Перенос веса

Камаро во время дрэг-рейсинга едет на заднем колесе .

Toyota MR2 склоняется к внешней стороне поворота.

Передача веса и передачи нагрузок являются два выражения используются несколько смешения для описания два различных эффектов: ^[1]

изменение нагрузки на разные колеса даже совершенно жестких транспортных средств при разгоне
изменение положения центра масс (CoM) относительно колес из-за податливости подвески, смещения или качания груза

В автомобильной промышленности под переносом веса обычно понимают изменение нагрузки на разные колеса во время ускорения. ^[2] Это было бы правильнее называть переносом нагрузки , ^[1]^[3], и это выражение используется в мотоциклетной промышленности, ^[4]^[5] при переносе веса на мотоциклах, в меньшей степени на автомобилях, а перемещение груза по любому из них происходит из-за изменения положения CoM относительно колес. В этой статье используется последняя пара определений.

Загрузить перенос [ править ]

В колесных транспортных средствах , передача нагрузки является измеримым изменение нагрузки несут разными колеса во время ускорения (как продольного и поперечного). ^[3] Это включает в себя торможение и замедление (то есть ускорение с отрицательной скоростью). ^[6] Нет необходимости в перемещении центра масс относительно колес, поэтому передача нагрузки может происходить в автомобилях без подвески вообще. Передача нагрузки - важнейшая концепция для понимания динамики транспортного средства . То же самое и с байками, но только в продольном направлении. ^[4]

Причина [ править ]

Основные силы , которые ускоряют автомобиль происходят в шинах " контактных пластырей . Поскольку эти силы не направляются через CoM транспортного средства, создается один или несколько моментов , силы которых представляют собой тяговые силы шин на уровне дорожного покрытия, другой (равный, но противоположный) - это инерция массы, расположенная в CoM, а плечо момента равно расстояние от поверхности тротуара до ЦМ. Именно эти моменты вызывают изменение нагрузки, распределяемой между шинами. Часто это интерпретируется случайным наблюдателем.как качка или качение кузова транспортного средства. Совершенно жесткое транспортное средство без подвески, которая не показывала бы качку или качение кузова, все же подвергается передаче нагрузки. Однако раскачка и качение кузова нежесткого транспортного средства добавляет некоторую (небольшую) передачу веса из-за (небольшого) горизонтального смещения CoM по отношению к вертикальному перемещению подвески оси колеса, а также из-за деформации шин, т.е. смещение заплатки относительно колеса.

Опускание CoM на землю - один из методов уменьшения передачи нагрузки. В результате уменьшается передача нагрузки как в продольном, так и в поперечном направлениях. Другой метод уменьшения передачи нагрузки - увеличение расстояния между колесами. Увеличение колесной базы (длины) снижает передачу продольной нагрузки, а увеличение колеи (ширины) снижает передачу поперечной нагрузки. Большинство высокопроизводительных автомобилей сконструированы таким образом, чтобы сидеть как можно ниже и обычно имеют увеличенную колесную базу и гусеницу.

Один из способов рассчитать эффект переноса нагрузки с учетом того, что в этой статье термин «перенос нагрузки» используется для обозначения явления, обычно называемого в автомобильном мире «переносом веса», - это так называемое «уравнение переноса веса»:

{\ displaystyle \ Delta Weight_ {front} = a {\ frac {h} {b}} m}

или же

{\ displaystyle \ Delta Weight_ {front} = {\ frac {a} {g}} {\ frac {h} {b}} w}

где - изменение нагрузки на передние колеса, - продольное ускорение, - ускорение свободного падения , - высота центра масс, - колесная база, - общая масса транспортного средства и - общий вес транспортного средства. ^[7]^[8] ${\ displaystyle \ Delta Weight_ {front}}$ ${\ displaystyle a}$ ${\ displaystyle g}$ ${\ displaystyle h}$ ${\ displaystyle b}$ ${\ displaystyle m}$ ${\ displaystyle w}$

Перенос веса включает в себя фактическое (относительно небольшое) перемещение CoM транспортного средства относительно осей колес из-за смещения шасси при соответствии подвески или груза или жидкостей внутри транспортного средства, что приводит к перераспределению общей нагрузки транспортного средства между индивидуальные шины.

Центр масс [ править ]

Перенос веса происходит при смещении CoM транспортного средства во время маневров автомобиля. Ускорение заставляет подрессоренную массу вращаться вокруг геометрической оси, что приводит к перемещению ЦОМ. Перенос веса спереди назад пропорционален изменению продольного положения CoM относительно колесной базы автомобиля, а перенос веса из стороны в сторону (суммированный по передней и задней части) пропорционален отношению изменения поперечного расположения CoM. к колее автомобиля.

Жидкости, такие как топливо, легко протекают в контейнерах, вызывая изменения в CoM транспортного средства. По мере расхода топлива изменяется не только положение CoM, но и уменьшается общий вес транспортного средства.

Например, когда транспортное средство ускоряется, может происходить перенос веса на задние колеса. Внешний наблюдатель может стать свидетелем этого, поскольку транспортное средство заметно наклоняется назад или садится на корточки . И наоборот, при торможении может происходить перенос веса на переднюю часть автомобиля. При резком торможении это может быть хорошо видно даже изнутри автомобиля, так как нос пикирует к земле (в основном это происходит из-за передачи нагрузки). Точно так же при изменении направления (поперечное ускорение) может происходить перенос веса за пределы направления поворота.

