עד כמה משמעותית ההשפעה של החלפה בגלגלים קלים יותר-?

המהות של החלפת רכזת הגלגל היא הפחתת המסה הקפיצית (היופי הוא משני).

מהי המסה הקפיצית?
הקווים הכחולים מייצגים את חלק הגוף, האדומים הם הגלגלים ושאר סדרות הרכיבים. הקשר ביניהם הוא הקווים הצהובים המייצגים את הקפיצים והחלק הירוק המייצג את הבולמים. כמובן, יש גם סדרה של מנגנוני מתלים על המכונית בפועל כדי להגביל את תנועת הגלגלים. חלק זה מושמט כאן בגלל חוסר הניסיון שלי.
מבחינה מבנית, החלק הקפיצי כולל את החלקים האדומים, הצהובים והירוקים המוצגים בתמונה, כלומר (אך לא רק): רכזת הגלגלים, הצמיגים (כולל ברגים), מוטות הקשירה, הקפיצים, בולמי הזעזועים, מוטות הקשירה, מכלול הבלימה (תוף בלם או דיסק בלם + מפוח), ועבור דגמים מסוימים, הגשר, וכו'.
למעשה, אתה יכול לחשוב על זה כך: הסיבה לכך שהתמונה מצוירת בצורה כל כך מוזרה היא לגרום לאנשים שאין להם מושג על המסה הקפיצה והלא קפיצה לדמיין את המכונית ככזו: ניתן לחלק את המכונית לשני חלקים, חלק אחד הוא החלק שמתגלגל קדימה אל הקרקע, ולאחר הסרת הקפיצים והבולמים, עדיין ניתן להניח אותה על הקרקע ביציבות. חלק זה הוא המסה הבלתי קפיצה. החלק השני הוא המבנה העליון בו יושבים הנוסעים, ואם יוסר המתלה חלק זה יקרוס וינשק את הקרקע. זה חייב להיות קפיצים ובולמי זעזועים כדי לתמוך בחלק זה. והחלק הזה הוא החלק הקפיץ. שני החלקים מחוברים על ידי קפיצים ובולמי זעזועים. (כמובן, קפיצים ובולמי זעזועים נחשבים בדרך כלל למסה הלא קפיצית.)

הבנה זו היא להבין את היסודות של בעיה זו. זו גם הסיבה שאני לא מרוצה מההסברים על אופטימיזציה של מסת הקפיצה המצויים באמצעי הרכב הנוכחיים, כלומר לבנות את הדגם הפשוט הזה ואז לחשוב על האופטימיזציה של המסה הקפיצית. זה יהיה הרבה יותר ברור לאחר בחינת זה.

המשמעות של הפחתת המסה הקפיצית
יש פתגם כזה: 1 קילוגרם מסה קפיצה, 10 קילוגרם מסה לא קפיצה. המשמעות היא שהפחתת המסה המוקפצת ב-1 ק"ג תשיג אפקט אופטימיזציה שווה ערך בערך לחיתוך 10 ק"ג מהמסה הבלתי קפיצה. אמירה זו מופצת, כמובן, רק בעם, והמצב בפועל מורכב יותר. יש לשקול זאת משני היבטים: לשקול בנפרד את היתרונות שמביאים להפחתת המסה הקפיצית, ובחינה מקיפה של השפעת המסה הקפיצית והלא קפיצה על המכונית.
ראשית, הבה נבחן איזו השפעה תהיה להפחתת המסה הקפיצית.
זה מתבטא בעיקר בביצועי האצה וההאטה.
זה הכוונה ב-1 קילוגרם מסה קפיצה ו-10 קילוגרם מסה לא קפיצה.

העיקרון קל להבנה. כרכיב המחובר ישירות לציר, לאינרציה הסיבובית של רכזת הגלגלים והצמיגים יש השפעה ישירה מאוד על הביצועים. בין אם זה 250 PS או 280 PS, 350 ננומטר או 420 ננומטר, תחילה עליך להתגבר על האינרציה הסיבובית של רכזת הגלגל והצמיגים לפני שניתן להעביר את המומנט דרך רכזת הגלגל והצמיגים אל הקרקע. הפחתת המשקל של רכזת הגלגלים והצמיגים (כולל דיסק הבלם המסתובב) יכולה להפוך את העברת הכוח לישירה יותר.

