Πόσο σημαντικό είναι το αποτέλεσμα της αντικατάστασης με τροχούς ελαφρύτερου-βάρους;

Η ουσία της αντικατάστασης της πλήμνης του τροχού είναι να μειωθεί η ελατηριωτή μάζα (η ομορφιά είναι δευτερεύουσα).

Τι είναι η ελατηριωτή μάζα;
Οι μπλε γραμμές αντιπροσωπεύουν το μέρος του αμαξώματος, οι κόκκινες είναι οι τροχοί και οι άλλες σειρές εξαρτημάτων. Η σύνδεση μεταξύ τους είναι οι κίτρινες γραμμές που αντιπροσωπεύουν τα ελατήρια και το πράσινο μέρος που αντιπροσωπεύει τα αμορτισέρ. Φυσικά, υπάρχουν επίσης μια σειρά μηχανισμών ανάρτησης στο πραγματικό αυτοκίνητο για να περιορίσουν την κίνηση των τροχών. Αυτό το μέρος παραλείπεται εδώ λόγω απειρίας μου.
Δομικά, το τμήμα μάζας με ελατήριο περιλαμβάνει τα κόκκινα, κίτρινα και πράσινα μέρη που φαίνονται στην εικόνα, συγκεκριμένα (αλλά χωρίς να περιορίζονται σε): την πλήμνη του τροχού, τα ελαστικά (συμπεριλαμβανομένων των βιδών), τις ράβδους πρόσδεσης, τα ελατήρια, τα αμορτισέρ, τις ράβδους πρόσδεσης, το συγκρότημα πέδησης (τύμπανο ή δίσκος φρένου για ορισμένα μοντέλα, πάνω από το κιβώτιο ταχυτήτων, κ.λπ.).
Στην πραγματικότητα, μπορείτε να το σκεφτείτε ως εξής: ο λόγος για τον οποίο η εικόνα σχεδιάζεται με τόσο περίεργο τρόπο είναι να κάνει τους ανθρώπους που δεν έχουν ιδέα για τις αναρτημένες και μη αναρτημένες μάζες να φαντάζονται το αυτοκίνητο ως τέτοιο: το αυτοκίνητο μπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη, το ένα μέρος είναι το μέρος που κυλά προς τα εμπρός στο έδαφος και αφού αφαιρέσετε τα ελατήρια και τα αμορτισέρ, μπορεί να τοποθετηθεί ακόμα στο έδαφος. Αυτό το μέρος είναι η μη αναρτημένη μάζα. Το άλλο μέρος είναι η πάνω δομή όπου κάθονται οι επιβάτες και αν αφαιρεθεί η ανάρτηση, αυτό το τμήμα θα καταρρεύσει και θα φιλήσει το έδαφος. Πρέπει να έχει ελατήρια και αμορτισέρ για τη στήριξη αυτού του τμήματος. Και αυτό το μέρος είναι το ελατήριο. Τα δύο μέρη συνδέονται με ελατήρια και αμορτισέρ. (Φυσικά, τα ελατήρια και τα αμορτισέρ θεωρούνται γενικά ως η μη αναρτημένη μάζα.)

Η κατανόηση αυτού είναι να κατανοήσει τις βασικές αρχές αυτού του προβλήματος. Αυτός είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο δεν είμαι ικανοποιημένος με τις εξηγήσεις για τη βελτιστοποίηση της αναρτημένης μάζας που βρίσκονται στα τρέχοντα μέσα αυτοκινητοβιομηχανίας, δηλαδή η κατασκευή αυτού του απλοποιημένου μοντέλου και στη συνέχεια η σκέψη για τη βελτιστοποίηση της μάζας ελατηρίου. Αυτό θα είναι πολύ πιο ξεκάθαρο αφού το εξετάσουμε.

