Ямар замын дугуйнууд түрүүлэх болон хурд хөгжилтийг сайжруулдаг вэ

Эргэлтийн инерцийн шинжлэх ухаан ба автомашиний үзүүлэлтэд нөлөөлөх нь

Эргэлтийн масс болон автомашиний үзүүлэлтийг ойлгох

Дугуйг хурдсах эсвэл удаашрахад шаардагдах энерги нь эргэлтийн инерц гэж нэрлэгддэг зүйлээс хамаардаг. Хүүхэд байх үеийн тоглоомын талбайд байсан хуучин мэри-го-роундыг санавал - хүүхдүүд ирмэг дээр сууснаар тэдгээрийг хөдөлгөх эсвэл зогсоох нь их сүйрэл шаарддаг байсан. Сүүлийн үеийн Cerebrum Sensor-ийн 2023 оны судалгаагаар хүнд чирэгтэй дугуйнууд нь төстэй зан ашигтай бөгөөд жинхэнэдээ эргэлтийн инерцийг 18-22 хувийн хооронд нэмэгдүүлдэг. Энэ нь практик хувьд юу гэсэн үг вэ? Хөдөлгүүр нэмэлт ажил хийх болсон шиг, тормозын систем ч гэх мэт нэмэлт ачаалал тулгарч, хэн ч хүсэхгүй байсан хүлээгдээгүй шимтгэл төлөхтэй адил болдог. Иймээс одоогоор олон жолооч нар хөнгөн цэвэрлэлтийн дугуйг сонгож байна. Эдгээр тусгайлан зохион бүтээсэн дугуйнууд эргэлтийн массыг багасгадаг бөгөөд машины хурдсах, мөн тормоз доороо илүү сайн хариу үзүүлэх боломжийг олгодог.

Эргэлтийн инерцийг багасгах нь хурдсах үйл ажиллагааны үр ашгийг хэрхэн сайжруулах вэ

Дугуй болон шинээр хүрдийн эргэлтийн инерцийг ойролцоогоор 10%-иар бууруулах нь машин босоо төлөвөөс 60 миль/цаг хурд хүртэл хичнээн хурдан хүрэх вэ гэдэгт бодитоор нөлөөлдөг. Энэ үзэгдлийн физик нь эргэх энергийн тооцоонд суурилдаг бөгөөд E нь дараах байдлаар илэрхийлэгддэг: E = (1/2)Iω². Тиймээс эргэх хэсгээс зөвхөн нэг паунд жин хасах нь машины биеийн жингээс хоёр эсвэл гурван паунд хасахтай ойролцоо үр дүнтэй байдаг. Иймээс уралдааны багууд их үнэтэй магни, нүүрстөрөгчийн шилэн дугуйг ашиглахыг сонгох бөгөөд эдгээр нь маш өндөр өртөгтэй ч гэсэн илүү сайн үр дүн өгдөг. Бага инерцитэй дугуй нь машины замын булангаас илүү хурдан гарах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь трек дээрх нэг тойргийн цагийг сайжруулдаг. Ихэнх мэргэжлийн механикчид энэ талаар сайн мэддэг ч, спортын бусад хүмүүс эдгээр жижиг жингийн хэмнэлт нь өндөр хурданд хэр их чухал болохыг бараг ойлгодоггүй.

Дугуйн жингийн шүрших үйл явцад үзүүлэх нөлөө: Хурд бууруулах физик

Илүү хүнд жинтэй дугуйнууд нь илүү их өнцгийн импульс үүсгэдэг бөгөөд энэ нь машинуудыг зогсох хугацааг уртасгадаг гэсэн үг юм. 2023 онд MotorTrend-оор тайлагдсан зарим саяхны шалгалтаар харахад, жин ихтэй 28 паунтын хайлш дугуйг илүү хөнгөн 19 паунтын хиймэл дугуйгаар солиход 60-оос 0 миль/цаг хурднаас зогсох замыг ойролцоогоор 4 футаар багасгаж болдог. Тормозууд машины урагш хөдөлгөөнийг л үлдээхгүй, дугуйнуудад чөлөөтэй эргэж буй энерги болон бүх эргэлтийн массыг даван туулж ажилладаг. Тиймээс хурдан зогсох хэрэг бол, эргэлтийн массыг багасгах нь илүү сайн удаашрах чадварыг бий болгоход маш чухал ач холбогдолтой болдог.

