здесь

Автомобільно-спортивне об'єднання "VSOP-CLUB" м.Рівне

Технічка => Тюнінг => Тема розпочата: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:21

Назва: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:21
Скопіпащу бортовий журнал однієї 2108 з драйв2. Дуже цікаві записи із практичними підтвердженнями. Можливо корчиводам це згодиться колись

Как просто построить драговый автомобиль. Часть 1.

С этого я начну вести записи о принципах проектирования и постройки переднеприводного драгового автомобиля, постараюсь максимально доступным языком, с цифрами и, по возможности, на примерах из жизни данного авто.

Сразу оговорюсь, что многое из сказанного во всех этих заметках до идиотизма просто, но к сожалению из-за своей простоты очень многим не доступно для понимания, или для осознания. Некоторые вещи и будут расценены как идиотизм, но тем мне интереснее :)

Лидером может быть только тот, кто идет своей дорогой, ибо все остальные на этом пути — догоняющие, а для этого надо понимать самые простые вещи, а это как показывает практика — сложно. В общем это было предисловие — мысль, которая так или иначе проходит во всем блоге.

Создадим в воображении виртуальный таз, который по мере написания новых заметок, будем шаг за шагом ускорять, подтверждая это теоретическими расчетами и случаями из практики. Начнем с того, что у нас есть мотор в 400 л.с., почти не корчеванный таз, который едет свои 13.5 секунд, периодически катает симпотичных девчонок по вечерам.

А что вообще значит "проехать 402 м за 13.5 секунд"? Это значит ровно следующее -средняя скорость на дистанции в 402 метра составляет 3600*0.402/13.5=107 км/ч. Иными словами если мы проедем от старта до финиша на неизменной скорости 107 км/ч, то на это потратим 13.5 секунд, либо же будем разгоняться с места, достигнем какой-то скорости на финише таким образом, что средняя скорость составит 107 км/ч.

Разумеется, мы хотим сделать наш автомобиль быстрее, потому что Василий Пупкин на последних дворовых покатушках нас проехал на пол крыла, это обидно и начинаем чесать репу :)

Наш сосед Василий понимает, что пол крыла — это совсем мало, надо что-то делать. Сейчас на обоих клонированных турботазах 400 л.с., но это в пике, а на первых трех передачах это означает вечный букс, поэтому первые передачи буст снижен до грани зацепа (у Василия же феншуйный таз ;)) Наращивание мощности означает то, что мощность будет увеличена только на 4 и 5-ой передачах, т.е. на второй половине дистанции.

Василий всю неделю крутит свой буст-контроллер, добавляет на 4 и 5 передачах, выезжает на тренировку и что показывает? Было у него 13.5 секунд, Обычно на подобных автомобилях время первых 200 метров около 8.5 секунд, время второй половины дистанции 5 секунд (это из практики). Василий за счет поднятия мощности 4 и 5 передач, предположим, добился увеличения ускорения на последних 200 метрах на 10% (это приличная прибавка мощности), таким образом средняя скорость второй половины дистанции до поднятия мощности была 3600*0.2/5=144 км/ч, считаем что получилось. Из курса физики 6-го класса школы помним (помним? ;)), что средняя скорость на отрезке пропорциональна квадратному корню ускорения, т.е. Василий добивается средней скорости 144*корень(1+10%/100)=151 км/ч… неплохо :) 7 км/ч средней скорости на отрезке, а значит финишная возросла не меньше, чем на 9-10 км/ч. Что же получается со временем? Знаем, что первые 200 метров у нас остались без изменений (слава богу, если не Василий не намудрил с бустом и не ухудшил их лишним буксом), то общее время дистанции равно 8.5+3600*0.2/151=13.27 секунд.

Наш друг Василий доволен, его машина ускорилась на 0.23 секунды (с 13.5 до 13.27) за счет манипуляций с буст-контроллером и поднятия мощности на 4 и 5 передачах, он с радостью ждет ближайших выходных для уверенной расправы над нашем тазом, потому что при финишной скорости 190 км/ч 0.23 сек это 190*0.23/3.6=12.1 метр разницы (3 кузова примерно)

Мы же пока чешем репу, что же делать с нашим тазом.Если идет речь об увеличении средней скорости, чтобы улучшить результат, то мы прекрасно понимаем, что каждый дополнительный километр в час на первых 200 метрах автоматически прибавляется и к средней скорости на второй половине дистанции, причем чем ближе к старту мы получим этот 1 км/ч, тем на большей части дистанции он будет просуммирован (проинтегрирован) в общую среднюю скорость. Что нам мешает ехать первые 200 метров быстрее? Правильно — зацеп. Разумеется, что логичнее всего начать решать этот вопрос с основного — шин.

Отступлю от наших героев и скажу, что мы тестили ускорение на разных шинах на одном покрытии (асфальт) и на одном и том же автомобиле без изменений, только с изменением контроля зацепа:

Toyo R888 — 0.64G
Hoosier (DOT E) — 0.71G
M/T(for competition only) — 0.78G
Цифры зависят очень много от чего, главное очень хорошо видна разница.

Пока у нас еще не корч, но однозначно понятно, что Toyo R888 надо выбросить, то покупаем слики с допуском для эксплуатации на дорогах общего пользования (DOT E), которые при прочих равных дают 0.71/0.62=1.109, т.е. 10-11% улучшение ускорения, перенастраиваем буст на первых 3 передачах, чтобы реализовать улучшенный зацеп и считаем что у нас стало со средней скоростью на первые 200 метров. Было 3600*0.2/8.5=84.7 км/ч, значит стало 84.7*корень(1+10%/100%)=88.8 км/ч, т.е. прибавка средней скорости 4.1 км/ч на первых 200 метров, а время прохождения отрезка составит 3600*0.2/88.8=8.11 секунд, т.е. за первые 200 метров дистанции мы отыграли у общего времени 0.39 секунд.

Хорошо, но теперь самое интересное! :) Если мы увеличили среднюю скорость отрезка на 4 км/ч, но при этом постоянно ускорялись, значит разница скорости в конце этого участка будет еще выше, чтобы не вдаваться в лишние расчеты — возьмем, что скорость при пересечении отметки 200 метров возросла на 6 км/ч, это значит, что если мы вторую половину дистанции набираем скорость в том же темпе, что и раньше (максимальную мощность мы не увеличивали), но начальная скорость на участке на 6 км/ч выше, то и средняя скорость на этом участке возрастет почти на эти же 6 км/ч (упростил, конечно, но так нагляднее), т.е. если она была 144 км/ч, значит стала 150 км/ч!

Иными словами вторую половину дистанции мы тоже проехали значительно быстрее, хоть и ускорение на ней, как и мощность — остались неизменными! Если посчитать, то время второй части дистанции составит 3600*0.2/150=4.8, а как мы уже посчитали, время первой половины у нас составило 8.11 сек, т.е. общее время 12.91 сек, или 0.59 сек улучшение, или наш новый конфиг обгонит наш предыдущий на 190*0.59/3.6=31 метр без увеличения максимальной мощности!

Итак выходные, время очередной схватки с Василием Пупкиным, он увеличил мощность и ускорение на второй половине дистанции на 10% и получил улучшение времени с 13.5 до 13.27 сек, а мы улучшили ускорение на первой половине дистанции на те же 10% и, благодаря этому, улучшили время с 13.5 до 12.91 сек, разумеется, что мы проехали бедного Василия с его значительно более мощным мотором на 0.36 сек или примерно на 19 метров (4.5 корпуса), по факту просто на недостижимое расстояние.

Василий начинается учиться делать выводы и понимает. Старт и ускорение на первых 100-200 метров — это наше все!

Думайте в первую очередь над тем, как ускорить машину на первых метрах дистанции! Реализуйте здесь максимальное ускорение на существующей мощности, и только потом уже думайте об увеличении мощности.

Не переключайтесь, в следующей серии поговорим о том, что для улучшения старта и первых 60-ти футов есть огромные запасы, значительно больше, чем шины.

P.S. На данном автомобиле переходом с toyo r888 на драговые слики M/H улучшили время почти на 1 секунду! Кстати, вот каким он был в начале и потом :)
(https://g-a.d-cd.net/e5fc768s-480.jpg)
(https://h-a.d-cd.net/47fc768s-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:22
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 2.

Как и обещал в прошлый раз — продолжу писать о зацепе на старте и первой половине дистанции. Как мы выяснили в прошлой серии, именно тут лежат основные запасы по улучшению времени прохождения 402 м.

Напомню, что наш автомобиль в прошлой серии достиг времени 12.91 сек, из них 8.11 сек первые 200 метров и 4.8 сек вторая половина (средние скорости 88.8 км/ч и 150 км/ч, соответственно), а соперник Василий Пупкин прочитал заметку, сделал выводы и сегодня имеет ровно такое же время, для наглядности дальнейшего сравнения.

По второму закону Ньютона всем известно, что a=F/m, т.е. понятно, что ускорение можно увеличить как увеличением силы, действующей на тело, так и снижением массы тела. Василий на это сказал: "ну это и ежику понятно, думал чего умнее напишешь." и самодовольно пошел корчеваться машину, не дочитав до конца, ну и пусть :) А вы не торопитесь делать выводов, все гораздо интереснее, читайте дальше :)

Что такое сила F, которая ускоряет автомобиль? Вроде бы та сила тяги, которая развивается на колесах. Верно, НО! Это справедливо только в том случае, пока эта сила ниже, чем сила трения колес по покрытию, ибо по первому закону Ньютона сила действия равна силе противодействия (помним, да?;)), а если сила трения меньше, то сила F=Fтр, т.е. сила тяги не может быть выше силы трения, это тоже просто и понятно, но очень важно!

По условиям первой серии мощность мотора была ограничена в первую половину дистанции для того, чтобы ограничить букс, это ни что иное, как отрезок, где сила, направленная на движение и ускорения равна силе трения и ни при каких условиях не может быть выше.

Вспоминаем расчет силы трения, в общем случае Fтр=Kтр*N, где Ктр — это коэффициент трения (в прошлой серии заменой покрышек как раз его мы и увеличили), а N — это сила, действующая по нормали к пятну контакта. в нашем случае — это сила, с которой колесо прижимается к дороге. Чем сильнее прижали, тем больше сила трения — очевидно, да? :)

Вот теперь перейдем к одному из интересных моментов. Масса нашего автомобиля 1100 кг, развесоквка 60% массы приходится на переднюю ось, а 40% — на заднюю. Введем еще один коэффициент — процент массы, приходящийся на ведущую ось. K=0.6, а коэффициент трения на асфальте для Hoosier DOT E, которые у нас стоят с первой серии порядка 0.8, тогда сила трения равна:

Fтр=m*9.8*K*Kтр или Fтр=1100*9.8*0.6*0.8=5174Н
Если масса машины m=1100кг, то предельно допустимое ускорение для первых 200 метров дистанции будет a=5174/1100=4.7 м/с2 или делим на 9.8, получаем 0.48G… Самое главное, пусть там будет хоть 2000 л.с., с ускорением выше 0.48G этот автомобиль не будет ускоряться НИКОГДА!

Вернемся к Василию, не дослушав основного, он взял болагарку и начал резать машину, крылья и капот заменил на пластик, короче равномерно спереди и сзади уменьшил массу машины до 800 кг с такой же итоговой развесовкой 60/40, посчитаем что он получил на первые 200 метров и на второй половине дистанции. Сила трения на первой половине дистанции Fтр=800*9.8*0.6*0.8=3763Н, считаем предельное ускорение
a=3763/800=4.7 м/c2, делим на 9.8, чтобы получить в G, выходит 0.48G… УУУПППСС. а ускорение первой половины дистанции не изменилось вообще никак… И так будет всегда, потому, что пока тяга избыточна, то на ускорение автомобиля влияет по большей части развесовка по осям и практически никаким образом не влияет масса автомобиля!

Если опустить расчеты тягового баланса второй половины дистанции с учетом аэродинамики (к этому мы вернемся в следующих сериях), то снижение массы на 28% (с 1100 до 800 кг) даст улучшение ускорения не более 17% на второй части дистанции, где сила трения уже не ограничивает ускорение. В прошлой части у нас была средняя скорость 150 км/ч на последних 200 метрах, и такое улучшение даст 150*корень(1+17/100)=162 км/ч, значит время второй половины дистанции составит 3600*0.2/162=4.44 сек, а значит общее время составит 8.11+4.44=12.55 сек, результатом снижения массы на 300 кг стало уменьшение времени на 0.36 сек (было 12.91 сек).

Ну кроме этого, мы видим, что сила трения уменьшилась с 5174Н до 3763Н, а это значит вот что: для того, чтобы не буксовать, Василий вынужден снизить буст на первых передачах, т.к. сила сцеления с дорогой упала, и тем самым пропорционально снизить нагрузку на трансмиссию и приводы. Т.е. общее облегчение все-таки имеет свой эффект, хоть и практически никак не сказывается на результате в случае значительной избыточной мощности. В общем, Василий молодец! Но нам надо быстрее :)

Мы с Вами понимаем, что облегчать надо, но облегчать с умом, для улучшения развесовки для драга, а после облегчения еще и оптимизируем развесовку. Чтобы сместить развесовку вперед — на ведующую ось — мы с вами, облегчаем только заднюю часть автомобиля и не трогаем переднюю вообще, снять как Василий 300 кг у нас не получается на данном этапе, ограничимся 150 килограммами, но только с задней части автомобиля. Изначально на заднюю ось приходилось 40% от 1100 кг, т.е. 440 кг, мы с Вами сняли 150 кг, т.е. осталось 290 кг на задней оси и общая масса 950 кг, значит развесовка нашего автомобиля стала 290/950~0.3, т.е. 30% веса на заднюю ось и стало быть 70% на переднюю.

Считаем предльное ускорение для нашего автомобиля на первые 200 м, пока оно ограничено силой трения. Сила трения Fтр=950*9.8*0.7*0.8=5214Н. Машина стала легче, а сила трения не снизилась! Теперь считаем само ускорение a=5214/950=5.49 м/с2 или 0.56G! Видим, что предельное реализуемое ускорение очень существенно выросло — почти на 17% (0.56G против 0.48G), при том, что наш автомобиль тяжелее автомобиля Василия на 150 кг!

Теперь считаем новую среднюю скорость и время прохождения первой половины дистанции. Была средняя скорость 88.8 км/ч (см. первую часть), новая средняя скорость будет 88.8*корень(1+17/100)=95 км/ч, а новое время первой половины 3600*0.2/95=7.58 сек, т.е. за первую часть дистанции отыграли 0.53 сек, а при увеличении средней скорости первой половины дистанции на 6 км/ч, начальная скорость второй половины возросла не менее, чем на 9 км/ч, значит средняя скорость последних 200 метров уже возросла на 9 км/ч. Кроме этого еще и увеличилось ускорение, т.к. общая масса тоже снизилась, но мы срезали в 2 раза ниже, чем Василий. Если у него была прибавка 17% по ускорению, значит у нас будет где-то 8%. Считаем новую среднюю скорость 9+150*корень(1+8/100)=165 км/ч (с учетом дополнительных 9 км/ч, которые перешли с первой половины), а время прохождения 3600*0.2/165=4.36 сек. А общее время на 400м для нашего автомобиля составило 7.58+4.36=11.94 сек

Итак подведем итоги: Василий уменьшил массу машины на 300 килограмм, не изменяя развесовки (равномерно спереди и сзади) и получил улучшение времени с 12.91 сек до 12.55 сек, при этом улучшение времени было только на второй части дистанциии.

Мы облегчили автомобиль всего лишь на 150 кг, но только сзади, улучшив этим развесовку и получили существенное улучшение на всей дистанции с 12.91 сек до 11.94 сек! Практически на 1 секунду! И теперь наш автомобиль на 0.61 сек (примерно 32 метра разницы на финише!) быстрее автомобиля, который легче нашего на 150 кг!

Василий снова в печали, но оптимизма не теряет :) Он понял, что для драгового автомобиля правильная развесовка существенно важнее, чем общая масса автомобиля!

