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January 29 从捷安特Hunter-EX到大名Curaca (IV)终于结束了半个月的考试,加上一个礼拜地调整终于恢复头脑清醒了。话说这里的东西也已经好久没有更新过了,尤其是自行车测评工作,就像精装版的OVA一样一年才出到三集。照这个速度下去恐怕就得捱到毕业后了,所以这个寒假要加快进度——就从车架开始。 认识一个新的车架总是从视觉开始的。有些材质,比如碳纤维,也许可以在近距离认出来,不过多数情况下先看到的只是车架形状和配色。以前已经说过,全避震车架太重、太不稳定也太软,不适合城市中骑行。可是大多数奇形怪状的车架都出现在全避震的设计上,尤其是四连杆系统有许许多多的变形,让人眼花缭乱,对力学分析能力要求很高。好在撇开全避震车架不谈,车架的形状并不像其他自行车部件一样多变,一般就是双三角菱形车架以及它的变形品种。 在车架几何方面,没有一个结构形状会和三角形一样强固。菱形车架由二个三角型组成,这种设计的优雅和简洁,几乎没有再改进的空间。过去一个世纪来已有数十亿辆菱形车架的单车,并且有数十万聪明的人士花了数十亿小时想要使他们脚下的单车更有效率(多数无功而返)。菱形车架可以说已经演进得几近于完美。 这样说,达人看到一定会表示不满,因为即使都是菱形车架,不同车架之间也存在长度、高度和角度上的差异,而且管材的截面形状(不一定是圆的)和粗细也不尽相同,甚至管壁厚度也有区别。据说这些变量需要适合骑者的身高、体重、力量等等特质,还有一套公式可以计算。这些太复杂了,我可不在乎什么公式,我只在乎感觉。 以上所说的种种变量,我觉得并不都是如同厂家宣传的是出于舒适度的考量,反倒是和材质与工艺关系更大。钢和铝合金是最普通的材质,此外还有钛合金和碳纤维也能见到,其他就罕见了。
我知道的材料特性通俗的分类(一下有些是引用的资料) CR14钢 偏重软(相对而言),有弹性(相对铝合金) CR18钢 轻而坚硬,脆 2093铝合金 软(相对而言)有弹性,能承受一定程度型变 4130 铬钼合金钢CrMo,偏重,硬度和强度都很好,弹性甚小 6061高成色铝合金 重,有点弹性(相对低成色) 6061高成色铝合金 合金成分分布均匀,轻(相对高成色) 7003 8号管材 相对6061轻10%,更硬 7005 8号管材 接近7003,合金成分与03略不同,弹性甚小,轻,坚硬,脆 7005 8号管材C 加入和carbon组合的能力 8XXX铝合金 特性不明 多用于航天技术 Penat钛 和7005相似,但有一定程度弹性,可和carbon组合的技术 钪合金(无详细资料也没见过,据说和钛相似但弹性小) carbon55 超级轻的挑战型材料 carbon110 TERK里最轻而又能用于UCI比赛的自行车用 carbon120 行业标准 carbon +C TT用,相对110更硬,相对110厚重,没弹性 carbon T 弹性纤维carbon carbon D 最基础的行业carbon标准 超高张力钢,也就是传说中的高达尼姆合金啦,尚未发明。
这儿有三种常见车架材质的一些特性。 弹性系数(刚性) 降伏点 重量 铝 10-11 11-59(4-22退火后) 168.5 钢 30 46-162 490 钛 15-16.5 40-120 280 要注意,刚性和重量和材料的品质、热处理或合金成份无关。举例来说,所有的车用钢管,从大卖场的廉价单车到价值数千美元的单车都有相同的弹性系数30,以及490的重量。 学过物理应该知道,同样重量下,相对更粗更薄的管子更坚固一些。大管径的优点也可以适到单车上,但实际上有个限制。