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騎行實驗室:碳纖維輪組剎車性能橫向?qū)Ρ葴y試
前言
在最近十年時間,自行車的碳纖維技術(shù)得到了飛快的發(fā)展,每幾年技術(shù)就經(jīng)歷一次更新?lián)Q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(xiàn)在的碳纖維制品已經(jīng)變得相當(dāng)可靠,強度已經(jīng)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(xué)等等。
然而和封閉道路的專業(yè)比賽相比,另一個因素對業(yè)余玩家更重要:剎車——更好的剎車意味著在各種復(fù)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(shù)尚未成熟時,所以時有發(fā)生損壞的情況,現(xiàn)在正規(guī)有品質(zhì)的碳纖維輪組在正常使用下基本不會發(fā)生結(jié)構(gòu)強度不足的質(zhì)量問題,發(fā)生輪圈損壞的情況,基本就只有碳纖維輪圈剎車邊在連續(xù)剎車時,高溫導(dǎo)致的剎車邊損壞的發(fā)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(shù)據(jù)的方式更直觀地將測試結(jié)果呈現(xiàn)給大家。
小知識
先來終結(jié)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(zhì)說起,碳纖維輪圈是由碳纖維和環(huán)氧樹脂共同構(gòu)成,類似鋼筋混凝土一樣的結(jié)構(gòu)。環(huán)氧樹脂是非晶體(九年義務(wù)教育初中物理:非晶體沒有固定的熔點,隨著溫度升高,物質(zhì)首先變軟,然后由稠逐漸變稀,成為流體),環(huán)氧樹脂會隨溫度上升而變軟,當(dāng)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(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴AB(tài)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(jié)構(gòu)上的設(shè)計問題。開口胎與真空胎的結(jié)構(gòu),會使輪胎在充氣狀況下,對輪圈產(chǎn)生更大的壓力。當(dāng)剎車邊溫度升高時,樹脂強度下降,就更容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性損壞。過高的氣壓也會導(dǎo)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(fā)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”?墒沁@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(huán)氧樹脂部分也早已承受不住。雖然存在260℃TG點的環(huán)氧樹脂,但是其成本高昂,生產(chǎn)保存非常麻煩,連輪圈的工藝制程也需要隨之改變。據(jù)我所知,目前國內(nèi)還沒有輪圈工廠在使用,僅用于生產(chǎn)軍備上,不計成本。
測試說明
本次測試全部統(tǒng)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(nèi)胎的開口胎。測試中統(tǒng)一使用vottoria cosra speed 25mm開口外胎,統(tǒng)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(tǒng)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(xié)調(diào),而沒有絕對優(yōu)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(shè)備說明