עם זאת, רק בהתחשב בהשפעה של הפחתת האינרציה הסיבובית על ביצועי התאוצה וההאטה, אין שום קשר למפוח ולמוטות הקשר. מכיוון שהם אינם מסתובבים עם הגלגלים, יכולת המעכבת שלהם אינה שונה מהחלק הלא קפיץ. אם כך, מדוע אלו שאוהבים להחליף את המפוח והדיסקים ואוהבים לשקול אותם חושבים כך?
זה כרוך בהיבט נוסף של התחשבות.
היחס בין מסה קפיצה לבלתי קפיצה
זה מצריך שימוש במודל הפשוט שנוצר בצורה נוחה קודם לכן.
עבור מכונית, פני הכביש בהחלט לא חלקים כמו מראה. שלא לדבר על בורות שונים, מהמורות מהירות, מכסי ביוב ואבנים שונות יגרמו לרטט, ואם תתבוננו בקפידה על דרך האספלט, פני השטח די מחוספסים.
אבל במכונית נוחה, אנחנו מרגישים אותה חלקה כמשי. בנוסף לשימוש בשילוב קפיץ ובולם זעזועים רך יותר, הגדלת היחס בין מסה קפיצית למסה בלתי קפיצית היא גם אמצעי יעיל.
למשאיות יש מאפיין כל כך מעניין: כשהן ריקות, הרכב רועד נורא, והוא צריך להעמיס משהו כדי לנסוע כמו שצריך.

הסיבה לכך היא שהיחס בין מסה קפיצה לבלתי קפיצה גדל.

נחזור למודל הפשוט. כל ההקפצות על הכביש מוחלת בתחילה על החלק הלא קפץ. ההקפצה של החלק הלא קפץ אז צריכה להשפיע על החלק הקפיצי דרך הקפיצים ובולמי הזעזועים. במצב נייח, המשקל שנושאים על הקפיצים הוא משקל החלק הקפיץ. כאשר החלק הלא קפיץ חווה הקפצה, אם הקפיצים נדחסים או מתרחבים, זה ישבש את האיזון וייצור לחץ נוסף. על פי החוק השני של ניוטון, הלחץ המופעל על ידי הקפיצים על החלק הלא קפיץ יופעל באופן שווה גם על החלק הקפיץ. בשלב זה, ישנן שתי אפשרויות (או שניתן לאמץ את שתיהן):

ראשית, הגדל את המסה של החלק הקפיצי, ממש כמו העמסת משאית בסחורה, על ידי הגדלת מסת החלק הקפיצי כדי להחליש את התאוצה הנגרמת מהקפצת החלק הלא קפיצי המועברת דרך הקפיצים. בקיצור, זה לפי משקל הרכב להחזיק את הקפצה למטה.
שנית, הקטינו את המסה של החלק הבלתי קפץ, כך שכוח החזרה הנדרש לחלק הלא קפיץ לייצר את אותה הקפצה יקטן, כדי להפחית את ההשפעה על החלק הקפיץ.

לסיכום, יש להגדיל את היחס בין המסה של החלקים המוקפצים והלא קפיצים.
כמובן שהמצב האידיאלי הוא שהמסה של החלק הקפיצי והלא קפיץ שניהם מצטמצמת, אבל ההפחתה בחלק הלא קפיץ גדולה מזו שבחלק הקפיץ. היחס הכולל בין המסה של החלקים המוקפצים והלא קפיצים עדיין גדל.
לכן, יש אנשים שאומרים לעתים קרובות שרכב כבד יותר נוסע בצורה יציבה יותר במהירויות גבוהות. זה קצת סביר, אבל אמירה מדויקת יותר היא שהיחס בין המסה של החלקים המוקפצים והלא קפיצים הוא גדול, והוא נוסע בצורה יציבה יותר.

הקפיצים ובולמי הזעזועים הכרחיים
כחלק המחבר בין שני המקטעים ואחראי על תמיכה, העברת כוח וספיגת פגיעה, לבחירת הקפיצים והבולמים יש השפעה גדולה יותר. עד כמה עוצמת ההקפצה של החלק הלא קפיצי משתקפת לחלק הקפיצי נקבעת יותר על ידי הקפיצים ובולמי הזעזועים.
אז: שינוי הוא תהליך הנדסי שיטתי, וחיוני להימנע משינוי-חד צדדי.