Hẹp hay rộng? Áp suất cao hay áp suất thấp? Các ống hoặc clinchers? Chúng tôi điều tra các biến chứng liên quan đến việc lựa chọn lốp xe
Tiếp theo từ thử nghiệm của chúng tôi: Lốp xe rộng hơn có thực sự nhanh hơn không? Chúng tôi quyết định tiếp tục điều tra về sự phức tạp của việc lựa chọn lốp xe.
Một trong những bước tiến lớn nhất từng có trong công nghệ xe đạp đến từ một nguồn không chắc chắn: một bác sĩ phẫu thuật thú y người Scotland tên là John Boyd Dunlop. Vào năm 1888, trong một lần rời bỏ công việc hàng ngày của mình, Dunlop đã tạo ra chiếc lốp hơi đầu tiên với nỗ lực loại bỏ cơn đau đầu và cảm giác khó chịu của con trai mình khi anh lái chiếc xe ba bánh có dây buộc kiên cố của mình quanh những hòn đá cuội gập ghềnh của Belfast.
Tua nhanh đến ngày nay và khái niệm cơ bản vẫn không thay đổi - một khoang không khí kín cung cấp một lớp đệm giữa người lái và mặt đường - nhưng điều đó không có nghĩa là tất cả các lốp đều bình đẳng. Một số loại lốp có tốc độ nhanh hơn các loại lốp khác, nhưng bạn cần hiểu biết một chút về công nghệ lốp trước khi có thể săn được loại tốt nhất cho mình.
Chống nghỉ ngơi
'Trong khi đi xe đạp, người đi xe đạp phải đối mặt với các loại lực cản khác nhau: lực cản của không khí, trọng lượng (nếu tăng tốc hoặc phanh) và lực cản lăn của lốp, đó là sự mất năng lượng do lốp lăn về phía trước,' Nicolas Cret, nhà phát triển lốp đường bộ của Michelin cho biết. ‘Chúng tôi đo lực cản lăn với các thông số cố định như áp suất quy định, tốc độ không đổi, tải trọng và nhiệt độ. Máy đo thường được cấu tạo bởi một trống, trống phải càng lớn càng tốt để mô phỏng mặt đất bằng phẳng. Lốp được quay với tốc độ / tải / áp suất nhất định trong quá trình khởi động, sau đó chúng tôi sẽ dừng công suất trống và đo quãng đường cho đến khi lốp ngừng lăn. Khoảng cách càng dài, lực cản lăn càng giảm.’
Theo nghĩa cơ bản, lực cản lăn là lực chống lại chuyển động tịnh tiến của lốp lăn trên một bề mặt. Về mặt thực tế, cùng với các yếu tố như lực cản của không khí, lực điện trở này có nghĩa là khi bạn đang quay tự do trên một bề mặt phẳng, cuối cùng bạn sẽ dừng lại. Nhưng vì năng lượng không thể được tạo ra cũng không bị phá hủy, chỉ bị thay đổi, nên năng lượng thúc đẩy chúng ta về phía trước đã biến đi đâu?