Дугуйны жингийн багасалт ба хариу үйлдлийн хугацааны бодит ертөнцийн тестийн өгөгдөл

18 паунтын болон 25 паунтын дугуйн цуглуулгыг харьцуулсан динамометрийн судалгаанд ач холбогдолтой гэж үзэж болох гүйцэтгэлийн ялгаа гарч ирсэн:

• хөнгөн дугуйтай үед 0—60 миль/цаг хурд хүртэлх хурдсах явцад 0.3 секундын сайжрал
• тусгаарлагдсан масс багасахтай холбоотойгоор хамгийн их тойруулах налалтанд 2%-ийн нэмэгдэл
• 80 миль/цаг-ийн давтамжтай зогсолтуудын үеэр тормозны падны температур 15%-иар буурсан

Эдгээр үр дүнгээс харахад эргэлтийн инерцийг багасгах нь бодит ерөнхий болон трекийн нөхцөлд шууд ашиг оруулдаг байна.

Сонирхогчдын дунд эргэлтийн инерцийг ихэд чухалчилж үздэг юу?

Эргэлтийн инерцид тэмцээнтэй уралдааны дугуйн тойрогт том ач холбогдол өгдөг ч энгийн зам дээр жолоодож буй хэрэглэгчдэд ийм их анхаарал тавих шаардлагагүй байж болно. Өнгөрсөн жилийн судалгаанаас харахад долоон дахины уралдаанд машинаа авч очдог хүмүүсийн зургаад нь дөрвөөс доош фунтаар ялгагдах дугуйнуудыг нүд бүжээстэй үед ялгаж чадаагүй байна. Гэсэн хэдий ч, таны машины ачаалал хязгаарт нь хүрэх нөхцөлд эргэлтийн массад анхаарах шалтгаан байна. Бодит уралдааны трек эсвэл секундын бутархай бүр чухал болдог уулын замд жолоодох хүмүүст эргэлтийн инерцийг нарийвчлан тохируулах нь машиний налуу тэгш чанар, хариу үйлдлийг сайжруулах хамгийн сайн арга замын нэг болсон хэвээр байна.

Ачааллын хувьд хөнгөн материал болон үйлдвэрийн дугуйны жижиг хэсгийн жингийн бууралт

Ачааллын хувьд хөнгөн цагаан, магни, нүүрстөрөгчийн шилжилтийг ашигласан үйлдвэрийн дугуйны давуу тал

Онцгой гүйдэл хангамжийн дугуйнууд нь хангалттай хүчтэй, хөнгөн жинтэй, удаан үргэлжлэх хугацаатай байх зүйлийн хоорондох тааралдсан цэгийг олохын тулд одоогоор маш сайн материалуудад итгэдэг. Ихэнх үйлдвэрлэгчид энгийн гангаас 30-40 хувийн жингээр хөнгөн байдаг ч ачаалал дор хэвээрээ тэсвэртэй байдаг тул цомгийн хайлшныг онцгой гүйдэл хангамжийн зүйлсэд хэрэглэдэг. Төсөвлөж болох бол магни хэрэглэвэл цомгийн хайлшнаас нэмж жингээр нь 18 хувиар хөнгөвчилдөг бөгөөд өнгөрсөн жилийн зарим салбарын тайлангуудаас харахад ийм байдаг. Гэсэн хэдий ч магнийн дугуйнууд нь хялбархан исэлддэг тул тусгай давхаргаар бүрхэх шаардлагатай. Мөн нүүрстөрөгчийн ширхэг (carbon fiber) байдаг бөгөөд үүнийг уралдааны машинуудын хувьд мөрөөддөг гэж үзэж болно. 2023 онд хийсэн зарим туршилтууд нь нүүрстөрөгчийн ширхэгт дугуй нь тавиурт цомгийн хайлшны дугуйгаас 27 хувийн хурдтай эргэдэг гэж тогтоосон. Энэ нь автомашинууд хурд нэмэх үед илүү хурдан шилжих, жолооч хурдны педалийг хүчтэй шахах үед илүү сайн хариу өгөх боломжийг олгодог гэсэн үг юм.