Существенно облегчайте только заднюю часть автомобиля! А все, что можете перенести ближе к передней оси — обязательно перенесите (например, бензобак) этим получите существенно лучшие результаты, чем бездумным вырезанием всего и вся.

Ну и не переключайтесь! В следующей заметке расскажу о том, что есть еще более халявные резервы улучшения зацепа, которые буквально валяются под ногами, но мало кто придает им значения. Будет интересно :)

P.S. Посмотрите на заднюю часть — там только легчайший сотовый поликарбонат. Выглядит, конечно, как картон :) Передние крылья металлические, ничего не вырезано.
(https://a-a.d-cd.net/3c48f68s-480.jpg)
(https://d-a.d-cd.net/de48f68s-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:23
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 3.

Краткое содержание предыдущих серий :)
Наш автомобиль теперь имеет неплохую развесовку, проезжает 400м за 11.94 сек, из них первые 200 метров за 7.58 сек (средняя скорость 95 км/ч), вторую половину за 4.36 сек (165 км/ч), а общая масса автомобиля 950 кг. В общем, уже не очень-то плохой результат, но до чемпионства далековато, как всегда начнем с почесывания репы :)

Мы знаем, что сила трения пропорциональна весу, приходящемуся на ведущую ось, а значит перераспределение веса при ускорения очень сильно влияет на силу трения в динамике.

Рассмотрим механизм перераспределения веса более подробно:
(https://e-a.d-cd.net/dd574e8s-480.gif)
Зеленые точки — это точки опоры автомобиля, зеленая стрелка — это полезная сила, которая и ускоряет наш автомобиль.
Красная точка на рисунке — это так называемый центр масс автомобиля — точка, в которой виртуально сосредоточена вся масса автомобиля.

Синяя Т-образная линия — это модель плеч, к которым прикладываются силы, это как бы жесткая конструкция, и вот теперь читайте внимательнее. Когда мы прикладываем в зеленой точке на переднем колесе силу, направленную вперед, то инерционность массы автомобиля создает противоположную ей силу, приложенную к центру масс автомобиля (красная точка) и получается самый настоящий рычаг, плечо этого рычага — это высота центра масс автомобиля (H) и этим создается опрокидывающий момент на кузове, который через горизонтальную синюю линию передается на колеса, на задней оси вниз, а на передней оси вверх!

В прошлой заметке мы говорили о развесовке и величине нормальной силы (силы прижатия колеса к дороге), действующей на ведущую ось и о важности этой силы для результата, так вот из-за перераспределения веса эта сила снижается на силу перераспределения (красная вертикальная линия), тем самым снижая предельно достижимое ускорение.

Что же делать, как же быть :) Из рисунка видно, что созданный опрокидывающий момент передается на переднюю ось через плечо длиной L, а из курса физики (того же самого 6-го класса ;)) мы помним, что когда мы создаем некоторый момент силой и плечом, то чем длиннее плечо, на которое воздействуем, тем выше момент (в нашем случае опрокидывающий), иными словами чем выше от земли расположен центр масс автомобиля, тем больше будет опрокидывающий момент. Это вроде понятно всем. Идем дальше. Когда мы с помощью момента создаем усилие в точке через плечо, то эта сила будет обратно пропорциональна длине плеча! Т.е. наш злосчастный опрокидывающий момент будет создавать усилие обратно пропорциональное длине базы автомобиля (L), т.е. чем длиннее база автомобиля тем, меньше будет снижаться сила прижима оси к дороге при том же опрокидывающем моменте.

Для тех, кто все-таки не понял предыдущий абзац, посмотрим что мы имеем в сухом остатке:
Чтобы уменьшить влияние перераспределения веса нужно максимально уменьшить высоту центра масс автомобиля, и максимально удлинить его базу. Вывод как всегда очень простой, но при этом важен на столько же, на сколько и прост. Понятно, что с базой особо не разгуляешься, хотя в некоторых случаях 5-7 дополнительных сантиметров и тут можно найти, не помешают точно. А вот что касается высоты центра масс, тут у большинства раздолье по запасам :)

Ну наконец перейдем к моим любимым цифрам :) Высота центра масс (H) у 2108 примерно 0.4м, длина базы 2.46м. В прошлой серии мы позволили себе некоторые допущения, позволим их и сейчас для наглядности, допустим сейчас что, все результаты, полученные в прошлый раз действительны для высоты 0.4м и в них уже учтено перераспределение веса.

В прошлой серии, сила трения, она же сила, которая ускоряет автомобиль первые 200 метров, она же сила, которая действует на центр масс автомобиля и создает опрокидывающий момент составляла 5214Н, считаем силу, которая будет поднимать переднюю ось 5214*0.4/2.46=848Н (это эквивалентно примерно 86 кг!), неслабо так поднимает перед машины при ускорении!

Значит беремся за дело, манипуляциями с подвеской можно уронить центр масс от стандарта до 11 см, еще 5-6 см можно найти за счет вертикальной развесовки автомобиля, иными словамии перенести вниз все, что можно перенести, например водительское кресло, аккумулятор, установить пластиковые стекла, ну и на что хватит фантазии :)

Хорошо постарались и в итоге получаем высоту центра масс 0.23 м (к слову сказать, в цивике она в стоке не многим больше :)), теперь считаем подъемную силу, действующую на переднюю ось с новой высотой 5214*0.23/2.46=487Н, т.е. усилие прижима в динамике мы увеличили на 361Н (эквивалентно примерно 35 кг!), До тотального занижения автомобиля сила прижима была равна 6517Н (см. прошлую заметку), значит сейчас она составит 6878, т.е. она возросла почти на 6%. Да-да :) по мере приближения к оптимуму, холявы все меньше :) тем не менее при этом средняя скорость первых 200 метров возрастет на корень из 1.06, т.е. в 1.03 раза. Была в прошлой серии 95 км/ч, значит сейчас получится 97.9 км/ч, а время первой половины дистанции 3600*0.2/97.9=7.35 сек, при росте средней скорости первой половины дистанции на 2.9 км/ч средняя скорость оставшихся 200 метров возрастет не менее, чем на 5 км/ч (в прошлых сериях рассматривали почему), а значит она составит 165+5 км/ч, время второй половины будет 3600*0.2/170=4.24 сек, а общее время 7.35+4.24=11.59 сек.

Итак, путем манипуляций с высотой центра масс автомобиля мы сократили время с 11.94 сек до 11.59 сек (на 0.35 секунды или примерно 19 метров впереди, относительно "джипа", который был). Справедливости ради, надо сказать, что если бы наш автомобиль буксовал все 400 метров, то разница от занижения была бы несравнимо больше.

Итак, выводы из сегодняшнего скучного урока :) Развесовка для драга важна не только по горизонтали, но и по вертикали, а точнее, нужно приложить все усилия, чтобы как можно ниже опустить центр масс автомобиля и это тоже даст заметный результат. Причем, чем мощнее мотор, тем больше стоит уделять этому внимания.
P.S. На заднем фоне, каким НЕ должен быть драговый таз, это наш Василий отжигает :)
(https://h-a.d-cd.net/a7bf4e8s-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:25
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 4.

Сегодня постараюсь без утомительных цифр, обойдемся общими тенденциями что лучше, а что хуже, потому что разница в результате от тех изменений, которые я хотел сегодня обсудить уже не очень большая. Но, как известно, результат состоит из мелочей, поэтому пренебрегать ими тоже не будем.

Как и обещал в прошлый раз – сегодня немного о пружинах и кинематике подвески с учетом драга. Для начала рассмотрим что же такое пружина подвески. Основной ее параметр – упругость в рабочей зоне, для автомобильных пружин принято измерять в килограммах на 1 см, иными словами – это вес, который необходимо приложить к пружине вертикально, чтобы ее длина уменьшилась на 1 см. Для стандартных вазовских пружин жесткость составляет около 20 кг/см, т.е. прибавка в 40 кг на передней оси заставляет «присесть» автомобиль на 1 см. Но самое интересное в том, что уменьшение веса на 40 кг поднимает кузов на тот же 1 см. А из прошлой серии мы помним, что при стандартной высоте нашего автомобиля разгрузка передней оси при ускорении составляла 86 кг, т.е. такая разгрузка в динамике заставит подняться перед автомобиля еще выше, чем в статическом положении более, чем на 2 см и этим еще значительно увеличить разгрузку (за счет того, что центр масс автомобиля стал еще выше в динамике). Посмотрите на фотографии старта многих драговых тазов. Выглядят как катер с задранным носом.
(https://h-a.d-cd.net/9f977e8s-480.jpg)
Как мы уже понимаем, это совершенно неправильно.
Как избежать такого эффекта? Использовать значительно более жесткие пружины, они ограничивают подвижность как вниз, так и вверх. Адекватные для драга пружины имеют жесткость около 60 кг/см, плюс наш таз с прошлой серии уже основательно занижен и разгрузка передней оси составляет около 35 кг, и в сочетании с жесткими пружинами это вызовет задирание передней части кузова при разгоне чуть более 0.5 см (больше задирание будет на шинах на самом деле). Разумеется, амортизаторы должны иметь соответствующие пружинами характеристики, чтобы гасить колебания жесткой пружины, это дополнительно улучшает зацеп за счет более равномерного усилия на колесе без колебаний. Задача амортизаторов их гасить.

Но раз уж мы решили собирать результат в деталях, то давайте подумаем как еще можно уменьшить разгрузку передних пружин. Вроде бы с высотой центра масс, базой и прочим сделали все. что остается? Кинематика! Т.е. взаимное расположение осей качания передних рычагов. Нам необходимо изменить расположение точек крепления рычагов таким образом, чтобы при усилии, которое пытается сдвинуть рычаги вперед (ускорение автомобиля) создавалась дополнительная сила, которая сжимает пружины и не дает им разгружаться.

Кто скажет как это сделать? Будем считать, что все ответили верно ;) Наклонить рычаги вперед (разумеется, у нас стоят цельные треугольные рычаги ;)), т.е. передние точки крепления рычагов должны быть существенно ниже задних точек, тогда при попытке сдвинуть рычаги вперед возникает та желанная сила, которая дополнительно сжимает пружины и уже почти полностью компенсирует ее разгрузку.

Что же делать с задней осью? А там не так все однозначно ;) Что происходит с задней частью кузова при ускорении? Ага, она «приседает», а как мы выяснили в прошлый раз – это снижает общий центр масс автомобиля, а значит увеличивает максимально возможное ускорение. Так ли нужны арматурины вместо задних амортизаторов? ;) Распространенное мнение о том, что на задней оси драгового таза должны быть ломики не совсем верно. В том, что при разгоне зад немного «присядет» нет ничего плохого. Плохое в другом.
                           
Посмотрите на это видео внимательно, именно на момент старта. В первый момент после старта перед автомобиля начинает подниматься, а зад опускаться, автомобилю сообщается вращательный момент вокруг горизонтальной оси, что значительно увеличивает перераспределение веса на старте, и если это видео просмотреть по кадрам, то после начала вращение передних колес процесс перераспределения занимает около 0.15 секунд, при этом автомобиль уже переезжает датчик телеметрии (время уже пошло), но еще фактически не ускоряется, потом совершается обратное колебание и после этого начинается нормальное ускорение.
                           
На видео из салона – тоже отчетливо виден этот эффект – однозначный слив 0.1-0.2 секунд. Надо чесать репу как исправлять.

Конечно, ломики вместо задних амортиков решат эту проблему, но не лучшим образом, есть решения «и рыбку съесть, и…». Вариант номер один – амортизаторы с существенным сопротивлением дроссельного режима. Т.е. амортизаторы, которые имеют большое сопротивление сжатию на малых скоростях штока (дроссельный режим), из доступных – кони спорт, например. Или можно за достаточно адекватные деньги на заказ изготовить амортики с такими характеристиками. Таким образом, в момент старта амортизаторы создадут дополнительное существенное сопротивление сжатию, а затем после старта плавно прожмутся без лишних колебаний кузова. И старт не испортим, и немного улучшим зацеп после старта.

Есть более радикальное решение – вилли-бар. Дополнительные выносные колеса за задней осью. При старте автомобиль быстро упирается ими в асфальт и убиваются два зайца разом:
1. Нет лишних колебаний на старте;
2. Эффективная длина базы автомобиля существенно увеличивается, а мы помним из прошлой серии, что это значительный плюс в борьбе с разгрузкой передней оси для улучшения зацепа. Причем, при использовании вилли-бара, относительно мягкая задняя подвеска имеет еще один существенный плюс – фактический перенос веса на вилли-бар будет больше, а значит средняя эффективная база длиннее, что положительно сказывается на зацепе.

Итак – краткие итоги сегодняшнего монолога без цифр (ну почти) :) Передние пружины должны быть жесткими обязательно, а задние – можно и не очень :) Выбор амортизаторов имеет большое значение для зацепа, а длинный вилли-бар – это уже почти читерство для переднего привода :)
Ну и как всегда, не переключайтесь, в следующе серии переходим на новый уровень;) Все наши расчеты «на коленке» переносим в профессиональный комплекс для математического моделирования автомобиля от Lotus Software (да-да, тот самый Lotus) Будет интересно :)
(https://e-a.d-cd.net/1c4f7e8s-480.jpg)
(https://e-a.d-cd.net/354f7e8s-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:26
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 4.5.

Сегодня немного дополню прошлую запись о работе подвески с учетом нового приобретенного опыта
Расскажу на примере другого автомобиля, с которым имею дело.

Итак, подъем переда на старте почти победили. Для этого вперед были установлены пружины с жесткостью около 100 кг/см с винтами, амортизаторы с фактически кольцевой характеристикой, с очень зажатым ходом отбоя, это все спереди, сзади остались в половину порезанные штатные пружины и какие-то непонятные амортики, и вот что получили в итоге
                           
На первый взгляд оно стартует уже почти ровно. Ага. не тут то было! Начинаем разбор полетов по кадрам.

Теперь смотрим то же самое, но замедленно (лучше в HD и на весь экран)
                           
По деталям машины, размер которых известен сравниваем кадр до старта и кадр после старта, обнаруживаем, что задняя часть машины после старта опустилась на 3-3.5 см. Василий Пупкин, решил бы, что ничего страшного в том нет. Ну то, что кузов сзади опустился вниз больше, чем поднялся спереди, конечно не плохо, но мы задались вопросом что же такое эти 3-3.5 см?

Провели небольшой эксперимент, решили измерить, какую же силу надо приложить к кузову, чтобы на столько изменить его положение, догрузили заднюю часть до такого же положения, как на кадрах видео после старта. Очевидно, что если пружина прожалась на столько же в динамике, значит на нее добавилась ровно такая же сила. И само интересное тут вот что. При заезде масса машины не увеличивалась, а значит то, что догрузилось на зад, разгрузилось с передней оси — перераспределение веса.
Иными словами разгрузка переда в динамике ровно на столько же, на сколько в статике надо догрузить зад, чтобы он принял такое же положение.

Итак, сколько вы думаете пришлось догрузить зад, чтобы он встал в то же положение, что на видео? … 150 кг! Т.е. в момент старта передняя ось разгружается на 150 кг! При том, что вес, который приходится на переднюю ось — около 640 кг, из них после старта полезной нагрузки, которая реализует зацеп остается около 490 кг! Или уменьшение зацепа от максимально достижимого на такой же развесовке на 13-14%!

С одной стороны, полученная информация повергла в небольшой шок, ожидали увидеть несколько меньшие цифры, а с другой — хорошо подняла настроение :) Это хорошие нереализованные возможности, чтобы улучшить старт и, соответственно, время.

Выводы из этого урока мы сделали такие:
1. Амортизаторы назад надо делать тоже только custom или настраиваемые с широким диапазоном настройки, зажимать сжатие на максимум
2. Пружины на зад надо все-таки жестче, чем мы считали раньше. Будем пробовать от 60-70 кг/см и выше.
3. Вилли-бар на переднем приводе крайне нужен. Если длина вилли от задних колес равна длине базы автомобиля, то такое же ускорение, но с вилли создаст на колесо вилли перераспределение ровно вдвое меньшее, чем на заднюю ось (за счет бОльшего плеча). т.е. при тех же условиях на колесо вилли перераспределится уже не 150 кг, а 60-70, а на зандюю ось килограмм 30. т.е. в сумме около 100 кг. Т.е. как минимум 50 дополнительных килограмм загрузки передней оси можно поиметь за счет него. А это ни много ни мало около 10% зацепа на старте. при том, что из развесовки уже вытащили почти все, что можно это очень и очень много.