Wolf VormWalde, giám đốc sản phẩm lốp xe tại Expert cho biết:‘Lực cản lăn trong lốp là năng lượng tiêu thụ để khắc phục sự biến dạng của lốp. 'Khi một chiếc lốp chịu tải trọng, nó sẽ biến dạng, và để làm biến dạng một vật liệu thì cần phải có lực. Khi lốp lăn, sự biến dạng vẫn tiếp diễn do gai lốp và thành bên đi qua miếng tiếp xúc [nơi lốp tiếp xúc với mặt đường] khi bánh xe quay. Do đó, lốp bị căng và biến dạng khi đi vào miếng tiếp xúc và giãn ra khi ra khỏi miếng tiếp xúc. Nhưng không giống như một lò xo hoàn hảo, lốp xe không cung cấp lại năng lượng cho nó khi bị biến dạng. '
Quan sát những gì xảy ra với lốp xe đạp đứng yên dưới trọng lượng của người lái và bạn sẽ hiểu ý nghĩa của VormWalde. Một chiếc lốp dưới tải trọng của người lái sẽ phồng ra ở thành bên và gai lốp sẽ phẳng lại để phù hợp với hình dạng của bề mặt bên dưới nó. Khi xe đạp đang chuyển động và lốp đang quay, quá trình này diễn ra lặp đi lặp lại tại điểm mà lốp tiếp xúc với mặt đường. Trong một thế giới lý tưởng, lốp xe sẽ "càng tốt càng tốt", bật ra khỏi mặt đường với nhiều lực tác dụng vào việc bóp nó xuống mặt đường ngay từ đầu, và do đó năng lượng được đưa vào chuyển động về phía trước sẽ là được bảo tồn. Thật không may, các hợp chất cao su trong lốp xe là 'nhớt', có nghĩa là khi chúng biến dạng dưới tải trọng, các phân tử trong chuỗi polyme của hợp chất sẽ tự sắp xếp lại và khi làm như vậy, chúng sẽ cọ xát với nhau. Ma sát bên trong này tạo ra nhiệt, đáng buồn thay, là một sản phẩm phụ vô dụng trong nhiệm vụ đẩy chiếc xe đạp của bạn về phía trước. Chỉ cần cảm nhận lốp sau của bạn sau một giờ trên máy tập tăng áp và bạn sẽ sớm có được bức tranh.
Chính sự biến dạng này của lốp là yếu tố quyết định đến lực cản lăn và do đó là "tốc độ" của lốp. Có nhiều cách khác nhau mà bạn có thể ảnh hưởng đến cách lốp biến dạng, một trong số đó là thay đổi áp suất của không khí mà bạn bơm vào.
Biến dạng của ký tự
Nếu lốp càng biến dạng thì lực cản lăn càng tăng, chắc chắn tất cả những gì bạn phải làm là bơm căng lốp lên áp suất cao nhất có thể, khiến cho lốp không thể bị biến dạng và tổn thất năng lượng do lực cản lăn sẽ được giảm thiểu? Sự thật - như mọi khi - phức tạp hơn một chút.
Christian Wurmbäck, giám đốc sản phẩm tại Continental, cho biết, ‘Tăng áp suất trong lốp sẽ làm giảm lực cản lăn, nhưng chỉ đến một điểm. Ví dụ: nếu bạn đi một chiếc lốp 23mm và tăng áp suất từ 85psi lên 115psi, bạn sẽ có ít lực cản hơn. Nhưng nếu bạn đi cùng một loại lốp và tăng áp suất từ 115psi lên 140psi thì hầu như không có sự khác biệt. '
VormWalde từ Chuyên gia đồng ý: ‘Trên một bề mặt hoàn toàn nhẵn, áp suất cao hơn luôn nhanh hơn. Nhưng hiệu ứng này giảm dần trên đường thực, chẳng hạn như chúng tôi nói ở 130psi, bạn bơm lốp sắp chết [tức là, nó không thể cứng hơn một cách hữu ích nữa]. Điều quan trọng cần nhớ là mối quan hệ giữa lốp và đường là cộng sinh, và đường không bao giờ hoàn toàn trơn tru.
‘Bạn không muốn lốp cứng đến mức khi bạn lăn trên đường, nó không thể hấp thụ các tần số bề mặt. Việc hấp thụ độ nhám và va đập của lốp sẽ hiệu quả hơn so với việc truyền các biên độ này cho xe đạp và người lái. Nâng xe đạp và đạp lên sẽ luôn tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với việc bóp lốp xe xuống. Đó là một trong những lý do tại sao bạn thấy những người đi xe đạp địa hình và xe đạp leo núi chạy với áp suất thấp như vậy, anh ấy nói thêm.
Anh ấy có lý. Thay vì để cho một đoạn đường gồ ghề đặc biệt có thể phóng anh ta lên không trung, tay đua xe đạp địa hình dày dạn kinh nghiệm sẽ cố gắng giữ cơ thể anh ta hoặc cô ta trên một mặt phẳng phẳng, sử dụng tay và chân để hấp thụ tất cả các va chạm mà địa hình phục vụ. Nói cách khác, nếu bạn muốn đi theo chiều ngang về phía trước, bạn sẽ không lãng phí sức lực của mình khi đi lên và xuống theo chiều dọc.
Bí quyết là tính ra áp suất lốp tốt nhất cho con đường bạn đang đi - điều có thể cần một chút thử và sai. Và sau đó, bạn phải tự hỏi bản thân xem liệu bạn có đang đi đúng chiều rộng của lốp xe ngay từ đầu hay không.
Vấn đề nhỏ của kích thước
Ngày xưa, các tay đua cho rằng lốp mỏng hơn sẽ tốt hơn, với hầu hết các bánh xe chuyên nghiệp được trang bị bất cứ thứ gì từ lốp rộng 21mm đến nhỏ nhất 18mm. Theo thời gian, các tay đua có lẽ đã tạo ra sự thoải mái hơn và ít bị tốc độ nhanh hơn, do đó lốp 23mm đã trở thành tiêu chuẩn cho xe đạp đường trường.
Tuy nhiên, giám đốc sản phẩm của Schwalbe, Marcus Hachmeyer, cho biết các nghiên cứu về hành vi của lốp đã phát hiện ra một số điều khá ngạc nhiên: 'Nếu bạn so sánh các lốp có chiều rộng khác nhau nhưng thông số kỹ thuật giống hệt nhau - cùng một hợp chất, cùng một cấu hình tròn, cùng một áp suất lạm phát - người ta có thể nói về khả năng chống lăn: càng rộng càng nhanh! '
Điều này nghe có vẻ phản trực giác - sau tất cả, xe đạp đường trường nhanh hơn xe đạp du lịch hoặc xe đạp leo núi - nhưng việc phân tích miếng dán tiếp xúc của một ông trùm đã giúp các nhà thiết kế như Hachmeyer nhìn ra niềm tin phổ biến rằng 'hẹp hơn bằng nhanh hơn'.
‘Lốp rộng hơn chạy nhanh hơn,’ nói về Wurmbäck tại Continental. ‘Một chiếc 24mm lăn nhanh hơn một chiếc 23mm, nhưng một chiếc lốp 25mm thậm chí còn lăn nhanh hơn thế. Trên thực tế, lốp GP4000s của chúng tôi chạy nhanh hơn khoảng 7% ở phiên bản 25mm so với phiên bản 23mm. '
Lý do quay trở lại vấn đề biến dạng này. Mặc dù ở cùng một áp suất, cả lốp rộng và lốp hẹp đều có cùng diện tích tiếp xúc, nhưng hình dạng chính xác của từng miếng tiếp xúc sẽ khác nhau. Trong lốp hẹp hơn, miếng vá này sẽ mỏng hơn nhưng dài hơn, tạo thành một hình bầu dục mỏng dọc theo chiều dài của đáy lốp, trong khi đối với lốp rộng hơn, hình dạng miếng tiếp xúc sẽ tròn hơn, vì lốp được làm phẳng hơn theo chiều rộng của nó. Kết quả là miếng dán tiếp xúc dài hơn, mỏng hơn của tyre sẽ khuyến khích sự biến dạng của lốp nhiều hơn - đặc biệt là thành bên - so với bản vá rộng hơn của nó. Và như chúng ta đã nghe nói, lốp càng biến dạng thì năng lượng tiêu hao càng nhiều do làm biến dạng nó. Nhưng nếu trường hợp này xảy ra, chẳng phải tất cả chúng ta đều đi xe 28mm sao?