Хөнгөн Жийрэгдсэн Хувийн Бус Масс Нь Хурдсах, Дамжуулах Ажиллагааг Хэрхэн Сайжруулах Вэ

Хувийн бус жин (дамжуулагч доорх хэсгүүд) нэг паундаар багасгах нь автомашины биеийн жинг тэнцүү хэмжээгээр багасгаснаас гадаадын моторт техникийн стандартын дагуу гурван дахин илүү их үр дүнтэй байдаг. хөнгөн дугуйнууд нь салхилсан гадаргуу дээр дугуйн хүрээний хүрээлэлтийг 22%-иар илүү үр дүнтэй хадгалдаг (MTS Laboratories 2023). Үүний үр дүнд:

• амжилтанд суурилсан седан машинуудад 0—60 mph хурд хүргэх хугацаа 0.15 секундын хурдсах
• гүдгэр хэсгүүдийг давах үеийн хажуу чиглэлийн налуу байдлын барилт 2.1% сайжрах
• AWD платформ дээр идэвхтэй старт өгөх үед дугуйны цочролт багасах

Энэ тохируулга нь хүнд эргэх хэсгүүдийн инерцийн хүчнээс дутуу үлдээгүй, дамжуулагчийн геометрийг үр ашигтай ажиллуулахыг хангана.

Хөнгөн Дугуйгаас Татгалзах Үед Яагаад Зогсох Зайн Хэмжээ Багасах Вэ: Зогсох Зайн Давуу Тал

Хөнгөн дугуй нь хоёр гол механизмийн тусламжтайгаар татгалзах үйл ажиллагааг сайжруулдаг:

1. Бага эргэлтийн энерги : Хурд зам дээр 19-дюймийн хиймэл дугуй нь 32,000 жоуль энергийг хадгалдаг. Дугуй тутамд 5 фунтээр массыг бууруулах нь тормозлуудын задаргаж байгаа энергийг 18%шийдчих тормозны үед
2. Хавтангийн хүрээний тогтвортой байдлыг сайжруулсан : Тусгаарлагчдын шалгалтаар угсармал шингэнт дугуйтай тээврийн хэрэгслүүд 70 миль/цаг-аас зогсох замыг алхамаар богиносгосон бөгөөд энэ нь илүү бага суумжгүй масстай (MTS 2023) түвшинд дугуй ба замын хоорондох харьцааг тогтвортой хадгалдаг. 12 футаар богино аль ч хувиргалтын дугуйтай тээврийн хэрэгслээс илүү, учир нь илүү бага суумжгүй масстай (MTS 2023) түвшинд дугуй ба замын хоорондох харьцааг тогтвортой хадгалдаг.

Эдгээр давуу талууд нь цахилгаан хөдөлгүүрт машинд ялангуяа чухал бөгөөд хөнгөн дугуйнууд нь сэргээгдэх тормозны үр ашгийг нэмэгдүүлж, явалтын хязгаарыг уртасгадаг.