Перенос веса обычно имеет гораздо меньшее практическое значение, чем перенос груза , по крайней мере, для автомобилей и внедорожников. Например, при повороте 0,9 г автомобиль с колеей 1650 мм и высотой CoM 550 мм переместит нагрузку на 30% от веса автомобиля, то есть на внешние колеса будет на 60% больше нагрузки, чем раньше, а внутренние на 60% меньше. Общее доступное сцепление снизится примерно на 6% в результате такой передачи нагрузки. В то же время CoM транспортного средства обычно перемещается в поперечном и вертикальном направлении относительно пятна контакта не более чем на 30 мм, что приводит к переносу веса менее чем на 2% и соответствующему снижению сцепления на 0,01%.

Traction [ править ]

Передача нагрузки вызывает изменение тяги на всех четырех колесах при торможении, ускорении или повороте автомобиля. Это смещение, при котором одна пара шин выполняет больше «работы», чем другая пара, приводит к чистой потере общей доступной тяги. Чистые потери можно отнести к явлению, известному как чувствительность шины к нагрузке .

Исключение составляет режим положительного ускорения, когда мощность двигателя приводит в движение два или меньше колес. В этой ситуации, когда не используются все шины, передача нагрузки может быть выгодной. Таким образом, самые мощные автомобили почти никогда не бывают переднеприводными , поскольку само ускорение снижает тягу передних колес. Вот почему спортивные автомобили обычно имеют либо задний привод, либо полный привод (а в случае с полным приводом мощность имеет тенденцию смещаться в сторону задних колес при нормальных условиях).

Ролловер [ править ]

Если (боковая) передача нагрузки достигает нагрузки на шину на одном конце транспортного средства, внутреннее колесо на этом конце поднимается, вызывая изменение характеристик управляемости. Если он достигнет половины веса автомобиля, он начнет опрокидываться. Некоторые большие грузовики перевернутся перед заносом, в то время как легковые автомобили и небольшие грузовики обычно переворачиваются только при выезде с дороги. Установка гоночных шин на высокий или узкий автомобиль и последующее движение на нем может привести к опрокидыванию.

См. Также [ править ]

Анти-ролл-бар
Велосипед и мотоцикл динамика
Обработка автомобилей

Ссылки [ править ]

^ a b Фоул, Тони (2006). Управление мотоциклом и конструкция шасси (второе изд.). Тони Фоул Дизайн. С. 9–1. ISBN 978-84-933286-3-4.
^ Гиллеспи, Томас Д. (1992). Основы динамики автомобиля . SAE International. ISBN 978-1-56091-199-9.
^ a b Пацейка, Ханс Б. (2006). Динамика шин и автомобилей (2-е изд.). SAE International. С. 14–15. ISBN 978-0-7680-1702-1. Проверено 31 марта 2009 .
^ a b Cossalter, Витторе (2006). Динамика мотоцикла (второе изд.). Lulu.com. С. 84–85. ISBN 978-1-4303-0861-4.
^ Кокко, Гаэтано (2005). Дизайн и технологии мотоциклов . Мотоциклы. С. 40–46. ISBN 978-0-7603-1990-1.
^ Джазар, Реза Н. (2008). Динамика автомобиля . Springer. п. 72. ISBN 978-0-387-74243-4. Проверено 31 марта 2009 .
^ Джон Перли Хаффман (июнь 2010 г.). «Физика колесных стоек» . Автомобиль и водитель . Проверено 13 июля 2013 .
^ П. Гритт (2002-08-20). «Введение в тормозные системы» (PDF) . DaimlerChrysler . Проверено 13 июля 2013 .

Внешние ссылки [ править ]

Рейтинг опрокидывания DOT по типу транспортного средства

[Foale-1] Фоул, Тони (2006). Управление мотоциклом и конструкция шасси (второе изд.). Тони Фоул Дизайн. С. 9–1. ISBN 978-84-933286-3-4.

[2] Гиллеспи, Томас Д. (1992). Основы динамики автомобиля . SAE International. ISBN 978-1-56091-199-9.

[Pacejka-3] Пацейка, Ханс Б. (2006). Динамика шин и автомобилей (2-е изд.). SAE International. С. 14–15. ISBN 978-0-7680-1702-1. Проверено 31 марта 2009 .

[Cossalter-4] Cossalter, Витторе (2006). Динамика мотоцикла (второе изд.). Lulu.com. С. 84–85. ISBN 978-1-4303-0861-4.

[Cocco-5] Кокко, Гаэтано (2005). Дизайн и технологии мотоциклов . Мотоциклы. С. 40–46. ISBN 978-0-7603-1990-1.

[Jazar-6] Джазар, Реза Н. (2008). Динамика автомобиля . Springer. п. 72. ISBN 978-0-387-74243-4. Проверено 31 марта 2009 .

[7] Джон Перли Хаффман (июнь 2010 г.). «Физика колесных стоек» . Автомобиль и водитель . Проверено 13 июля 2013 .

[8] П. Гритт (2002-08-20). «Введение в тормозные системы» (PDF) . DaimlerChrysler . Проверено 13 июля 2013 .

[1]