P.S. А в развесовке резервов гораздо больше, чем видно на первый взгляд.
(https://e-a.d-cd.net/6082738s-480.jpg)
Custom легкие тормозные диски 5 мм толщиной с дюралевой ступицей, дюралевые суппорты и скобы от оки, ну и это закрепить на план-шайбе из Д16Т… Все это экономит около 10 кг с задней оси машины, дешево и сердито :)

Стройте быстрые автомобили, всем удачи! :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:27
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 5.

Драг потихоньку взрослеет и многим стали доступны "правильные" драговые колеса, наш герой из прошлых заметок тоже потихоньку озадачился выбором колес. Поэтому сегодня поговорим о размерностях драговых колес, преимуществах и недостатках.

Для начала, чтобы не было путаницы, начнем с расшифровки обозначений размеров. Размеры американских драговых сликов принято маркировать следующим образом 24.5/8.5-15, где 24.5 — это диаметр наружной окружности шины в дюймах (1 дюйм равен 25.4 мм), 8.5 — это ширина пятна контакта тоже в дюймах, 15 — это посадочный ДИАМЕТР диска (бесит когда говорят "радиус", не позорьтесь!) тоже в дюймах. Т.е. покрышка 26/10-15 — это слик с наружным диаметром 26 дюймов, шириной 10 дюймов (254 мм), который предназначен для установки на 15-ти дюймовый диск… Как-то так повелось, что наиболее важный размер колеса для драга — наружный диаметр и ширина, а диаметр диска уже в последнюю очередь. Вроде все понятно, многие этот абзац могут пропустить.

Основные размерности, которые наиболее часто встречаются на переднем приводе как в России, так и за ее пределами — это ряд колес с диаметром 24.5 дюйма: 8.5-13, 9-13, 8.5-15, затем несколько вариантов 26-ти дюймовых колес: 8.5-14, 8.5-15, 10-15. Гораздо реже встречаются 28-ми дюймовые колеса в России, хотя в штатах не очень большая редкость, они чаще всего 10 дюймов шириной и на 15-ый диск.

Рассмотрим как работает драговый слик. Многие знают, что такое драговый слик и как он устроен, но начну я все равно именно с этого :) Эта шина имеет сравнительно жесткую рабочую часть и предельно мягкую боковину, рабочее давление таких колес, на котором они имеют максимальную эффективность всегда ниже 1 атм. В результате жесткая рабочая поверхность распрямляется на асфальте, а мягкая боковина практически не создает никаких сил, противодействующих этому.

Кстати, когда ставите новые колеса, перед использованием надо обязательно несколько раз хорошо побуксовать на них, рабочая поверхность "распушается", а боковина хорошо разминается, становится мягкой и на ней появляются складки — верный признак того, что слик начал работать как надо. "Ходом" до такой кондиции новые слики практически не довести, или же надо сделать пару десятков заездов прежде чем резина начнет работать. Небольшое отступление :)

Дальше отвлекаться не будем, а начнем выбирать какие же колеса будем заказывать для нашего корча и, как обычно, пошевелим извилинами. Наиболее важный параметр для реализации зацепа — площадь пятна контакта. Форма нашего пятна контакта — прямоугольник, по ширине равный ширине слика, тут все просто, а вот длина пятна контакта во многом зависит и от диаметра колеса и от высоты профиля, на этом пока и остановимся. Как правило, рабочее "положение" слика, когда прогиб шины под массой машины составляет примерно 1/4 от высоты профиля шины. Это эмпирическая величина, тем не менее ее зафиксируем как базовую и будем отталкиваться от этого.
(https://b-a.d-cd.net/38g1b8s-480.jpg)
Прогиб боковины, L — длина пятна контакта


Давайте посчитаем максимальную площадь пятна контакта для всех распространенных размерностей колес для того, чтобы выбор сделать обоснованно, а не на основе догадок и часто нелепых умозаключений. Кто из вас помнит тригонометрию? ;) Ладно, выводом и расчетом длины пятна контакта заморачивать не буду, сразу напишу :)
(https://f-a.d-cd.net/ec01b8s-480.jpg)
То, что выделено желтым — это размерности колес, наружный диаметр, ширина и посадочный диаметр на диск в дюймах. Далее идут расчетные величины. Колонка h — это чистая высота профиля слика в дюймах, "Прогиб" — значения прогиба профиля в дюймах (как обусловились 1/4 от высоты профиля), "Радиус" — это фактический радиус колеса на старте с учетом прогиба (в миллиметрах). "L" — это искомая длина пятна контакта в миллиметрах, "S" — полная площадь пятна контакта с учетом ширины в квадратных сантиметрах, а "S+%" — это разница площади пятна контакта в процентах относительно размерности с самой низкой площадью. Как видите, таблица рассортирована по возрастанию пятна контакта, вроде бы все понятно, но было бы скучно, если бы все было на столько однозначно :)

Смотрим на таблицу внимательнее… Что есть радиус? Как минимум это высота машина при равной высоте подвески, а как мы знаем из прошлой заметки (Часть 3) высота центра масс автомобиля заметно влияет на реализацию зацепа. Что мы тут имеем в итоге? Например, пара 24.5/8.5-13 и излюбленные многими 26/8.5-15 имеют практически одинаковое пятно контакта, но вот на последних кузов стоит на 2 см выше, что снижает потенциал реализации такого пятна контакта, соответственно, при прочих равных первый вариант из пары на практике будет более цепким.

Чем еще нам грозит этот самый радиус? Например, два слика разного радиуса на практике реализуют одинаковое ускорение и чем больше радиус колеса (плечо рычага), тем бОльший момент на колесе требуется для реализации данного ускорения. А момент на колесах — это прежде всего нагрузка на приводы и нашу, и без того многострадальную КПП. Причем нагрузка возрастает прямо пропорционально радиусу колеса. В связи с этим дополним нашу таблицу абстрактным и безразмерным коэффициентом нагрузки трансмиссии, которую способны создать различные слики.

Понятно, что нагрузка растет пропорционально пятну контакта, а так же, как мы уже выяснили, радиусу качения колеса, просто перемножаем друг на друга площадь пятна контакта и радиус, делим это на 100 для удобоваримости и получаем некий коэффициент, который позволяет сравнить между собой колеса по нагруженности трансмиссии, или какой ценой достигается прибавка ускорения?
(https://e-a.d-cd.net/3201b8s-480.jpg)
load — это наш относительный коэффициент нагрузки на трансмиссию, а load+% — так же разница в процентах относительно самого "легкого" колеса.
Вот тут уже все интереснее. Менее всего нагружающим трансмиссию сликом оказалось колесо с наименьшим пятном контакта, это и понятно, но вот если взять очень распространенный в России (уже не очень понятно почему) 26/8.5-15, то оно имеет на 11% больше пятно контакта, но ценой почти 17-ти процентного увеличения нагрузки! В то же время размерность 24.5/8.5-13 имеет практически такой же потенциал по пятну контакта, как и 26/8.5-15, но ценой существенно меньшей нагрузки на трансмиссию, а если взять довольно редкий размер 24.5/9-13, то при немного меньшей нагрузке на трансмиссию, чем те же пресловутые 26/8.5-15, оно имеет существенно выше пятно контакта, а кроме этого еще и машина ниже почти на 2 см. А вот если сравнить колеса 26/10-15 или 28-ми дюймовое с самым "легким", то видно, что по пятну контакта разница огромная. но цена этой разницы недоступна для неподготовленной трансмиссии. Увеличение нагрузки на 37%, может еще и стерпит 1-2 старта, но 64% — это просто колоссальная разница в подготовке трансмиссии, увы, не всегда достижимая простыми средствами. Кроме того 28-ые колеса еще и на 3.5 сантиметра выше и нужна серьезная подготовка ходовой, чтобы сохранить минимальную высоту на них.


Выводы из этого на самом деле простые:
Околостандартная трансмиссия? Ответ — только 24.5 дюймовые слики, но обязательно с высоким профилем (т.е. на 13-ти дюймовый диск), они имеют одно из лучших соотношений зацепа и нагрузки на трансмиссию. Колеса 26/8.5-15 пригодны только для уничтожения околостока, наименее удачный выбор для любого проекта, на мой взгляд.

Хотите двигаться дальше — мощные приводы, нестандартные ступицы, занижение минимум честных сантиметров 8-9 и 26/10-15 (именно 10 дюймов шириной, а не 8.5!).

Есть возможность иметь топовые приводы (3-3.5 тыс евро за комплект), custom подвеску, вырезанные напрочь брызговики передних колес и намерены выжать последние пару десяток секунды ET ценой больших переделок? 28/10-15 — это ваше все.

P.S. Если хотите полностью реализовать пятно контакта, которое дает слик, используйте колесные диски такой же ширины, как и ширина слика, или в самом худшем случае на 1.5 дюйма Уже пятна контакта, но не более. При большом ускорении и на старте складки боковины слика натянуты как струна, если они тянут рабочую часть слика перпендикулярно асфальту, то пятно контакта сохраняется. Но на узких дисках натяжение боковины происходит внутрь колеса, это изгибает рабочую часть "пузом" или вовсе подламывает и по 1-2 сантиметру полезной ширины пятна контакта с каждой стороны слика попросту не работают. Почему-то этим важным моментом очень многие пренебрегают. А зря, мелочей в автоспорте нет :)

Стройте быстрые автомобили, надеюсь, что не утомил буквами и цифрами. Всем успехов и быстрых секунд :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:29
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 6.

Если есть среди вас суеверные, то часть под номером шесть в самый раз посвятить головной боли большинства :) Поговорим о надежности трансмиссии :)

Как обычно, перво-наперво определимся с понятиями и источниками проблемы.
1. Автомобиль ускоряет мощность, а точнее ее интеграл.
2. Ломает нашу трансмиссию момент!

3. Мощность — это произведение момента на частоту вращения, при которой достигается данный момент.

Это, скажем так, постулаты, которые не требуют обсуждения, лучше разберем где какой момент чему угрожает. В прошлой заметке мы разобрали, что основную нагрузку на приводы и ШРУСы создают колеса и эта нагрузка мало зависит от возможностей мотора, а в бОльшей степени зависит от зацепа, массы автомобиля и диаметра колес. Теперь перейдем к КПП.

Коробка передач у нас будем штатная с 5-м рядом (2.923, 1.81, 1.278, 0.969), ГП 3.9 и, как мы уже выяснили в прошлой заметке, самые щадящие для приводов слики 24.5/8.5-15 (радиус качения 280 мм), а мотор имеет вот такую характеристику:
(https://c-a.d-cd.net/7f02b78s-480.jpg)
Замерились, здесь 400 л.с. в диапазоне от 6500 до 7000 об/мин и пик момента в 450 Нм при 5000 об/мин. Типичное раздувание небольшого ведерка типа T3/T4 на овощных валах.

Все это засовываем в лотус (как и обещал раньше:)), моделируем разгон автомобиля 400м, считаем и смотрим график реализуемого момента на моторе от времени после старта
(https://e-a.d-cd.net/3ac2b78s-480.jpg)
Поехали: первая передача — 235Нм, резина вовсю кричит "хввввваатит!",
буст-контроллер: ок, больше не дую.
Резина: спасибо, шеф! цепляемся, больше не надо!
Вторая передача: 330-340 Нм, буст-контроллер: "резина, не визжи, я все знаю"
Резина: справляемся, шеф!
КПП: У меня вторая крепкая, 330 можно и побольше!
Резина: не надо мне больше!

Третья передача — 450 Нм
Резина: че так мало? я еще могу!
Буст-контроллер: это уже к турбине, я дал.
Турбина: Ухх, наконец нормально раздулась, погнали наши городских!
Коробка: Да вы там охренели все?! у меня третья самая слабая, больше 400 Нм не держит!
АААаааа! Ну пппц.
Приехали…

Знакомая ситуация многим, не правда ли?
Кстати, третья реально самая слабая, потому что она в середине вала и нужно меньше всего усилия, чтобы раздвинуть валы и на зубах в зацеплении появился изламывающий момент. 4-ая передача на много более надежная и выдерживает бОльший момент.

Вопрос как это лечить? Сколько-нибудь существенно увеличить выносливость КПП как правило не представляется возможным, поэтому надо снижать на нее нагрузку. Как? Очень просто! Снизить момент, не снижая мощности мотора, чтобы не потерять результат. Из первых трех пунктов этой заметки мы уже понимаем, что это возможно только с ростом оборотов, на которых достигается максимальная мощность и момент. По большей части в моторе за это отвечают распредвалы и горячая часть турбины. В общем, достаем с полки какие-нибудь валики от бывшего злого атмосферника, подготавливаем нормальную ГБЦ. и… ставим турбину побольше! Пробуем :)

Едем на стенд и видим примерно следующую ВСХ мотора:
(https://b-a.d-cd.net/8ce2b78s-480.jpg)
Анализируем график. Мощность — те же 400 л.с., только с 8000 до 9000 об/мин, а момент 380Нм при 7000-7500 об/мин.

На этом уже бывалый Василий Пупкин развернется и надменно скажет, что это никуда не поедет. Он, конечно, будет прав, и правда не поедет, пока мы трансмиссию не подгоним под этот мотор. Если точнее, то нужно существенно укоротить передачи, чтобы не потерять старт из-за снизившегося момента, чешем репу, мучаем лотус, понимаем, что нужна ГП 4.3 или даже 4.5 (да-да, цивики американские на 4.3 — 4.5 ездят и на 8-ке АМС тоже 4.5 стоит ;)), чтобы покрыть такую разницу в оборотах раздувания турбины.

Итак, расчитываем лотусом результат для прошлого конфига, который вечно ломал 3-юю передачу, получаем: 11.57 сек, скорость 214 км/ч

Теперь берем крутильный конфиг мотора и ГП 4.5… считаем 11.52 сек, 216 км/ч, ну точно не хуже, да? ;)
Что же нам теперь скажет на это коробка? Посмотрим.
(https://g-a.d-cd.net/9712b78s-480.jpg)
Итак, первая передача — момент на первичном валу: 210 Нм (было 235), вторая — 300 Нм (было 340), третья 380 Нм (было 450 и коробка сказала привет). Более того, фактически передачи стали еще немного длиннее — на графике видны переключения от старта.

В общем, большой привет тем, кто на просторах интернета вовсю рассуждает о вкусе устриц, точнее о том, что GTX35 гораздо опаснее для коробки, чем 30-ка, и ну совсем в край как опаснее, чем Т3/Т4, которая и так все ломает в пух и прах :) Ха-ха! Друзья, все РОВНО НАОБОРОТ, если задача снять одинаковую мощность! А валы с фазой пошире вам в помощь, только в обморок не падайте :)

В общем, что мы поимели в итоге? Сохранили нашу мощность, сохранили время ET, но разгрузили бедную КПП на 15-17%, что часто бывает фатальной разницей, за это она точно скажет спасибо. В общем, не насилуйте коробку лишним моментом, крутильный надежный мотор в наши дни сделать гораздо проще, чем очень надежную КПП, которая бы переваривала дикий момент.

Всем успехов в окончание сезона, стройте быстрые и надежные автомобили! :)

P.S. В следующей заметке, скорее всего, поговорим нюансах реализации мощности и настройке кривой протекания момента (буста) от оборотов.

P.P.S. А тем временем изготовили и установили очень легкие тормозные диски назад :)
(https://e-a.d-cd.net/7e32b78s-480.jpg)
(https://d-a.d-cd.net/7632b78s-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:31
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 7.

Снова после долгого перерыва дошли руки до БЖ. Сейчас у нас уже есть хорошо развешенный автомобиль, правильная подвеска и колеса, понимание того, как хоть как-то сохранить трансмиссию, казалось бы все, что надо для хорошего результата. Но по факту, до сих пор это всего лишь заготовка без настройки мотора.