由一臺1500w額定功率的電機驅(qū)動軸心轉(zhuǎn)動,剎車由可調(diào)氣泵驅(qū)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(shù)據(jù)。
實驗機臺配有風(fēng)扇,但是由于風(fēng)扇風(fēng)力遠(yuǎn)不如實際騎行中的風(fēng)速,可以忽略不計。故實驗測試的條件比現(xiàn)實騎行更加苛刻,實驗測試中輪組更容易損壞,現(xiàn)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(zhuǎn)速130-135轉(zhuǎn)每分鐘,傳動比1:1,制動力100N。當(dāng)夾器開始制動時,產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速130-135轉(zhuǎn)每分鐘,傳動比1:1,制動力100N。電機帶動軸心與輪組轉(zhuǎn)動,在輪圈兩側(cè)90°相同位置進行噴淋,形成水膜。當(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速160-165轉(zhuǎn)每分鐘,傳動比1:1,制動力50N。當(dāng)夾器開始制動時,產(chǎn)生制動功率,制動功率低于1500w時,低于電機功率,輪圈會繼續(xù)勻速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速160-165轉(zhuǎn)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(chǎn)生的制動功率不同,統(tǒng)一相同的制動功率1000w,低于電機額定功率,輪組勻速轉(zhuǎn)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(fā)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。
測試結(jié)果
大部分測試輪組都取得了不錯的評分,可以看出在大力制動急停的情況下,部分輪組間的差距并不會很大。優(yōu)秀的圈剎碳纖維輪組在實際騎行中大力制動的情況下足以達到輪胎抓地極限使得輪組抱死打滑。
當(dāng)小雨在輪圈上形成水膜時,輪圈與剎車塊的排水性制與制動性,F(xiàn)在很多圈剎輪組在輪圈上增加排水槽設(shè)計,這無疑是有用的。測試中,有排水槽設(shè)計的輪組的成績要比傳統(tǒng)輪組好很多。Campagnolo Bora one的AC3排水槽設(shè)計是同類輪組中最淺的,所以成績相對差一些。但是在模擬大雨的情況下,即使有排水槽的輪組的制動性能也出現(xiàn)了非常大的下降,這是圈剎輪組的弊病,各家輪組的剎車性都不是很好,所以沒必要總結(jié)數(shù)據(jù)。得出結(jié)論,排水槽設(shè)計僅在雨量不大時有優(yōu)勢,但是優(yōu)勢不小。
該項測試中,對比的是輪組在相同的中等剎車力度情況下所能輸出的制動功率。ZIPP遙遙領(lǐng)先,將其他輪組通通甩在身后,在40N的情況下都可以輸出高于1500w的制動力將電機剎停,最終只用了32N就可以輸出1100w的制動功率。其他在大力剎停測試中表現(xiàn)優(yōu)異的輪組在該項測試中也表現(xiàn)不出不錯的成績。
值得注意的一點:由于剎車塊材質(zhì)的關(guān)系,大力制動下剎車塊性能差異不大,但是中等力度剎車情況下剎車塊之間的性能差距可能會被放大。也就是我們說感覺的“前段軟”。Mavic、Giant、Roval、Vortex輪組在該項測試中就已經(jīng)因承受不住高溫而產(chǎn)生了損壞!
剎車邊耐熱表現(xiàn)是本次測試中狀況差異較大的地方,盡管現(xiàn)實騎行環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達到實驗室的殘酷水平,但是本次測試也一定程度反映出輪組的實際表現(xiàn):能經(jīng)過100秒剎車之后仍完好的僅有ZIPP 404 NSW與方遠(yuǎn)VENTOUX C5 MK2,其中ZIPP達到了210℃高溫仍未損壞,而方遠(yuǎn) VENTOUX C5 MK2也達到了200℃以上。