Trường hợp chống lại
‘Mặc dù lốp 28mm sẽ nhanh hơn so với phiên bản 23mm về khả năng chống lăn, nhưng trọng lượng của loại 28mm sẽ cao hơn loại 23mm vì kích thước lớn hơn có nghĩa là nhiều vật liệu hơn. Điều này có thể tạo ra sự khác biệt đáng chú ý về quán tính, và nó sẽ có ảnh hưởng trong các giai đoạn tăng tốc hoặc giảm tốc,”Nicolas Cret từ Michelin giải thích.‘Đặc tính khí động học cũng sẽ thay đổi từ lốp 23mm thành 28mm.’
Nếu được đẩy, các chuyên gia sẽ chọn cách nào? Chuyên gia VormWalde cho biết: “Chúng tôi nhận thấy 24mm là sự thỏa hiệp lý tưởng về lực cản lăn, khí động học và trọng lượng. Tuy nhiên Ken Avery từ người bảo vệ già người Ý Vittoria không đồng ý: ‘Nhiều [chiều rộng] hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Điều độ là chìa khóa. Khi bạn đi quá 26mm, lợi ích tinh tế về khả năng chống lăn bắt đầu tiêu tan. Có thể nói, công thức đã bị loại bỏ. Ngoài ra, điều này giả định rằng tất cả các lốp xe đều có cấu hình nhất quán, nhưng không. Thường thì độ dày của gai lốp [tính theo mặt cắt ngang] làm cho lốp nhọn hơn là tròn, do đó lốp 24mm của một nhà sản xuất có thể nhanh hơn hoặc chậm hơn trong một tình huống nhất định so với loại 23 hoặc 25mm.’
Để vấn đề phức tạp hơn, ngoài các lựa chọn về áp suất và độ rộng của lốp, hãy cân nhắc về độ dẻo dai của lốp.
Những gì nằm bên dưới
Nếu sự biến dạng làm mất năng lượng do nhiệt, thì lốp xe dẻo dai hơn sẽ mất ít năng lượng hơn để biến dạng theo một cách nhất định so với lốp có thân cứng hơn. Dưới hợp chất cao su của lốp xe là hàng ngàn sợi dệt chặt chẽ. Tùy thuộc vào lốp xe, lớp thịt này có thể chứa tới 320 sợi trên mỗi inch (tpi), tất cả đều là bông rất mịn, hoặc có thể là 60, được làm từ nylon dày hơn một cách quyết định. Kết quả, các nhà sản xuất như Vittoria và Challenge cho rằng số chỉ càng cao thì lốp càng dẻo dai và do đó, lốp càng dễ biến dạng và do đó lực cản lăn sẽ càng thấp.
‘Số tpi càng lớn, lốp càng linh hoạt,’ Simona Brauns-Nicol từ Challenge cho biết. ‘Theo thời gian, các nhà cung cấp đã cung cấp các sợi chỉ có chất lượng ngày càng cao, giúp các nhà sản xuất lốp có thể chuyển từ loại dệt tối đa 280 / 300tpi xuống 320tpi. Vỏ càng dẻo dai và linh hoạt, càng thoải mái và hơn hết là bám đường hơn, do đó đạt được tốc độ cao nhất. ' một chiếc lốp nhanh hơn.
