Ինչպես են կատարողականի անիվները բարելավում արգելակումն ու արագացումը

Պտտման իներցիայի գիտությունը և դրա ազդեցությունը ավտոմեքենայի կատարողականի վրա

Պտտվող զանգվածի և ավտոմեքենայի կատարողականի հասկացությունը

Անիվը արագացնելու կամ դանդաղեցնելու համար անհրաժեշտ էներգիայի քանակը կախված է այն բանից, ինչը կոչվում է պտտման իներցիա: Փոքրության տարիքի խաղահրապարակների հին կարուսելների մասին մտածեք. երբ երեխաները նստում էին արտաքին եզրին, շարժման մեջ դնելու կամ կանգնեցնելու համար անհրաժեշտ էր զգալիորեն ավելի շատ ջանք: Ծանր օղակներով անիվները ցուցադրում են նմանատիպ վարքագիծ՝ ըստ 2023 թվականի Cerebrum Sensor-ի վերջերս իրականացված ուսումնասիրությունների՝ ունենալով մոտ 18-22 տոկոսով ավելի բարձր պտտման իներցիա: Ինչ նշանակում է սա գործնականում? Դա նշանակում է, որ շարժիչները պետք է լրացուցիչ աշխատանք կատարեն, իսկ արգելակման համակարգերը նույնպես կրում են լրացուցիչ լարվածություն՝ ինչպես անսպասելի վճար, որը ոչ ոք իրականում չի ցանկանում: Ուստի այսօր շատ վարորդներ ընտրում են թեթև կատարողական անիվներ: Այս հատուկ անիվները նվազեցնում են պտտման զանգվածը, ինչը թույլ է տալիս ավտոմեքենաներին ավելի արագ արագանալ և ավելի լավ արձագանքել արգելակներին:

Պտտման իներցիան ինչպես է բարելավում արագացման արդյունավետությունը

Անիվների և անվատուփերի պտտման իներցիան շուրջ 10%-ով կրճատելը իրական տարբերություն է առաջացնում այն բանում, թե որքան արագ է ավտոմեքենան հասնում 60 մղոն/ժ-ի՝ դադարի վիճակից սկսելով: Ֆիզիկական հիմքերը բավականին պարզ են, երբ դիտարկում ենք պտտման էներգիայի հաշվարկները, օրինակ՝ E = ½Iω²: Այսպիսով, պտտվող մասերից մեկ ֆունտ քաշ հեռացնելը իրականում նույն ազդեցությունն է ունենում, ինչ ավտոմեքենայի մարմնից երկու կամ երեք ֆունտ հեռացնելը: Ուստի մրցուղու թիմերը հաճախ օգտագործում են թանկարժեք մագնեզիումե կամ ածխածնային թելերից պատրաստված անիվներ, նույնիսկ եթե դրանք շատ թանկ են: Իներցիայի իջեցումը նշանակում է, որ ավտոմեքենաները շատ ավելի արագ են դուրս գալիս թեքումներից, ինչը մրցուղու վրա ավելի լավ շրջանային արդյունքներ է տալիս: Մրցումներից դուրս գտնվող մարդկանց մեծամասնությունը քիչ է հասկանում, թե ինչպես են այս փոքր քաշի կրճատումները մեծ նշանակություն ձեռք բերում բարձր արագությունների դեպքում:

Անիվների քաշի ազդեցությունը արգելակման վրա. դադարեցման ֆիզիկան

Ավելի մեծ քաշ ունեցող անիվները ստեղծում են ավելի մեծ անկյունային իմպուլս, ինչը նշանակում է, որ ավտոմեքենաներին ավելի երկար է պահանջվում կանգ առնել: Ըստ MotorTrend-ի 2023 թվականին հրապարակված որոշ վերջերս կատարված փորձարկումների՝ ծանր 28 ֆունտանոց մագնիսական անիվները փոխարինելով 19 ֆունտանոց ավելի թեթև անիվներով՝ կարող է 4 ոտնաչափով կրճատվել արագությունը 60-ից մինչև 0 մղոն ժամում կանգ առնելու հեռավորությունը: Շարժիչները պետք է աշխատեն ինչպես ավտոմեքենայի առաջադիմության, այնպես էլ անիվների մեջ պահվող պտտվող էներգիայի դեմ: Ուստի, երբ խոսքը արագ կանգնելու մասին է, պտտվող զանգվածի քանակի կրճատումը դառնում է շատ կարևոր՝ ավելի լավ դանդաղեցման արդյունքներ ստանալու համար:

