条帽座直径 (NSD)
为什么 ERD 从来都不是全部真相
多年来，有效轮圈直径 (ERD) 一直是编轮领域中首选的轮圈参考值，但对其处理却惊人地缺乏细致关注。然而，ERD 并非纯粹的轮圈尺寸；它是一个衍生的测量值，暗中依赖于条帽的几何形状和座合方式。这使其几乎无法标准化。
本文介绍条帽座直径 (NSD) —— 一个由条帽与轮圈实际接触界面定义的几何参考值。理解 NSD 揭示了为什么单靠 ERD 从未能说明全部真相，以及为什么它是解决辐条长度不一致问题的关键。
剖面切割揭示了理想辐条长度的构造细节，并展示了其如何精确连接到轮圈参考尺寸。
通过重新审视围绕有效轮圈直径的困惑，本文旨在通过实证分析为轮圈尺寸建立更清晰的参考标准。一些有趣的发现即将挑战某些既定观念，例如：
- 辐条条帽的标称长度是否真的影响 ERD？
- 完美的辐条长度是什么？辐条螺纹是否需要到达条帽的标称末端（例如，与条帽头部齐平）？
- 为何一些条帽存在巨大的 “死区”，以及短条帽的问题远比人们想象的严重。
- 为定义辐条伸出条帽座床的长度（例如，进入轮圈后伸出条帽座 2 毫米）而随意设定偏移量。
重新审视 ERD
确定正确的辐条长度
确定正确辐条长度的一个关键因素是使用正确的 “有效轮圈直径” (ERD)。
遵循 Park Tool 长期以来的明确说明 —— “ERD 是辐条末端位于轮圈内的那个点” —— SpokeCalc 始终将有效轮圈直径视为穿过辐条末端所在圆的直径。
根据 Park Tool 的说明和测量指导，穿过辐条在轮圈内座合点的直径通常被称为 ERD。
尽管标记最终辐条末端位置的 ERD 有不同的标注，但事实是：每个辐条计算器都需要用户输入这个最终的辐条座合位置来进行计算。现在请再次将视线集中在上面的图示上，图中特意使用了新时代的双方头条帽类型进行绘制。
这正是奇怪现象开始浮出水面的地方。您对这个领域钻研得越深，就会发现越多的模糊之处。通常似乎每个人都知道自己在说什么，但没人真正同意如何框定术语或消除围绕它的困惑。难怪许多新手编轮师会在这个阶段卡住。
让我们来审视其中的一些怪象。
为什么有效轮圈直径存在缺陷
想象一下，一位编轮师测量了一次有效轮圈直径并保存以备将来编轮使用，却忘记了测量时使用的是哪种条帽，或者轮圈孔眼是否包含在条帽座下方。这并不是罕见的场景。但当这些假设丢失时，ERD 值本身就变得不可靠，甚至毫无价值。
ERD 并没有错，它只是不完整。
常见的 ERD 约定依赖于从未明确说明的、定义模糊的假设。我们一直称之为 “参考” 的，实际上本身并不是一个轮圈测量值，而是一个依赖于不断变化的条帽几何形状的衍生尺寸。就在不久之前，标准的外部圆头条帽还占主导地位，而如今的编轮师们却面临着各种各样的条帽头型选择。
“ERD 总是假设了一个条帽 —— 只是从未说明是哪一个。”
不久前，我在一篇题为 “轮圈 ERD 再审视 —— 关于有效轮圈直径背后的困惑” 的文章中重新探讨了这个话题。它清晰地揭示了使用不同条帽设计时测量到的 ERD 之间的差异。仅通过切换条帽的几何形状，ERD 测量值最多可相差 5 毫米。
不同条帽几何形状图示，以及条帽选择如何最终影响辐条在轮圈内的位置。
这绝对是巨大的差异。这清楚地表明，ERD 本身仅仅近似于辐条与轮圈之间的动态关系。
行业的回应是典型的方式：一些制造商提供 ERD，一些提供轮圈内径，一些两者都提供（但使用的图例缩写有冲突），还有一些提供空图例规格表，只列出数值以避免提及任何一项。
同样，似乎我们都怀疑这个问题，但却没有人来终结这种困惑。
新兴的深头型条帽系列。这是 ERD 逐渐过时的真正原因。