ZIPP 404 NSW與方遠(yuǎn)VENTOUX C5 MK2上僅留下了剎車塊燒焦的痕跡,但是剎車邊并無損壞,是極限測試中的勝出者。據(jù)SRAM中國的負(fù)責(zé)人表示,中國地區(qū)內(nèi)仍未出現(xiàn)NSW輪圈因高溫?fù)p壞導(dǎo)致的售后。坊間也很少有方遠(yuǎn)二代輪組的高溫?fù)p壞售后。
輪組點評
▲冠軍:ZIPP 404 NSW
搭配剎車塊:原廠灰色swissstop
干燥剎停測試:1.8s
潮濕剎車測試:1.9s
中等力度制動功率:1100W(30N)
極限剎車測試:100s無損壞 最高溫度 210°C
簡評:本次測試中的王者,4項測試中均取得最好成績,獨特的碳化硅剎車邊技術(shù),名副其實的“美帝,掌握核心科技”
▲第二名:FARSPORTS VENTOUX S6
搭配剎車塊:swissstop黑王子
干燥剎停測試:2.0s
潮濕剎車測試:2.3s
中等力度制動功率:1200W(50N)
極限剎車測試:90s無損壞 最高溫度 210°C
簡評:全新一代方遠(yuǎn)S6,輪圈更新到了第三代,在本次測評中的每一代真的是肉眼可見的進步,作為提及國產(chǎn)輪組繞不開的存在,方遠(yuǎn)用實力證明了自己。S6也在本次測試中,緊跟Zipp,位列第二
▲FARSPORTS VENTOUX S6極限耐熱測試后
而FAR VENTOUX S系列輪組由于使用Swissstop黑王子剎車塊的原因,升溫較高,在90秒測試中溫度達到200℃以上仍未損壞,但是在100秒測試的情況下溫度已經(jīng)高于210℃,剎車邊開始從輪圈內(nèi)部發(fā)生開裂。
▲第三名:UNAAS TEAM 50
搭配剎車塊:原廠灰色剎車塊
干燥剎停測試:2.0s
潮濕剎車測試:2.4s
中等力度制動功率:1200W(50N)
極限剎車測試:80s無損壞 最高溫度 160°C
簡評:挪威的工作室品牌,創(chuàng)始人和注冊地均確實在挪威,且在挪威當(dāng)?shù)赜薪M輪車間。但國內(nèi)的產(chǎn)品線和挪威官網(wǎng)的有所不同。不談血統(tǒng),只談結(jié)果,測評中的第三,相當(dāng)好的成績,僅以微弱劣勢輸給了方遠(yuǎn)S6
▲UNAAS極限耐熱測試后
▲UNAAS極限耐熱測試后
UNAAS在各方面都表現(xiàn)出了中規(guī)中矩的成績,在極限測試中剎車邊的損壞較為明顯,在160℃之后,兩邊凸起且內(nèi)部開裂。在實際騎行中發(fā)生燒框時,影響會比較明顯。
▲第四名:VORTEX N6
搭配剎車塊:原廠灰色剎車塊
干燥剎停測試:2.3s
潮濕剎車測試:2.4s
中等力度制動功率:1200W(50N)
極限剎車測試:70s無損壞 最高溫度 160°C
簡評:國產(chǎn)輪組中最早涉足碳輻條的輪組品牌,創(chuàng)始人為同濟大學(xué)的黃博士,江湖人稱“博士輪”。本次測試中的表演也可圈可點,但是在耐高溫性能上遭遇滑鐵盧。不僅在制動功率測試階段就出現(xiàn)了損壞,當(dāng)時以為是個例次品,故更換了另一個輪組進行測試,同樣發(fā)生損壞。包括極限耐熱測試中的個體,三個輪子都是160℃左右就發(fā)生剎車邊被撐開的情況,并且伴隨有很明顯的開裂聲。
▲VORTEX極限測試后
主要是剎車邊的變形,輪圈上發(fā)生的異樣很少,懷疑可能和剎車邊加工工藝導(dǎo)致有關(guān)。
▲第五名:CAMPAGNOLO BORA ONE
搭配剎車塊:原廠紅色剎車塊
干燥剎停測試:2.0s
潮濕剎車測試:2.9s
中等力度制動功率:1200W(50N)
極限剎車測試:90s無損壞 最高溫度 160°C
簡評:CP的BORA系列可以說是全世界自行車愛好者都推介的萬金油產(chǎn)品,口碑極佳,整體表現(xiàn)也在平均值以上。作為業(yè)內(nèi)首推排水槽剎車邊的大廠,其對行業(yè)的引領(lǐng)作用絕對不容忽視。(BORA ONE、BORA ULTRA、BORA WTO、FULCRUM所使用的輪圈剎車邊技術(shù)一致,可以等同)
▲CP BORA ONE極限耐熱測試后
Campagnolo Bora One輪組所表現(xiàn)出來的性質(zhì)比較特別。結(jié)合之前的測試中可以發(fā)現(xiàn)升溫慢但是降溫也慢。推測與輪圈所采用的環(huán)氧樹脂有關(guān),可能比熱容較高。雖然極限溫度只有160℃左右,但是由于升溫比較慢,堅持的時間屬于比較長的,完成了90秒的測試,但是無法通過100秒的測試,可以觀察到剎車邊有明顯的翹起。
▲第六名:FARSPORTS VENTOUX C5 MK2
搭配剎車塊:原廠灰色剎車塊
干燥剎停測試:2.2s
潮濕剎車測試:7.7s
中等力度制動功率:900W(50N)
極限剎車測試:100s無損壞 最高溫度 200°C
簡評:第二代的方遠(yuǎn)c5,極限剎停及制動功率都處于尚可的水平,但在潮濕剎停環(huán)節(jié)表現(xiàn)遠(yuǎn)不及有剎車邊排水溝的輪組產(chǎn)品,整體評分也在均值以下。不過驚喜的是C5是跟Zipp是唯二兩款完全熬過極限測試的輪組
▲第七名:ROVAL CL50
搭配剎車塊:swissstop黑王子
干燥剎停測試:2.0s
潮濕剎車測試:8.3s
中等力度制動功率:1300W(50N)
極限剎車測試:70s無損壞 最高溫度 160°C
簡評:輪組界的新貴,specialized旗下的roval品牌,最近幾年憑借優(yōu)秀的空氣動力學(xué)性能和輕量化,被車友所喜愛。Roval CL50與頂級的CLX50使用的輪圈是一樣的,幾千塊人民幣的差價來自于輻條與CeramicSpeed陶瓷軸承花鼓。本次剎車表現(xiàn)中規(guī)中矩,位于平均值附近,干燥情況下的制動力不錯,但是潮濕制動性和耐高溫性能拖了后腿。
▲ROVAL CL50極限耐熱測試后
▲ROVAL CL50極限耐熱測試后
Roval輪組在測試之前就已經(jīng)讓人有所顧慮,因為Roval的輪圈太過輕量化,會導(dǎo)致剎車邊的強度降低,更容易損壞。果不其然,在160℃,除了剎車邊翹開之外,剎車邊上出現(xiàn)了一整圈整齊的凸點。
▲第八名:GIANT SLR1 42
搭配剎車塊:原廠灰色剎車塊
干燥剎停測試:2.3s
潮濕剎車測試:10.3s
中等力度制動功率:1050W(50N)
極限剎車測試:70s無損壞 最高溫度 160°C
簡評:因為隨著整車搭售的原因,Slr應(yīng)該是本次測試輪組中出貨量最大的輪組。測試的整體水平在均值以下。據(jù)觀察,網(wǎng)絡(luò)上的二手GIANT SLR輪組很多已經(jīng)開始出現(xiàn)將要損壞的跡象。這可能是被之前的使用者達到過較高的溫度,但是還沒達到極限溫度發(fā)生損壞。根據(jù)Giant的保修政策,筆者提醒各位閑魚購買二手產(chǎn)品請謹(jǐn)慎。(SLR1與SLR0輪圈一致)
▲Giant SLR1極限耐熱測試后
▲GIANT SLR1極限耐熱測試后
Giant SLR輪組搭配原廠剎車塊,雖然能提供不錯的制動力,但是升溫很快。輪組的耐高溫性能也比較差,極限溫度僅在160℃左右,所以出現(xiàn)了很明顯的損壞。
▲第九名:FARSPORTS VENTOUX C5 MK1
搭配剎車塊:原廠灰色剎車塊
干燥剎停測試:2.8s
潮濕剎車測試:12.6s
中等力度制動功率:750W(50N)
極限剎車測試:80s無損壞 最高溫度 180°C
簡評:第一代的方遠(yuǎn)C5,當(dāng)年以12k極高辨識度的外觀以及優(yōu)秀的騎乘感迅速征服了國內(nèi)市場。但是糟糕的剎車邊表現(xiàn)也給方遠(yuǎn)當(dāng)頭一棒,測試成績在橫評中處于倒數(shù)第三的位置。不過剎車耐熱測試部分處于中上游水平,為什么坊間經(jīng)常聽到方遠(yuǎn)燒框?筆者理解為產(chǎn)品保有量多,現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞速度快,就給了人燒框很多的感覺。
▲FARSPORTS VENTOUX C5初代極限耐熱測試后
另外據(jù)此也向方遠(yuǎn)公司求證,給出的解釋是早期品控不夠穩(wěn)定,后期已經(jīng)改善
▲第十名:Mavic ksyiumpro carbon sl
搭配剎車塊:swissstop黃王
干燥剎停測試:2.5s
潮濕剎車測試:9.1s
中等力度制動功率:1100W(50N)
極限剎車測試:40s無損壞 最高溫度 160°C
簡評:輪組界的老大哥,曾經(jīng)的“法蘭西之光”,鋁輪時代之王,但在如今碳纖維時代已經(jīng)完全落伍。在本次測試中各項數(shù)據(jù)都幾乎墊底,在極限耐熱測試中更是創(chuàng)造出了最短燒框時間。如今市場上也確實越來越少見到消費者使用該品牌的碳纖維輪組產(chǎn)品了。
▲MAVIC極限耐熱測試后
▲MAVIC極限耐熱測試后
MAVIC作為一個傳統(tǒng)的輪組大品牌,碳纖維輪組的表現(xiàn)有點令人失望,特別是在極限測試中刷新了最低損壞時間,搭配swissstop yellow king黃王剎車塊,日常長時間使用后不僅會在剎車邊留下痕跡,測試過程中升溫非常快,不到50秒就已經(jīng)達到160℃左右發(fā)生燒框。
▲第十一名:ECC N84
搭配剎車塊:原廠藍色剎車塊
干燥剎停測試:3.5s
潮濕剎車測試:11.7s
中等力度制動功率:780W(50N)
極限剎車測試:70s無損壞 最高溫度 160°C
簡評:入門碳纖維輪組的代表,以非常低廉的價格為消費者提供入門的選擇。但本次測試中各項測試各項數(shù)據(jù)都排在末尾,更換新款剎車塊后有個平均水準(zhǔn),但是想到零售價也僅為Zipp 404 Nsw的7分之一(4k左右和29k左右),也不是不能接受,畢竟分錢分貨,低價碳輪解決的是有無問題,至少這輪還不算容易壞。
▲ECC極限耐熱測試后
ECC輪組的剎車表現(xiàn)此次比較令人失望,制動性能上較弱,耐高溫性能上還可以。最大問題來自于原廠搭配的藍色剎車塊,不僅制動力差,還容易融化,在輪圈上留下了一整圈藍色。在達到180℃左右時,輪圈的剎車邊也發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的損壞,從內(nèi)部開始崩壞。
在得知藍色剎車塊測試結(jié)果之后,ECC立刻寄了新的棕色剎車塊過來,剎車性能上有明顯提升,但是會產(chǎn)生剎車嘯叫。
ECC表示會接下來出貨的輪組會全部更換為新的棕色剎車塊,在2019年購買ECC輪組的客戶可免費向公司索要一對新的棕色剎車塊。
▲得分
分?jǐn)?shù)說明:分?jǐn)?shù)采取標(biāo)準(zhǔn)化分?jǐn)?shù),將單項最好設(shè)定為100分,其他則按與單項最好的比例x100作為分?jǐn)?shù)。例如極限剎停中,計算得出方遠(yuǎn)S6極限剎車力為Zipp 404Nsw的90%,則S6在該項得分為90分,以此類推。另外,極限耐熱時間按照100s 100分,每少10s少10分計算。
本次測評中的大贏家毫無疑問是ZIPP 404 Nsw,以全面領(lǐng)先的方式摘得桂冠。而國產(chǎn)品牌方遠(yuǎn)三代,也是自家剎車邊技術(shù)歷經(jīng)幾代研發(fā)后,用高水準(zhǔn)的表現(xiàn)證明國產(chǎn)輪圈的剎車技術(shù)可以與國際大品牌中佼佼者相媲美。方遠(yuǎn),Unaas,博士輪也霸占了榜單中的前五名的三位。
campy家Bora one 則作為門神,各項成績均在平均值以上。Roval和方遠(yuǎn)二代C5則是守住了及格線。
通過本次測評可以看出,碳纖維輪組剎車邊技術(shù)的水準(zhǔn)還是參差不齊,而且國際大品牌也不一定好,國產(chǎn)的不一定差,而一些唯品牌論的消費者認(rèn)為國產(chǎn)碳刀就一定差的看法,顯然是偏執(zhí)狹隘的。
中國能制造好的碳纖維產(chǎn)品,不代表便宜的碳纖維產(chǎn)品就一定沒問題。購買過于低價的碳纖維產(chǎn)品需要謹(jǐn)慎。中國制造已經(jīng)被世界所認(rèn)可,自行車行業(yè)大部分碳纖維產(chǎn)品都是由中華人民生產(chǎn)出來的。期待中國智造、中國的自行車品牌逐漸被世界所認(rèn)可。
責(zé)任編輯:Avalon
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