Անիվների քաշի կրճատման և ռեակցիայի ժամանակի իրական պայմաններում փորձարկման տվյալներ

Դինամոմետրային ուսումնասիրությունները, որոնք համեմատում են 18 ֆունտանոց և 25 ֆունտանոց անիվների հավաքածուները, ցույց են տալիս նշանակալի կատարման տարբերություններ.

• 0.3 վայրկյանով բարելավված արագացում 0-ից մինչև 60 մղոն ժամում՝ ավելի թեթև անիվների դեպքում
• բարձրագույն կողմնային մակարդակի 2%-ի աճ՝ պայմանավորված անկախ կախոցի զանգվածի կրճատմամբ
• 15% ցածր ճնշման պադների ջերմաստիճան կրկնվող 80 մղոն ժամում կանգնելիս

Այս արդյունքները հաստատում են, որ պտտման իներցիայի նվազագույնի հասցնելն իրական շարժման և երթևեկության պայմաններում կարող է բերել նպաստավոր արդյունքների:

Պտտման իներցիան արդյո՞ք չափից շատ է ընդգծվում մասնագետների շրջանում:

Պտտման իներցիան կարևոր դեր է խաղում մրցուղու մրցումների ժամանակ, սակայն սովորական վարորդների համար ճանապարհին դա կարող է չարժենալ այդքան շատ ուշադրություն։ Մեկ տարի առաջ կատարված հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ մարդկանց տասն հնգից վեցը, ովքեր իրենց մեքենաներով մասնակցում էին շաբաթական մրցուղու օրերին, չէին զգում տարբերությունը, երբ անիվների զանգվածը տարբերվում էր հինգ ֆունտով կամ պակասով՝ փորձարկման ընթացքում աչքերը փակ պահելով։ Այնուամենայնիվ, պտտվող զանգվածի մասին մտածելու պատճառ կա, եթե վարումը մեքենան հանգեցնում է իր արտադրողականության սահմաններին։ Այն մարդկանց համար, ովքեր մասնակցում են իրական մրցուղիներին կամ անցնում են բարդ լեռնային ուղիներ, որտեղ յուրաքանչյուր մեկ տասներորդ վայրկյանը կարևոր է, պտտման իներցիայի ճշգրտումը մնում է մեքենայի ավելի լավ կառավարման և ավելի սուր ռեակցիայի ստացման լավագույն միջոցներից մեկը:

Շահումների նվազեցումը և կառուցվածքային չափսերի նվազեցումը կատարողականի անիվներում

Ալյումինի, մագնեզիումի և ածխածնային թելի առավելությունները կատարողականի անիվների կառուցման մեջ

Այսօրվա կատարողականի անիվները հիմնված են որոշ բավականի տպավորիչ նյութերի վրա, որոնք հնարավորություն են տալիս գտնել ուժի, թեթևության և կայունության ճիշտ հարաբերակցությունը: Շատ արտադրողներ լրիվ կերպով կենտրոնանում են ալյումինի համաձուլվածքների վրա՝ ուշադրություն դարձնելով բարձր կատարողականին, քանի որ դրանք 30-40 տոկոսով թեթև են սովորական պողպատե անիվներից, սակայն նույնիսկ լարված վիճակում պահպանում են իրենց ձևը: Եթե բյուջեն թույլ է տալիս, ապա մագնեզիումը առաջին տեղում է, քանի որ այն մոտ 18 տոկոսով թեթև է ալյումինե անիվներից՝ ըստ անցյալ տարվա որոշ արդյունաբերական զեկույցների: Սակայն այս մագնեզիումե գեղեցկություններին անհրաժեշտ են հատուկ ծածկույթներ, քանի որ հակված են կոռոզիայի: Այնուհետև կա ածխածնային մանրաթելը, որը հիմնականում մրցարուղու երազանքն է: 2023 թվականին կատարված որոշ փորձարկումներ ցույց տվեցին, որ ածխածնային մանրաթելի անիվները 27% -ով ավելի արագ են պտտվում, քան դրանց ամրացված ալյումինե համատեղերը: Դա նշանակում է, որ ավտոմեքենաները կարող են ավելի արագ փոխել փոխանցման հարաբերակցությունները և ավելի լավ արձագանքել, երբ վարորդները կոշտ ճնշում են արագացման ոտնակին:

Ինչպես է կրճատված անզիջող քաշը բարելավում արագացումն ու կախոցի արձագանքումը

Անզիջող քաշի (կախոցի ներքևում գտնվող մասեր) յուրաքանչյուր 1 ֆունտով կրճատումը տալիս է եռապատիկ ավելի մեծ արդյունք նույն քաշով ավտոմեքենայի մարմնի քաշի կրճատման համեմատությամբ՝ ըստ մոտոռասարանային ինժեներական ստանդարտների։ Ավելի թեթև անիվները կախոցներին թույլ են տալիս անիվների հետ շփման կետը 22%-ով ավելի արդյունավետ պահել անհարթ մակերեսների վրա (MTS Laboratories 2023), ինչը հանգեցնում է՝

• 0.15 վայրկյանով ավելի արագ 0—60 մղոն/ժ արագացման արդյունքների սպորտային սեդաններում
• 2.1% բարելավում կողային մակերեսի մաշվածության մեջ շրջադարձերի ընթացքում
• Անիվների ցատկերի կրճատում AWD հարթակներում ակտիվ շարժման դեպքում

Այս օպտիմալացումը ապահովում է, որ կախոցի երկրաչափությունը աշխատի արդյունավետ, այլ ոչ թե ծանր պտտվող մասերի իներցիոն ուժերի կողմից ծանրաբեռնված լինի:

Ավելի թեթև անիվներից բխող արգելակման արդյունավետության բարելավում. Կարճացված կանգառման հեռավորությունների բացատրություն

Թեթև անիվները բարելավում են արգելակումը երկու հիմնական մեխանիզմներով.

1. Ցածր Պտտական Էներգիա : Ավտոմայրուղու արագություններով 19 դյույմանոց մոնոլիտ անիվը պահում է 32,000 Ջոուլից ավելի էներգիա: Յուրաքանչյուր անիվից 5 ֆունտ զանգված հեռացնելը կրճատում է այն էներգիան, որը արգելակները պետք է рассեивают, 18%արտակարգ դադարների ընթացքում:
2. Կոնտակտային Հատվածի Կայունության Բարելավում : Անկախ փորձարկումները ցույց են տվել, որ այն ավտոմեքենաները, որոնք ունեն ածխածնային թելերով անիվներ, կանգ են առնում 12 ոտնաչափ կարճ 70 մղոն/ժ-ից, քան այն ավտոմեքենաները, որոնք ունեն ալյումինե անիվներ, շնորհիս ավելի ցածր չբաշխված զանգվածի (MTS 2023):

Այս առավելությունները հատկապես կարևոր են էլեկտրական ավտոմեքենաների համար, որտեղ թեթև անիվները մեծացնում են ռեգեներատիվ արգելակման արդյունավետությունը և երկարաձգում են անցած ճանապարհը:

Անիվի Չափսը և Անվադողի Դինամիկա. Ճոճման Մասսայի և Տիրապետման Հավասարակշռում

Անիվի Տրամագծի Փոխադարձ Ներդրումները. Արագացման Արդյունավետություն ընդդեմ Պտտական Զանգված