Η σημασία της μείωσης της αναρτημένης μάζας
Υπάρχει ένα τέτοιο ρητό: 1 κιλό μάζας ελατηρίου, 10 κιλά μη αναρτημένης μάζας. Αυτό σημαίνει ότι η μείωση της μάζας του ελατηρίου κατά 1 kg θα επιτύχει ένα αποτέλεσμα βελτιστοποίησης περίπου ισοδύναμο με την κοπή 10 kg από τη μη αναρτημένη μάζα. Αυτή η δήλωση, φυσικά, κυκλοφορεί μόνο στη λαϊκή, και η πραγματική κατάσταση είναι πιο περίπλοκη. Πρέπει να εξεταστεί από δύο πλευρές: ξεχωριστά να ληφθούν υπόψη τα οφέλη που προκύπτουν από τη μείωση της μάζας ελατηρίου και να ληφθεί πλήρης εξέταση του αντίκτυπου των μαζών με ελατήριο και χωρίς ανάρτηση στο αυτοκίνητο.
Αρχικά, ας δούμε τι είδους επιπτώσεις θα έχει η μείωση της αναρτημένης μάζας.
Εκδηλώνεται κυρίως στην απόδοση επιτάχυνσης και επιβράδυνσης.
Αυτό σημαίνει 1 κιλό μάζας ελατηρίου και 10 κιλά μη αναρτημένης μάζας.

Η αρχή είναι εύκολα κατανοητή. Ως στοιχείο που συνδέεται άμεσα με τον άξονα, η περιστροφική αδράνεια της πλήμνης του τροχού και των ελαστικών έχει πολύ άμεσο αντίκτυπο στην απόδοση. Είτε πρόκειται για 250 PS είτε 280 PS, 350 Nm ή 420 Nm, πρέπει πρώτα να ξεπεράσετε την περιστροφική αδράνεια της πλήμνης του τροχού και των ελαστικών προτού η ροπή μπορεί να μεταδοθεί μέσω της πλήμνης του τροχού και των ελαστικών στο έδαφος. Η μείωση του βάρους της πλήμνης του τροχού και των ελαστικών (συμπεριλαμβανομένου του περιστρεφόμενου δίσκου του φρένου) μπορεί να κάνει τη μετάδοση ισχύος πιο άμεση.

Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη τον αντίκτυπο της μείωσης της περιστροφικής αδράνειας στην απόδοση της επιτάχυνσης και της επιβράδυνσης, δεν υπάρχει καμία σχέση με τη φυσούνα και τις ράβδους σύνδεσης. Επειδή δεν περιστρέφονται με τους τροχούς, η παρεμποδιστική τους ικανότητα δεν διαφέρει από το μη αναρτημένο τμήμα. Τότε, γιατί σκέφτονται έτσι όσοι τους αρέσει να αλλάζουν τη φυσούνα και τους δίσκους και τους αρέσει να τα ζυγίζουν;
Αυτό περιλαμβάνει μια άλλη πτυχή εξέτασης.
Η αναλογία ελατηρίου προς μη αναρτημένη μάζα
Αυτό απαιτεί τη χρήση του απλοποιημένου μοντέλου που δημιουργήθηκε νωρίτερα.
Για ένα αυτοκίνητο, το οδόστρωμα σίγουρα δεν είναι τόσο ομαλό όσο ένας καθρέφτης. Για να μην αναφέρουμε διάφορες λακκούβες, ανωμαλίες ταχύτητας, καλύμματα φρεατίων και διάφορες πέτρες θα προκαλέσουν κραδασμούς, και αν παρατηρήσετε προσεκτικά τον ασφαλτοστρωμένο δρόμο, η επιφάνεια είναι αρκετά τραχιά.
Αλλά σε ένα άνετο αυτοκίνητο, το νιώθουμε σαν μεταξένιο απαλό. Εκτός από τη χρήση ενός μαλακότερου συνδυασμού ελατηρίου και αμορτισέρ, η αύξηση της αναλογίας ελατηρίου προς μη αναρτημένη μάζα είναι επίσης ένα αποτελεσματικό μέσο.
Τα φορτηγά έχουν ένα τόσο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό: όταν είναι άδειο, το όχημα κουνιέται τρομερά και πρέπει να φορτώσει κάτι για να οδηγήσει σωστά.