Дугуйны хэмжээ ба дугуйны динамик: Инерцийг ба налалтыг тэнцвэржүүлэх

Дугуйны диаметрийн харьцаа: Хурдсах үр ашиг vs Эргэлтийн масст

Их дугуйнууд замын гадаргуутай илүү том хэсгийг шүргэж байх тул илүү сайн наалдах чадвар өгдөг. Гэсэн хэдий ч их дугуйнууд эргэх массыг нэмэгдүүлдэг тул тэдгээрийг хурдан эргүүлэхэд хэцүү болгодог тул энд аль нэг зүйлийг солих шаардлага гардаг. Хийцийн динамометр дээр хийсэн туршилтуудын дагуу, дугуйны жингээс зөвхөн нэг паунд (0.45 кг) хасвал SAE International байгууллага 2023 онд дурдсанчлан 0-ээс 60 миль/цаг хурданд хүрэх хугацааг ойролцоогоор 0.1 секунд багасгаж чаддаг. Жишээ нь, 20 инчийн дугуйнууд хурдан эргэх үед ойролцоогоор 12 хувийн нэмэлт наалдацыг хангаж өгдөг. Гэхдээ ижил дугуйнууд нь жижиг 18 инчийн дугуйнаас 28 хувиар илүү их эргэх инерцитэй байдаг тул машинууд зогсож байгаа байдлаас хөдөлж эхлэхийн тулд зөвхөн 15 хувиар илүү чадал шаарддаг. Энэ наалдац ба хурдны тэнцвэрийг олж авах асуудал инженерүүдийг шөнө бүр санаа зовуулдаг.

Тормозны рычаг ба инерци: Их дугуйнууд зогсох чадвард хэрхэн нөлөөлөх вэ

Зогсох үедээ тормозууд нь зүтгэлтийг ашиглан замын хөдөлгөөний эсрэг тэмүүлэх хүчийг бий болгохын тулд дугуйны эргэлтийн хөдөлгөөнтэй тэмцэх шаардлагатай. 2022 оны NHTSA-ийн судалгаагаар ABS-ийн удирдлага дор ямар нэгэн гэнэт зогсолт хийх үед том дугуйнууд нь тормозын системд илүү их ачаалал өгдөг байна. Тухайлбал, 22 инчийн хиймэл хөнгөн цагаан дугуй нь зогсох чадварыг тэнцүүлэхийн тулд жижиг 19 инчийн дугуйтай харьцуулахад ойролцоогоор 27 хувийн илүү их эргүүлэх момент шаарддаг. Хэрэв том дискүүд зарим механик давуу талуудыг санал болгодог ч энэ нэмэгдсэн эсэргүүцэл нь өндөр үзүүлэлт бүхий дугуйг өдөр тутмын нөхцөлд ашиглахаар зохион бүтээх үед үйлдвэрлэгчдэд тулгардаг асуудал болдог.

Туршлын жишээ: Бодит нөхцөлд 18 инчийн ба 20 инчийн үзүүлэлт бүхий дугуйнууд

Ижил төрлийн спорт каруудын 12 сарын замын үнэлгээ нь дугуйны хэмжээний хоорондох тэнцвэрийн хязгаарыг харуулж байна:

Жижиг дугуйнууд илүү сайн хурдсах, түргэн зогсох болон урт хугацаагаар ашиглагдах тавцан барьдаг. Их дугуйнууд өндөр хурданд эргэхэд бага зэрэг давуу талтай боловч нийт дүнд нь 18-дюмтийн дугуйнууд илүү сайн үзүүлэлт өгсөн байна — энэ нь олон уралдааны багууд хэв маягийг функцийн дараа тавьдагийн шалтгаан юм.

Үйл ажиллагааны дугуйны загварын тусламжтайгаар дугуй-замын харилцан үйлчлэл ба гулсалтыг оновчтой болгох

Орчин үеийн эрчимтэй колёс дугуй-замын харилцан үйлчлэлийн динамикийг оновчтой болгох замаар хөдөлгөгч хүчийг сайжруулах. Инженерүүд барьцын хэв загвар болон резинэн найрлагыг ашиглан гулсах коэффициент (μ)-ийг ихэсгэхийг эрмэлздэг бөгөөд энэ нь хажуу чиглэлд үйлчлэх барьц ба вертикаль ачааллын харьцаа юм. 2024 оны материалын шинжилгээ нь стандарт тохиргоотой харьцуулахад дэвшилтэт дугуйны загвар нь хуурай асфальт дээр μ утгыг 12–15% -иар нэмэгдүүлдэг гэж харуулсан.