Настроить попадание смеси, углы, холостой ход и т.д. — по большому счету это дело одного часа и на конечный результат влияет достаточно мало, это обсуждать не будем. На результат влияет настройка протекания момента от частоты вращения и от передач, вот тут лежит поле для деятельности и резервы для улучшения времени.

Берем график нашего мотора из прошлой статьи
(https://c-a.d-cd.net/fbee44s-480.jpg)
Вроде бы всем очевидно, что для каждой передачи должна быть своя настройка буста (момента), иначе букс и никакого результата — это понятно даже нашему герою Василию.

Из прошлой заметки берем график максимально реализуемого на каждой передаче момента
(https://f-a.d-cd.net/d47ee44s-480.jpg)
Смотрим на желтый график — это наш последний вариант, на котором остановились в прошлый раз. Видно, что на 3,4 и 5 передачах уже реализовывается максимальный момент мотора, поэтому будем рассматривать только настройку первых двух передач. Переносим эти моменты на ось оборотов мотора и накладываем на график момента мотора.
(https://a-a.d-cd.net/b3c1e44s-480.jpg)
Если крутящий момент первой передачи выходит выше красной линии — это значит начинается лишний букс, зацеп существенно падает и после этого уже достаточно даже существенно меньшего крутящего момента, чтобы сохранялся букс, однозначный слив ускорения и времени, то же самое и для второй передачи и зеленой линии.

Василий это хорошо понимает, едет пробует, снижает ограничение буста 1 и 2 передач, чтобы не появлялось явного букса, т.е. в течение одной передачи ограничение остается фиксированным, скажем, 1 бар для первой передачи, 1.3 бар для второй и так далее. Вот что из этого получается:
(https://b-a.d-cd.net/20e1e44s-480.jpg)
Примерно такие графики момента будут, если зафиксировать буст на разном уровне. Хорошо видно, что и на первой и на второй передачах момент не вылазит за ограничение, когда начинается срыв в неконтролируемый букс.

Василий счастлив, машина цепляется и вроде бы валит, она действительно стала быстрее, нежели была бы, если бы буксовала 1 и 2 передачи, но действительно ли это максимум того, что можно добиться от текущего конфига мотора и зацепа колес?

Итак, смотрим с пристрастием на то, что имеем.
(https://e-a.d-cd.net/111e44s-480.jpg)
Серым обозначена зона, где мотор позволяет иметь больший момент, зацеп тоже позволяет (красная линия), но момент ограничен фиксированным бустом, чтобы на меньших оборотах на этом бусте мы не забуксовали. Аналогичная ситуация и на второй передаче — коричневые зоны. Это явный слив, причем, видно по закрашенной площади, что достаточно существенный… Если пересчитать какую мощность при этом не реализовали, то это как минимум 10-15%, причем, как мы уже знаем, это потери на самых важных первых метрах дистанции. привет, Василий :)

И сейчас мы понимаем, что просто ограничить буст по передачам недостаточно, чтобы быстро ехать, надо еще настроить зависимость буста от оборотов, в большинстве случаев, после прохождения зоны максимального момента можно плавно поднимать давление, как видим, это не приведет ни к буксу, ни к росту нагрузки на коробку.

Достаточно точно следить за равномерностью момента при настройке можно по графику циклового наполнения мотора, его форма в целом повторяет график протекания момента.

Итак, берем лотус, моделим настройку Василия и нашу.
Василий 11.65 сек, 216 км/ч

А конфиг, с максимальной реализацией мощности — 11.51 сек, 216 км/ч.
Итого, 0.14 секунд, на скорости 216 км/ч — это 8+ метров или 2 кузова мы привезли Василию в очередной раз :) То, чего часто не хватает для победы.

Когда в нашем моторе будет больше мощности и придется ограничивать по бусту 3-4 передачи, то разница окажется на много больше, как всегда не стоит пренебрегать мелочами, из них складывается результат.

Всем успехов в подготовке к следующему сезону, стройте быстрые автомобили с умом :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:32
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 8.

Сегодня я вам устрою маленький взрыв мозга :) Сначала будет скучновато, но советую дочитать до конца, разрыв стереотипов обещаю :)

Но сначала подведем краткий итог предыдущих серий: у нас есть понимание что нужно, чтобы получить результат, как важна развесовка, какой должна быть подвеска, колеса, кроме этого как разгрузить трансмиссию и настроить мотор, но время было какое-то посредственное. Строим корч!

Если не вдаваться в подробности что и где отпилить, как наклонить мотор вперед или о том, что бензобак, аккумулятор и еще как можно больше всякого тяжелого ливера должно расположиться в переднем бампере, то из того же таза можно получить каркашенный автомобиль, масса которого (с пилотом) около 870 кг и около 82% приходится на переднюю ось. Поработать надо хорошо, но ничего фантастического в этом уже нет, все больше людей появляются, которые строят такие автомобили, если подходить с фанатизмом, то достижима более интересная развесовка.

Мотор и КПП пока оставляем те же, что и были в прошлой заметке (около 400 л.с.), смотрим на что мы можем рассчитывать. Лотус нам говорит, что такой автомобиль теперь поедет так:

ET=10.95 сек, скорость на финише 217.8 км/ч

Ну что на это сказать? Да-да. 400 л.с. с нормальной реализацией точно достаточно, чтобы выезжать из 11 сек, а если поработать над развесовкой с фанатизмом, то и для средних 10 сек хватит.

Но нам-то надо быстрее, да? ;)
Наращиваем мощность до 650 л.с., примерно столько реально снять с тазового мотора без фатального удорожания, с более или менее приличной надежностью.

Вот что говорит на это лотус:
ET=10.52 сек, скорость на финише 224.3 км/ч

Довольно быстро, но на сегодня уже никого не удивишь.
Это, кстати, примерно уровень нашей оранжевой машины на тот момент, когда ее продали, это был предел бюджетной трансмиссии (щадящие колеса 24.5/8.5-15), но сейчас это отбросим и подумаем как двигаться дальше ее новым владельцам, включаем фанатизм :) Пластиковая крыша, задние крылья, опасная болгарка ;), легкие задние тормоза и ступицы, легкие узкие задние диски и шины, спереди тяжелая мощная трансмиссия, еще больше смещенный вперед мотор из-за того, что межцентровое расстояние трансмиссии существенно больше, еще на пару см роняем машину вниз, Общая масса снизится примерно до 850 кг, и около 86% на передней оси. а т.к. у нас теперь есть мощная трансмиссия, то и колеса ей нужны впору. 26/10-15. наш размерчик :)

Лотус, свет мой зеркальце, скажи :)
ET=9.88 сек, 228.3 км/ч

Да-да :) Центр масс автомобиля сместился вперед всего на 4 см (!), вниз на 2 см и соответственное увеличение площади пятна контакта нормальных колес. ВСЕ! Сложно? ;)

Но это не интересно :) Это и так всем понятно, вопрос только в том, что огромную работу надо проделать, чтобы воплотить эти планы в реальном автомобиле. Интереснее дальше :)

Развесовку дальше улучшить почти нереально, да и опасно уже, такой машиной очень сложно управлять на скорости 220+ км/ч. А ускоряться как-то надо и дальше, наш друг Василий Пупкин не дремлет. а если точнее, то вообще ночами не спит, только и думает что бы еще сделать с машиной, а это все сложнее, понимать надо очень точно что делаешь и зачем. В одной из прошлых статей, я написал, что вес машины не влияет на ускорение, пока машина буксует. Забудьте! :) Точнее, в контексте того, что мы рассматривали тогда — это было верно, но если учитывать все нюансы поведения автомобиля и усовершенствовать нашу математическую модель, то отчетливо видно, что масса машины влияет на ускорение.

И тут Василий после очередной бессонной ночи говорит: "Вопросов нет, развесовка важна. но машина должна быть легкой, второй закон Ньютона никто не отменял! Иди ты на фиг со своими статьями!" :) Легкие тормоза вперед, все, что можно заменить на дюраль, карбон, кольцевые дюралевые поворотные кулаки, короче строит космический корабль, в итоге без изменения развесовки по осям равномерно с машины снимает 100 кг… вес его автомобиля с водителем 750 кг. это ОЧЕНЬ сложно и дорого достижимо, но Василий смог.

И что же теперь нам делать? Потихоньку начинается обещаный взрыв шаблона :)
Мы утяжеляем (!) нашу машину на 100 кг так, чтобы центр масс остался на том же месте, т.е. развесовка так же, как и у Василия не изменилась.

Итак, очередной драг, моторы одинаковые, трансмиссии, колеса, развесовка и высота одинаковые, отличается только масса, обе машины ехали 9.88 сек и 228.3 км/ч скорость на финише. Но машина Василия полегчала до 750 кг, а наша потяжелела до 950 кг

А теперь окончательный обещанный вынос мозга! :)
Василий ET=10.05 сек, 222.1 км/ч
Наша машина ET=9.75, 236.3 км/ч

Разница в 0.3 сек или 18 метров в пользу тяжелой машины! Это почти 5 кузовов… Сокрушительно. :)

Легкая машина стала медленнее, а тяжелая — быстрее :) И это на практике реально так, кто не верит, гляньте вес рекордных машин, например тут:
The UK's Fastest FWD cars (http://www.fwddragtimes.co.uk/) все быстрые переднеприводные машины имеют массу 1000+ кг.
Американские цивики, которые едут из 9 сек, и даже из 8 сек весят тоже 1050+ кг.

Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:32
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 9.

Порадовало обилие различных комментов, но в некоторый момент уже думал, что никто не назовет правильного ответа, но он все-таки был написан :)

Итак, по порядку. Рассмотрим причины, которые снижают загрузку ведущей оси в движении и снижают возможности реализации мощности этим.
Первое — при ускорении передняя ось автомобиля разгружается за счет перераспределения веса, об этом подробнее я писал тут:
Часть 4. и тут :Часть 4.5.

Это перераспределение составляет некоторый процент от веса. Но общее соотношение массы инерционной и силы трения (максимально реализуемой силы тяги), т.е. ускорения это не изменяет. Для той модели, которая была использована, при максимально достижимом ускорении перераспределение веса составляло в среднем около 24% от веса оси.

Второе, что заставляет в движении снижать силу прижима ведущей оси к полотну — аэродинамика. А точнее подъемная сила, для нашего кузова на скорости 140 км/ч на ведущей оси — это около 40кгс на ведущей оси, а на скорости 200 км/ч порядка 70кгс.

200 км/ч — это примерно та скорость, после которой подобный автомобиль способен реализовать в полную силу 650 и более лошадиных сил, а до этой скорости ускорение ограничивается сцеплением колес. Скорость 140 км/ч достигается примерно через 65 метров после старта, а скорость 200 км/ч примерно через 180 метров после старта, т.е. это все в пределах наиболее важной для конечного результата зоны в первые 200 метров.

Итак, с учетом этого всего считаем эффективную загрузку оси для легкой и для тяжелой машин.

Машина Василия: вес 750 кг, на переднюю ось приходится 86% — 645 кг в статике, из них перераспределяется на заднюю ось в динамике 24%, т.е. остается 490 кг, далее на скорости 140 км/ч еще вычитается 40 кг, т.е. эффективный вес на этой скорости 450 кг, а на скорости 200 км/ч 420 кг.

Наш тяжелый автомобиль: вес 950 кг, на передней оси те же 86%, т.е. 817 кг в статике, при ускорении остается 620 кг, на скорости 140 км/ч остается от них 590 кг, а на скорости 200 км/ч 550 кг.

А теперь соотносим эти цифры между собой и сравниваем с соотношением масс.
На скорости 140 км/ч тяжелый автомобиль имеет вес на передней оси на 31.1% больше, чем на легком, а на скорости 200 км/ч, на 30.9% больше.

Из этого выходит, что автомобиль тяжелее на 26.6%, а тяговое усилие возросло на 31+% практически на всем протяжении первой половины дистанции, кроме самых первых метров. Это основная причина возросшего ускорения.

Причина этого расхождения — подъемная сила и первым об этом написал david111011988, хоть и очень скомкано, но мысль была верной.

Потом этот эффект усугубляется тем, что более прижатые к полотну слики имеют и бОльший коэффициент трения и бОльшую площадь пятна контакта, о чем написал Cybermaniac, за счет этого еще пару процентов зацепа можно выиграть.

Ну и потом к этому добавляется еще небольшая добавка от того, что в балансе мощности тяжелого и легкого автомобиля фронтальное сопротивление имеет разный вклад и для тяжелого автомобиля играет меньшую относительную роль, действительно это так, но в гораздо меньшей степени на таких мощностях, чем влияет подъемная сила. Первым это отметил brothoma.

Всем спасибо за то, что пошевелили мозгами, а приз достается david111011988, напиши в личку куда выслать.

Как всегда всем успехов и стройте быстрые автомобили :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:33
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 10.

Мы много раз говорили о том, что старт и первые 60 футов дистанции крайне важны для того, чтобы проехать всю оставшуюся дистанцию максимально быстро, а теперь поговорим о старте подробнее.

Идеальный старт — это когда колеса начают вращение с нуля оборотов и линейно увеличивают скорость с самого начала с некоторым минимальным опережением скорости относительно дорожного полотна (пробуксовкой). Мечта. Но у нас не электропривод, чтобы это реализовать, поэтому приходится стартовать с повышенных оборотов. Рассмотрим типичный старт автомобиля с МКПП, как это происходит.

Условно разобьем старт с места на 3 основных этапа:
1. Фактически это точка нулевого времени. Мотор имеет некоторые обороты, с которых мы стартуем, сцепление только-только было отпущено и колеса начинают совершать первый оборот

2. Колеса совершили первый оборот и начался стартовый букс. Важный этап, который отнимает очень много времени. Не буксовать здесь не возможно, потому что наш мотор может работать только не ниже определенной частоты вращения и если в этот момент погасить букс и снизить обороты мотора, то машина "прилипнет", вплоть до того, что мотор может вообще заглохнуть. Поэтому какое-то время мы вынуждены буксовать на старте.

3. Нормальный рост скорости. Когда скорость машины относительно полотна достигла такого значения, что без лишней пробуксовки наш мотор на первой передаче уже попадает в зону, где имеет нужный нам крутящий момент, чтобы дальше ускорять машину точно так же, как это происходило бы с плавным троганьем с места и нажатой педалью в пол вплоть до максимальных оборотов мотора.

Ниже представлен график идеального роста оборотов мотора и реального старта от времени и показаны вышеперечисленные этапы старта.
(https://e-a.d-cd.net/980ccc4s-480.jpg)
Понятно, что зона, когда приходится удерживать некоторый букс, чтобы мотор просто не "провалился" — самая противная и более всего остального ухудшает время 60-ти футов и общую эффективность старта. На графике закрашена зона, обозначающая потери. По высоте — это потери на сцеплении колес… Чем больше разница реальной скорости вращения колес от оптимальной, тем ниже реализуется итоговое ускорение. По длине — чем дольше длится зона с неоптимальным ускорением, тем больше мы теряем во времени 60-ти футов и всей дистанции.

Иными словами, можно грубо говорить о том, что чем меньше площадь закрашенной зоны потерь, тем более эффективно реализован старта автомобиля.

Некоторое программное обеспечение (например, TRS-software) для управления мотором реализует функцию ограничения оборотов мотора от времени после старта, поговорим о том, как эффективно этим воспользоваться. Вернемся к этапам старта:

1. Обороты в нулевой точке. Выбираются таким образом, чтобы при отпускании сцепления, гарантированно хватило момента и инерции мотора, чтобы пустить колеса в букс и сделать первый оборот. Как правило это обороты немного выше, чем точка максимального момента мотора, потому что надо дополнительно преодалеть инерцию колес, трение покоя и т.д.

2. Чтобы сократить площадь зоны потерь во второй фазе старта хорошо видно, что надо сделать все, чтобы обороты мотора были как можно ниже, поэтому делаем зону с фиксированными оборотами и стараемся опустить их как можно ниже. как правило это на 500-800 об/мин ниже, чем стартовые обороты. Причем опустить обороты надо как можно раньше после того, как колеса сделали первый проворот.
Как видно, что если обороты после старта получится опустить ниже, чем были на старте, то зона потерь сокращается как по высоте, так и по ширине, т.е. очень важно уделить этому побольше времени и найти действительно минимальные обороты пробуксовки, возможные для данного мотора и покрытия.

3. Строится линия роста оборотов, которая берет начало от оборотов зоны букса и растет до максимальных оборотов мотора, при этом важно, чтобы если эту линию продлить вниз, она выходила в ноль. А наклон линии подбирать экспериментально по фактическому ускорению, которое позволяет реализовать автомобиль. При этом если линия смотрит в ноль и меняем ее наклон, то ей четко отсекается время, которое необходимо пробуксовать на втором этапе.

Вот как примерно должна выглядеть диаграмма хорошего старта:
(https://b-a.d-cd.net/640ccc4s-480.jpg)
Это, конечно, достаточно грубая настройка старта, но позволяет очень быстро получить близкие к оптимальным настройки. В дальнейшем оптимизировать кривую роста оборотов на старте можно только практиками с измерением и анализом ускорений автомобиля.

Ну и пара советов как уменьшить зону потерь ускорения на старте, соответственно улучшить на этом результат:

1. Стартовать надо по возможности плавно, первые пара метров без лишнего букса здорово сокращают потери и улучшают время 60-ти футов.

2. Если на машине установлен нитрос, то именно на старте он может дать едва ли не больше, чем на всей остальной дистанции, он дает очень большой момент на средних оборотах и позволяет очень существенно опустить обороты после старта без провала и зацепиться автомобилю на много раньше. Часто получается снизить обороты старта на нитросе более, чем на 1.5 тыс, нежели были бы без него. Да-да. нитрос нужен прямо на старте! :)

Чего-то сегодня получилось немного скучно, да и про Василия забыли. извини, старик, в другой раз :)

Ну и всем успехов не только в драге :) Ни гвоздя, ни жезла! :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:34
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 11.

Давно я не добирался до своего бортовика, дальше постараюсь такие паузы не делать. Ладно, ближе к делу, хотел сегодня поговорить чуть-чуть о технической фантазии, как вы уже заметили, во всех заметках я очень много уделяю развесовке автомобиля, как одной из наиболее важных составляющих результата, сегодня попробуем применить некоторую фантазию и отойти от стереотипов и поговорить о способах ее улучшения.

Все, кто сталкивался с компоновкой вазовского переднего привода привыкли к тому, что турбина стоит сзади мотора и большинство один за другим повторяют эту схему в надежде добиться результатов. Приличная турбина это 14-18 кг + коллектор, все это расположено наверху и сзади мотора — не очень-то выигрышное расположение. В самом начале работы над майкопской машиной была, например, такая вариация на тему улучшения развесовки с помощью выпуска
(https://c-a.d-cd.net/f7f8b14s-480.jpg)
От такого варианта отказались, но откровенно говоря, зря.
Команда FPM предложила свое более радикальное решение данной задачи, и очень даже удачное, на машине AMS мы его повторили — тяжелую турбину, часть коллектора и весь даунпайп вынести за переднюю ось, где этот вес воздействует на колеса уже через плечо, что дает еще бОльший эффект.
(https://f-a.d-cd.net/7e04b14s-480.jpg)
Но и это уже пройденное решение, стоит задать вопрос: "а есть ли решения лучше?". Я уверен что есть и со своей стороны могу предложить такое:
Выпускной коллектор опускается вниз, обходит сзади приводной вал, в районе поддона соединяется в одну или 2 трубы (для твинскрола) и проходит вперед автомобиля под поддоном — там есть достаточно места, далее поднимается спереди левее генератора и турбина ставится горячей частью прямо в телевизоре, а картридж и холодная часть выносится вообще за пределы телевизора! Там же вестгейт. Кулер размещается справа (по ходу движения автомобиля) от турбины в бампере и от кулера сразу в дроссель, разумеется, надо доработать ресивер — вварить дроссель с обратной стороны. А небольшой (например, хондовский) радиатор размещается слева от турбины, таким образом турбина опускается вниз и смещается вперед перед осью еще на 15-20 см — это очень существенно! Кроме этого еще существенно сокращается длина пайпов. Чистая халява, которой наш друг Василий не увидел :) Надеюсь, что каждый из вас сможет придумать свой вариант — еще более практичный.

А куда теперь направить выпуск спросил бы искушенный читатель? спросил? ;)
Вариантов три: в бок, назад, через капот вверх. И выбором этого решения тоже не стоит пренебрегать — дьявол кроется в мелочах. Дело в том, что мотор — это большой насос, который перекачивает воздух из впуска в выпуск и при мощности в 500-700 л.с. — поток, который этот насос создает уже может создавать ощутимую реактивную силу, которой грех не воспользоваться, рассмотрим варианты:

1. В бок: на бусте машину "сдувает" в бок, пилот вынужден немного подруливать, чаще всего этого не замечая — инстинктивно, НО. Для прямолинейного движения передние колеса будут всегда немного смещены в ту сторону, в которую выведен выпуск — дополнительные потери на трение, потеря сцепления. Ничего хорошего. Отметаем.

2. Назад: Вроде бы логичное в этом случае решение. Допустим, наш выпуск создает реактивную силу 100Н, это значит, что если мы перенаправим выпускную трубу назад, то получим дополнительную силу тяги, которая создает ускорение в эти самые 100Н. Замечательно, но остался еще вариант.

3. Вверх через капот: Как мы понимаем, мощности в нашем моторе достаточно, чтобы пробуксовать почти всю трассу и результат на 90% определяется именно реализацией. Итак, направляем поток газа вверх, этим мы создаем прижимную силу переда автомобиля в 100Н. По моим измеренным данным коэффициент трения, который мы получали на практике на клее примерно 2.2-2.4, это значит, что дополнительные 100Н вертикального прижима ведущей оси дадут увеличение силы трения на 220-240Н. Кстати, сказать, бразильцы и американцы для переднего привода на своих трассах добиваются коэффициента трения до 3.0, т.е. на более качественном покрытии дополнительные 100Н прижима дадут все 300Н увеличения силы трения, а значит и реализуемой силы тяги для ускорения. Как говорится, выводы сделайте сами.

Ну а если взять группу стрит, кстати интересная группа, чтобы остаться в регламенте и получить результат надо гораздо сильнее изворачивать мозги на изнанку и этим она мне нравится.

Так вот в стрите выпуск разрешен только назад с этого года. Ничего там с потоком не сделаешь, да и не надо особо, и так назад, но вот сам выпуск имеет не малый вес. Не так важно, как этот вес влияет на общую массу машины, важно то, что практически весь он расположен сзади от центра масс автомобиля и этим существенно ухудшает развесовку. И решения, которые видны не вооруженным глазом, ведь. Глушащий звук резонатор вполне можно разместить в передней части автомобиля, а все остальное выполнить из тонкостенной дюралевой трубы, она вполне доступна почти на любой базе цветного металлопроката и работать с ней одно удовольствие. Выпуск получается практически невесомым, уже на много меньше портит развесовку и все по регламенту :)

Раз уже затронули тему стрита, то пофантазируем на тему тех.требований дальше. В группе стрит разрешено использование только штатного бензобака, разумеется, и установлен он должен быть только в штатном месте — т.е. сзади. Хуже расположения для драга не придумаешь… Все знают, что в штатном бензобаке надо иметь минимум 15, а лучше 20 литров бензина, чтобы топливо не отливало от заборника при ускорении и всяческие стаканы этому мало помогают. Ставим вопрос ребром :) Можно ли ездить на драге пустым бензобаком? ;) Хорошо подумайте и не торопитесь отвечать. Можно :)

Варим герметичный дюралевый резервуар на 5-6 литров, устанавливаем его под капотом, а точнее в бампере :) Не забываем, что когда вес оказался перед передней осью каждый сантиметр смещения вперед работает нам на пользу, потому что растет рычаг, через который этот вес давит на ведущую ось. Итак, теперь строим нашу читерскую топливную систему — штатный бензонасос (его производительности хватит почти для любого мотора) закачивает топливо из бензобака сзади в наш резервуар под капотом, а из него уже рабочим высокопроизводительным топливным насосом производится подача в топливную рампу, а обратка возвращается в этот же резервуар. Таким образом в штатном бензобаке можно оставить пару литров топлива и подливать каждые 2-3 заезда по чуть-чуть. Результат: 15 кг сняли с задней оси, 4-5 кг добавили на переднюю ось. На дороге такие улучшения развесовки не валяются.

Так или иначе, подобных решений можно наплодить большое количество, если не зажимать себя в рамки того, что уже кем-то когда-то было сделано. Всегда можно придумать что-то свое и это единственный путь к тому, чтобы побеждать.

Сезон уже на носу, стройте быстрые автомобили и всем успехов в последних штрихах подготовки!
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:36
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 12.

Уже неоднократно поднимал тему подвески. О ней можно писать бесконечно, но одно — точно: ее работа очень важна для результата в драге. Ничуть не меньше, чем в остальных автоспортивных дисциплинах.

Начнем с понимания что требуется от подвески в драге. В одной из заметок мы выяснили, что сопротивляться перераспределению массы от ведущей оси, но это не самое главное. Основная ее задача — удерживать постоянную силу контакта шины и дорожного полотна на неровностях. Именно максимально стабильный прижим покрышки. И эти две задачи в некоторым смысле немного противоречат друг другу.

Почему-то многие очень серьезно задумываются о решении задачи с перераспределением веса и напрочь забывают о том, зачем вообще подвеска любому автомобилю. Наш герой Василий решил проблему перераспределения веса тем, что ограничил практически до нуля ход отбоя передней подвески тросами, идея кажется правильной, подвеска больше физически не может разжаться, а значит и перераспределить вес на заднюю ось. Но что из этого получается на самом деле?

Придется немного вникнуть в следующий график
(https://b-a.d-cd.net/bf41994s-480.jpg)
Здесь отображено усилие, которое передается на колесо в зависимости от положения колеса относительно кузова для трех разных случаев:
подвеска сильно стянута тросами — усилие резко падает при разжатии подвески;
подвеска лежит на отбойниках — усилие резко растет при сжатии;
правильная линейная работа подвески.

Теперь рассматриваем гипотетическую неровность дороги, которые фактически присутствуют даже на самых ровных трассах. Итак, наезжаем на небольшую выпуклость, как на это отреагирует подвеска, подвязанная тросами: сначала подвеска отрабатывает на сжатие в штатном режиме, кузов несколько приподнимается, потом на съезде с неровности, подвеска отрабатывает отбой, но т.к. кузов уже занял положение выше, то при отбое подеска возвращается в более разжатое положение, чем при ровном движении, в этот момент упирается в тросы и, как мы видим, из графика, усилие в пятне контакта в этот момент очень резко падает. И что? И букс. После этого кузов двигается вниз, подвеска возвращается в нормальное положение, но после начала букса коэффициент трения резко падает и нормализованного усилия в пятне контакта уже как правило недостаточно, чтобы погасить букс. Таким образом нижняя граница реализуемой мощности снижается, приходится настраивать мощность таким образом, чтобы не было букса именно на разгрузках, а это чистый слив.

Второй вариант: машина лежит на отбойниках. Наезжаем на выпуклость, усилие подвески лавинообразно растет, кузов подпрыгивает вверх на много выше, чем это необходимо и на спуске с неровности кузов уже находится сильно выше, чем при правильно работающей подвеске, ход отбоя увеличивается, а значит (по графику выше) и снижается усилие в пятне контакта, оно становится ниже, чем если кузов так не подпрыгнул вверх. Опять же слив, опять снижение реализуемой мощности.

Попробую отобразить это более наглядно
(https://f-a.d-cd.net/1e69994s-480.jpg)
На графике отображен профиль неровности (в сантиметрах), и соответствующее положение кузова в рассматриваемых случаях работы подвески. А теперь считаем, что статическая нагрузка на колесо 300 кгс, далее по положению подвески смотрим примерные усилия в пятне контакта которые берем для каждой точки прохождения неровности по первому графику для каждого из трех случаев отдельно и получаем примерно следующее:
(https://d-a.d-cd.net/41e9994s-480.jpg)
И что мы видим из всего этого графического безобразия :) То, что после проезда неровности усилие прижима, колеса к дорожному полотну, которое нам жизненно необходимо для реализации мощности при неправильно работающей подвеске падает существенно сильнее, чем при правильной работе пружины, ход которой не ограничен искусственно. В точках провала усилия мы имеем резкие срывы в букс, которое сложно погасить, даже когда усилие нормализуется, т.к. коэффициент трения после начала букса уже сильно упал. Это вынуждает при настройке снижать мощность и терять время.

Цифры, разумеется, достаточно примерные, но отчетливо видно, что сильно подвязанная, как и неправильно опущенная на отбойники подвеска создает большие колебания усилия, что на практике снижает реальную реализацию мощности до 10-15%, а в особо тяжелых случаях — еще больше — это ОЧЕНЬ много!

Кроме этого, есть еще два крайне неприятных последствия неправильно работающей подвески. Большие колебания усилия в пятне контакта приводят к большим пиковым нагрузкам на трансмиссию, что существенно снижает надежность. Ну и на любой дороге никогда не бывает одинакового профиля под левым и правым ведущими колесами, соответственно, чем больше скачки зацепа, тем всегда больше будет разница в зацепе левого и правого колес, а это никогда не позволит машине ехать прямо, машина будет ехать зигзагами куда угодно и как угодно, но только не прямо и удержание этого рулем приводит к еще бОльшим потерям, а иногда это становится даже не безопасно.

Ну а теперь всем, кто поленился прочитать вышеописанное: необходимый ход работы подвески подбирайте жесткостью пружин, а любые искусственные ограничения хода, как тросы или отбойники должны быть настроены только на крайние критичные точки хода подвески: отбойник, чтобы не сломать амортизатор, а трос, чтобы на вывешенном колесе пружина оставалась немного поджатой, но если отбойник или трос вмешивается в работу подвески на штатных ходах — это большое зло, как на переднем приводе, так и на заднем. Если фактические ходы подвески оказываются больше желаемых и наблюдается лишний крен кузова назад при ускорении, подберите более жесткие пружины, а не ограничивайте ход искусственно. Пружина должна работать! Не мешайте ей это делать.

Всем успехов в новом сезоне, стройте быстрые автомобили!
(https://c-a.d-cd.net/887bf94s-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:37
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 13.

Сегодня продолжим про не совсем очевидные мелочи, на которые подавляющее большинство попросту забивает болт. А зря. Как говорит один мой знакомый, слона можно запросто убить стрелой из лука, если стрел будет тысяча! Мелочей, на которые точно имеет смысл обратить внимание в драговом автомобиле не меньше.

Возьмем, например, приводы — очень мало тех людей, кто их хоть раз не сломал. Ставят толстые — все правильно, но и толстым можно и нужно облегчить жизнь: при ускорении автомобиля все четыре ШРУСа должны находиться на одной оси — т.е. все приводные валы должны быть вытянуты в прямую линию. Простой пример — попробуйте взять стальной трос, вытянуть его ровно и, прокручивая, передать через него крутящий момент, а затем дугой изогнуть его и передавать крутящий момент тросом под углом, наглядно видно как его начинает изламывать, то же самое происходит и с приводами. При наличии углов на ШРУСах нагрузка на те места, где ШРУС соединяется с валами существенно возрастается. а ведь там и ломает.

Добиться ровного расположения приводов достаточно не сложно — переделать опоры двигателя и КПП и подобрать положение его таким образом, чтобы приводы выровнялись (не забывайте только, что при ускорении передняя подвеска становится немного выше статического положения). Если говорить о вазовском переднем приводе, то при выравнивании приводов на сильно заниженном автомобиле мотор приходится наклонять вперед — это +30 к развесовке дополнительным бонусом :)

Раз уж затронули тему опор силового агрегата, то не будет лишним сделать их жесткими — соединение металл-металл, никаких упругих элементов. Дело в том, что любые упругие перемещения, связанные с изменением крутящего момента на колесах (т.е. когда увеличение тяги колес приводит к подвижкам чего угодно) потенциально вызывают вибрации, иногда заметные, иногда нет, но они точно есть. А не должно быть! Если очень грубо — механизм образования вибраций простой: старт, увеличивается нагрузка на колесах, после этого все, что может перемещаться — начинает перемещаться и все упругие элементы, которые с этим связаны, начинают деформироваться, по мере деформации усилие реакции на них возрастает, а значит и возрастает на колесе (они же взаимосвязаны!), при достижении максимального сжатия усилие становится максимальным и степень пробуксовки колеса возрастает, что вызывает падение сцепления с дорогой, усилие на колесе начинает падать, а значит все резинки в подвеске и опорах уже испытывают меньшие усилия и начинают разжиматься до восстановления зацепа, после восстановления зацепа, вновь усилие начинает возрастать, и так процесс повторяется многократно. Собственная частота этих колебаний зависит от многих факторов, а амплитуда по большей части зависит именно от подвижности всех элементов, иногда вибрация практически не заметна пилоту, а иногда это сопровождается устрашающей тряской всего кузова при старте.
(https://d-a.d-cd.net/d15c794s-480.jpg)
На картинке показана идеальная нагрузка на трансмиссию — прямая линия. И волнистой линией условно показана нагрузка при возникновении вибраций, серым цветом обозначены зоны, в которых возможно развитие излишнего букса, который снижает среднюю реализуемую мощность, а красным — никому не нужные пиковые нагрузки, которые в буквальном смысле разрушают трансмиссию, но никаким образом не улучшают результат.

Идем дальше, все сайлентблоки в рычагах и опорах — зло еще и потому, что при ускорении, особенно по клею, они испытывают такие нагрузки, что в динамике существенно меняются углы установки колес от тех, которые были выставлены на стенде, а это прямая потеря пятна контакта — значит и реализации. Кстати, именно поэтому лучшая подвеска для драга — это мост :). Но и не менее важно то, что изменение углов ведет к ухудшению управляемости, машина менее охотно едет прямо, нужно совершать больше движений рулем, чтобы ее удерживать, а это тоже потери -любые "зигзаги" по дороге так же снижают общую реализацию мощности.

Как показывает практика, избавление от вибраций нагрузки — очень важная часть постройки драгового автомобиля и эффективный путь тут только один: жесткое крепление мотора и КПП к кузову, избавление от всех сайлентблоков в подвеске: в рычагах, опорах стоек, все должно быть на жестких шарнирах, это заметно влияет как на конечный результат, так и на надежность автомобиля на гонках.

Всем успехов, делайте свои автомобили еще быстрее! :)

P.S. ШСы можно подобрать, например, тут: aprom.by/catalog/catalog-craft.pdf
31,32 -ая страницы, затем 54-ая, стоят копейки, все доступно в любом подшипниковом магазине.
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:40
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 14.

По просьбам трудящихся строителей корчей поговорим о передаточных числах КПП для драга. Слегка приболел, поэтому теперь много букав, крепитесь :)

Как обычно, сначала — проблемы, затем — решения. Как известно, любой ДВС имеет ограниченный эффективный диапазон и задача КПП — удержать мотор в рабочем диапазоне во время заезда. Но это очень грубо, если следовать букве законы или цифре механики, то задача КПП — обеспечить максимальный интеграл мощности на колесах по времени заезда. Искушенный в физике Василий быстро смекает, что максимальная мощность достигается в довольно узком диапазоне, где он и решает максимально удерживать мотор, ставит кольцевой ряд с максимально сближенными передачами с охватываемым диапазоном оборотов равным 1.2-1.3. Немного поясню, что имеется ввиду под диапазоном — это отношение двух соседних передаточных чисел коробки или относительное падение оборотов после переключения, т.е. если падение составляет 1.2, значит, что при переключении с 9000 будет до 9000/1.2=7500, Т.е. Василий выбрал ряд, который постоянно держит мотор в очень узком диапазоне и едет дистанцию на 5-ти передачах, а теперь рассмотрим, что из этой затеи получится.

Как мы уже определили, задача обеспечить наиболее длительное время реализацию максимальной мощности и если бы переключения происходили мгновенно, то действительно, чем более "сближен" ряд, тем лучше реализация, но на практике переключения очень далеко не моментальны, а ведь в это время реализуемая мощность даже не нулевая, а отрицательная, потому что автомобиль замедляется во время переключения. Каждое переключение на синхронизированной коробке в реальности занимает около 0.3 секунд при очень быстрых переключениях и до 0.4 у большинства. Т.е. на 4 переключения тратится от 1.2 до 1.6 секунд у Василия. т.е. из 11 секунд 1.2-1.6 секунды автомобиль никуда не ускоряется! А теперь посмотрим что это значит по расстоянию: переключение с первой на вторую обычно около 85 км/ч, с таким рядом вторая закончится примерно на 110 км/ч, 3-яя — 145 км/ч, 4-ая 180. Итак, переключение с первой на вторую за 0.4 сек при 85 км/ч (23.6 м/cек) — это примерно 9.5 метров, включение 3-ей передачи — 12 метров, включение 4-ой -16 метров, включение 5-ой -20 метров. Т.е. в сумме машине НЕ ускоряется 57.5 метров из 402!

А ведь, если использовать более "растянутую" коробку и сократить количество переключений, то даже если мы немного вывалимся из диапазона, в это время автомобиль все равно ускоряется (а не просто катится) и это в целом увеличивает реализованный интеграл мощности, а значит и коробка более правильно выполняет свою задачу.

Вот хоть и старый, но наглядный пример этого:
(https://d-a.d-cd.net/9cc1454s-480.jpg)
Заезд на 3х передачах с большими разрывами между передачами, скорость финиша 200.

Вот видео этого проезда:
                           
Я сейчас не могу найти полностью лог этого заезда, но буст был 1.0-1.1 бара всего, и мощность в этом заезде в лучшем случае 350 л.с., и тем не менее время ET 11.4 секунды. Со стороны выглядит совершенно не эффектно, но эффективно для малого буста и такой низкой мощности.

Ну а теперь берем нашу машину, ставим туда для примера 5-ый ряд (на видео выше как раз 5-ый ряд в КПП), а Василий ставит максимально сближенный 200 ряд, поднимаем модель автомобиля в Lotus из прошлых заметок, оставляем в обоих вариантов один и тот же мотор, кузов. все одинаково, только разные ряды КПП и смотрим что из этого получается.

Берем моторчик, 400+ л.с., намеренyо с довольно узким диапазоном, из которого 5-ый ряд немного выпадает
(https://g-a.d-cd.net/b599454s-480.jpg)
Ради справедливости добавлю, что Лотус иногда не очень корректно моделирует старт автомобиля (особенности мат. модели), но в данном случае передаточные числа 1-ой передачи 200 ряда и 5-го ряда одинаковы, ГП одинаковы, поэтому и старт смоделирован одинаково и сравнение вполне корректно.

Итак, что на это в итоге говорит нам Lotus:

Василий — 200 ряд ГП 3.7 — ET 11.68 сек, скорость 214 км/ч, финиш на 5-ой передаче на 8100
Наш болид — 5-ый ряд, ГП 3.7 — ET 11.41 сек, скорость 212 км/ч, финиш на 4-ой передаче при 7600 об/мин

Разница 0.27 сек в пользу более растянутой по передачам трансмиссии, что на скорости 212 км/ч составляет около 15 метров или как минимум 3 кузова, которые мы вновь привезли нашему другу :).

Товарищ BADBOY проводил эксперимент, сравнивая на своей машине G-tech'ом 7-ой ряд и свою чудо, коробку, на которой он ехал четверть мили на 3-х передачах и получил на практике еще бОльшую разницу не в пользу сближенного 7-го ряда, при том, что даже по звуку были слышны непопадания по оборотам после переключения.
                           
Как уже сказал, в мат.модели я специально использовал эдакий среднестатистический драговый вазовский турбомотор по своему диапазону, который не совсем подходит для использования с растянутыми передачами, но есть способы как довольно существенно расширить этот диапазон и благодаря этому растянуть и первую передачу не ухудшая этим старт и на переключениях четко попадать, а значит еще улучшить время, не увеличивая мощность (и нагрузку на трансмиссию).

Многие сильные драгстеры в мире едут всю дистанцию на 2-3 передачах не потому, что у них такие моторы, а скорее моторы у них такие, чтобы сократить количество переключений. Но как заставить мотор ехать шире и как подобрать ГП в трансмиссию поговорим в следующей непутевой заметке :)

Всем успехов в новом сезоне!
(https://a-a.d-cd.net/fa0d454s-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:40
Как просто построить драговый автомобиль. Отвлечение от темы — школьная физика

Решил сюда скопировать один из своих постов в другом блоге на тему того, что все-таки ускоряет автомобиль: мощность или момент. Спор давний, но глупый и сразу попрошу не разводить споров в комментах, спорить не о чем, физика едина для всех. Для кого не едина, рекомендую посетить библиотеку :) Надеюсь, этот пост внесет некоторую ясность тем, кто не до конца понял суть прошлой заметки.

Т.к. вопросам моделирования динамики машин (ну это грубо, там нюансов еще гора) я посветил достаточно много своего времени (пару-тройку лет это точно). В общем и целом так:

Сам по себе момент величина статическая и без привязки к информации о скорости (частоте вращения и т.д.) не несет информации об энергетической составляющей движения. Ну т.е. если, грубо говоря, в стену сильно упереться, то к определенным точкам этой стены будет приложен существенный момент. Но скорость ноль и мощность тоже ноль, стенка никуда не поехала. а момент-то есть :)
Но если все более правильно рассмотреть, то мощность это произведение момента на частоту вращения, а если совсем правильно, то P=M*n*Pi/30, где P мощность в Вт, M — момент в Нм, n — частота вращения в об/мин.

Иными словами имея перед глазами график мощности, всегда однозначно из него пересчитывается в каждой точке график момента и наоборот. Скажу по секрету, что при замере на стенде, сам стенд измеряет именно мощность на колесах и частоту вращения двигателя, а момент просто пересчитывает. График момента на распечатке со стенда — расчетная величина :)

Всю динамическую характеристику автомобиля можно построить как по балансу мощности, так и по балансу сил (если брать в расчет только момент, но с привязкой к оборотам, разумеется), разницы никакой нет, но.

Корректнее было бы называть две цифры:
— максимальная мощность мотора
— мощность мотора при максимальном моменте
Правда это слегка разрушит шаблоны маркетологов, но даст гораздо больше представления о реальных возможностях мотора.

Но в реальности объективную эффективность мотора по ускорению автомобиля описывает численный интеграл именно мощности от зоны МКМ до отсечки, а не пиковые значения мощности и момента!
Это очень важное отличие!

Далее. Если мы говорим об удобстве эксплуатации, то есть такая штука как коэффициент приспособляемости мотора, это отношение максимального крутящего момента к крутящему моменту в точке максимальной мощности. Иными словами это крутизна спада момента после пика. Чем круче спад момента с ростом оборотов после максимума, тем коэффициент приспособляемости выше и тем приятнее "ездить на моменте"…

Так вот этот коэффициент говорит об удобстве реальной ежедневной эксплуатации мотора в разы больше информации, чем само значение пикового момента. Коэффициент приспособляемости хоть и косвенно (математически), но на самом деле очень хорошо пропорционален интегралу мощности в зоне от МКМ до ММ, иными словами, еще более правильно с точки зрения содержания информации было бы описывать возможности мотора другими двумя числами:

— максимальная мощность
— коэффициент приспособляемости.

И если сравнить два мотора одинаковой пиковой мощности, то более эффективным в плане динамики обязательно будет тот мотор, у которого выше коэффициент приспособляемости, причем, практически пропорционально этому коэффициенту.

Так вот тут самое интересное, что коэффициент приспособляемости на практике сильно зависит от степени форсировки мотора (литровой мощности), и как правило он максимален у низкофорсированных моторов и минимален у крутильных зажигалок (речь пока об атмосферниках, турбы не в счет).
Так вот топовые кольцевые моторы имеют коэффициент порядка 1.03-1.06, а американские V8, у которых с 6 литров 140 лошадей (грубо :)) имеют коэффициент приспособляемости 1.6 и иногда выше. Кстати, сказать, дизели имеют очень большой коэф.приспособляемости.

Иными словами, если взять мотор цивика 140 л.с. и 6-ти литровый "неэффективный" V8 с такой же мощностью, то общая фактически реализуемая энерговооруженность американца будет раза в полтора выше, а максимальная мощность как бы равна. Так же в сравнении и с дизелем той же мощности.

Собственно, отсюда и пошла фраза, что момент выигрывает гонки, хотя физически она совершенно некорректная :). Верное то, что у мотора с высоким моментом при равной максимальной мощности будет выше интеграл мощности (и коэффициент приспособляемости) и поэтому такой мотор быстрее.

В общем, спорить об этом не нужно :) Учите физику, господа :) Всем хорошего вечера :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:42
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 15.

В этой заметке хотел разобрать вопрос выбора оптимальной ГП, но две прошлые записи вызвали некоторое количество комментариев, и по их результатам хотелось бы внести некоторую ясность в работу трансмиссии и остановиться подробнее на некоторых моментах.

За то, на сколько падают обороты после каждого переключения отвечают только передаточные числа ряда и на это никаким образом не влияет ГП.

Например, возьмем передаточные числа 5-го ряда: 2.923, 1.810, 1.276, 0.969, 0.784
Перепад оборотов при переключении с 1 на 2 передачи: 2.923/1.810=1.615, это значит, что если переключение происходит, например, с 9000, то при включении второй передачи обороты упадут до 9000/1.615=5573 об/мин. Перепад со 2 на 3 передачи 1.810/1.276=1.418, т.е. обороты упадут до 9000/1.418=6347, на 4-ой передаче будет с 9000 до 6834, на 5-ой передаче 7282 об/мин. Еще раз повторю, что ГП на это никаким образом не повлияет.

Из всего этого видно, что если переключаться с одних и тех же оборотов, то на каждой передаче обороты после переключения будут разными, что наталкивает на мысль а правильно ли в таком случае на всех передачах закручивать мотор до одних и тех же оборотов? Ну что, пробуем ответить :) Берем график из 14-ой части:
(https://a-a.d-cd.net/6c08654s-480.jpg)
Строим какие передадутся моменты на колеса в зависимости от скорости для каждой передачи (5-ый ряд):
(https://a-a.d-cd.net/fff0654s-480.gif)
Берем по этому графику первую передачу (красный график) и виртуально начинаем ускоряться, далее понимаем, что когда мы доходим до точки пересечения с желтым графиком (вторая передача), то дальше смысла крутить мотор нет никакого, потому что чем дальше крутим, тем выше сила тяги на второй передаче на этой же скорости, т.е. ехать на второй выгоднее. Точно так же видно, что если переключиться раньше точки пересечения, то на второй передаче будет меньше сила тяги, а значит тоже проигрыш времени. Из этого делаем вывод: оптимальный момент переключения для каждой передачи заранее определен, любое другое переключение — чистые потери и ничего больше, и не нужно с этим никаких экспериментов, все устанавливается однозначно.

Теперь вернемся к вопросу: а до каких же оборотов оптимально крутить каждую передачу? Берем точки пересечения этих графиков: 1-2: 80 км/ч (с 8600 до 5350 об/мин) км/ч, 2-3: 128 км/ч (с 8400 до 5930 об/мин), 3-4: 179 км/ч (8250 до 6250 об/мин).

Теперь для каждого переключения на графике МОЩНОСТИ мотора строим линию, где начальная точка линии — это обороты, на которых мы переключились, а конечная точка линии — обороты, в которые попали после переключения, и таким образом строим по линии для каждого переключения. Вот что из этого получается:
(https://g-a.d-cd.net/5d88654s-480.jpg)
И видим мы занятную картинку :) Все линии оптимальных переключений получились строго горизонтальными! (Это очень важный момент!) Желтым цветом я обозначил переключение с первой на вторую, красным — со второй на третью, а зеленым — с третьей на четвертую передачу.

Итак, вернемся немного назад — мы построили графики силы тяги для каждой передачи, установили по этим графикам когда же лучше всего переключаться, отметили эти точки по оборотам на графике МОЩНОСТИ мотора и видим вот что: оптимальное переключение происходит только тогда, когда мощность развиваемая мотором после переключения строго равна мощности, которую он развивал до переключения! Это первый вывод.

Второй вывод: переключения должны происходить всегда достаточно далеко после оборотов максимальной мощности, а не на этих оборотах, как многие считают. И если график мотора выглядит примерно таким образом:
(https://h-a.d-cd.net/1a48654s-480.jpg)
т.е. только-только достигли максимальной мощности и сразу отсечка, то реализовать эту мощность в полной мере никогда не получится, потому что обороты оптимального переключения всегда будут лежать за отсечкой.


А вот пример правильного по диапазону мотора, который можно реализовать на все 100% RedLine46
(https://e-a.d-cd.net/8e48654s-480.jpg)
Иными словами, всегда имеет смысл поработать над надежностью ШПГ, над кинематикой ГРМ, чтобы добиться запаса по оборотам вверх после максимальной мощности. (в следующей статье продолжим рассматривать КПП и я подробнее поясню, что еще можно этим выиграть)

Третий вывод: оптимальные обороты переключения для каждой передачи свои, а не одинаковые на всех передачах и чем точнее в эти обороты попал пилот, тем лучше результат.

Я надеюсь, из примера с графиком стало понятно как посчитать оптимальные обороты переключения каждой передачи, имея в руках график мощности мотора и зная относительное падение оборотов для каждой передачи своего ряда, все это очень просто, главное найти точки с одинаковой мощностью, которые по оборотам отстоят друг от друга ровно на то значение падения, которое обеспечивает ряд КПП. Если графика мотора нет, то тоже не беда, достаточно замерить G-tech'ом лог ускорения в заезде, где на графике ускорения отчетливо видно, переключаться надо раньше или позже. Если ускорение после переключения устанавливается на значениях выше, чем было в последний момент до переключения, значит обороты переключения для этой передачи надо понизить (перекрут), если наоборот — соответственно повысить.

По той причине, что обороты переключения для каждой передачи разные мы уже давным давно отказались от использования штатных шифт-ламп в тахометре, которые настраиваются только на фиксированные обороты, используем шифт-лампу, подключенную к январю, а софт TRS позволяет настроить обороты включения лампы для каждой передачи отдельно. Разумеется, лампу надо выставлять на оборотах ниже, чем желаемое переключение, потому что пилоту требуется некоторое время, чтобы отработать сигнал лампы. Делали очень просто, на тестовых заездах выставляется некоторое значение для всех передач, пилот едет 1-2 тестовых заезда, после них проверка лога заездов. В логе четко видны фактические обороты, на которых пилот переключил каждую передачу, исходя из этого корректируются обороты включения лампы, чтобы добиться именно фактического включения пилотом всех передач на нужных оборотах, часто расхождение оборотов мотора от момента вспышки до переключения составляет от 500 до 1500 об/мин, в зависимости от темперамента мотора и реакции пилота. А разного рода эксперименты вроде того "а давай-ка я сейчас попозже попробую переключить" ни к чему хорошему не приводят, все на много проще и довольно однозначно, чтобы ничего не выдумывать.

Только в этом всем есть некоторый нюанс — все это рассмотрено для случая, когда сцепление шин позволяет реализовать всю мощность без пробуксовки, но в случае переднего привода это далеко не всегда так и это пораждает нюансы, в т.ч. связанные и с выбором ГП и опять с диапазоном работы мотора. Надеюсь, что в следующей записи получится углубиться в эти нюансы, и понимание этих нюансов — наиболее важная часть по трансмиссии для результата на переднем приводе.

Ну и тем, кто дочитал до этого места и без дымящегося мозга — успехов в новом сезоне и быстрых секунд! :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:44
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 16.

Последнее время формат моих записей маленько меняется, в том смысле, что новой записью я стараюсь охватить те вопросы, которые чаще всего были после выхода предыдущей. Как оказалось, остается множество вопросов о моторах, откуда берется мощность, как это все согласовать с трансмиссией и прошлые несколько записей только увеличили их количество.

Вопрос: Чем определяется мощность мотора?
Ответ: Выбором модели турбины и по существу больше ничем.
Все игры с ГБЦ, объемом, распредвалами и прочим — лишь смещают рабочую область самой турбины по турбокарте и двигают мощность мотора по оборотам, но на величину самой мощности почти никаким образом не влияют.

Те, кто знает как обращаться с турбокартой, могут эту часть текста сразу пролистать, для остальных очень краткий ликбез :)
(https://h-a.d-cd.net/c8a1234s-480.gif)
По горизонтальной оси расход воздуха, он же пропорционален мощности. По вертикальной оси степень компрессии, условно можно считать это абсолютным давлением. Т.е. 1.0 — это атмосферное давление, а 2.0 — это 1.0 бар избытка.
Замкнутыми кривыми обозначены поля КПД компрессора (подписаны на графике цифрами в процентах), центральная часть — это поле с максимальным КПД, и чем дальше от центра, тем меньше КПД компрессора.

Т.е. очевидно, что если мы будем стараться разными способами увести зону работы мотора правее (в более высокие мощности), соответственно, с более высоким бустом (вверх), то зона работы довольно быстро выйдет в поля с крайне низким КПД, т.е. существенная часть мощности вращения, которую использует компрессор будет уходить на нагрев и все меньше на сжатие воздуха. Обычно про это явление говорят "турбина сдувается на высоких оборотах". Она не сдувается, она вылазит в зоны, где КПД ниже плинтуса. Но это еще половина беды, чтобы крутить компрессор с низким КПД требуется бОльшая мощность, а это значит, что мощность будет отобрана из выпуска, а чтобы получить эту мощность повышается давление в выпуске (да-да, давление в выпускном коллекторе почти всегда выше, чем во впускном на бусте, а когда компрессор работает неэффективно, то в особо тяжких случаях до двух раз выше). Все это в итоге сильно ухудшает освобождение цилиндра от отработавших газов и как следствие на такте впуска цилиндр остается существенно наполненным отработавшим газом с прошлого такта и фактическое наполнение свежей ТВС существенно снижается. Иными словами, буст есть, а мощность не растет, да еще и в цилиндре настоящий ад кромешный по температуре, а это и излишний нагрев и детонация.

Возвращаясь к теме, на турбокарте отмечены (не мной :)) условно зоны работы с этой турбиной 2-х литрового мотора и 5-ти литрового, видно что по горизонтали они друг под другом, т.е. мощность одинаковая, только сильно разная степень компрессии, иными словами одна и та же мощность достижима на этой турбине на 2х литровом моторе на бусте чуть больше 2х бар и на 5-ти литровом при избытке 0.5-0.7 бар. И очевидно, что на том, что на другом моторе попытки дунуть больше этого быстро выведут мотор из поля с приемлимым КПД. Примерно так же будет изменяться положение рабочей зоны по турбокарте при изменении конфигурации ГБЦ, валов, ресиверов и прочего, что влияет на расход воздуха, но выше головы (турбины) не прыгнешь.

Из этого можно сделать простой и понятный вывод, что надо прикрутить турбину побольше, дунуть и будет мощность :) Действительно будет :) И так рассуждали некоторые деятели, которые строили на заре турбовазостроения вместе с нашим Василием Пупкиным вот такие моторы:
(https://c-a.d-cd.net/9271234s-480.jpg)
До этого мы говорили буст есть, мощности нет. Теперь мощность есть, но толку все равно нет. Многие знают, что на практике автомобиль с этим мотором из 13-ти секунд не смог выехать… Да и как ему быстро ехать с таким диапазоном.

Мне кажется все-таки стоит задуматься и о том как расширить диапазон мотора. Начнем с того, что подумаем как заставить турбину раздуться пораньше. Возьмем ту же GT3582, турбокарта которой приведена выше. Известно, что выход на буст начинается тогда, когда сам мотор (базовый атмосферный) достигнет некоторого критического расхода воздуха (он же поток отработавших газов), после чего уже начинает развиваться своего рода цепная реакция и буст повышается, а дальше мы его контролируем вестгейтом. Иными словами изначально раскручивает турбину атмосферник, не так ли? ;) Это вроде бы очевидно. На практике та же турбина 3528 устойчиво выходит на буст (около 2 бар) примерно тогда, когда исходный атмосферник имеет расход воздуха, соответствующий примерно 110-120 л.с. мощности. И что это значит?

Значит это примерно следующее, что, например, на всем стандартном на вазовском моторе (92 л.с.) эта турбина вообще практически не выйдет на буст, или выйдет под отсечку и сразу же все закончится (см. график выше ;)), а если, например, как базовый взять вот такой мотор:
(https://a-a.d-cd.net/23e9234s-480.jpg)
Это хороший такой атмосферник: валы СТИ-5, ГБЦ с большими клапанами, правильно пропиленная, правильный ресивер для атмосферника.

А теперь внимательно смотрим на грфик, зона где мощность переваливает за 120 л.с. — это 4700-4900 об/мин, т.е. с таким базовым мотором турбина GT3582 уже на этих оборотах будет дуть на все деньги уверенно. А казалось бы, фазы валов шире, все злее, а спул вот раньше ;) А это и лучший старт и меньше переключений. Поэтому однозначно, если речь идет о хороших результатах стоит уделять внимание всему, что влияет на расход воздуха в моторе и не ради мощности, а ради того, чтобы расширить диапазон мотора и получить хорошие результаты.

Но этого по-прежнему мало, если мотор докрутится до 8000, как на графике и на этом все кончится. А почему кончится? Потому что ГРМ дальше не позволит — нарушение кинематики. Если на атмосфернике снижение наполнения после определенных оборотов ничем не компенсировать, то на турбе это почти всегда можно сделать (при условии что турбина подобрана правильно под нужную мощность) небольшим повышением давления и единственное, что ограничивает диапазон по оборотам — это кинематика. Вопреки расхожему мнению, этому вопросу стоит уделить особое внимание на драговом турбомоторе, ничуть не меньше, чем на самых злых атмосферниках. Это и облегчение всех поступательно движущихся деталей, в т.ч. и переход на клапаны с более тонкими ножками (6 мм) и подбор жестких пружин. По сути весь этот комплекс мероприятий превратит никуда не едущий мотор Василия Пупкина (559 л.с.) в очень эффективный боевой мотор, который будет иметь ровный момент где-то с 4800-5000 обмин и вплоть до 10000-10500 обмин, а может даже немного дальше, при этом с той же мощностью, но которую теперь можно эффективно реализовать, опять же общий крутящий момент не будет очень большим, потому что максимальная мощность будет жить на больших оборотах, что поможет немного сохранить КПП (я уже писал об этом). И если вернуться к заметке про КПП, то это диапазон мотора равный 2+! Который позволит использовать самую растянутую КПП, которая только найдется и уж точно избавит как минимум от одного лишнего переключения со всеми вытекающими последствиями :)

Всем успехов и личных рекордов в эти выходные! И не переключайтесь, продолжение будет :)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:47
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 17.

Сегодня хотел продолжить тему выбора турбины для драга, но отдельно сосредоточиться на выборе горячей части. Тема, которую хотел затронуть, может показаться немного странной и в какой-то части не очень удобной для понимания, но тем не менее, опять же речь пойдет о собственном опыте и наблюдениях и на истину в последней инстанции эта запись никак не претендует.

Рассказывать про то, что такое A/R горячки я не буду, думаю и так все знают, а кто не знает, может легко найти на просторах интернета. Всем известно, что чем меньше диаметр горячей крыльчатки и меньше A/R, тем раньше вся система будет выходить на буст. Что такое "раньше"? Это значит, что турбинной части требуется меньший поток газа, чтобы создать на валу нужную для компрессорной части мощность, чтобы та в свою очередь создала избыточное давление во впуске. Вроде все просто и понятно, но из этого вылазит одна очень интересная и важная для переднего привода особенность.

Итак, наш герой Василий, как всегда, понятлив и решает, что буст должен быть как можно раньше, а все остальное ерунда. Прикручивает вечером в пятницу немалую турбину GT3576 c горячей частью 0.63, турба должна везти за счет момента, бла-бла-бла и он всех победит :)

Вот что из этого может выйти:
                           
Внимательно слушаем звук: первая — все хорошо, вторая, очень быстрый срыв в букс аж под отсечку, третяя — провал. Провал оборотов, нет буста, провал заезда. 2012 год, финал ЧР, заезд за первое-второе место и слив.
(https://e-a.d-cd.net/1bc044cs-480.gif)
Теперь разбираемся по порядку. Буст растет, увеличивается реализуемая мощность, поток газа в выпуске тоже растет, появляется легкая пробуксовка колес, мы приближаемся к точке, отмеченной синим — максимально возможная реализация, далее начинают расти обороты, но реализуемая мощность падает, что ведет к снижению и потока газов на выпуске. Но Василий выбрал достаточно мелкую горячую часть (или еще круче — собрал немыслимый гибрид с большой холодной и мелкой горячей частями), которой и снизившегося (на первых двух передачах существенно снизившегося) потока отработавших газов все равно хватает поддерживать высокий буст. По графику видно, что с ростом букса реализуемое усилие падает, т.е. имея в моторе некоторый буст, который фактически остается на том же уровне, что и был при максимальном зацепе, мотор моментально улетает в отсечку или близко к ней и теперь остается только два варианта: или держать газ и буксовать, пока не придет время переключения, или ювелирно сбрасывать газ, чтобы степень пробуксовки попытаться вернуть к зоне, близкой к максимальному зацепу. И то, и другое — это однозначный слив времени.

Разумеется, то, что сейчас сделал Василий на видео — это еще и однозначная ошибка настройки — перебор с бустом на второй передаче, но чем более взрывной характер имеет мотор из-за слишком мелкой горячей части, тем существенно сложнее настроить буст в гонке, чтобы постоянно держаться как можно ближе к точке максимального зацепа колес, что приходится перестраховываться и держаться левее этой точки в настройках. А это во-первых слив, а во-вторых сложная работа корректировать настройки даже не от гонки к гонке, а пытаться ловить изменения зацепа в процессе "раскатывания клея" в течение дня, что тоже многократно повышает вероятность ошибиться и попасть в ситуацию на видео.

Решение по выбору горячей части, которое в существенной мере помогает избавиться от подобных проблем дрифт-кара — разумное увеличение горячей части турбины и/или A/R. Еще раз подчеркну — РАЗУМНОЕ увеличение, а не "чем больше, тем лучше" :). Тогда получается следующий эффект: при развитии лишнего букса и пересечении оптимальной точки по графику реализуемая мощность и поток газа начинают падать таким образом, что на большой горячей части этого потока уже не достаточно чтобы поддерживать высокое давление и это приводит к снижению буста и прекращению развития дальнейшей излишней пробуксовки и чем более оптимально подобрана горячая часть, тем она ближе позволяет держаться к зоне максимальной реализации и существенно упрощает настройку. Как минимум, автомобиль уже начинает прощать некоторые промахи в настройке.

Поэтому, теперь уже хорошо подумав, выбираем турбину GT3582 и вауля, машина едет что называется "в набор" все передачи, при этом средний буст и расход воздуха на каждой передаче даже выше, чем был с малой горячей частью
                           
точно так же, без каких-либо проблем с лишним буксом ездила майкопская машина с турбиной Holset HX50 и переделанной custom горячей частью (кстати, именно на ее опыте убедились первый раз как это работает), по этому видео очень хорошо слышно все.
                           
Разумеется, такой подход имеет и сложности:
1. Обороты ланча, с которых уверенно может стартовать автомобиль повышаются, но это довольно успешно решается применением нитроса на старте, я уже об этом писал.
2. Более поздний спул требует от мотора большей выносливости и вообще работоспособности на высоких оборотах в районе 9-10 тыс или еще выше. Но я всегда писал, что в быстром турбопроекте от этого никуда не деться, 10.000 об/мин или более — совершенно нормальная практика, надо готовить ГБЦ и низ для нормальной работы в таком режиме, иначе — только бадминтон ;)
3. Перебор в размерах горячей части тоже ни к чему хорошему не приводит, конечно, хотя как показывает практика не так страшен, как казалось раньше.

