Давайте посчитаем... (вес колес)

Тема в разделе "Выбор колес и шин", создана пользователем ISMaster, 10 мар 2011.

  1. ISMaster

    ISMaster Живу я здесь

    23 дек 2008
    1.785
    Audi A6/C5 2.8Q
    Попался под руку чертеж поперечного сечения тазиковского комплекта диск+покрышка. Резина - 175/70R13. Диск штамповка - 5,0х13. Решил посчитать моменты инерции... ;-)

    Сделав из чертежа 3d модель, померил моменты инерции:
    диск J=0.158кгхм2
    при массе m=7.3кг.

    С резиной чуть сложнее... (плотность неизвестна). Объем V=6488cм3. Реальная масса колеса такого размера около 7кг. т.е. Что-то не очень верно в рисунке исходном. Но для оценочного расчета можно взять условно плотность 1.1г/см3.
    Тогда масса будет m=7.1кг.
    Момент инерции J=0.486кгхм2

    Рисовать литой было неоткуда, потому его параметры посчитал следующим образом:
    известно что кованный диск весит 4.5кг. Металлический у меня 7.3кг. Условно беру для литого диска плотность 7.3/4.5=1.62 раза меньше стального. то есть не 7.8, а 4.8 г/см3. Реальный алюминий конечно полегче, но и толщина элементов диска побольше. В первом приближении одно другое компенсирует:).

    Итак, литой диск будет весить: m=4.5 кг и иметь момент инерции J=0.097кгхм2.

    Колесо участвует в двух движениях-поступательное, вместе с машиной, и вращательное, относительно оси. Вклад колеса в поступательное движение очевиден - его масса это часть массы авто. А вот чтобы учесть вращение, надо привести момент инерции колеса к условной массе, которая, будучи добавлена к массе поступательно движущейся машины будет иметь ту же кинетическую энергию что и вращающееся колеса. То есть MэV^2=Jw^2; где w-угловая скорость колеса. w=V/R, где R-радиус колеса. Мэ=J/R^2 – эквивалентная масса.

    Посчитаем ее для всех вариантов, радиус колеса R=0.29м:
    диск стальной Мэ= 1.88 кг
    диск алюминиевый Мэ= 1.15 кг
    покрышка Мэ= 5.78кг
    Следовательно, вклад диска примерно втрое меньше чем резины...
    а сколько всего?
    покрышка+штамповка Мэ=7.7кг
    покрышка+литой диск Мэ=6.9кг

    Теперь осталось посчитать, сколько дает выигрыш суммарно 4 литых диска с учетом поступательного и вращательного движения. В поступательном движении: m=7.3-4.5=2.8 кг с диска, 11.2 кг с комплекта. Во вращательном: Мэ=0.7кг с диска, и 2.8 кг с комплекта.
    Итого 11.2+2.8=14кг.

    Как видно основной вклад дает поступательное движение. Что неудивительно. Даже, если бы, вся добавившаяся масса лежала на внешнем радиусе колеса, то ее вклад за счет вращения был бы равен добавке в поступательное движение. Но элементы диска расположены куда ближе к центру вращения.

    От веса авто =1100кг, 14 кг облегчения это приблизительно 1.3%. there
    Следовательно, на разгон машина потратит не 15, а 14.8 сек. Выигрыш 0.2 секунды). :nod:
     
  2. Gud

    Gud Участник форума

    3 мар 2011
    204
    A 80|B4 ABK

    Гораздо важнее что авто может взять на 60кг больше груза сохранив управляемость. (если каждое колесо легче на килограмм)
    Думаю что учтены не все силы действующие на авто.

    Набери в ютубе: главная дорога и найди про диски. Там всё объясняют доходчиво.
     
  3. овоS4

    овоS4 Bad e-mail

    3 мар 2009
    7.451
    Королева
    ковка все же рулит!!!!!
     
  4. ISMaster

    ISMaster Живу я здесь

    23 дек 2008
    1.785
    Audi A6/C5 2.8Q
    Такие теории я неоднократно слышал... даже на тим-рс кто-то замеры проводил... там правда немного другие цифры были, но не суть... Но к физике это имеет всё мало отношения, потому как все измерения на уровне "жопомера".

    Не вдаваясь в подробности и тупо рассмотреть данный пример, то и это предположение некорректно. Если пойти "от противного" и увеличить цифры для наглядности, получим следующее:

    1 кг. с колеса (4 кг. в сумме) = 60 кг. на борту
    2 кг. с колеса (8 кг. в сумме) = 120 кг. на борту
    4 кг. с колеса (16 кг. в сумме) = 240 кг. на борту
    6 кг. с колеса (24 кг. в сумме) = 360 кг. на борту

    и. так далее.

