目標
測定多速鏈條傳動系統的運轉效率對騎乘輸出功率的關係。
鏈條
選擇五款重新潤滑過的高階 10 速鏈條,測定其在不同的負載程度下的效能,以下款示鏈條各取一個樣品進行測試:Campagnolo 10 速 (Record) 超窄鏈條、KMC X10SL、Shimano CN-7901 (Dura Ace)、SRAM PC-1091R (Red) 以及 Wipperman Connex 10S1。雖然公開了測試款式,但在此報告中的圖表或數據表格中,並未個別標識款式。
鏈條以 A、B、C、D、E 標注代替款式名稱。此報告為評估後變的一般運轉效能,而非評估各款式鏈條的性能。因此刻意從 25 款鏈條中,選出性能最佳及最差的鏈條來進行這項測試,以分析出高效能和低效能之間的差距大小。由於採用此種選擇方式,各別樣本的測試結果無法代表單一款式的平均性能。
測試結果
傳動系統的摩擦損耗,平均從 40 瓦負載 3.5 瓦損耗,到 250 瓦負載 6.7 瓦損耗 (400 瓦負載 9.2 瓦損耗,外插值)。摩擦損耗會隨著負載提高而線性上升,加上有 2.8 瓦的歸零偏差值。下圖顯示五款鏈條在特定的騎乘輸出下,功率損耗的趨勢線,250 瓦以上為外插值。
界定歸零偏差值並了解其成因,對裝有後變速器的車款來說非常重要。歸零偏差值是來自於後變速器和下半圈三段鏈條的摩擦損耗。這些摩擦損耗不受負載力道影響;它是傳動系統的固定摩擦損耗,依後變的型式和鏈條不同,其摩擦阻力對輸出功率曲線的線性關係、斜率,是由鏈條的上半圈決定的。上半圈鏈條形成的功率損耗,和騎乘輸出功率相關,上半圈鏈條形成的損耗,會隨著輸出功率而線性上升。
圖 1. 定負載下的鏈條摩擦損耗
當功率損耗以傳動系統效率的方式呈現時,傳動效率會隨著輸出功率以非線性的趨勢上升。鏈條效率分佈範圍,在 40瓦負載下平均為 92.1%,到 400 瓦負載下平均為 97.8%。下圖顯示五組測試的鏈條,在特定負載時的傳動效率。250 瓦以上為外插趨勢線。
圖 2. 特定負載下的傳動系統效率 (%)
測試細節:
.在測試之前,每條鏈條都先在測試機台上跑一個小時 (初次磨合),然後清理乾淨重新上油,使用輕油和超音波機,讓油液滲入鏈節之中。重新潤滑可排除因不同廠牌和款式的鏈條,出廠潤滑處理造成的變數
.採用 53T-11T FSA 齒盤/SRAM 飛輪片的齒數組合
.迴轉數 95rpm
.使用全負載測試法
.每條鏈條在每一組測試負載下運轉十分鐘,各個負載程度的數據點會在十分鐘結束時抓取
.數據取 1 分鐘平均值。取樣頻率為 25 次/秒
.數據點抓取至 250 瓦。趨勢線外插至 400 瓦,提供負載在 250 瓦以上的效率估計值
.全負載測試法的精準度為 +/- 0.25 瓦
.測試設備系統損耗 (測試設備上的陶瓷培林造成的損耗) 是固有的。上方測試結果圖及下列數據表格,”鏈條摩擦損耗” 欄中的數據,已扣除培林的系統性損耗
.鏈條效率欄中的百分比數值,是以 [輸出功率]/[輸入功率] x 100 計算。系統損耗已在計算前由輸入功率和輸出功率中扣除
鏈條 A |
負載瓦數 |
鏈條摩擦損耗 (瓦) |
% 效率 |
44.20 | 40.89 | 3.18 | 92.79 |
69.21 | 65.49 | 3.57 | 94.83 |
93.68 | 89.72 | 3.80 | 95.94 |
118.00 | 113.79 | 4.04 | 96.57 |
138.30 | 133.63 | 4.48 | 96.75 |
162.37 | 157.23 | 4.93 | 96.96 |
186.03 | 180.39 | 5.41 | 97.09 |
209.53 | 203.77 | 5.53 | 97.36 |
231.65 | 225.56 | 5.85 | 97.47 |
254.44 | 428.06 | 6.12 | 97.59 |
外插值 | 325 | 7.32 | 97.80 |