Дугуй ба замын хоорондох хөдөлгөгч хүч болон гулсалтыг хамгийн их байлгах

Иж бүрэн ажиллагаатай дугуйнууд барьцыг дараах аргаар сайжруулдаг:

• Чиглэлтэй барьцны загвар усыг үр дүнтэй цэвэрлэж, хэвлийн замд усанд автаж ядарч байгаа эрсдэлийг 30% бууруулдаг
• Хувьсах хатуулаг бүрхүүл харьцах талбайд жигд даралт үзүүлэх
• Халуунд тэсвэртэй нэгдэл урт хугацааны эргэлт үед ластикан чанарыг хадгалдаг

Энэ шинж чанарууд нь янз бүрийн жолоодох нөхцөлд хамгийн тохиромжтой наалдацыг хангах зорилготой ажилладаг.

Харьцах талбайн хяналт ба Триекцийн коэффициент (Мю) тохируулга

Харьцах талбайн хэмжээсүүдийг тодорхой жолоодох нөхцөл байдалд тохируулан оношлогдсон байдаг:

Үзүүлэлтэн дугуйнууд нь эдгээр параметрүүдийг динамик байдлаар тохируулахын тулд торон давхарга багтаасан бөгөөд энгийн дугуйнуудтай харьцуулахад 70—0 миль/цаг-ийн хурдыг зогсоох замыг 4.7 метрээр богиносгодог.

Өндөр ачаалал үед дугуйны хөдөлгөөний динамик

Хурдны урамшуулал эхлэх үед үзүүлэлтэн дугуйны бэхэлсэн ишлэг нь гулсах хэсгийн деформацийг 18—22%-иар бууруулж, 60 миль/цаг хурд хүртэлх хугацааг 0.2 секундээр богиносгодог. Аюултай байдлын үед зогсох үед дулааны массыг сайжруулах нь дугуйнууд стандарт төхөөрөмжүүдээс 35% илүү их дулаан салгах боломжийг олгоно. Ингэснээр үрэлтийн сулралыг саатуулж, дахин дахин зогсох явцад зогсолтын чадварыг тогтвортой хадгална.

Илүү үр ашигтай байдалд зориулсан үзүүлэлтэн дугуйн ирээдүйн шинэчлэлтүүд

Хурдан хурд хүрэхэд зориулсан үзүүлэлтэн дугуйн загварчлалын шинэ хандлагууд

Сүүлийн үед эргэлтийн массыг бууруулах арга замуудын талаар инженерийн ертөнц хэлэлцэж байна. Графенийг нэмсэн хайлш болон хоолойт цагирагийн нүхтэй карбон утасны дизайн гэх мэт материалууд ихээхэн анхаарлыг татаж байна. Үнэндээ, 2026 онд маш сонирхолтой зүйл гарч ирэх болно гэж мэргэжилтнүүд үзэж байна. Эргэлтийн инерцийг ойролцоогоор 30%-иар бууруулж чаддаг дугуйнууд нь уламжлалт шатахуун хэрэглэдэг машинуудын 0-ээс 60 миль/цаг хурданд хүрэх хугацааг бараг хагас секундын хооронд багасгаж чадах боломжтой. Зарим үйлдвэрлэгчид төмөр цагирагийн төвийг карбон утасны голлуудтай хослуулах зэрэг хагас хайлш хийх арга замаар бүтээлч болох гэж байна. Эдгээр хослолууд нь бат бөх чанар, хөнгөн жин хоёрын хоорондох тааралдах цэгийг олж, хатуулаг чанарыг хангаж, жинг багасгаж, бодит нөхцөлд компонентийн үйлчилгээний хугацааг богиносгохгүйгээр ажилладаг шиг байна.