    Теперь представим, что на таз мы поставили тяжеленные литые диски R15 и резину с высоким индексом скорости и в итоге, по данной теории, получается загрузили машину 250 килло?! )) Таз с такой загрузкой не только перестанет поворачивать, но и разгонятся откажется.... и это очевидно. Но в реальности, потери будут куда меньше....
     
  5. stMikl

    stMikl Живу я здесь

    24 мар 2006
    1.355
    S6 AAN
    В примерах с массой на борту все не так.

    Смысл в том, что колебательная системы пружина+аморт имеет нелинейную зависимость от неподрессоренной массы.

    И если мы снижаем неподрессоренную массу на 1 кг с колеса, это нам дает прибавку к "плавности" хода как если бы мы добавили ~60 кг груза в салон (для прежнего веса колеса).

    К разгону эта цифра не имеет никакого отношения.
     
    Stop hovering to collapse... Click to collapse... Hover to expand... Нажмите, чтобы раскрыть...
  6. ISMaster

    ISMaster Живу я здесь

    23 дек 2008
    1.785
    Audi A6/C5 2.8Q
    При всем уважении к мнению грамотного человека, вынужден не согласится, по одной простой и очевидной причине - подвеска автомобиля, как отдельная система, призванная гасить кол****ия и обеспечивать расчетные режимы работы, рассчитывается таким образом, что бы обеспечить заданную плавность хода (наилучшую) и отвечать ряду требованиям, таких как:

    - демпфирующие свойства
    - энергоемкость
    - динамическая прочность
    - угловая жесткость
    - суммарная угловая жесткость
    - высота мгновенного центра крена
    - и др.

    Плавность хода, о которой было упоминание выше, напрямую зависит от частоты резонанса, которая в свою очередь рассчитывается исходя из подрессореных и неподресореных масс, конкретно взятой модификации ТС. Именно по этому, на машинах одинаковых моделей, но с разными осевыми нагрузками, используются разные пружины и амортизаторы... хотя итоговая "жесткость" подвески может быть одинаковой.

    Таким образом, изменяя неподрессореную массу (изменением веса колес, тормозов и.т.д.) и подрессореную тоже (шумкой, сабами... и.т.д)... мы неизбежно изменяем частоту резонанса и следовательно, напрямую влияем на плавность хода... но не всегда в лучшую сторону, а зачастую как раз в худшую... скорость движения, кстати, играет тоже не последнюю роль (при проезде неровностей)... Например, охарактеризовать подвеску машины как мягкую, можно в случае частоты её резонанса в районе 15-19 герц. Если частота резонанса будет в районе 6-7 герц - подвеска будет очень жесткая.

    Теперь, что касается сравнения с "грузом" в салоне - оно от части некорректное, по простой причине: частота резонанса подрессореной массы всегда лежит в пределах 1-4 герц (это заложено конструктивно, естественно при условии "стоковой" (рассчитаной) подвески). Предположим, мы посадили в салон 5 человек и загрузили багажник - машина поехала плавнее.... и не удивительно - мы снизили резонанс подрессореной массы с 4 до 2 герц (образно), но при этом получили худшую управляемость по причине той же раскачки..., инертности..., да и изменив резонанс неподрессореной массы.... и.т.д.

    Как видно из примера, изменив вес колеса (изменив неподрессореную массу), мы изменили резонанс подвески и сдвинули её в в большую сторону. Казалось бы?! Все хорошо... и большАя частота резонанса неподрессореных масс - залог плавности хода. Но не все так просто... ведь у нас есть ещё кузов... и "тюнинг" аммо, и заниженные пружины.... и.т.д. Да каким резонансом это скажется на кузове (где вы и сидите) - вопрос хороший... Для примера, кстати, можно взять динамик с его подвесом... попробуйте уменьшить/увеличить массу диффузора (или жесткость его подвеса) и посмотрите как он будет играть... Слава богу, что любители звука ещё не дошли до такого тюнинга...

    А вот что касается сохранение веса колеса при переходе на другой размер - очень даже взвешенное решение. Ведь можно перейти с литого R16 на кованный R18 и остаться в том же весе, который был изначально... и.т.д. Но при этом... надо помнить, что диаметр колеса сильно увеличивать тоже резона нет, иначе, придется поменять и ГП... ))

    PS: Для любителей поспорить... поясню - я не противник ковки и прочего. Я просто говорю о том, что нужно с умом применять те "тюнинги", которые нам доступны... и поменьше смотреть "спецов" из главной дороги по зомбоящику...
     
  7. овоS4

    овоS4 Bad e-mail

    3 мар 2009
    7.451
    Королева
    какой ужос!:icon_suicide:
     
  8. stMikl

    stMikl Живу я здесь

    24 мар 2006
    1.355
    S6 AAN
    Тем не менее, с легкими колесами ездить приятнее... Как будто дороги заново заасфальтировали...

    И после проезда неровностей колеса быстрее "прилипают" к дороге.