Ավելի մեծ անիվները ավելի լավ թեքություն են տալիս, քանի որ նրանք ճանապարհի մակերևույթի հետ ավելի մեծ շփման գոտի են ստեղծում: Սակայն, այստեղ կա փոխզիջում, քանի որ ավելի մեծ անիվները նշանակում են նաև ավելի մեծ պտտման զանգված, ինչը դարձնում է դրանք ավելի դժվար արագ պտտելու համար: Շասսիի դինամոմետրերով կատարված փորձարկումների համաձայն՝ անիվների զանգվածից ընդամենը մեկ ֆունտ հեռացնելը կարող է 0,1 վայրկյանով կրճատել 0-ից 60 մղոն/ժ արագության հասնելու ժամանակը, ինչպես նշել էր SAE International-ը 2023 թվականին: Վերցրեք, օրինակ, 20 դյույմանոց անիվները՝ դրանք կոպիտ կորերում տալիս են մոտ 12 տոկոսով ավելի մեծ թեքություն: Բայց նույն այդ անիվներն ունեն 28% ավելի մեծ պտտման իներտություն, քան փոքր 18 դյույմանոց անիվները, ուստի ավտոմեքենաներին պետք է մոտ 15% ավելի մեծ հզորություն, որպեսզի շարժվեն կանգնած վիճակից: Ուժգինության և արագացման միջև այս հավասարակշռությունն է, որ ինժեներներին անքուն գիշերներ է պատճառում:

Լրացուցիչ բազուկ և իներտություն. Ինչպես են ավելի մեծ անիվները ազդում կանգնեցման ուժի վրա

Երբ արգելակները միացվում են, նրանք պետք է դիմադրեն անիվների պտտմանը՝ մինչև իսկական շփումը սկսի դանդաղեցնել շարժումը: Ըստ NHTSA-ի 2022 թվականի հետազոտության, ABS-ով կառավարվող այս հանկարծակի արտակարգ կանգառների ընթացքում ավելի մեծ անիվները ավելի շատ ջանք են պահանջում արգելակման համակարգից: Մասնավորապես, 22 դյույմանոց թուղթից պատրաստված ալյումինե անիվը շարժումը կանգնեցնելու համար մոտ 27 տոկոսով ավելի շատ պտտման մոմենտ է պահանջում, քան նրա փոքր 19 դյույմանոց տարբերակը: Չնայած ավելի մեծ ռոտորները մեխանիկական որոշ առավելություններ են տալիս, այս ավելի մեծ դիմադրությունը վերածվում է մի խնդրի, որի հետ արտադրողները ստիպված են գործ ունենալ՝ ամենօրյա վարման պայմաններում բարձր կատարողականության անիվներ մշակելիս:

Ուսումնասիրություն. 18 դյույմանոց և 20 դյույմանոց անիվների կատարումը իրական պայմաններում

Նույնական սպորտային ավտոմեքենաների 12-ամսյա հետագամքային գնահատումը ցույց է տալիս անիվների չափերի միջև փոխզիջումները.

Փոքր անիվները ապահովում էին լավ արագացում, կարճ արագության ավելացում և ավելի երկար տիրեմատի կյանք։ Չնայած մեծ անիվները բարձր արագությամբ շրջադարձերի ժամանակ փոքր առավելություն էին տալիս, ընդհանուր առմամբ ավելի լավ էր 18 դյույմանոց կառուցվածքը՝ ցույց տալով, թե ինչու շատ մրցարշավային թիմեր ֆունկցիոնալությունը ավելի կարևոր են համարում, քան տեսքը:

Անիվների և ճանապարհի փոխազդեցություն և շփման օպտիմալացում՝ կատարողական անիվների դիզայնի միջոցով

Մոդեռն պերֆորմանս արտասահմաններ բարելավել շարժման ուժը՝ օպտիմալացնելով անիվ-ճանապարհ փոխազդեցությունը։ Ինժեներները օգտագործում են տիրեմատի նախշեր և ռետինե միացություններ՝ առավելագույնի հասցնելու շփման գործակիցը (μ), որը լատերալ կապի և ուղղահայաց բեռի հարաբերակցությունն է։ 2024 թվականի նյութերի վերլուծությունը ցույց տվեց, որ առաջադեմ անիվների դիզայները չոր ասֆալտի վրա μ արժեքը 12–15% -ով ավելացնում են ստանդարտ կառուցվածքների համեմատ

