Rozloženie hmotnosti
1. Rozloženie hmotnosti
Každý účastník najbežnejšej formy automobilových súťaží vie, že najzákladnejšie je urobiť svoje auto ľahším tak, aby bolo čo naj agilnejšie.
Samozrejme, iba na jednu účasť stačí vylúčenie banketov a správneho sedadla (ak ste v aute sami), ale ak sa chcete zúčastniť niekoľkých etáp amatérskeho šampionátu (napríklad Majstrovstvá okresných automobilových závodov) alebo dokonca profesionálne (napr. VTM) sa stáva nielen hrubým reliéfom, ale začína záležať na polohe ťažiska.
V ideálnom prípade by sa mal pohybovať v závislosti od pohybu tela vzhľadom na kolesá (byť neustále v strede valca), ale to nie je možné ... Preto musíme zabezpečiť, aby rozloženie hmotnosti automobilu (umiestnenie ťažiska) bolo aby bolo auto ľahko ovládateľné a predvídateľné.
1.1 Statická hmotnosť
Statická hmotnosť je hmotnosť, ktorá tlačí na každú pneumatiku, keď je automobil v pokoji, vybavený závodom, ideálne s palivom a posádkou (alebo pilotom) na palube. Ak sa zúčastňujete pretekov, ktoré si na konci závodu vyžadujú minimálnu hmotnosť, je množstvo paliva na palube prvkom, ktorý musíte žonglovať.
Najlepšie by bolo, keby bola hmotnosť na každom kolese identická, čím by sa získalo vozidlo s neutrálnym správaním. Vzhľadom na to, že veľká väčšina existujúcich automobilov v obehu v Európe má motor a trakciu na prednej náprave, je ťažké dosiahnuť tento cieľ. Preto sa musíme snažiť udržiavať váhu prednej nápravy čo najbližšie k hmotnosti zadnej nápravy. Vyrovnanie hmotností na 2 nápravách je možné vykonať niekoľkými spôsobmi, podľa toho, ako je každý z nich pripravený priniesť zmeny v automobile, s ktorým sa zúčastňuje na pretekoch.
Pri práci na rozložení statickej hmotnosti sa na analýzu hmotnosti zvyčajne používajú dve percentá: percento hmotnosti na ľavej strane a percento hmotnosti zadnej nápravy. Dajú sa vypočítať podľa vzorca:
Ms - váha na ľavej strane
Váha pána - späť
MSF - ľavá predná váha
MDF - pravé predné závažie
MSS - váha ľavej zadnej časti
MDS - pravá zadná váha
Optimálne rozloženie hmotnosti sa dosiahne iba postupnými testami, čo výrazne ovplyvňuje trakciu a brzdenie automobilu; nezabudnite však na to, na aké preteky pripravujete svoje auto: ak je to pre preteky, kde je veľa zákrut, musíte venovať väčšiu pozornosť chovaniu v zákrutách ako zrýchleniu, ak je to len pre rôzne preteky, kde sa vám nechce robiť nič iné akonáhle je vzdialenosť v priamej línii, je nevyhnutné umiestniť ťažisko tak, aby bola hnaná náprava čo najlepšie zaťažená.
Umiestnenie rôznych agregátov čo najnižšie pozitívne ovplyvňuje okrem ťažiska aj valenie vozidla, ktoré je potrebné vyskúšať, pretože bez výrobných výkresov nemôžeme vedieť, kde je valivé centrum vozidla v pokoji.
1.2 Diagonálna hmotnosť
Diagonálna hmotnosť zobrazuje rozloženie hmotnosti podľa uhlopriečok automobilu. Percentuálny výpočet hmotnosti uhlopriečky sa vykonáva analogicky ako výpočet zadných percentuálnych hmotností na jednej strane, a to:
| kde: Md - diagonálna hmotnosť |
Využitie tejto uhlopriečky zvyčajne pochádza z oválnych rás na americkom kontinente. Ak má auto percentuálnu hmotnosť uhlopriečky na uhlopriečke SS - DF viac ako 50%, znamená to, že auto bude mať nedotáčavejší charakter (predná náprava má tendenciu ísť von zo zákruty) v ľavých zákrutách a bude mať tendenciu pretáčať v pravých zákrutách.
1.3 Ako vážiť auto
Pri vážení automobilu nezabudnite na niekoľko bodov:
- Dbajte na to, aby bola podlaha dokonale hladká a vodorovná. Aj malé uhly môžu narušiť vaše merania.
- Dbajte na to, aby bolo auto vodorovné, to znamená, že vzdialenosť od cesty k prahu auta je rovnaká vo všetkých rohoch vozidla. Pokiaľ vám toto odpruženie neprospieva, skúste pružiny skrátiť, venujte však osobitnú pozornosť ich montážnej polohe.
- Pred každým vážením upravte tlak v pneumatikách
- Nasaďte pilota (posádku do auta)
- Naplňte nádrž na požadovanú úroveň (začiatok/koniec preteku alebo priemer medzi nimi)
- Odpojte tlmiče a stabilizátor (stabilizátor)
- Pri vykonávaní zmien na aute použite na váhu drevené alebo hliníkové bloky vo výške váh.
- Predtým, ako ho zatlačíte späť na dosky váhy, posuňte každý roh prístroja, aby ste odstránili napätie z elastických prvkov.
- Uistite sa, že kolesá sú v strede platní na meranie hmotnosti
1.6 Ťažisko
Ťažisko je bod, kde sa všetka hmotnosť automobilu považuje za sústredenú. Keby bolo auto zavesené v ťažisku, bolo by v dokonalej rovnováhe, pokiaľ by na neho nepôsobila iná vonkajšia sila.