向更深条帽头型的趋势发展，包括双方头 (DSN) 和六角头设计，进一步扩大了可能的辐条末端位置范围。当与展现更高弹性拉伸的、基于性能的辐条搭配时，即使微小的几何差异也会被放大，进一步暴露 ERD 作为参考值的模糊性。它已经过时了。
更糟的是，文章 “错误的辐条长度 —— 不正确测量对辐条计算的影响” 揭示，ERD 是导致误差最高的尺寸之一，其相关性因子接近 1。这意味着测量误差每增加 1 毫米，几乎直接转化为辐条长度的误差。
似乎我们正在将存在缺陷的测量逻辑与直接的计算影响结合起来，而更广泛的制轮社区（包括轮圈制造商）则需要朝着透明的轮圈尺寸统一迈出一步。
这些缺陷已经在行业内广泛传播了对已发布规格或在线组件数据库的不信任，并引发了 DIY 测量运动作为应对措施。问题是行业是否准备好向前迈进。否则我们将只能停留在圆头条帽和纸质规格说明单的时代。
介绍条帽座直径
如果前面的章节揭露了当前轮圈参考尺寸的缺陷，那么现在是时候为这种混乱提出一个解决方案了。
条帽座直径 (NSD) 代表了轮圈床体在辐条条帽座合处的内径。虽然这个轮圈与条帽的接触界面并非辐条的实际终止点，但它带来了清晰度，因为这个位置现在是明确定义的。最重要的是，它完全属于制造商无需费力即可提供的轮圈技术细节范畴。
条帽座直径与有效轮圈直径的视觉比较。如果第一个参考点 (NSD) 基于轮圈几何保持固定，那么第二个测量值 (ERD) 则根据辐条终止点而变化。
与完全依赖于所选条帽几何形状和最终辐条位置的 ERD 相比，条帽座直径是一个纯粹的几何轮圈参考值，独立于辐条长度。最重要的是，它在多种设置中保持可靠。
“两个长度相同的条帽，其辐条的座合高度并不相同。仅这一点就证明了 NSD 的合理性。”
NSD 能替代 ERD 吗？
了解轮圈的条帽座直径的优点在于其可靠性。作为一个纯粹的轮圈中心尺寸，它作为一个清晰、明确的参考。存储一次，几个月甚至几轮之后你也能确切知道这个数字代表什么。
由于辐条会超过该点继续延伸，这就涉及到了条帽头部附加量。它代表从条帽座到条帽内部辐条螺纹末端的距离，而不是条帽外端的距离。请继续往下看，这个区别很重要，稍后你就会明白为什么。这个距离对于常见的圆头条帽可能小到 1 毫米，对于内条帽则可长达 10 毫米。
NSD 本身并非一个完整的替代品，更像是一个更好的起点。它将轮圈的固定几何形状与条帽选择的可变性分离开来，为编轮师提供了 ERD 从未能提供的控制和清晰度。
尽管如此，我们仍然缺少定义条帽内部辐条末端位置的最后一块拼图 —— NSD 附加量（或偏移量）。但在定义它之前，让我们先更仔细地看一下辐条末端位置本身。
理想的辐条末端位置
和有效轮圈直径一样，仅靠 NSD 是不够的，辐条不会在那个点结束。相反，它会继续延伸以确保足够的螺纹啮合和条帽支撑。
如前所述，从条帽座直径到推荐的（理想的）辐条末端位置的剩余距离可以称为条帽头部附加量或 NSD 偏移量。
“了解条帽的剖面形状，编轮师可以根据定义的最终辐条位置评估螺纹啮合（百分比）。”
这意味着理想的辐条长度并非任意。我们可以依靠测量的条帽几何形状，将辐条精确地放置在它应该在的位置。
因此，这是一个动态的测量值，由所选条帽的头型和螺纹位置决定。
不，与直觉相反，辐条末端也未必与条帽尖端齐平。理想的辐条末端位于 NSD 参考线与条帽末端之间的某个位置。这究竟是为什么呢？
仔细观察会发现我们正在平衡几个限制条件：
- 支撑：理想情况下，辐条不会在 NSD 点结束 —— 它会继续深入以提供更好的条帽支撑。
- 上限：最上端的辐条末端由条帽头内部的螺纹末端定义，该末端可能就在条帽尖端。