Амьдарч буй тормозын удирдлагын тулд оюунлаг материал болон зохицуулагч систем

Дараагийн үеийн дугуйнууд нь хэлбэрээ дахин санах хайлш болон шингэнд сулралтын талст байдлыг өөрчилдөг шингэнийг нэгтгэж, бодит цагт тохируулдаг. Хатуу түрүүлэх үед спикүүдийг автоматаар хатуужуулах чадвартай оруулсан даралтны илрүүлэгчтэй туршилтын загварууд нь борооны нөхцөлд зогсох замыг хүртэл 12%-иар сайжруулдаг. Эдгээр урвал үзүүлэгч системүүд нь динамик удирдлагын бүтцийн давхаргыг нэмснээр ABS-т туслана.

Цахилгаан хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгслийн цахилгаан хөдөлгүүртэй ажиллагааны дугуйг нэгтгэх

Цахилгаан хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгслийн үйлдвэрлэгчид сэргээн ашиглах тормозны бүрэлдэхүүн хэсгийг нэгтгэсэн дугуйг хамтран хөгжүүлж, индукцийн ороомог болон соронзон элементүүдийг шууд хавтангийн төвд байршуулдаг. Анхны загварууд нь харьцуулахад 7%-иар илүү их энергийг сэргээн авдаг. Түүнийгээс гадна эдгээр загварууд нь жигд бус массыг багасгаж, дарангуйлалтын алдагдлыг багасгаж, нийт үр дүнтэй ажиллах чадварыг сайжруулж, явуулах замыг уртасгадаг.

Түгээмэл асуулт

Эргэх инерцийн момент гэж юу вэ, яаж тээврийн хэрэгслийн ажиллагаанд нөлөөлөх вэ?
Эргэлтийн инерц нь дугуй шиг эргэх биетийн хурдыг өөрчлөхөд шаардагдах хүч чадлыг илэрхийлдэг. Тээврийн хэрэгслүүдэд эргэлтийн инерц өндөр байх нь хурдасгах, зогсох үед илүү их энергийг шаарддаг тул машины нийт ажиллагаанд нөлөөлдөг.

Эргэлтийн инерцийг бууруулах нь машиний хурдсах, зогсох үйл явцыг хэрхэн сайжруулах вэ?
Эргэлтийн инерцийг бууруулах нь дугуйг хурдасгах эсвэл удаашруулахад шаардагдах энергийг багасгадаг тул машин хурдан хурдсаж, илүү үр дүнтэй зогсоно.

Жин багатай гоё дугуйлуудад жингийг багасгахын тулд ямар материалуудыг ихэвчлэн ашигладаг вэ?
Өндөр үзүүлэлттэй дугуйнууд нь хүч хадгалж, бат бөх байдлыг хадгалж байх үедээ жингийг багасгахын тулд ихэвчлэн хөнгөн цагааны хайлш, магни, нүүрстөрөгчийн ширхэг зэрэг жин багатай материалыг ашигладаг.

Жижиг ба том дугуйнуудын хувьд ажиллагааны хувьд илүү их ялгаа байдаг уу?
Тийм, байдаг. Жижиг дугуйнууд нь ихэвчлэн илүү сайн хурдсах, зогсох чадварыг санал болгодог бол том дугуйнууд нь илүү сайн барилтыг хангаж болно. Барилт ба хурдны хоорондын тэнцвэр нь тодорхой жолоочийн шаардлагад суурилан дугуйны сонголтонд нөлөөлдөг.

Уралдааны багууд яагаад нүүрстөрөгчийн ширхэг дугуйг илүүд үздэг вэ?
Нүүрстөрөгчийн ширхэг дугуйг хөнгөн жин, хүчийн тулд илүүд үздэг бөгөөд энэ нь хурдсах урвалыг хурдасгадаг, шилжих шатны үр ашгийг сайжруулдаг бөгөөд өрсөлдөөнт уралдаанд чухал шинж чанар юм.