Давайте посчитаем... (вес колес)

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).

 

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....

 

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...

 

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.

 

А размерность дисков и резины после тюнинга какая была и какая стала?