Jak znaczący jest efekt wymiany kół na lżejsze-?

Istotą wymiany piasty koła jest zmniejszenie masy resorowanej (piękno jest sprawą drugorzędną).

Jaka jest masa resorowana?
Niebieskie linie reprezentują część nadwozia, czerwone to koła i pozostałe serie komponentów. Połączeniem między nimi są żółte linie przedstawiające sprężyny i zielona część przedstawiająca amortyzatory. Oczywiście w prawdziwym samochodzie znajduje się również szereg mechanizmów zawieszenia, które ograniczają ruch kół. Ta część została tutaj pominięta ze względu na mój brak doświadczenia.
Strukturalnie część masy resorowanej obejmuje czerwone, żółte i zielone części pokazane na rysunku, a mianowicie (ale nie wyłącznie): piastę koła, opony (w tym śruby), drążki kierownicze, sprężyny, amortyzatory, drążki kierownicze, zespół hamulcowy (bęben hamulcowy lub tarcza hamulcowa + miechy), a w niektórych modelach wał napędowy, cały most itp.
Właściwie można o tym pomyśleć w ten sposób: obraz jest narysowany w tak dziwny sposób, aby ludzie, którzy nie mają pojęcia o masie resorowanej i nieresorowanej, wyobrazili sobie samochód jako taki: samochód można podzielić na dwie części, jedna część to ta, która toczy się do przodu po ziemi, a po zdjęciu resorów i amortyzatorów nadal można go stabilnie postawić na podłożu. Ta część to masa nieresorowana. Druga część to górna konstrukcja, w której siedzą pasażerowie, a jeśli usunie się zawieszenie, ta część zapadnie się i dotknie ziemi. Musi mieć sprężyny i amortyzatory, które podtrzymają tę część. Ta część jest częścią resorowaną. Obie części są połączone sprężynami i amortyzatorami. (Oczywiście sprężyny i amortyzatory są ogólnie uważane za masę nieresorowaną.)

Zrozumienie tego oznacza zrozumienie podstaw tego problemu. Z tego też powodu nie zadowalają mnie wyjaśnienia dotyczące optymalizacji masy resorowanej, jakie można znaleźć w aktualnych mediach motoryzacyjnych, polegające na zbudowaniu tego uproszczonego modelu, a następnie zastanowieniu się nad optymalizacją masy resorowanej. Po rozważeniu tego stanie się to znacznie jaśniejsze.

Znaczenie zmniejszenia masy resorowanej
Jest takie powiedzenie: 1 kilogram masy resorowanej, 10 kilogramów masy nieresorowanej. Oznacza to, że zmniejszenie masy resorowanej o 1 kg pozwoli uzyskać efekt optymalizacji w przybliżeniu równy odcięciu 10 kg masy nieresorowanej. To stwierdzenie jest oczywiście rozpowszechniane jedynie w społeczeństwie, a rzeczywista sytuacja jest bardziej złożona. Należy to rozpatrywać w dwóch aspektach: oddzielnie rozważając korzyści, jakie niesie ze sobą zmniejszenie masy resorowanej oraz kompleksowo uwzględniając wpływ mas resorowanych i nieresorowanych na samochód.
Najpierw przyjrzyjmy się, jaki wpływ będzie miało zmniejszenie masy resorowanej.
Przejawia się to głównie w wydajności przyspieszania i zwalniania.
Oznacza to 1 kilogram masy resorowanej i 10 kilogramów masy nieresorowanej.

Zasada jest łatwa do zrozumienia. Jako element bezpośrednio połączony z osią, bezwładność obrotowa piasty koła i opon ma bardzo bezpośredni wpływ na osiągi. Niezależnie od tego, czy jest to 250 KM, czy 280 KM, 350 Nm czy 420 Nm, należy najpierw pokonać bezwładność obrotową piasty koła i opon, zanim moment obrotowy będzie mógł zostać przeniesiony przez piastę koła i opony na podłoże. Zmniejszenie masy piasty koła i opon (w tym obracającej się tarczy hamulcowej) może sprawić, że przenoszenie mocy będzie bardziej bezpośrednie.