- 螺纹啮合：辐条的滚制螺纹必须与条帽完全啮合；螺纹长度定义了辐条在触底之前可以旋入多深。
限制条件可视化：条帽筒内部的螺纹起始点 (T) 定义了最大辐条伸出量，NSD 参考线 (N) 作为辐条应达到的最小点，以及条帽头内部螺纹的实际末端 (E)。
如果前两个条件看起来很明显，那么第三个条件常常被忽视，因为并非所有辐条条帽在辐条完全旋入时都有一个硬性止点。而可用的最大辐条螺纹长度引入了另一个关键度量：条帽筒内部的螺纹起始点。
“理想的辐条位置并非魔术，也不是任意的。相反，它是几何形状、螺纹长度和条帽头设计的组合。”
如果没有技术规格或剖面可供检查，我们只能猜测条帽螺纹实际从哪里开始。然而，那个点对辐条可以旋入多深构成了硬性限制。
条帽剖面：仔细审视
为了理解条帽设计如何影响最终的辐条位置，我最近切割并检查了所有主要制造商辐条条帽的剖面。受到最多关注的两个规格是：
- 螺纹几何（关键） —— 特别是螺纹从条帽筒部分的何处开始 (T)，并确保与辐条螺纹的第一个啮合点。不同辐条条帽的剖面证明，即使是同一型号，螺纹从筒体开始的位移也不同。
- 条帽座参考点 (N) —— 作为辐条条帽在轮圈壁内座合的参考点，并将条帽分为筒部和头部。
采购和准备阶段
我以前从未见过这么多辐条条帽型号实物，更不用说需要把它们全部切开。方案很明确：检查每个型号的剖面。这意味着要在车库里花大量时间使用角磨机、台钳、砂纸和一堆切成两半的条帽。
当我在 Instagram 上发布辐条条帽特写照片时，收到了好几个关于我如何切割条帽的问题。
有趣的是，关于我的方法，我收到了好几个问题。每个型号都被放入台钳，仔细地打磨和切开以揭示其内部几何形状。最后，还用更细的砂纸进行额外抛光以增加光泽。听起来像是破坏性工作，但实际上很有启发性：螺纹起始点、筒体形状和二维座合轮廓。这是向制造商索要规格的一种反击方式。基本上是逆向工程。
前 / 后 - 熟能生巧。切割、打磨和抛光来自不同辐条条帽制造商的可用型号剖面。
最终，我得到了一堆切成两半的条帽，每个都按原始袋子整理好作为参考样品。我发现这个物理库对于认真的编轮师来说非常有用，当问题出现时可以快速查阅。
我记得当时只是从不同商店订购了每种辐条条帽的少量样品。最好不要知道他们对只包装几件物品的感受。
获取条帽几何尺寸测量值
言归正传。准备好并摆放好剖面后，是时候测量条帽几何尺寸了。下图突出显示了稍后计算 NSD 偏移量（附加量）所需的关键尺寸。
除了验证标称条帽长度（有些型号与规格存在明显偏差），获取筒体内部的螺纹起始点很简单。全部使用数字卡尺进行清晰、可重复的读数。
图示标记了三个至关重要的条帽几何规格，它们稍后将构成 NSD 偏移量函数内的参数。
棘手的部分是明确定义 NSD 参考点（标记为 N），因为它既取决于筒体直径，也取决于轮圈的辐条孔直径，两者共同决定了条帽头沉入轮圈的深度。
幕后情况：NSD 参考点本身是一个衍生尺寸，通过结合条帽筒体伸出量和轮圈壁厚计算得出。为保持一致性，测量使用了一个标准铝合金轮圈，壁厚为 2.5 毫米，辐条孔直径为 4.3 毫米。
迈向 NSD 偏移量
在测量了多个型号和品牌的所有三个参考尺寸后，是时候进行计算，以估计每种条帽类型的最大可用 NSD 偏移量（附加量）了。
我们的限制条件保持不变：
- 辐条必须伸出超过 NSD 参考点 (N)。
- 在辐条螺纹不耗尽 (T) 的前提下最大化螺纹啮合。
- 不要伸出超过条帽头部末端 (E)。
注意： 计算中一个微妙的变量是标准辐条上滚制螺纹的长度。对于大多数制造商，这个长度在 9 毫米到 10 毫米之间；为保持一致性，计算中使用了 9.5 毫米这个值。
