Влияние радиуса колеса на разгон.
Безграмотность некоторых «специалистов», ещё и пытающихся навязать свое мнение другим, порой обескураживает. Для того чтобы «новые псевдонаучные» теории троллей не разрушали Вашу и мою психику — решился на такой маневр.
Сделаю небольшой опус, для расчета влияния радиуса колеса на разгон.
По второму закону Ньютона суммарная сила Fрт всех ведущих колес разгоняет автомашину массой mа с ускорением a. Но часть крутящего момента расходуется на раскручивание колес.
Рассмотрим этот вопрос подробнее.
По принципу суперпозиции движение колеса можно рассматривать как сумму двух движений: прямолинейное вместе со всей машиной со скоростью V и вращение вокруг оси:
Если колесо не проскальзывает относительно поверхности (нет заноса), мгновенная скорость в зоне контакта (самой нижней точке колеса) должна быть равна нулю — там прямолинейная скорость движения машины (и оси колеса) V компенсируется такой же по величине, но противоположно направленной скоростью вращения назад. А в самой верхней точке скорость вращения колеса складывается с прямолинейной скоростью и оказывается равной 2V. При таком вращении угловая скорость колеса равна w=V/R.
Массу camry acv40 с одним водителем примем равной mа=1600 кг. Тогда:
Итак, доля крутящего момента, расходуемая на раскрутку колес штатного размера, равна 2,3%. В дальнейшем эта цифра нам пригодится.
Строго говоря, раскрутить нужно не только колеса, но и все вращающиеся элементы трансмиссии. Но доля колес в общем моменте инерции вращающихся деталей на один-два порядка больше, чем у любой другой вращающейся детали трансмиссии. Поэтому их вращением будем пренебрегать.
Процессы при торможении аналогичны разгону, только колеса затормаживаются тормозными колодками, которые создают момент, противодействующий вращению колес. Этот момент тоже делится на две неравные части. На снижение скорости движения автомобиля расходуется та часть момента, за счет которой колеса тормозятся о поверхность дороги. Но часть тормозного момента пойдет на снижение скорости вращения колес. И чем больше момент инерции колес, тем меньшая часть момента пойдет на снижение скорости собственно автомобиля.
КОЛЕСО СТАЛО БОЛЬШЕ.
Пусть на camry вместо колес штатного размера поставили колесо большего диаметра, например, шины размерностью 225/55/17
На «зачетном» шинном калькуляторе мы новый вычисляем радиус и он равен 0.3395 мм.
Радиус колеса увеличился относительно штатного размера колеса на 2.2%. Это означает, что при прежнем крутящем моменте на колесе Mк из-за увеличения радиуса R силы Fкт=Fрт=Mк/R будут меньше на 2.2%, т. е. динамика машины будет хуже.
Общая масса автомобиля возросла на величину: 4х5кг=20 кг.
Из-за этого масса автомобиля стала равной mа=1600+20=1620 кг, т. е. больше на 20/1600=1,6%. Из-за этого при прежней силе Fрт ускорение a=Fрт/mа уменьшится на те же 1,6%.
А теперь определим влияние момента инерции этих колес. Масса покрышки от 11,5 до 13 кг. Масса диска 17″ от lexus с более широким J, как минимум на 1 кг больше штатного:)
Jк=0.78mдRд2+0.85mпR2=0.78х12х0,115+0,85х13.0х0.115=1.07+1,66=2.73 кг.м2.
Доля крутящего момента, расходуемого на раскрутку колес:
2Jк/(mа*R2)=2х2.73/(1612х0.115)=5,46/185,3=0,029=2,9%.
Примерное общее ухудшение динамики при установке колес большого диаметра, КАК МИНИМУМ: 5-7% (и это — не учитывая возросшую силу трения.)
Расчеты примерны, поскольку я использовал примерные массы при минимальной мощности.
Если заинтересовались : первоисточник.
Только не забудьте, что у camry в большинстве 2 ведущих колеса:)
Если нашли ошибку — пишите в комменты — исправлю.
Влияние размера/веса колес на мощность и динамические характеристики
Данную заметку давно обдумывал, вот в итоге созрел;-).
Информация будет о влиянии размера/веса колес на динамические параметры машины
В переводе на понятные величины будем отслеживать:
1) мощность с колес, HP и крутящий момент, NM
2) время прохождения 50-130 км/ч на одной передаче при установке той или иной размерности колес и дисков.
Последний параметр уже давно используется Хондоводами как мера измерения динамических характеристик машины, при котором шлиф, стартовые показатели отсеиваются. Он напрямую связан с мощностью/моментом ДВС.
Итак поехали))
в загажнике имеем 3 комплекта колес в сборе:
— зимняя резина с шипами 205/55/R16 (Хака 7) — вес колеса в сборе 17 кг, диаметр 632 мм;
— летняя резина Бриджстоун 215/50/R17 — вес колеса в сборе 22кг, диаметр 647 мм.
К слову сказать комплект резины был изношен и посему реальный диаметр был около 639 мм.
— летняя резина Goodyear 225/45/R17 — вес колеса в сборе 18кг, диаметр 634 мм.
Для заездов был выбран выходной день, солнечный день;-)
Итак, погнали: делаем три заезда на одном и том же участке дороги, меняются только колеса. По результатам разбор полетов))
После первого заезда перекур и заезжаем в питстоп.) Там нас ждет продвинутый музон, грудастые девочки и мобильный алко бар: пиво, виски/текилла, коктейли в неограниченном количестве… группа поддержки заботится о том, чтобы пилот был в хорошей форме 😉
Делаем второй заезд и на помощь к нам приезжает мой друг, он же старший Сенсей на Хонде Одиcсей. Приветствуем его, «Сабум кьонэ»… Сенсей не прогреваясь с группой поддержки берется за дело: перекидывает колеса на свою Хонду)
Делаем еще заезд на новых колесах и подбиваем статистику… к слову сказать, вот так выглядит лог заезда 50-130 км/ч
результат по логу 8,705 сек;-)
Пока мы рассуждали Одиссей полностью переобут.
Собственно после выгрузки данных логов Хондаты, получаем Дино с колес.
К слову сказать, как правильно читать дино:
— абсолютные значения мощности и момента не берем в голову, они совершенно не информативны к реальной мощности под капотом. Они позволяют только сравнить две разные машины на основе логов, узнать разницу в мощностных параметров.
Если перед вами бравируют какой-то бумажкой с Диностенда с круглыми цифрами…можете смело рисовать маркером свой график с цифрами и мериться. Да, именно настолько бесполезна данная бумажка.
Важны только динамические параметры машины! Но их диностенд, к сожалению, не показывает((
— при чтении графика уделяем основное внимание развитию мощностных графиков и абсолютных изменений между заездами.
Ну и долгожданное, перетер)))
Что мы имеем по параметрам, за базовый заезд берем зиму)
1) Зима 205/55/R16 — условная мощность/момент — 172 HP/225 NM, время лога 50-130км/ч = 8,705 сек.
окружность колеса =1985,4 мм, вес колеса в сборе= 17кг, диск = 7,5 покрышка =9,5 кг);
2) Лето 215/50/R17 — условная мощность/момент — 167 HP/208 NM, время лога 50-130км/ч =9,391 сек.
окружность колеса= 2007,4 мм, вес колеса в сборе = 22 кг, диск 11 кг, резина 11 кг;
∆ к зиме… окружность ∆+ 22 мм, вес колеса ∆+5 кг
3) Лето 225/45/R17 — условная мощность/момент — 169 HP/213 NM, время лога, 50-130км/ч =8,921 сек.
окружность колеса = 1991,7 мм; вес около 18 кг: диск 8 кг, резина 10 кг.
∆ к зиме… окружность ∆+ 6,3 мм, вес колеса ∆ +1 кг
Разбор показал, что лучшее время показано на зимней резине, с радиусом практически как и у лета 225/45/R17. Причем самая большая разница приходится в момент старта и в момент пиковых оборотов крутящего момента. Таким образом, можно четко проследить, что на пик момента/мощности наибольшее влияние оказывает радиус колеса, ширина резины (пятно контакта), а после уже вес колеса в сборе и распределение веса по соотношению диск/колесо. Чем больше окружность, площадь контакта, тем тяжелее раскручивать колесо… соответственно мощность/момент на колесе изменяется в меньшую сторону.
Второстепенный фактор вес колеса в сборе… здесь наиболее оптимальным с позиции динамики автомобиля будет уменьшение веса колеса в сборе, причем в большей степени веса резины, нежели диска. Так как чем тяжелее окружность по своему контуру (дальше от центра колеса), тем сложнее колесо раскрутить.
При выходе оборотов на предельные величины разница в пиковых показателях уменьшается, колеса с большими радиусами постепенно настигают своих меньших собратьев. Но динамические параметры их остаются хуже.
Колеса с летней резиной 215/50/R17 демонстрируют наихудшие динамические параметры лога и существенно меньшие значения в Дино… плюс 0,7 сек за лог разгона — именно на столько они ухудшили динамику машины. а всего навсего поставили другие колеса: +7мм в диаметре и +4 кг весом (по большей части более тяжелым диском).
Желтый график 225r 17-2 это повторный заезд на лете 225/45/R17 на совершенно другом участке дороги (небольшая горка)… сразу видно отличие графика мощности/момента от зеленого графика. Именно потому заезды и делаются на одном и том же участке дороги.
Немного справочной информации:
В плане динамики снижение неподрессорной массы к снижению подрессорной массы соотносится с коэффициентом примерно 1 к 15.
В плане комфорта соотношение другое, около 1 к 10.
Надеюсь, информация о выборе колес будет полезной и поможет выбрать правильные колесики;-)
Динамика разгона взависимости от размера и веса колеса.
Ежедневно мы уменьшаем-увеличиваем передаточное число, переключая КПП на передачу вверх-вниз.
Помимо передаточного числа текущей передачи КПП, существует передаточное число главной пары — это постоянная величина, определяется соотношением зубьев шестерней передающих усилие от двигателя к КПП.
Хотя гонщики меняют и эту характеристику для достижения, требуемого результата.
Поставив колесо меньшего диаметра R14, мы достигнем точно такого же результата, как если бы увеличили передаточное число главной пары. То есть за один оборот коленчатого вала машина пройдет меньшее расстояние. Увеличивая передаточное число мы заставляем автомобиль быстрее разгоняться по всему рабочему диапазону двигателя (1000 до 8000 об/мин) но теряем в максимальной скорости при максимальных оборотах.
Поставив колесо меньшего диаметра R14, мы достигнем точно такого же результата, как если бы увеличили передаточное число главной пары. То есть за один оборот коленчатого вала машина пройдет меньшее расстояние. Увеличивая передаточное число мы заставляем автомобиль быстрее разгоняться по всему рабочему диапазону двигателя (1000 до 8000 об/мин) но теряем в максимальной скорости при максимальных оборотах.
Например, если измерить разгон от 10 до 50 км/ч, то на первой передаче мы получим гораздо приятней результат, чем на второй. Если же будем стремиться к максимальной скорости, то тут вторая передача окажется фаворитом.
Подобрав передаточное число главной пары (или поставив маленькое колесо) таким образом, чтобы на пятой передаче при максимальных оборотах скорость была 150км/ч мы получим существенно быстрый разгон до заданной скорости по сравнению со стоковым авто.Это я к тому что, вообще говоря, маленькие колеса динамику улучшают.
Есть такое понятие, как неподрессо́ренная ма́сса — применимо к наземным средствам передвижения, имеющим подвеску, которое обозначает массу, включающую массу колес и других деталей, крепящихся непосредственно к ним (дисков, шин, элементов тормозной системы, находящихся на колесе). Масса остальных элементов, удерживаемых над землей подвеской, называется подрессоренной массой.
Есть такое понятие, как неподрессо́ренная ма́сса — применимо к наземным средствам передвижения, имеющим подвеску, которое обозначает массу, включающую массу колес и других деталей, крепящихся непосредственно к ним (дисков, шин, элементов тормозной системы, находящихся на колесе). Масса остальных элементов, удерживаемых над землей подвеской, называется подрессоренной массой.
Соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы имеет огромное значение, так как сила, с которой неподрессоренные компоненты воздействуют на автомобиль снизу вверх, должна компенсироваться весом подрессоренной массы. В противном случае автомобиль теряет сцепление с поверхностью дороги, что отрицательно сказывается на его управляемости. Для преодоления данной проблемы устанавливают облегченные диски и покрышки.
Кроме управляемости вес колес влияет и на динамику автомобиля. Так, чем тяжелее колеса, тем больше энергии и времени потребуется чтобы изменить скорость их вращения. То же относится и к процессу торможения. Однако, вклад энергии вращения колес в общую энергию движения автомобиля незначителен, и поэтому реально ощутить изменение в динамике разгона и торможения невозможно.
Соотношение неподрессоренных и подрессоренных масс в автомобиле составляет в среднем 1:15. Меняя это соотношение, можно добиться более высокой плавности хода автомобиля. Это соотношение можно изменить двумя способами: увеличив подрессоренную массу либо уменьшив неподрессоренную. Однако, если увеличивать подрессоренную массу, к примеру, загрузить по максимуму салон автомобиля, то разгонная динамика снизится. А вот уменьшив неподрессоренную массу, можно сохранить и даже улучшить динамику, добившись при этом высокой плавности хода. И добиться этого можно, только снизив вес колес. Снижение веса колёс на 1 килограмм с точки зрения динамики эквивалентно уменьшению массы в салоне автомобиля приблизительно на 1,5 кг. С точки зрения комфорта — на 10. Таким образом, если при замене дисков вы снижаете вес каждого всего на 2 килограмма (что в сумме дает 8 килограммов), то ваша машина будет ехать также плавно, как если бы в нее сел пассажир весом 80 кг., и так же быстро как будто из салона выкинули 15 кг а пассажир не садился вовсе.
Как влияет на динамику и комфорт уменьшение веса колёс.
Сидел изучал сегодня что даёт использование более лёгких колёс (в моём варианте магниевые диски с шинами R13 будут легче, чем Шины TOYO Proxes T1R 205/50R15, диски ENKEI, на которых я катался прошлым летом где-то на 6,5 кг. каждое колесо) Информация о том на что влияет вес колеса есть разная, от сравнения облегчения 1 кг. веса колеса с облегчением веса кузова от 3 кг.(минимум), до 20-30 кг. В теории это выглядит примерно так:
Неподрессо́ренная ма́сса — понятие, применимое к наземным средствам передвижения, имеющим подвеску, которое обозначает массу, включающую массу колес и других деталей, крепящихся непосредственно к ним (дисков, шин, элементов тормозной системы, находящихся на колесе). Масса остальных элементов, удерживаемых над землей подвеской, называется подрессоренной массой (англ.).
Соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы имеет огромное значение, так как сила, с которой неподрессоренные компоненты воздействуют на автомобиль снизу вверх, должна компенсироваться весом подрессоренной массы. В противном случае автомобиль теряет сцепление с поверхностью дороги, что отрицательно сказывается на его управляемости. Для преодоления данной проблемы устанавливают облегченные диски и покрышки.
Кроме управляемости вес колес влияет и на динамику автомобиля. Так, чем тяжелее колеса, тем больше энергии и времени потребуется чтобы изменить скорость их вращения. То же относится и к процессу торможения. Однако, вклад энергии вращения колес в общую энергию движения автомобиля незначителен, и поэтому реально ощутить изменение в динамике разгона и торможения невозможно.
Соотношение неподрессоренных и подрессоренных масс в автомобиле составляет в среднем 1:30. Меняя это соотношение, можно добиться более высокой плавности хода автомобиля. Это соотношение можно изменить двумя способами: увеличив подрессоренную массу либо уменьшив неподрессоренную. Однако, если увеличивать подрессоренную массу, к примеру, загрузить по максимуму салон автомобиля, то разгонная динамика снизится. А вот уменьшив неподрессоренную массу, можно сохранить и даже улучшить динамику, добившись при этом высокой плавности хода. И добиться этого можно, только снизив вес колес. Снижение веса колёс на 1 килограмм с точки зрения динамики эквивалентно уменьшению массы в салоне автомобиля приблизительно на 3 кг. С точки зрения комфорта — на 10. Таким образом, если при замене дисков вы снижаете вес каждого всего на 2 килограмма (что в сумме дает 8 килограммов), то ваша машина будет ехать также плавно, как если бы в нее сели пассажиры весом 110-150 кг., и так же быстро как будто из салона выкинули 30 кг (а пассажир не садился вовсе).
В моём случае получается облегчение веса 4-х колёс на 26 кг. Если брать по минимуму, то при ускорении авто это равносильно уменьшению веса авто на 97,5 кг (это две девочки по 50 кг. или один дядька весом 100 кг, которых якобы всё лето катал на старых колёсах и сегодня высадил (на новых) и еду без них)), а по плавности хода как будто в машину загрузили 357 кг. (то есть четыре пассажира по 90 кг. каждый), что для Роньки, который лёгкий, очень немаловажно!
Для интереса примерного расчёта выкладываю примерные веса дисков и шин, в зависимости от их материалов и размеров. Может кому-то пригодится.
Вот как разного размера колеса могут влиять на производительность автомобиля
Как разный размер дисков и шин влияет на плавность хода, на управляемость и мощность вашей машины.
Представьте друзья следующее, что вы выбираете в автосалоне в качестве дополнительной опции колеса для вашего нового автомобиля. И так, у вас есть возможность выбрать 17-ти дюймовые, 18-ти дюймовые и 19-ти дюймовые колеса. Что вы выберете?
Смотрите далее: Почему при вращении колес с определенной скоростью они вращаются в обратном направлении?
Хотим предостеречь, не спешите с выбором. Это очень важное решение для вас, поскольку размер колес напрямую будет влиять не только на производительность авто, но и на комфорт и уровень шума в вашей автомашине.
К нашему сожалению, при дилемме, какой купить автомобиль, как правило, возникает еще одна проблемка связанная с колесами. Мы же не можем провести тест-драйв автомашины с различным диаметром колес. А именно, перед самой покупкой мы не сможем с вами определить заранее с какими колесами автомобиль будет лучше всего вести себя на дороге.
Для того чтобы каждый из нас понимал, как разные размеры колес влияют на управляемость, комфорт, экономичность, на плавность хода и т.п., авторы Британского сайта «Tire Review» провели свои интересные испытания разных колес с различным диаметром.
Для такого теста они взяли автомобиль Volkswagen Golf GTI и протестировали его на колесах разного диаметра. Тест проходил на испытательной трассе компании «Goodyear» на юге Франции.
Чтобы сравнение колес было справедливым, эксперты использовали резину марки «Goodyear Eagle F1 Asymmetric 3» трех разных диаметров, т.е., с 17-ти дюймовыми, 18-ти дюймовыми и 19-ти дюймовыми колесными дисками.
Далее автомобиль на каждом виде колес прошел на тестовом треке шесть различных испытаний.
Подробные результаты проведенных испытаний вы сможете посмотреть на их собственном сайте прямо здесь.
Ниже, здесь же вы сможете просмотреть видео-ролик с подробностями необычного тестирования разного размера колес, которые установливались на один из автомобилей.
Стоит сразу отметить, что по результатам проведенного тестирования, как на мокром так и на сухом асфальте, автомобиль показал отличные результаты на всех размерах колес. Как отмечают эксперты, все три типа колес показали отличные результаты в тесте на аква-планирование и на торможение на разных типах асфальта, ну и т.п. покрытиях.
В конечном итоге эксперты установили, что разница в использовании разного диаметра колес заметна только при конкретной управляемости и при мощности автомобиля. Но заметить это сможет только профессионал.
Какие колеса лучше,- большие или маленькие.
И так господа,- Какие же тогда колеса необходимо выбрать: больше или меньше диаметром?
Исходя из данного теста мы определили, все зависит естественно от того, чего вы сами хотите. Например, в каких условиях вы будете чаще всего эксплуатировать свой автомобиль. Если вы проживаете не в городе а в регионе, где не такие уж хорошие дороги и чаще выпадают различного рода осадки, то, как советуют эксперты, лучше всего брать 17-ти дюймовые колеса, которые во время тестирования на автомобиле Volkswagen Golf GTI показали на мокром асфальте более предсказуемое поведение при управляемости.
С меньшими колесами, как показали эти испытания, водитель испытывает лучшую комфортность во время движения на машине, так как сама высота покрышек служит конкретным дополнением к работе подвески авто. Правда имеется небольшое но, это отметили специалисты, увеличение мягкости подвески снижает немного саму стабильность автомобиля на скорости.
Напротив, 19-ти дюймовые колесные диски и 19-ти дюймовая резина сделали подвеску автомобиля в сравнении с 17-ти дюймовыми колесами жестче, а в результате этого в машине ощущается значительное снижение комфортности за рулем.
Что же касаемо шума, то победителем стали 18-ти дюймовые колеса, которые во время тестирования показали себя самыми тихими из всех остальных протестированных колес.
В итоге после тестирования всех размеров колес эксперты пришли к единодушному мнению, что идеальной покупкой будут 18-ти дюймовые колесные диски, которые имеют преимущества и перед 17-ти и 19-ти дюймовыми дисками.
Как мы с вами установили и убедились с помощью экспертов, что 18-ти дюймовые колесные диски и шины предлагают нам автомобилистам наилучший компромисс между плавностью хода, управляемостью и шумом.
Хотя о вкусах как говорится, не спорят. Каждый будет выбирать для себя колеса естественно индивидуально, кому что нравится, т.е. в зависимости от самого стиля управления и от условий эксплуатации машины.
Подведем с вами итог. Если вы предпочитаете спортивный стиль езды и для вас самое главное управляемость автомобиля, то конечно лучше всего использовать 19-ти дюймовые колеса. Если же для вас главное другое, а именно, мягкая подвеска и соответственно максимальный комфорт во время поездки за рулем автомобиля, то тогда лучше всего покупайте 17-ти дюймовые колеса.
А если вас устроит конкретная золотая середина, то тогда соответственно, смело приобретайте для своей машины 18-ти дюймовые колесные диски и соответственно резину.