Jednak biorąc pod uwagę wpływ zmniejszenia bezwładności obrotowej na wydajność przyspieszania i zwalniania, nie ma to nic wspólnego z miechami i drążkami kierowniczymi. Ponieważ nie obracają się wraz z kołami, ich zdolność utrudniania nie różni się od części nieresorowanej. Dlaczego więc ci, którzy lubią wymieniać miechy i tarcze i lubią je ważyć, myślą w ten sposób?
Wiąże się to z innym aspektem rozważań.
Stosunek masy resorowanej do nieresorowanej
Wymaga to wykorzystania wcześniej stworzonego uproszczonego modelu.
W przypadku samochodu nawierzchnia drogi zdecydowanie nie jest tak gładka jak lustro. Nie mówiąc już o różnych dziurach, progach zwalniających, pokrywach włazów i różnych kamieniach, które powodują wibracje, a jeśli uważnie obserwujesz asfaltową drogę, nawierzchnia jest dość nierówna.
Za to w wygodnym samochodzie czujemy, że jest on jedwabiście gładki. Oprócz zastosowania bardziej miękkiej kombinacji sprężyny i amortyzatora, skutecznym sposobem jest również zwiększenie stosunku masy resorowanej do masy nieresorowanej.
Ciężarówki mają taką ciekawą cechę: gdy są puste, pojazd strasznie się trzęsie i musi coś załadować, aby prawidłowo jechać.

Powodem tego jest wzrost stosunku masy resorowanej do masy nieresorowanej.

Wróćmy do uproszczonego modelu. Całe podskakiwanie na drodze jest początkowo przenoszone na część nieresorowaną. Odbijanie się części nieresorowanej musi następnie oddziaływać na część resorowaną poprzez sprężyny i amortyzatory. W stanie stacjonarnym ciężar przenoszony przez sprężyny jest ciężarem części resorowanej. Kiedy część nieresorowana podskakuje, a sprężyny ściskają się lub rozszerzają, zaburza to równowagę i wytwarza dodatkowy nacisk. Zgodnie z drugim prawem Newtona nacisk wywierany przez sprężyny na część nieresorowaną będzie również wywierany w równym stopniu na część resorowaną. W tej chwili istnieją dwie opcje (lub można przyjąć obie):

Najpierw zwiększ masę części resorowanej, podobnie jak załadunek ciężarówki towarem, zwiększając masę części resorowanej, aby osłabić przyspieszenie spowodowane odbiciem części nieresorowanej przenoszone przez sprężyny. W skrócie, to ciężar pojazdu utrzymuje odbicie.
Po drugie, zmniejsz masę części nieresorowanej, tak aby siła odbicia wymagana, aby część nieresorowana wywołała takie samo odbicie, została zmniejszona, aby zmniejszyć wpływ na część resorowaną.

Podsumowując, należy zwiększyć stosunek masy części resorowanych i nieresorowanych.
Oczywiście idealna sytuacja jest taka, że ​​masa części resorowanej i nieresorowanej jest zmniejszona, ale redukcja w części nieresorowanej jest większa niż w części resorowanej. Całkowity stosunek masy części resorowanych i nieresorowanych nadal wzrasta.
Dlatego też niektórzy często twierdzą, że cięższy pojazd prowadzi się stabilniej przy dużych prędkościach. Jest to dość rozsądne, ale dokładniejsze stwierdzenie jest takie, że stosunek masy części resorowanych do nieresorowanych jest duży i prowadzi się stabilniej.

Niezbędne sprężyny i amortyzatory
Jako część łącząca obie sekcje i odpowiedzialna za podparcie, przenoszenie siły i pochłanianie uderzeń, większy wpływ ma wybór sprężyn i amortyzatorów. Stopień odbicia siły odbicia części nieresorowanej do części resorowanej zależy w większym stopniu od sprężyn i amortyzatorów.
A zatem: modyfikacja to systematyczny proces inżynieryjny i istotne jest unikanie-jednostronnych modyfikacji.