下图显示了两种 Sapim 条帽的真实辐条定位：双方头 (Double Square) 16 毫米和标准 Polyax 14 毫米。
在尊重我们的限制条件的同时最大化螺纹啮合，辐条的螺纹起始点距离筒体尖端 4 毫米。由于 NSD 参考线距离起点 10.3 毫米，辐条末端位于该点之外 3.2 毫米。这个值正是这种条帽类型的最大 NSD 附加量。没有超出螺纹，没有突出条帽末端，所有约束都得到满足。
常见 Sapim 双方头辐条条帽内数学定位辐条的现实场景。没有魔法，只有数字。
短标准条帽的情况则不同。它们较浅的头型通常无法容纳完整的辐条螺纹。即使将辐条定位到槽口或与条帽尖端齐平（我们的限制条件），仍可能无法达到 100% 的螺纹啮合。
以下是最常见辐条条帽类型的测量参考表。完整数据集保存在数据库中，辐条计算器可以动态导入这些数值。
关键要点
首先，不需要记忆。完整数据集保存在数据库中，一旦您选择并导入特定条帽型号，计算器就可以从中引用。
尽管如此，一些有趣的发现将总结这个数据集，甚至可能挑战行业内的既定观念：
- 仅凭条帽长度是误导性的 —— 它几乎不能指示螺纹啮合或最终的辐条位置。
- 并非所有条帽螺纹都旨在被完全覆盖 —— 请尊重滚制到辐条上的螺纹长度；过度旋入可能会削弱啮合。
- 任意或固定的 NSD 附加量值（例如 +2 毫米） 会导致辐条与条帽之间的螺纹啮合不一致。
- 短条帽存在螺纹啮合不完全的风险 —— 有些甚至没有提供足够的螺纹长度来完全啮合标准辐条。
- 较长的条帽通常会将螺纹起始点在筒体中移得更高，更多的长度并不总是意味着更多可用的螺纹。
- 基于系统的条帽头部附加量是 NSD 之外的最大辐条末端伸出量。超过它意味着违反了上述的某个限制条件。
- 相同的标称长度不等于相同的几何形状 —— 来自不同品牌的两个 “14 毫米” 条帽在理想的辐条定位或可用螺纹方面可能存在显著差异。
- 螺纹起始位置的变化比长度更大 —— 这个隐藏的尺寸对辐条啮合的影响超过了条帽的整体尺寸。
即使是这个部分阵容，也显示了当今编轮师面临的条帽选择之多。如今已不仅仅是长度和材料了。头型和螺纹几何形状千差万别。
重要提示（如在 SpokeCalc 外使用此数据）： 这里显示的 NSD 附加量是计算出的最大辐条末端位置。在实际编轮中，您必须考虑辐条在张力下的拉伸，并进行防御性舍入 —— 通常是向下舍入 —— 以避免辐条螺纹用尽或伸出超过条帽末端。请将这些值视为理论起点；务必留出实际的安全余量。
是时候在结束本文之前关注一些现实案例了。
现实场景
案例 1：短圆头条帽（12 毫米）
对于 12 毫米的圆头条帽，通常不可能实现完全的螺纹啮合。看看下面的 DT Pro Lock 标准条帽。即使您遵守 “到达条帽头部末端” 的限制条件并超过槽口，辐条也无法旋入足够深。
即使辐条尖端完美地对齐在条帽头部，对准槽口末端，使用短辐条条帽时，辐条也缺乏完全的螺纹啮合。
如果扣除约 1.4 毫米的槽口深度，啮合度会进一步降低。在这种情况下，到达条帽末端成为实际的限制条件。不是因为这样理想，而是因为这是最大化您仅有螺纹的唯一方法。
是的，“末端在槽口” 可能是经典规则，但对于短条帽，这可能意味着进一步降低已经受限的啮合度，特别是当您的分销商提供的可用辐条长度迫使您向下进行大幅度舍入时。同时，这也提出了另一个问题：最小的安全螺纹啮合量是多少？
短标准条帽隐藏着比大多数人想象中更大的风险。遵循传统的 “末端在槽口” 方式，可能进一步降低已经受限的螺纹啮合。
