓100psi,后輪壓力70kg。剎車塊搭配以原廠推薦的最佳搭配為主。為什么不統一剎車塊?不同的剎車塊與輪圈樹脂材料有不同的特性,講究搭配協調,而沒有絕對優勢的剎車塊。例如制動力被很多車友所稱贊的swissstop black prince黑王子剎車塊,用到部分品牌的輪圈上制動力就不好。搭配對剎車塊與輪圈,才是best match,才會有最佳性能。

測試輪組清單

實驗設備說明

由一臺1500w額定功率的電機驅動軸心轉動,剎車由可調氣泵驅動,力求接近實際使用下的情況。可通過電腦后臺讀取出剎車時間、制動功率、溫度等各種數據。

實驗機臺配有風扇,但是由于風扇風力遠不如實際騎行中的風速,可以忽略不計。故實驗測試的條件比現實騎行更加苛刻,實驗測試中輪組更容易損壞,現實騎行中會有更多的空氣流動帶走熱量。

實驗分為四個部分:干燥情況下的大力剎停時間、潮濕情況下的大力剎停時間、中等力度情況下的制動功率、相同制動功率下的耐熱極限時間。

1. 干燥情況下的大力剎停時間

軸心轉速130-135轉每分鐘,傳動比1:1,制動力100N。當夾器開始制動時,產生制動功率,制動功率高于1500w時,超過電機功率,會使速度下降直到輪圈轉動完全停止。對比制動時間可以得知輪組的急停性能。每次試驗進行10組,每組間隔5秒。

2. 潮濕情況下的大力剎停時間

軸心轉速130-135轉每分鐘,傳動比1:1,制動力100N。電機帶動軸心與輪組轉動,在輪圈兩側90°相同位置進行噴淋,形成水膜。當夾器開始制動的同時噴淋停止,剎車塊需要刮掉輪圈上的水膜才能輸出更高的制動功率。制動功率高于1500w時,超過電機功率,會使速度下降直到輪圈轉動完全停止。對比制動時間可以得知輪組在潮濕情況下的排水性能。每次試驗進行10組,每組間隔5秒。

3. 中等力度的制動功率

軸心轉速160-165轉每分鐘,傳動比1:1,制動力50N。當夾器開始制動時,產生制動功率,制動功率低于1500w時,低于電機功率,輪圈會繼續勻速轉動。對比此時的制動功率,可以得知輪組在中等力度情況下的制動性能。每次試驗進行10組,每組制動10秒,每組間隔5秒。

4. 相同制動功率下的耐熱極限時間

軸心轉速160-165轉每分鐘,傳動比1:1,制動功率1000w。由于不同輪組在相同制動力下產生的制動功率不同,統一相同的制動功率1000w,低于電機額定功率,輪組勻速轉動,對比此時的輪圈溫度、耐熱極限時間。(可以理解為同一個人以同樣的速度下一個坡,能捏多長時間不放手)實驗時間每次10秒遞增,最長實驗時間100秒,每組實驗做完后,輪組若無發生損壞,則待溫度降低到30℃以下后開始下一組更長時間的測試。

(美騎版權所有,請勿轉載。如有需要,請與我們聯系。)

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  • 熱門評論
  • 劉子光 優秀評論員 2020-05-10 15:07

    看到了嗎?買碟剎就沒這些破事了

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    • 源發單車 2020-05-10 22:30

      大概只需要考慮氣壓問題了。

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  • 紐約的司機駕著北京的夢 2020-05-10 13:16

    怎么沒有禧瑪諾

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    • smile゛ 2020-05-10 14:21

      喜馬諾的碳輪只有管胎的

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    • M.A.S.S. 2020-05-10 15:25

      禧瑪諾的鋁邊怎么比啊

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    • 紐約的司機駕著北京的夢
      回復M.A.S.S.
      2020-05-25 14:41

      笑死我了,禧瑪諾只有鋁邊?只有管胎?

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  • 黑胡椒牛排 2020-05-10 21:25

    用鋁邊加散熱孔怎么樣?能稍微好點吧?

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    • 北小玊” 2020-05-11 07:46

      不沉嗎??

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    • 黑胡椒牛排
      回復北小玊”
      2020-05-11 22:01

      沉,這不是怕冒煙么……

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    • 吾濟懶 2020-05-12 10:43

      是鋁的話還用散熱?

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  • 源發單車 2020-05-10 22:31

    老王根本就不跟你們比

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    • 北小玊” 2020-05-11 07:46

      老王的剎車性能一般吧…

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    • M.A.S.S.
      回復北小玊”
      2020-05-13 16:30

      老王剎車職業都說菜

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  • 暗黑龍卷 2020-05-11 06:56

    論圈剎剎車邊,我只服xentis

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    • 廣州助力雞 2020-05-11 12:22

      能不能分享一下感受

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    • 暗黑龍卷
      回復廣州助力雞
      2020-05-21 14:41

      他家的碳刀就當鋁輪來用就好,你甚至可以用鋁輪的剎車皮

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  • 全部
  • WEEZY 2020-10-08 10:33

    方遠c5二代各項測試成績都很好,但是潮濕環境剎車太弱,原因是沒有排水槽,我有了一個大膽的想法,就是有點費刀子

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  • qp留下的背影 2020-08-17 15:31

    這就是我買碟剎理由,沒有這些破事放心去騎。

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  • wangyue9 優秀評論員 2020-05-12 22:39

    這篇測評的成本太高了吧攢錢買Zipp,沒毛病啊

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  • 永隔一江水 2020-05-12 18:04

    ECC的棕色剎車塊是什么型號吖?

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  • fangcui 2020-05-12 17:08

    方遠c3 搖車蹭車架問題 s系列有無改進?

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  • 丁浩宇被注冊了 2020-05-12 10:57

    zipp,永遠滴神

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  • 吾濟懶 2020-05-12 10:47

    以前馬維克老是有用戶說不行,礙于大牌沒人噴,這文章直接把內庫都給它扒了。還有方元牛x

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  • amazon1111 2020-05-12 09:12

    在山區騎車的我,看完這篇測評,更加堅定不換碟剎就一直用鋁圈的決心,雖說碳刀燒框可以走質保,但是耽誤時間。

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  • 奔跑的張先森 2020-05-12 08:41

    所以HED和shimano這些鋁邊碳刀才是王道?哈哈

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  • Foxes 2020-05-11 19:24

    所以還是碟剎好

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