2017年1月30日 星期一

自行車螺絲要鎖多緊呢?

了解螺絲的原理後,自行車維修的第二步,就是要知道螺絲要鎖多緊?

螺絲到底要鎖多緊車廠與零件廠都會給你標準值,如圖:

























然後,你可以去買一支扭力板手照上面設定扭力,搞定!

不過並不是每一個人都有扭力板手,而且要能鎖到全部的扭力,你至少會需要兩支扭力板手,價格大約是 1.5萬至 2萬!不便宜啊,我的車都不用兩萬...,花2萬買扭力板手,不太實際啊啊啊!!!

我在這邊教你一個方法,完全理解扭力的原理,將扭力的「牛頓力」換算成「公斤」,一公升水等於一公斤,一個兩公升的寶特瓶裝滿水,就是兩公斤,你用手甸甸看,像菜市場買水果一樣,你大概就可以抓出螺絲要鎖多緊了!這可不是亂說的,讓我們繼續看下去。

扭力的公式是:扭力 =「力」 乘上「距離」(距離支點的長度)

T = F * L

常見的單位有「英磅*英尺」與 「牛頓*(公尺)」。而一公斤等於 9.8 牛頓。

槓桿原理就是扭力的實現,如圖,此蹺蹺板可達扭力平衡(槓桿平衡)












左邊小朋友產生的扭力:
50 * 9.8 * 3 = 1470 N.m
(一公斤等於 9.8 牛頓,故乘9.8)

右邊大人產生的扭力:
150 * 9.8 * 1 = 1470 N.m

1470 = 1470 ,故蹺蹺板剛好平衡,由此我們也發現,距離支點越遠,越省力,例如這裡左邊的的小朋友,只要延長支點距離3倍,便可舉起3倍重量的大人。
我們得到一個結論,距離支點越遠,越省力,距離支點越近,越費力。即一樣的力量, 距離支點越遠產生的扭力越大, 距離支點越近產生的扭力越小。

一樣的力量, 距離支點越遠產生的扭力越大, 距離支點越近產生的扭力越小















理解扭力的原理後,我們就可以利用扭力的公式, T = F * L,來解出車廠建議我們的螺絲扭力值到底是什麼意思。

V夾剎車塊,6-8 N.m 為例,就是說,距離支點 1公尺處,施以 6-8牛頓力,即 0.61 – 0.81 公斤(一公斤等於 9.8 牛頓,故6-8牛頓力 除以 9.8 得到 0.61 – 0.81 公斤)。也就是說,假設你有一支 1公尺長的六角板手,那麼你只要在末端吊掛一個0.8 公斤的重物,那麼你就可以達到車廠所建議的扭力值!不過沒人有一支 1公尺長的六角板手的!一般工具箱最長的板手也大約30公分而已,而且 V夾剎車塊的螺絲多為五號板手,最常見的多為10公分長。





















那麼10公分長的六角板手,你要出多少力,才能達到 6-8牛頓力 的扭力呢?
我們套入扭力的公式 T = F * L 來計算,我們以 8牛頓力 來算:

8 * 1 = F * 0.1

為未知,故0.1 放到等式左邊變成除,即:

8 / 0.1 = F

得到80 牛頓力。80再除 9.8就是 8.1 公斤。

簡單的說,就是把車廠建議的 N.m 牛頓力 除以你所用工具的長度(單位用公尺),再除 9.8,就得到你熟悉的公斤力了,你只要施以該公斤重的力量,或在末端吊掛一個該公斤的重物,即可符合車廠建議的扭力了!以這個例子而言,8公斤多重呢?大約就是42公升的寶特瓶裝滿水的重量,你拿個塑膠袋裡面裝42公升汽水提提看,是不是還蠻符合你平常用六角板手,用力鎖緊這個螺絲所用的力呢!?

V夾剎車塊螺絲,以10公分長的六角板手,施以約8公斤的力,就是6-8 N.m 了














再來算算看飛輪外蓋,車廠建議 30-50 N.m ,如果我們用 30 公分的板手來鎖,要用多少公斤的力呢?30 公分的板手,扣除手握,力矩長度大約是25公分,故 50 除以 0.25 再 除以 9.8 得到 大約是 20 公斤的力!20 公斤可不算太輕呢,大約是一個小一小朋友的體重,一台登山車大約是15公斤,桶裝瓦斯20公斤+桶重 大約是30公斤,想像一下你準備一根60公分長的木棍做一個槓桿,你壓下槓桿另一邊要能夠吊掛起一個小朋友的體重,如果你要用左手右手合掌的力量把飛輪蓋鎖到 50 N.m ,一個男生大約也要稍微用到吃奶的力氣,才能鎖到這個標準喔。事實上很多人飛輪蓋都沒有鎖夠緊,飛輪沒有鎖夠緊,會導致咬棘輪的狀況,最外面的棘輪卡榫如果被咬掉了,最小齒的飛輪就無法固定,你的輪組就毀了,要非常注意!