    Говорю по своему опыту, сбросив по 4.5 кг с каждого колеса.
     
    Stop hovering to collapse... Click to collapse... Hover to expand... Нажмите, чтобы раскрыть...
  9. Q7Z7

    Q7Z7 Завсегдатай

    17 фев 2011
    578
    Q7 V8TDI'10, V12TDI'11
    нагрузка на подвеску

    а как повлияет уменьшение веса на амортизаторы и подвеску?
    ведь тяжелый диск больше заставляет отрабатывать неровности резину, а легкий будет всю нагрузку передавать в подвеску - соответственно на нее придется больше нагрузка.
    это верно?
     
    Stop hovering to collapse... Click to collapse... Hover to expand... Нажмите, чтобы раскрыть...
  10. овоS4

    овоS4 Bad e-mail

    3 мар 2009
    7.451
    Королева
    + многа. не прилипают они и хуже управляются на плохой дороге, если профиль меньше. а снижение веса однозначно лучше.
     
  11. lassa

    lassa Участник форума

    6 окт 2006
    109
    Audi A4 TFSI
    #11 lassa, 11 мар 2011
    Последнее редактирование: 11 мар 2011
    Чтобы тачка проехала не 15 а 14.8 надо выкинуть из нее запаску и слить весь бензобак. какие там 14 кило? Зависимость не линейная.

    С формулами тоже нифига не понял.
    Кинетическая энергия поступательного и вращающегося тела, судя по википедии, равна:
    http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%E8%ED%E5%F2%E8%F7%E5%F1%EA%E0%FF_%FD%ED%E5%F0%E3%E8%FF
    T=mv^2/2+Jw^2/2 , а не Mv^2.
    и почему поступательное приравнивается к вращательному?

    Легкое колесо всегда хорошо, при прочих равных. Причем тут частоты подвески? Че-то вы сами себя перемудрили.
     
  12. Boycov

    Boycov Новичок

    24 янв 2011
    1.601
    пневмосарайка
    Re: нагрузка на подвеску

    Предполагаю что верно, нагрузка на подвеску увеличивается с уменьшением веса диска!
     
    Stop hovering to collapse... Click to collapse... Hover to expand... Нажмите, чтобы раскрыть...
  13. ISMaster

    ISMaster Живу я здесь

    23 дек 2008
    1.785
    Audi A6/C5 2.8Q
    1. Про 15 и 14.8 сек - читайте внимательнее. Речь шла о 14 кило на колесах, а не о подрессореной массы. При чём тут слив бензина и выбрасывание запаски? Никто же не спорит, что более легкая машина поедет быстрее... речь то другом...

    2. Поступательное не приравнивается к вращательному, а складывается с ним. Таким образом мы получаем полную эн. в виде суммы кинетической энергии поступательного и вращательного движения для абсолютно твердого тела.

    "Колесо участвует в двух движениях-поступательное, вместе с машиной, и вращательное, относительно оси. Вклад колеса в поступательное движение очевиден - его масса это часть массы авто. А вот чтобы учесть вращение, надо привести момент инерции колеса к условной массе, которая, будучи добавлена к массе поступательно движущейся машины будет иметь ту же кинетическую энергию что и вращающееся колеса."

    3. Легкое колесо может и "хорошо", но именно вес колеса напрямую влияет на резонанс подвески и как следствие, снижение веса колеса, изменяет рассчетные характеристики. В лучшую или в худшую сторону меняются характеристики - каждый случай индивидуален. Я об этом судить не берусь...

    PS: Вообще, имхо, вы плохо прочитали начальные посты.... там все эти вопросы затронуты и объяснены. А спорить со мной и утверждать что "ковка - рулез" в данной теме смысла нет - я лишь констатирую факты из физики и из принципов расчета и построения авт. подвесок.
     
  14. ISMaster

    ISMaster Живу я здесь

    23 дек 2008
    1.785
    Audi A6/C5 2.8Q
    А размерность дисков и резины после тюнинга какая была и какая стала?
     
  15. ISMaster

    ISMaster Живу я здесь

    23 дек 2008
    1.785
    Audi A6/C5 2.8Q
    [​IMG]
     
  16. stMikl

    stMikl Живу я здесь

    24 мар 2006
    1.355
    S6 AAN
    235/45 R17 и до и после... заменил штатные С-лайн диски на ковку...
     
    Stop hovering to collapse... Click to collapse... Hover to expand... Нажмите, чтобы раскрыть...
  17. stMikl

    stMikl Живу я здесь

    24 мар 2006
    1.355
    S6 AAN
    Re: нагрузка на подвеску

    Не верно. Нагрузка на подвеску также уменьшается.

    Спорить можно только о том - насколько именно...
     
    Stop hovering to collapse... Click to collapse... Hover to expand... Нажмите, чтобы раскрыть...