太薄的管子很难焊接,太粗的管子也不好看 对不同材料做一个通俗比较: 钛制车架和钢制车架几乎具有同样的强度,但只有钢制车架的一半重量和一半刚性。这样的车架由于刚性变小,特别是在负重长途骑乘时,会感到有点滑溜。车架制造商可以用较大的管径来加强刚性,虽然会增加一点重量,但仍会比一般的钢制车架来得轻。 通常铝制车架的刚性及重量会只有钢制车架的三分之一,强度则只有一半,这也是为什么铝制车架明显地会比较粗(也就是大管径)或者比较厚的缘故,只因为了要得到适度的强度和刚性,而这样的车架还是比普通钢制车架来得轻。不过最好的车架却是用不锈钢做的,别忘了钢做的米格25可以飞到马赫3.2,换成铝合金早蒸发了。 碳纤维是越来越受欢迎的材质,但在建造车架上它和金属管材有些基本上的不同。因为纤维有其纹理而金属则无,不同方向上强度差异极大(你也可以理解为一块布,在横向撕开时纬线受力达90%)。一个设计良好的碳纤维车架,会在受力最大的方向作最适当的纤维网络排列,以提供最大的强度。 不幸的是,在单车的应用上,和金属管材相较下,碳纤维并不是一项完全成熟的技术。单车可能承受来自各个方向的力道,即使使用电脑模拟,仍无法完全预知各方向所承受的程度。碳纤维具有相当大的潜力,但目前仍未见到可以负重长途旅行并且具有相当可靠度和耐用度的碳纤维车架。特别是其和金属接着的部位,是它比较脆弱的地方。这些部位可能会因时间久了而被侵蚀,以致损坏。 我就在看环青海湖自行车赛时看到有选手的前叉断裂! 还有一件很重要的事就是维修的难易度 。 任何上述的材质,用来在已开发国家作短到中距离的旅行,都很合适。钛,除了太昂贵外,可能是最耐久的材质,但铝或钢会更好。就我目前所知,没人生产碳纤维的旅行车。 但如果在开发中国家作长途旅行,钢仍然是最佳的选择,因为即使损坏了,任何懂得焊接的人都可以将它修复。很难想象在云南或者西藏找到人能够焊接铝或者钛,即使在上海也很困难。至于碳纤维,只要有一个小小的裂口就等于宣告车架报废!
言归正传,回到主人公捷安特Hunter-EX和大名Curaca。 简言之,Hunter-EX采用所谓的捷安特高张力高碳钢,但估计就是CR18。Hunter-EX的车架形状很特别,不是普通的菱形而是扇形的,其实就是把菱形车架的横梁和后三角尾撑融合成一条弯曲的大梁,本质还是菱形车架的力学原理。我看不出这样改进的具体好处,只是觉得不太美观,而且弯曲的车架给安装一些配件造成了巨大的困难。奇怪的是,Hunter-EX采用的明明是刚性和强度都很好的钢,却做成像铝合金一样的大管径车架,而且管壁明显不薄。其结果就是做成了一幅很重但绝对坚固耐用的车架,倒是很适合做旅行车。只是这弯曲的车架和粗壮的钢管怎么看都不符合我的审美观念,要说Hunter-EX的败笔就是车架了。 相比之下,Curaca的车架要好得多了。它的欧洲版菱形车架很大,几乎比普通山地车要长和高各10厘米,感觉更像公路车架,在长途旅行时比较舒适。然而它却使用很细的厚壁管材,使得整车看上去很苗条。尽管如此,Curaca可能是我见过的最坚固的车架,原因在于它的铬钼合金钢材质,这东西原来可是做坦克装甲用的!虽然也比较重,但我更倾向于拿它作旅行车的车架,它几乎是不会坏的,无论硬度、强度、刚度还是耐腐蚀性都不是普通高碳钢可以比的。据说原来大名还风光的时候光这个车架就可以卖1200。不管其它配件怎么样,光是这个车架就物超所值了。 简单评价一下两辆车的车架,真是非常有趣,Hunter-EX在我看来浑身上下都不错,唯独车架看上去不够漂亮;Curaca的原装配件不怎么样,唯独车架是个宝贝。这也就决定了我的工作——逐渐更换Curaca的配件,除了车架之外什么都可以换,最终要让车架得到配得上它的补品。(未完待续) |
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