遵循传统的 “末端在槽口” 方式，隐藏着辐条在 NSD 参考线之前结束的风险，这可能会削弱条帽本身。这需要由编轮师来决定在这种情况下如何处理，但有时最佳可用方案并非教科书上的那种。
案例 2：不同长度的条帽
新手编轮师中最常见的误解可能是认为较长的条帽意味着更多可用的螺纹和更好的辐条安全性。实际上，较长的条帽通常只是将螺纹起始点在筒体中移得更高。额外的长度通常更多是关于美观，或为深截面轮圈提供更好的辐条扳手接触点，而不是增加螺纹啮合。
比较同一制造商生产、形状相同但长度不同的辐条条帽。不要指望仅仅因为换了长度，螺纹位置就会保持不变。
从上图中可以得出两个关键观察结果。首先，注意在较长的条帽型号中，螺纹起始点距离筒体更远。其次，较短的条帽有时甚至无法在辐条与条帽末端齐平的情况下容纳完全的螺纹啮合。
想象一下，用短了 2 毫米的辐条编轮：您最终可能只有 60% 的螺纹啮合。这是一个真正的隐藏风险。
案例 3：设计相同但品牌不同的条帽
比较不同制造商之间相同的辐条条帽头型也揭示了明显的差异。将辐条条帽更换为相同类型但不同品牌的产品，并不一定意味着相同的最终辐条座合位置或螺纹啮合（在保持相同辐条长度的情况下）。
从左到右：Pillar, Alpina, Sapim，均为双方头类型辐条条帽。
上面是双方头条帽类型中三种流行的选择（Alpina, Sapim 和 Pillar），尺寸均为 16 毫米。然而，它们计算出的最大 NSD 附加量却存在显著差异：
- Alpina: 3.0 毫米
- Sapim: 3.2 毫米
- Pillar: 接近 4.5 毫米
对于长度和类型相同的条帽，这个差异达到了 1.5 毫米。如果您在编轮过程中更换品牌，这样的差异可能导致辐条长度错误。
案例 4：隐藏的异常情况
最让我惊讶的是 Pillar TG Hex 型号。两个标记为 15.8 毫米和 16 毫米的条帽（实际有效长度 16.2 毫米）。相同的头型，几乎相同的长度，但辐条在筒体内的定位却完全不同。
结果呢？计算出的 NSD 附加量差异巨大：
- 15.8 毫米型号: 3.5 毫米
- 16.2 毫米型号: 仅 1.4 毫米
这是 2.1 毫米 的辐条末端位置差异，而这些条帽如此相似，以至于仅仅将它们并排放在桌子上你都有可能弄混。制造特征还是缺陷？
最后，检查两种 15 毫米六角形条帽：Alpina Hex 和 Pillar PB14H。与 Pillar 相比，Alpina 的头型大不相同，导致参考 NSD 线（条帽在轮圈内的座合点）向外移动了 1.5 毫米。
Alpina 与 Pillar 的完全不同的条帽设计，两者都被标记为六角类型条帽。
最后思考
有效轮圈直径长期以来一直是标准的轮圈参考值，但它正逐渐过时。它根本无法跟上现代轮组制作的需求，尤其是在日益流行的深头型条帽面前。
逐渐转向像条帽座直径这样的纯粹几何轮圈尺寸已经证明了其价值：准确、简单，最重要的是，明确定义。现在轮到轮圈制造商来提供包含此尺寸作为标准做法的清晰规格了。
至于超出 NSD 参考线的辐条长度，即我们所说的条帽头部附加量或偏移量，现有的包含实际测量值的数据集已经是一个坚实的起点。
最终，每个编轮师都可以决定自己偏好的方式。SpokeCalc 肯定能够处理任何一种情况。
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Aljaž Trenta
作者兼创始人
“作为一名骑行爱好者、自行车技师和自学成才的网页设计师，将我的几项热情和技能结合起来构建 SpokeCalc 对我来说是极大的乐趣。”
原文链接：Nipple seat diameter