Stanovenie polohy ťažiska sa robí podľa 3 osí automobilu, teda podľa jeho dĺžky, šírky a výšky.
Na určenie pozdĺžnej polohy ťažiska je potrebné poznať celkovú hmotnosť, hmotnosť prednej a/alebo zadnej nápravy („alebo“ - ak je automobil počas váženia vodorovný) a rázvor náprav.
Vzdialenosti l1 a l2 od CG k stredom kolies na prednej a zadnej náprave sa určia podľa vzorca:
Bočné umiestnenie CG sa počíta analogicky.
Najdôležitejšie je však poznať vertikálne umiestnenie ťažiska, respektíve jeho výšku.
Aby bolo možné určiť výšku CG, je potrebné vozidlo odvážiť so zdvihnutou nápravou, pričom je potrebné odvážiť aspoň jednu nápravu a poznať výšku, v ktorej bola jedna z náprav zdvihnutá.
Zníženie výšky ťažiska je dynamicky výhodné, pretože so znížením výšky ťažiska sa redukuje prenos hmoty v zákrutách. Tu je niekoľko príkladov, pomocou ktorých sa pokúsim ukázať vplyv umiestnenia CG a rozloženia hmotnosti. Príklady sú postavené jeden na druhom, preto odporúčam postupovať podľa nich krok za krokom.
Uvažujme, že máme auto s nasledujúcimi vlastnosťami:
Hmotnosť prednej nápravy Mf = 500 kg
Výška ťažiska H = 0 m
| Koleso | Statická hmotnosť na pneumatike | Pohon k dispozícii |
| SF | 250 kg | 320 kg |
| DF | 250 kg | 320 kg |
| SS | 250 kg | 320 kg |
| DS | 250 kg | 320kg |
| Celkom | 1 000 kg | 1280 kg |
Tab. 1.1 Statické rozloženie hmotnosti
Toto teoretické auto váži 250 kg na každé koleso. Pomocou diagramu znázorňujúceho trakciu podľa zaťaženia pneumatiky (pozri krivky uvedené v kapitole o pneumatikách) vidíme, že každé koleso môže prenášať pozdĺžnu silu 320 kg, teda spolu 1280 kg. V tomto ideálnom prípade, keď nemáme prenos hmoty, pretože výška CG je 0, môže auto zatáčať s maximálnym bočným zrýchlením 1,28 g (12,55 m/s 2), vypočítané podľa vzorca:
| acc lat maxima = Dostupná trakcia/celková hmotnosť |
Zdá sa, že je to celkom dobré, kým nezohľadníme skutočnosť, že v skutočnosti sa hmotnosť prenáša z pneumatík vo vnútri zákruty na pneumatiky zvonka, pretože točivé sily sa objavujú neustále, keď je auto na krivočiarej dráhe.
Hromadný prenos - Mtrans v zákrute s konštantnou rýchlosťou a bočným zrýchlením (ideálny prípad - bolo by dobré ísť akoukoľvek zákrutou) závisí od bočného zrýchlenia-alat, rozchodu vozidla - A, výšky CG - H a celkovej hmotnosti - Mt, vyjadrené pomocou vzorca:
| Mtrans - prenesená hmota Mt - celková hmotnosť krídlo - bočné zrýchlenie H - výška CG g = 9,81 - gravitačné zrýchlenie A - rázvor |
Pomocou vzorca z príkladu 1 môžeme vypočítať maximálne priečne zrýchlenie a dospejeme k výsledku, ktorý bol znížený na 1 004 g. g) Je tak pozorovaný zásadný význam zníženia ťažiska.
Po obnovení predchádzajúcich výpočtov vidíme, že maximálne bočné zrýchlenie je 1 235 g, čo je veľmi dobrá hodnota, ktorá však v tomto prípade predstavuje iba priemernú hodnotu. Z tohto príkladu vidíme, že maximálne bočné zrýchlenie, ktorým je možné dosiahnuť zákrutu na prednej náprave na zadnú nápravu. Maximálne bočné zrýchlenie, ktoré je možné dosiahnuť na prednú nápravu, je teda 1,15 g (vydelením dostupnej trakcie na prednú nápravu hmotnosťou prednej nápravy), a maximálne priečne zrýchlenie, ktoré je možné dosiahnuť na zadnú nápravu, je 1,35 g.
Čo znamená, že tento automobil bude schopný prechádzať oveľa pomalšou zákrutou, ako keby bolo rozloženie hmotnosti 50% - 50%, pričom maximálne priečne zrýchlenie, ktoré je možné dosiahnuť v zákrute, je 1,15 g, potom začne auto nedotáčať, to znamená, že trakcia dostupná na prednej náprave nedokáže vytiahnuť auto zo zákruty.
Tieto výpočty možno vykonať aj na zistenie vplyvu rozloženia hmotnosti diagonálne alebo jednoducho na rôzne rozloženie hmotnosti medzi prednú a zadnú nápravu alebo ľavú a pravú stranu, pričom je užitočné mať základňu, z ktorej môžete začať nastavovať vozidlo podľa preferencií pilota.
Obmedzenie prenosu hmotnosti je prospešné pre zlepšenie trakcie, ktorá je nevyhnutná v akejkoľvek súťaži. Ako uvediem v kapitole o pneumatikách, ťažná sila pneumatiky sa nezvyšuje lineárne s nákladom, čo znamená, že obmedzujeme trakciu.
Nesmieme zabúdať, že prvoradé je optimálne nastavenie závodného vozidla. Úlohou vodiča je prispôsobiť sa automobilu a zmeniť toto nastavenie, iba ak sa so správaním vozidla necíti dobre.