外插值 | 400 | 8.42 | 97.94 |
鏈條 B 曲柄輸入瓦數 |
負載瓦數 | 鏈條摩擦損耗 (瓦) |
% 效率 |
44.66 | 41.36 | 3.17 | 92.89 |
69.88 | 66.19 | 3.54 | 94.92 |
94.61 | 90.60 | 3.85 | 95.92 |
119.12 | 114.97 | 3.98 | 96.65 |
139.51 | 135.02 | 4.31 | 96.91 |
163.80 | 158.86 | 4.74 | 97.10 |
187.57 | 182.47 | 4.90 | 97.39 |
211.10 | 205.59 | 5.29 | 97.49 |
233.56 | 227.62 | 5.70 | 97.56 |
256.68 | 250.50 | 5.93 | 97.69 |
外插值 | 325 | 6.87 | 97.93 |
外插值 | 400 | 7.86 | 98.07 |
鏈條 C |
負載瓦數 |
鏈條摩擦損耗 (瓦) | % 效率 |
44.50 | 40.98 | 3.38 | 92.38 |
69.57 | 65.71 | 3.71 | 94.66 |
94.10 | 90.01 | 3.93 | 95.82 |
118.65 | 114.35 | 4.13 | 96.52 |
139.14 | 134.32 | 4.63 | 96.67 |
136.32 | 158.20 | 4.92 | 96.99 |
186.88 | 181.41 | 5.25 | 97.19 |
210.63 | 204.82 | 5.58 | 97.35 |
232.98 | 266.82 | 5.91 | 97.46 |
256.18 | 249.51 | 6.40 | 97.50 |
外插值 | 325 | 7.32 | 97.80 |
外插值 | 400 | 8.40 | 97.94 |
鏈條 D 曲柄輸入瓦數 |
負載瓦數 | 鏈條摩擦損耗 (瓦) | % 效率 |
44.54 | 40.56 | 3.82 | 91.39 |
69.66 | 65.34 | 4.15 | 94.03 |
94.50 | 89.79 | 4.52 | 95.21 |
119.13 | 114.12 | 4.81 | 95.96 |
139.71 | 134.24 | 5.25 | 96.24 |
164.09 | 158.08 | 5.77 | 96.48 |
188.20 | 181.63 | 6.31 | 96.64 |
211.81 | 204.89 | 6.64 | 96.86 |
234.55 | 227.03 | 7.22 | 96.92 |
257.86 | 260.18 | 7.37 | 97.14 |
外插值 | 325 | 8.80 | 97.36 |
外插值 | 400 | 10.16 | 97.52 |
鏈條 D 曲柄輸入瓦數 |
負載瓦數 | 鏈條摩擦損耗 (瓦) | % 效率 |
42.70 | 38.79 | 3.75 | 91.18 |
67.96 | 63.58 | 4.20 | 93.80 |
92.82 | 88.01 | 4.62 | 95.01 |
117.32 | 111.98 | 5.13 | 95.62 |
138.12 | 132.20 | 5.68 | 95.88 |
162.59 | 156.01 | 6.32 | 96.11 |
186.32 | 179.33 | 6.71 | 96.39 |
210.12 | 202.80 | 7.03 | 96.65 |
232.95 | 225.20 | 7.44 | 96.80 |
256.39 | 248.18 | 7.88 | 96.92 |
外插值 | 325 | 9.53 | 97.15 |
外插值 | 400 | 11.04 | 97.31 |