2017年1月21日 星期六

單車維修原理篇-螺絲(旋)

自行車維修的第一課就是先搞懂螺絲()的原理,自行車的零件幾乎都是用螺絲安裝的,調整也與螺絲脫離不了關係如果螺絲的旋轉方向搞錯,輕則調整錯誤,重則會損壞您的車子。螺紋刻於外部的是公螺絲,螺紋刻於內部的是母螺絲。

絲應用在生活上最常看到的就是水龍頭,水龍頭內部就是一個螺絲結構,我們『反時針』旋『開』水龍頭,內部螺絲升起,水流出來;我們『順時針』旋『入』水龍頭,內部螺絲下降,關閉水流。

此外,所有利用旋轉打開的瓶瓶罐罐也都是『反時針』打開(轉開),『順時針』關上(鎖入)
如果覺得『反時針』打開,『順時針』鎖入 的螺絲操作方法不太好記,這種『反時針』打開,『順時針』鎖入 的螺絲其實有一個特別的名字,叫做『右手螺旋()( Right Hand Thread),舉起你的右手,如圖:

四指代表『旋轉』方向,拇指就是『鎖入』方向(此圖示向上)如果一下子你反應不過來,到底哪個方向『旋轉』是鎖入啊???用你的右手比一比,拇指指向你要『鎖入』的方向,四指就是『旋轉』方向了!

這與我們國中時物理課的,電流與磁場的方向的『右手定則』邏輯相同,四指代表電流方向,拇指就是磁場北極。
這時候你可能已經想到,既然有『右手螺絲』,是不是也有『左手螺絲』呢?沒錯!確實有『左手螺絲』,並且在腳踏車的至少三個地方有用到,分別是1,踏板 2,中軸 3,卡式後輪組(滾珠式的)『左手螺絲』與『右手螺絲』正好相反。

舉起你的左手,四指代表旋轉方向,拇指就是鎖入方向。這時你會發現『左手螺絲』『順時針』是打開,『反時針』是鎖入。『右手螺絲』又稱正牙,『左手螺絲』又稱反牙。世界上多數是『右手螺絲』,因為大多數人都是右撇子,伸出你的右手響向前,握住門把要開門,你會發現順時針轉動你的手腕可以轉大約1/4圈,而反時針只能轉動約1/8圈,所以『右手螺絲』與『順時針』比較符合人類與生俱來的慣性與人體工學,所以手把的設計,都是『順時針』旋轉開門(假定開門是你的慣性目地)

不過既然『左手螺絲』與『右手螺絲』功能完全相同,一台自行車又何必搞得那麼複雜,大部分都是『右手螺絲』,而偏偏有些部分是『左手螺絲』呢?這事實上與自行車的設計理念有關。

自行車的設計上,有用到『左手螺絲』的,都是與轉動機構相關,而當該轉動機構失效時,可能會帶動該螺絲,所以這時候就要決定,當該轉動機構失效,而帶動該螺絲時,究竟要使該螺絲鎖緊,還是轉開?轉開可能讓零件掉落;但鎖緊的話,可能會會破壞螺紋(即崩牙),你的自行車可就整個壞掉了!所以自行車的設計上是取,當某機構失效,帶動螺絲轉動時,以不傷害螺絲結構為原則,也就是: 當某轉動機構失效,而帶動螺絲轉動時,轉動的方向是『鬆開』螺絲。

這樣的設計,雖然在故障的時候可能導致零件掉落,但兩害取其輕,當初設計者希望不會讓你的自行車整個壞掉,而且如果零件鬆動,你也應該會發現才對。

接著我們就拿踏板為例,說明為什麼右邊踏板是『右手螺絲(正牙)』,左邊踏板是『左手螺絲(反牙)』。
先將車頭向前,如圖:

這是左邊←     車頭向前↑     →這是右邊→
這是左邊←     車頭向前↑     →這是右邊→

車頭向前,坐在坐墊上,當我們踏下踏板,傳動曲柄帶動齒輪往前騎的時候,踏板相對於曲柄,其實是向後轉動的,所以踏板能保持水平,我們能踏住踏板,踏板是一個轉動機構,基於我們之前所述的自行車設計原則,萬一當踏板的轉動機構故障,而帶動螺絲轉動時,轉動的方向是『鬆開』螺絲。


所以我們在拆換踏板時,只要記得,車頭向前,不論左右踏板,向『車尾』方向轉就是『鬆開』, 向『車頭』方向轉就是『鎖入』,就可以了。

下一篇我們就來詳細說明如何拆換踏板!