Շարժման ուժի առավելագույնի հասցում և անիվների ու ճանապարհի մակերևույթի միջև շփում

Կատարողական անիվները բարձրացնում են մակերեսի կապը՝

• Ուղղորդվող տիրեմատի նախշեր որոնք արդյունավետ ջրի հեռացման հնարավորություն են տալիս, խոնավ պայմաններում հիդրոպլանացման ռիսկը 30% -ով կրճատելով
• Փոփոխական կոշտությամբ կողեր որոնք պահպանում են հավասար ճնշում կոնտակտային հատվածում
• Ջերմության դիմադրուն միացություններ որոնք պահպանում են առաձգականությունը երկարատև կայանման ընթացքում

Այս հատկանիշները համատեղ աշխատում են՝ ապահովելով օպտիմալ կպչունություն տարբեր վարորդական պայմաններում:

Կոնտակտային հատվածի վերահսկում և շփման գործակցի (Մյու) կարգավորում

Կոնտակտային հատվածի չափսերը կարգավորվում են կոնկրետ վարորդական սցենարների համար.

Գործադրական անիվները ցանցային գոտիների շերտեր են ներառում՝ այս պարամետրերը դինամիկորեն կարգավորելու համար, ինչը 70-0 մղոն/ժ կանգառային հեռավորությունը կրճատում է 4,7 մետրով սովորական անիվների համեմատ

Բարձր բեռնվածության արագացման և արտակարգ կանգառի դեպքում անվատակների դինամիկան

Դժվար սկզբնավորման ընթացքում գործադրական անիվների ամրացված անվահեծանները անվատակի դեֆորմացիան 18-22%-ով կրճատում են, ինչը 60 մղոն/ժ արագության հասնելու ժամանակը 0,2 վայրկյանով ավելի արագ է դարձնում: Արտակարգ կանգառի դեպքում օպտիմալացված ջերմային զանգվածը թույլ է տալիս անիվներին ստանդարտ միավորների համեմատ 35% ավելի շատ ջերմություն рассեять, խոչընդոտելով շփման թուլացմանը և պահպանելով կանգառի հզորության հաստատունությունը կրկնվող ցիկլերի ընթացքում

Գործադրական անիվների ապագայի նորարարությունները ավելի բարձր արդյունավետություն ապահովելու համար

Ավելի արագ արագացման համար գործադրական անիվների նախագծման նորագույն միտումներ

Վերջերս ինժեներական աշխարհը քննարկում էր պտտման զանգվածը նվազեցնելու միջոցները՝ շատ ուշադրություն դարձնելով գրաֆենով հարստացված համաձուլվածքներին և այդ ճոխ դատարկ սղոցներով ածխածնային թելերի կոնստրուկցիաներին: Արդյունաբերական մասնագետները, իրականում, 2026 թվականի համար մի բան կանխատեսում են, որ շատ հուզիչ է: Այն անիվները, որոնք կարողանում են 30% նվազեցնել պտտման իներցիան, հնարավոր է կրճատեն ավանդական շարժիչով ավտոմեքենաների 0-ից 60 մղոն/ժ արագացման ժամանակը գրեթե կես վայրկյանով: Որոշ արտադրողներ նաև ստեղծագործ են դառնում հիբրիդային ամրակազմման մեթոդներով՝ խառնելով ալյումինե կենտրոններ ածխածնային թելերի գլանների հետ: Այս համադրությունները, թվում է, հատկացնում են այն ոսկե միջակ կետը, որտեղ համադրվում են ամրությունն ու թեթևությունը՝ ապահովելով կոշտություն, մինչդեռ պահպանվում է ցածր զանգվածը, առանց վտանգի ենթարկելու այդ բաղադրիչների կյանքի տևողությունը իրական պայմաններում:

Խելացի նյութեր և դինամիկ արգելակման կառավարման համար հարմարվողական համակարգեր

Ընդհանուր սերունդի անիվները ներառում են ձևի հիշողության համաձուլվածքներ և մագնիսահեղուկներ՝ իրական ժամանակում հարմարվելու համար: Փորձարարական մոդելները, որոնք ստիպողական սենսորներ են ներառում, ավտոմատ կերպով խտացնում են սղոցները կանգնեցման ընթացքում, բարելավելով կանգնեցման հեռավորությունը մինչև 12%-ով անձրևոտ պայմաններում: Այս ռեակտիվ համակարգերը ABS-ին համալրում են դինամիկ կառավարման կառուցվածքային շերտով:

Կատարողականի անիվների ինտեգրումը էլեկտրական ավտոմեքենաների շարժիչային համակարգերի հետ

EV արտադրողները համատեղ մշակում են անիվներ ինտեգրված ռեգեներատիվ ֆրենային բաղադրիչներով, ինդուկցիոն կոճերը և մագնիսական տարրերը անմիջապես ներառելով հոբների մեջ: Վաղ փորձարարական նմուշները ցույց են տալիս 7% ավելի բարձր էներգիայի վերականգնում՝ համեմատած ավանդական համակարգերի հետ: Այս նախագծերը, որոնք զուգորդված են անբաժան քաշի կրճատման հետ, նաև նվազեցնում են կախոցի կորուստները, բարձրացնելով ընդհանուր արդյունավետությունը և երկարաձգելով ընթանալու տիրույթը:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչ է պտտային իներցիան և ինչպե՞ս է այն ազդում ավտոմեքենայի կատարողականի վրա
Պտտային իներցիան վերաբերում է պտտվող օբյեկտի, օրինակ՝ անիվի արագությունը փոխելու համար անհրաժեշտ ջանքերին: Տրանսպորտային միջոցներում ավելի բարձր պտտային իներցիան նշանակում է, որ արագացման կամ արգելակման համար ավելի շատ էներգիա է պահանջվում, ինչը ազդում է ավտոմեքենայի ընդհանուր կատարման վրա:

Ինչպե՞ս է պտտային իներցիան իջեցնելը բարելավում ավտոմեքենայի արագացումն ու արգելակումը:
Պտտային իներցիան իջեցնելը նվազեցնում է անիվների արագացման կամ դանդաղեցման համար անհրաժեշտ էներգիան, ինչը թույլ է տալիս ավտոմեքենային ավելի արագ արագանալ և ավելի արդյունավետ արգելակել:

Ո՞ր նյութերն են հաճախ օգտագործվում կատարողականի անիվներում՝ քաշը իջեցնելու համար:
Բարձր կատարողականության անիվները հաճախ օգտագործում են թեթև նյութեր, ինչպիսիք են ալյումինե համաձուլվածքները, մագնեզիումը և ածխածնային մանրաթելը, որպեսզի իջեցվի քաշը՝ պահպանելով ամրությունը:

Շատ փոքր և շատ մեծ անիվների միջև կատարողականության տարբերությունը նշանակալի՞ է:
Այո, կա: Փոքր անիվները, որպես կանոն, ավելի լավ արագացման և արգելակման հնարավորություն են տալիս, իսկ մեծ անիվները՝ ավելի լավ մակերեսի կպչունություն: Կախված վարորդական պահանջներից՝ կապված է կառավարման և արագացման փոխզիջումը:

Ինչո՞ւ են ռասինգային թիմերը նախընտրում ածխածնային մանրաթելերից պատրաստված անիվները:
Ածխածնային մանրաթելերից պատրաստված անիվները նախընտրվում են իրենց թեթև քաշի և ամրության համար, որոնք ապահովում են ավելի արագ արագացման ռեակցիա և ավելի լավ փոխադրման արդյունավետություն՝ մրցուղային մրցումների համար կարևոր բնութագրեր: