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好的輪組就轉得久?

果然我的物理是唸得不怎麼好,感謝你的指正
我本來是想說明如果要做這樣的實驗時是應該用比較嚴謹的態度來看待問題的
而且轉得久不久很難說是賦與力道是相同的
但是看了您的講法之後才知道
我所思考的點也有錯誤的地方
果然零一是人才匯聚之處啊


是否也可以請你把這個原本我構思 不周的地方做一修正
另外除了空氣阻力之外
可否以力學的論點補充說明還要考慮那些問題
liutuanee wrote:
果然我的物理是唸得不...(恕刪)


賣安捏共
小弟也只有物理勉強還可以
其他科目爛得要死
以下是我的觀點

利用沙袋綁在曲柄上
因為是同一個沙袋
所以沙袋的質量是定值(控制變因1)
曲柄最高點與最低點的高度差是定值(控制變因2)
根據重力位能定義U=mgh (其中U為重力位能,m為質量,g為重力加速度=9.8公尺/秒平方,h為鉛直高度差)
因為m,g,h三者在實驗中皆為定值
故重力位能為定值(控制變因4)
在沙袋落下過程中
沙袋的重力位能轉變為曲柄的運動動能
再經由傳動系統將能量傳遞給輪組
成為輪組的轉動動能
因此整個過程要探討的便是....
給予輪組相同的能量=輪組的轉動動能+摩擦生熱銷耗掉的能量 (能量守恆定律)
其中摩擦生熱消耗掉的能量包括有,1.整個輪組與空氣的摩擦,2.滾珠或培林的摩擦
反觀上述紅色字體的等式
因為等號左邊"給予輪組相同的能量"是定值
故等號右邊如果"摩擦生熱銷耗掉的能量"越小
則"輪組的轉動動能"必越大
而由轉動的時間來衡量輪組轉動動能與銷耗掉能量的比例是可行的
因此以轉動時間為"應變變因"我認為是合理的
但如果能測量轉動圈數會更有實際應用價值

以上
我只是針對轉動時間做出物理解釋而已
至於輪組的優劣
那還須參考其他方面的表現
比如說剛性,質量分布,轉動慣量,材質用料,美觀與否等等等等......(甚至有的人認為棘輪響聲才重要)
如果有人問我完美的輪組該有哪些條件
我認為此題無解,
因為世界上只有適不適合的輪組,沒有完美的輪組


就物理上的觀點而言

功能定理是好用的

如同樓上車有所言

實驗的方式控制其中一項變因

樓上劉兄所說

鋼絲與框的配重問題

確實鋼絲與框的配重是一大重點

不可否認的板框重心會比平框更接近花鼓

早期慣性輪比較有慣性其實重量是佔了很大一部份因素

最近有些框的製程也不錯

像是LEW的框

就把板框的重心向外推了不少

這一個動作可讓鋼絲用的更輕

但是慣性不減

總之離花鼓越進的地方加重量

會讓慣性增幅比較少

再靠近框的越外圍加重量讓慣性的增幅較大

所以整體的重量就可以壓下來

然後又保有慣性

這是新的趨勢



鋼絲與框的配重問題

確實鋼絲與框的配重是一大重點

不可否認的板框重心會比平框更接近花鼓

早期慣性輪比較有慣性其實重量是佔了很大一部份因素

最近有些框的製程也不錯

像是LEW的框

就把板框的重心向外推了不少

這一個動作可讓鋼絲用的更輕

但是慣性不減

總之離花鼓越進的地方加重量

會讓慣性增幅比較少

再靠近框的越外圍加重量讓慣性的增幅較大

所以整體的重量就可以壓下來

然後又保有慣性

這是新的趨勢

a:sturozech1 兄說得好
板框重心如何向外推移,確實是目前發展的趨勢
不過從lew或lw來看,目前也只有這種技術能讓重量降到更輕但還有慣性和剛性
但是如果換到鋼絲輪來看則仍有其局限性
因為用鋼絲的碳纖板輪,仍無法克服鋼絲有強度又夠輕的問題
BORA可能是目前的鋼絲板輪中慣性做得最好的
但是BORA的鋼絲外界可能並不了解是SAPIN特製的
也就是一般輪組廠買不到
其實這也是目前國內碳纖輪組大廠的最大問題
因為台灣目前在鋼絲上並沒有超越國外大廠
如果鋼絲問題不解決,那就沒有慣性上面的優勢
不然就得如國內某家輪組大廠所做的---發展碳纖幅條
如果這個關卡上他們能夠再進一歩
那做出類似LIGHTWEIGHT那樣的輪組是遲早的事
如果這個技術上的封鎖被突破了
那國內消費者就可以騎到又輕又強的輪子了

不過我還是希望聽到sturozech1 兄的看法
就是如何把板框重心向外推移



要輪組的重心往外推我想有個方法可行

就是把鋼絲頭拉到輪框的外圈

類似早期單層框的做法

但是還是要保持板高

為什麼呢?

因為板高對於輪框斷面的慣性矩有不小的功效

斷面慣性矩大對於輪框的本身剛性有提升效果

而因為輪框外圈的材料本來就比較厚實

而去承受輻條拉力還OK

此舉還有個好處

就微量變形的觀點而言承受輻條張力後

框與胎唇的咬合面會微微內縮造成OPEN胎胎唇的咬合力增加

這個應該可以用有限原素法做分析

另外板身因為不需抵抗輻條的作用力以後可以做的更薄

並且任意塑形成符合空氣動力學的狀態

而這樣輪框本身可以偷輕

重心又向外偏移

另外輻條因為會變長而輻條整體的慣量也會增加

雖然輻條變長會增重但是框本體重量也會減少

這就要看取捨了

一般輻條最輕的大約3克一支

框大約在380g附近碳纖框會更輕

如果輻條每一支由280mm增加到290mm

重量的增幅與長度為正比的話(其實不盡然)

重量增加為3.107克

以一輪24支輻條的輪組來看待

總更共增加2.568g

所以輪框只要能偷輕超過3g

就能有效保持或甚至增加轉動慣量

而且總重量下降!

還有一個方法

一般鋁頭

約0.3克一個

把鋼絲固定端放到框上

調整端放到花股上

也可以上重量在外圈

調整轉動慣量

注1.重量的增幅與長度為正比的話(其實不盡然)

一般對鋼絲而言不管彎頭或T頭端一定是重量比較重的一端

高級輪組一定用有抽的鋼絲或是扁鋼絲

那增長的部份就是中間抽過或是打扁的部份

就算用碳纖輻條同樣的也是增加中間段的長度

所以重量增幅較小

而框要瘦身5克應該不是難事!

這樣不知道有無激發大家的一些想法呢?

看到這裡小弟有一點糢糊之處,
那就是所謂轉的久是實際在路上跑還是指空轉?

實際在路上跑和空轉轉得久是不同的層次問題。
這裡在提出的是原始設計的問題,所以是空轉的情況
如果加上胎的考量可能問題就更複雜了
基本上實際上路跑會不準

因為同時有太多變因

基本上有胎的情況一點也不複雜

因為測試下應該全部都用同一種胎

這樣才會準確喔!

要真正止控制其中一個變因的話

空氣動力要進風洞

純粹轉動需要上測力計

剛性疲勞度實驗就簡單了很多輪框廠都有儀器

說穿了基本上以理論正確的方向去走

再用實驗加以調整

不會跟預期的結果相差太多才是

如果有問題

大概就是實驗上有問題

不然就是基礎理論是錯的(發現這個可以得諾貝爾獎喔!)

另外其實材料薄到一個程度

必須要考慮共振的問題

拉高張力的鋼絲是震動能量傳遞的良好導體

輪框震動的前幾個模態

要避免與輪子上任何有的常態性震動產生諧振
可是單純討論空轉的情況,

試著把花鼓內的軸承間隙放大, 油換清, 塑膠防塵蓋拿掉,

就可以達到"空轉很久"的效果,

當上路碰到載重, 實際使用磨耗, 油品損耗和髒污,

"現實世界"的實際使用環境加進來, 上面的花鼓就會馬上死翹翹.



車子醜毋寧死~
看到那麼多精彩的論點 真是大呼過癮

其實小弟當初開版就是想問問題的

感謝各位勞心費神打出這麼有參考價值的文章



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