VormWalde tại Chuyên gia cho biết, 'Một chiếc lốp 60tpi với hợp chất vỏ tốt có thể nhanh như một chiếc lốp 100tpi. Chất liệu cũng rất quan trọng - một số vỏ bọc bằng polycotton nhanh nhưng đó không phải là do số lượng sợi chỉ, mà là do ngâm tẩm cao su làm cho nó rất đàn hồi. Số sợi chỉ cao không nhất thiết có nghĩa là lốp nhanh hơn. '
Nếu lốp xe dẻo dai hơn có nghĩa là khả năng chống lăn tốt hơn, thì điều tương tự cũng xảy ra đối với săm. Simona Brauns-Nicol tại Challenge cho biết: “Bạn có thể đạt được một chuyến đi dẻo dai hơn và chống thủng bằng cách sử dụng một ống cao su thay vì ống bên trong butyl. ‘Của chúng tôi có thể được tăng lên khoảng 300 lần so với khối lượng ban đầu của chúng. Latex rất bền và đàn hồi đồng thời và không dễ bị thủng vì tính đàn hồi có nghĩa là ống latex có xu hướng xoay quanh các vật thể lạ. '
Cũng vì là một vật liệu dẻo dai hơn, latex cũng nhẹ hơn - vì vậy nó sẽ tốt hơn ống butyl về khả năng chống lăn. Tuy nhiên, sự dẻo dai này có cái giá phải trả: latex xốp hơn butyl, có nghĩa là không khí sẽ thoát ra ngoài dễ dàng trong những ngày qua.
Những người thích Chuyên ngành và Thử thách có thể sẽ tranh cãi về ống cao su, số lượng chỉ và vỏ trong nhiều ngày (không có gì ngạc nhiên khi Thử thách tự hào về việc sản xuất lốp xe có số chỉ cao tới 320tpi, trong khi Nội dung về Chuyên ngành có vẻ như với việc tạo ra tối đa 220tpi), nhưng quan điểm đối lập của họ làm nổi bật điểm mấu chốt của vấn đề 'lốp nhanh' này: không có câu trả lời chắc chắn. Chắc chắn, có các thông số cơ bản - kích thước, áp suất, độ dẻo dai - nhưng những thứ như vậy liên kết chặt chẽ với nhau và các câu hỏi về lực cản lăn, khí động học và quán tính khiến việc chỉ tập trung vào một khía cạnh mà phải trả giá bằng các khía cạnh khác là vô nghĩa.
Như Cret tại Michelin đã nói, ‘Thiết kế một chiếc lốp xe nên được coi là cố gắng cải thiện nhiều lĩnh vực hoạt động mâu thuẫn nhau cùng một lúc. Lốp xe luôn là yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất. Lốp nhanh là gì? Chà, điều đó phụ thuộc vào ý bạn muốn nói nhanh.’
Và cuối cùng… vào bồn hay không vào bồn?
Trong nhiều năm, tubulars đã được coi là loại lốp tốt nhất mà một người lái xe nghiêm túc có thể có được, với những người ủng hộ cho rằng lý do duy nhất để không đi chúng hàng ngày là do sự bất tiện và chi phí bị thủng. Tuy nhiên, có một vài công ty sẵn sàng làm phiền chiếc xe bán táo đặc biệt này.
‘Clinchers nhanh hơn tubulars,’ tuyên bố Special’s Wolf VormWalde. ‘Điều này là do một nửa của buồng khí hiệu quả là vành. Các thành bên của vành không bị biến dạng khi lăn và do đó không tiêu tốn năng lượng. Bạn nghĩ rằng chúng tôi đã thúc đẩy Tony Martin sử dụng clinchers vì lý do thương mại, phải không? Không! Đơn giản là chúng nhanh hơn.’
Điều này bay theo sự khôn ngoan thông thường không chỉ đến từ một người đàn ông (mặc dù một người ở trung tâm của một tập đoàn xe đạp khá lớn), mà đó là tình cảm được chia sẻ bởi những người khổng lồ lốp xe như Schwalbe và Continental. Nhưng nếu đúng như vậy, tại sao các chuyên gia cưỡi ngựa lại không ủng hộ? Chà, Christian Wurmbäck của Continental nói, đó là điều không cần phải bàn cãi.
‘Một bộ bánh xe hình ống nhẹ nhưng quan trọng đối với những tay đua chuyên nghiệp, nó mang lại khả năng chạy bằng phẳng. Trong trường hợp chạy bằng phẳng ở tốc độ cao, một hình ống vẫn ở trên vành do keo, không giống như móc sắt, có xu hướng rơi ra, gây ra một tai nạn rất đáng tiếc. '
