对第一个问题的简短回答是:“与优质钢轴承相比,使用陶瓷轴承可节省的功率几乎为零”。对第二个问题的简短回答是“是的,可以测量差异,但这并不容易。” 较长的答案,以及较短答案的支持如下。
但是,首先,它在某种程度上取决于您说的是车轮轴承,底架轴承还是两者。如果您有兴趣测量差异,则两者的测量方式会有所不同。BB轴承阻力会显示出传动系统效率的差异,而轮毂轴承会显示为滚动阻力的一部分。当然,区别在于,动力传动系统损耗仅在踩踏板时发生,而不是在滑行时发生,而滚动损耗会在您滚动时发生,无论是否踩踏。
您可以通过用叉子将车轮保持在空中来测量空载轮毂轴承阻力的差异,该陪审团是通过装配有与数字语音记录器相连的簧片开关的自制速度传感器来测量的。向上旋转轮子,然后记录并计算轮子减速时“喀哒声”的时间差。交换轴承,泡沫,冲洗,重复。
但是,这将处于空载设置,您可能会认为在承载情况下轴承阻力的差异可能会扩大。如果是这样,则必须进行这种测试。您可以在实验室中完成此任务,但也可以在现场使用陪审团安装的速度传感器完成任务。
首先介绍一些背景。阻力的滚动分量通常由滚动阻力系数Crr(空气阻力系数为Cd,通常乘以前表面积A,并用组合项CdA来描述)测量。Crr可能具有与速度有关的分量,但是在循环速度下这可以忽略不计,因此我们可以假设Crr是恒定的。如果是这样,那么以给定速度移动自行车和骑手所需要的动力是众所周知的,那就是:不是在这里进行介绍,而是指向一种(很好的)方法,该方法可以估算CdA和Crr可以在这里找到。
现在,如果您完成所有这些操作,您会发现,对于典型的自行车,来自所有来源(轮胎,管子,轮毂轴承和典型的“光滑”路面)的总Crr约为.005。同一表面上非常好的轮胎的Crr可能为.0045;对于非常糟糕的轮胎,Crr可能为.006;对于非常粗糙的表面,Crr可能高达0.01。而且,在某些情况下,如果您查看上面链接的幂等式,您会发现Crr对功率的影响完全像梯度一样缩放,因此,当Crr为.01时,对功率的影响就像攀升1%的坡度。同样,由于轮胎不同或推定的轴承差异,Crr的增加为0.001,就像爬坡了0.1%。
这是另一个事实,也可以从上面的链接得出:一个经验法则是,在平坦硬表面上以25 mph的速度行驶时,处于良好空气位置的骑车人需要250瓦左右的功率(低于200瓦时可以达到出色的空气位置)。在25mph时,Crr的差异约为.0005,大约等于5瓦的功率差异。也就是说,一个好轮胎与一个非常好轮胎之间的差异在25 mph时价值约5瓦。
如果您对自行车阻力进行了现场测试,您会发现滚动阻力的5瓦差异非常明显。骑士报告说,使用陶瓷和钢制轮毂轴承之间的区别并不明显。