Ο λόγος για αυτό είναι ότι η αναλογία ελατηριωτής προς μη αναρτημένη μάζα έχει αυξηθεί.

Ας επιστρέψουμε στο απλοποιημένο μοντέλο. Όλη η αναπήδηση στο δρόμο εφαρμόζεται αρχικά στο μη αναρτημένο τμήμα. Η αναπήδηση του μη αναρτημένου τμήματος πρέπει στη συνέχεια να επηρεάσει το αναρτημένο τμήμα μέσω των ελατηρίων και των αμορτισέρ. Σε ακίνητη κατάσταση, το βάρος που φέρουν τα ελατήρια είναι το βάρος του ελατηρίου. Όταν το μη αναρτημένο εξάρτημα αναπηδά, εάν τα ελατήρια συμπιεστούν ή διαστέλλονται, θα διαταράξει την ισορροπία και θα δημιουργήσει πρόσθετη πίεση. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, η πίεση που ασκείται από τα ελατήρια στο μη αναρτημένο τμήμα θα εφαρμόζεται εξίσου και στο τμήμα με ελατήριο. Αυτή τη στιγμή, υπάρχουν δύο επιλογές (ή μπορούν να υιοθετηθούν και οι δύο):

Πρώτον, αυξήστε τη μάζα του αναρτώμενου τμήματος, ακριβώς όπως φορτώνετε ένα φορτηγό με εμπορεύματα, αυξάνοντας τη μάζα του ελατηρίου για να αποδυναμώσετε την επιτάχυνση που προκαλείται από την αναπήδηση του μη αναρτημένου τμήματος που μεταδίδεται μέσω των ελατηρίων. Με λίγα λόγια, είναι από το βάρος του οχήματος να συγκρατεί την αναπήδηση προς τα κάτω.
Δεύτερον, μειώστε τη μάζα του μη αναρτημένου τμήματος, έτσι ώστε να μειωθεί η δύναμη επαναφοράς που απαιτείται για το μη αναρτημένο τμήμα να παράγει την ίδια αναπήδηση, για να μειωθεί η πρόσκρουση στο τμήμα με ελατήριο.

Συνοπτικά, η αναλογία της μάζας των αναρτημένων και μη αναρτημένων μερών πρέπει να αυξηθεί.
Φυσικά, η ιδανική κατάσταση είναι ότι η μάζα των ελατηριωτών και των μη αναρτημένων μερών είναι αμφότερα μειωμένη, αλλά η μείωση στο μη αναρτημένο τμήμα είναι μεγαλύτερη από αυτή στο τμήμα με ανάρτηση. Η συνολική αναλογία της μάζας των αναρτημένων και μη αναρτημένων μερών εξακολουθεί να αυξάνεται.
Ως εκ τούτου, μερικοί άνθρωποι συχνά λένε ότι ένα βαρύτερο όχημα οδηγεί πιο σταθερά σε υψηλές ταχύτητες. Αυτό είναι κάπως λογικό, αλλά μια πιο ακριβής δήλωση είναι ότι η αναλογία της μάζας των αναρτημένων και μη αναρτημένων μερών είναι μεγάλη και οδηγεί πιο σταθερά.

Τα απαραίτητα ελατήρια και αμορτισέρ
Ως το εξάρτημα που συνδέει τα δύο τμήματα και είναι υπεύθυνο για τη στήριξη, τη μετάδοση δύναμης και την απορρόφηση της κρούσης, η επιλογή των ελατηρίων και των αμορτισέρ έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο. Το πόσο αντανακλάται η δύναμη της αναπήδησης του μη αναρτώμενου τμήματος στο ελατηριωτό τμήμα καθορίζεται περισσότερο από τα ελατήρια και τα αμορτισέρ.
Έτσι: Η τροποποίηση είναι μια συστηματική διαδικασία μηχανικής και είναι απαραίτητο να αποφευχθεί η μονόπλευρη τροποποίηση.