Если резюмировать пост, то на переднем приводе моторы, где установлена турбина с более производительной горячкой проще в настройке и в целом на много менее склонны к излишней пробуксовке. И для серьезных проектов разумно выбирать турбины, которые могут комплектоваться разными горячими частями, например Garret или Holset, чтобы можно было относительно не дорого подобрать оптимальный вариант из 2-х или 3-х.

Все вышесказанное касается по большей части именно переднего привода, т.к. на полном и заднем проблем с реализацией мощности существенно меньше, а вот стартовать наоборот сложнее. Так же наши наблюдения подтверждаются и опытом в других странах, где драг более развит, так в наиболее быстрых переднеприводных машинах в мире нигде не используется горячая часть tial, только обычные твинскрольные горячки, причем с A/R от 1.14 до 1.45 — это очень большие горячки по нашим меркам, но это факт.

В этой статье и комментах, я не буду давать каких-либо советов или комментариев по выбору турбины и т.д., прошу понять меня правильно, поскольку все очень сугубо индивидуально и зависит от многих факторов: объема, степени доработки ГБЦ, выбора распредвалов и еще много от чего, я только обозначил общую тенденцию по выбору и рассказал о том, опыте, который мы приобрели на двух автомобилях в этом направлении. Кому это пригодится и кто воспользуется этим опытом — и сам сможет сделать такой выбор.

Всем успехов в сезоне, стройте быстрые автомобили! :)

P.S. Радует, что все больше людей начинают задумываться о правильности кинематики подвески, скорее всего, в следующий раз снова вернемся к теме ходовой части, не переключайтесь :)
(https://f-a.d-cd.net/727044cs-480.jpg)
(https://e-a.d-cd.net/a17044cs-480.jpg)
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:50
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 18.

В прошлый раз обещал снова поднять тему подвески. Мы уже кратко рассматривали аспекты работы пружин, но сейчас речь несколько о другом — кинематика. Жаль, но для многих это слово малознакомо, и как показывает практика, из тех, кто строит драговые автомобили, очень мало кто (да почти никто, чего уж тут.) уделяет вопросам кинематики ходовой части хоть какое-то внимание. И очень зря, правильная геометрия подвески — это залог стабильного и прямолинейного движения автомобиля — это раз. Постоянное и стабильное пятно контакта — это два.

Но ничего нового я не расскажу, только прописные истины и базис, описанный во всех учебниках по теории автомобиля, к сожалению они не пользуются популярностью у корчестроителей.

До тех пор пока высота автомобиля и ширина колес (колеи) остаются более или менее близко к стандартному положению, поведение автомобиля при ускорении остается относительно адекватным, потому что на любом заводе инженеры едят не зря свой хлеб и как минимум соблюдают базовые принципы построения ходовой части, но когда заходит речь о широких колесах и/или занижении, вот с этого уже начинаются неприятные вещи.

Начнем потихоньку разбирать основные вопросы геометрии и кинематики, тут мне пришлось немного не полениться и набросать 3D схему кинематики передней подвески макферсон :)
(https://d-a.d-cd.net/409f2ccs-480.jpg)
За неточности не пинайте, суть здесь изложена — этого достаточно. На схеме желтым обозначены условные шарниры — это точки качания, зафиксированные на кузове, а синяя палка — рулевая тяга :)

Уже давно наш герой Василий поставил большие слики и получил вот такой автомобиль:
(https://d-a.d-cd.net/913f2ccs-480.jpg)
или вообще такой :)
(https://f-a.d-cd.net/f3f2ccs-480.jpg)
Теперь рассмотрим чем грозит такой крен назад с точки зрения кинематики. Я уже затрагивал эту тему раньше, но сейчас хотелось бы рассмотреть поподробнее и в контексте всей кинематики подвески. Если провести линию между передним и задним шарнирами рычага, то она будет почти параллельно условной линии порога автомобиля у большинства моделей, либо с незначительным наклоном вперед.
(https://b-a.d-cd.net/6840accs-480.jpg)
На рисунке верхняя синяя линия — это линия между точками качания рычага, линия ниже — это условно обозначен порог автомобиля (он здесь вообще непричем:), просто чтобы было понятнее увидеть как встают рычаги на автомобилях с фотографий выше), и самая нижняя синяя линия — линия дороги, видно что рычаг наклонен назад.

А теперь отходим от рычага и подходим к двери дома, представляем, что дверь — это наш рычаг, так же две точки, качается туда-сюда, ну вылитый рычаг :) Теперь тянем дверь строго вертикально вниз или вверх. Что происходит? Ничего, максимум снимем дверь с петель. А теперь если потянуть дверь не вертикально вверх, а с небольшим углом в какую-либо сторону — дверь так же будет стараться двигаться в эту же сторону. Точно так же и здесь, сила, создающая ускорение автомобиля направлена строго параллельно асфальту и если ось рычага так же параллельна дороге, то никаких сил, которые его поворачивают вверх или вниз при ускорении нет. Но рычаг стоит наклоном назад и это приводит к тому, что помимо естественного перераспределения масс, поднимающего перед автомобиля, еще и на рычаге появляется сила, которая поднимает дополнительно перед при ускорении. Эх, Василий, Василий.

Как исправить? Ну, во-первых автомобиль должен стоять на дороге или строго горизонтально, либо под небольшим наклоном вперед, во-вторых при изготовлении подрамника можно немного изменить точки крепления рычага и увеличить наклон рычага вперед относительно кузова, это сработает только в плюс, при ускорении на рычагах будет появляться обратная сила, препятствующая задиранию переда вверх и клевкам на торможении. Фанатизма в наклоне машины вперед тоже проявлять не стоит, потому что уменьшается угол кастора (наклона стойки), что тоже не добавляет стабильности в управлении. По моим наблюдениям, оптимальный наклон вперед — когда разница в клиренсе по порогу между передом и задом не более 30 мм.
(https://b-a.d-cd.net/6790accs-480.jpg)
Василий опомнился, да еще прочитал предыдущие статьи, сделал выводы и начал опускать перед сколько смог, высота получилась на нужном уровне, все отлично! Но что стало с кинематикой подвески? Да что опять не так?! — скажет наш друг.
(https://h-a.d-cd.net/9ddf2ccs-480.jpg)
На картинке изображено колесо 26/10-15 и положение рычага и рулевой тяги при достаточно существенном занижении кузова, невооруженным глазом видно с каким наклоном стоят рычаг и рулевая тяга. Ну и что? А вот что. Берем эту же 3Д модель и изменяем длину амортизатора на +-30 мм, иными словами моделируем его рабочий ход и смотрим на угол наклона колеса при этом (развал). Нейтральное положение 0 градусов, ход отбоя на 30 мм меняет угол на 0.4 градуса, а ход сжатия на эти же 30 мм изменяет угол на 0.7 градуса в противоположную сторону, итого 1.1 градус изменения развала при ходе подвески! Если на узких колесах это не очень сильно сказывается на зацепе, то при увеличении ширины шин изменение развала на много чувствительнее, т.к. один градус на краях шины дает уже заметный перекос. Короче говоря, хорошего мало, снова потери.

Можно ли исправить? Сложнее, но можно, если в двух словах — перенести точку крепления шаровой ниже, а точки качания рычага на кузове — соответственно, выше. Попытаться установить ось рычага, проведенную между задней точкой качания рычага и шаровой по возможности параллельно асфальту. Все это вполне реально сделать при правильном проектировании подрамника.
(https://h-a.d-cd.net/8dd0accs-480.jpg)
Прекрасно, рычаг наклонили вперед по точкам качания, по поперечной оси тоже стоит ровно, делаем измерения на 3Д модели по изменению угла развала при том же ходе +-30 мм и видим отклонение угла при сжатии на 0.08 градуса, а при отбое и того меньше 0.02. Итого около 0.1 градуса (в 10! раз меньше, чем было изначально).

Все вроде бы замечательно, НО! Рулевая тяга! Опять же не надо быть выпускником Массачусетского университета, чтобы увидеть, что при рабочем ходе подвески расстояние между крайними концами рулевых тяг будут существенно меняться. Пока поперечная ось рычага была более или менее параллельна рулевой тяге, то и расстояние между шаровыми менялось похожим образом, что частично компенсировало изменение эффективной длины рулевых тяг, но сейчас это приведет к существенному изменению схождения при ходе подвески вверх-вниз. Крайне поршивый эффект, который создает чувство расхлябанности и невнятной информативности при езде, ну говорю уже о том, что приводит к рысканию по дороге, а это снова потери времени.

Для решения проблемы, как минимум, надо переносить рулевую сошку ниже по стойке, чтобы рулевые тяги приняли горизонтальное положение. К слову скажу, что на рынке встречаются стойки с перенесенными ниже рулевым сошками и если их ставить без изменения положения рычагов, то снова получаем непараллельность оси рычага и рулевой тяги, т.е. тот же самый эффект — существенное изменение схождения при рабочем ходе подвески. Не забывайте, что в подвеске все взаимосвязано, а не просто лепите купленные тюняшки!

Но Василий снова не может понять в чем дело. Его автомобиль по-прежнему кидает в стороны на небольших неровностях, едет зигзагами и постоянно его ловит, иногда вплоть до того, что приходится приотпускать газ, чтобы вернуть автомобиль на траекторию. Да-да, на не очень ровных трассах такое бывает даже с передним приводом. Василий поставил широкие слики, но была проблема — боковина слика упиралась в пружину стойки, что было решено без особых раздумий и проблем — 20 мм проставка и даже самые широкие слики замечательно помещаются :)
(https://f-a.d-cd.net/cg2accs-480.jpg)
Проводим линию между двумя точками поворота колеса, проецируем ее на пятно контакта на земле и рядом строим центр пятна контакта. Вот расстояние между центром колеса и той точкой, куда вышла линия, соединяющая точки поворота колеса называется плечом обката, на рисунке это 42 мм. Теперь попытаемся понять к чему это приводит. Условно точкой приложения силы считаем центр колеса, но от оси поворота до точки приложения силы у нас есть плечо, которое поворачивает колесо при приложении силы, кто-то скажет, что колеса два, они симметричны и плечи друг друга компенсируют — левое колесо старается повернуть вправо, а правое влево, а итоговая сила равна нулю. Все так, НО! Ровно до тех пор пока условия дороги идеальные и абсолютно одинаковый зацеп слева и справа, но такого никогда не бывает. Кроме того, на драговых машинах стоят или очень жесткие блокировки, или вообще спулы (колеса жестко связаны без дифферинциала) в таких условиях когда с одной стороны попадается кусок покрытия с более хорошим зацепом, а с другой — с более плохим, то руль просто выворачивает из рук, очень сложно контролировать автомобиль, причем эти действия цикличны, автомобиль кидает вправо, нагружается левая сторона, разгружается правая, усилие на руле еще больше возрастает, в какой-то момент пилот отлавливает машину и направляет обратно на траекторию, но это уже загружает правую сторону и разгружает левую и руль вытягивает уже влево. и так почти бесконечно. При том, что если передний привод еще хоть как-то стабилизирует себя сам, то на полном при такой кинематике подвески будет полный атас. я бы за руль врядли сел :)

Как лечить? Ну в первую очередь, бороться с лишним вылетом, ставить узкие пружины, избавляться от проставок. Затем, частично можно исправить ситуацию наклоном стойки внутрь кузова, т.е. смещением опор стоек друг к другу (к центру автомобиля), а развал вернуть в ноль уже развальными болтами на цапфе. Если колеи все-таки не достаточно, то предпочтительнее ее расширять изготовлением более длинных рычагов или широкого подрамника. Ну и обязательно создать простенькую модель, чтобы по измерениям можно было точно воссоздать на компьютере модель кинематики и добиться как минимум нулевого плеча обката. Правда, если учесть, что машина в драге всегда едет с немного распущенной передней подвеской, то желательно иметь слегка отрицательное плечо, чтобы в том положении, как машина едет на стрипе плечо выходило в ноль, это гарантирует прогнозируемое управление и отличную стабильность на прямой.
(https://d-a.d-cd.net/1292accs-480.jpg)
Вот теперь на много лучше :)

Я очень надеюсь, что корчестроители, все-таки обратятся к хорошей литературе, а уровень понимания и подготовки корчей будет потихоньку рости. Ведь, многие уже имеют очень мощные моторы, но практически не занимаются вопросами ее реализации, тем не менее все подходит к тому, что побеждать будет тот, кто складывает результат из мелочей и ничем не пренебрегает, тем более такими вещами как ходовая часть.

P.S. В Гродно мы немного обновили наше лучшее время, теперь 10.153 сек, скорость на финише 241.3 км/ч, а лучшее время 60-ти футов (18.3 м) — 1.58 сек.

Вот еще фотка, чтобы отчет был полным :)
(https://e-a.d-cd.net/32accs-480.jpg)
                           
Назва: Re: Как просто построить драговый автомобиль
Відправлено: Віталій Іванович від 04 Вересень 2014, 21:52
Как просто построить драговый автомобиль. Часть 19.

Давно хотел поговорить о некоторых народных заблуждениях в области драга (или около того), вот теперь дошли руки и до этой темы.

Стремление ехать быстрее и поиски резервов для этого похвальны, но порой они приводят к забавным решениям, которые можно охарактеризовать как "тюнинг ради тюнинга". Например, выбор размерности задних шин и вообще решения по выбору задних колес для переднеприводного драгстера. Логика Василия предельно проста и понятна: задние колеса катаются просто так, отъедают полезную мощность на сопротивление качению и это надо минимизировать. Как говорится, не поспоришь :) Ну и на волне этого утверждения рождается решение натянуть на какие-нибудь диски очень узкую резину, причем, я уже несколько раз даже встречал, что натягивают узкую резину на стальные штамповки.

Серега, Яна, ничего личного! :)
(https://d-a.d-cd.net/43d3eccs-480.jpg)
Открываем учебник по теории автомобиля, раздел по сопротивлению качению. Видим, что оно пропорционально весу, который приходится на колесо, и некому коэффициенту. Если не совсем вдаваться в подробности, то можно принять, что этот коэффициент постоянен в наших пределах скоростей и как раз-таки на него в этой формуле влияет ширина покрышки.

P=Q*f, где Q- нормальная нагрузка на шину, f — этот самый наш коэффициент.

Смотрим справочную таблицу (где-то там же в учебнике) и видим, что для асфальтобетона он лежит в пределах 0.01. Теперь считаем. На задние колеса большинства переднеприводных драговых машин приходится вес около 300 кг, т.е. нормальная сила 300*9.8=2940Н (надеюсь, все поняли как посчитал? ;)), а сила сопротивления качению, получается грубо 30Н. Да-да, это усилие примерно равное тому, которое надо приложить, чтобы оторвать от земли 3 кг :) Ради сравнения посчитаем тяговое усилие автомобиля. Вес машины AMS с пилотом 983 кг, ускорение на клее до 1.2G. 938*9.8*1.2=11030Н. Сопротивление качению задних колес 30Н или менее 0.3% от силы тяги. Не очень много изменится, даже если убрать задние колеса вовсе, а на практике даже вдвое более узкая шина даст уменьшение сопротивления качению на более 20-30%, потому что возрастает сопротивление от неровностей дороги, а это выигрыш не более 0.1%. Маловато будет :)

Василий приводит новый аргумент: "но ведь с ростом скорости потери растут!". Ок, разберемся :) Рост силы сопротивления, которую мы посчитали зависит от многих факторов, конструкции шин и т.д., но в большинстве случаев он практически нулевой, ну или очень незначительный. Растет МОЩНОСТЬ потерь на сопротивление, а не сила, т.к. она пропорциональна силе и скорости, поэтому с ростом скорости возрастает именно мощность сопротивления, которая почти полностью преобразуется в нагрев шины. Снова считаем, большинство подъезжает к финишу на скорости около 200 км/ч, это 55.55 м/c, ну грубо возьмем 60 м/с, мощность потерь на задние колеса составит 60*30=1800 Вт или примерно 2.5 л.с., если мы сокращаем эту величину на реальные 20%, то получим выигрыш около 0.5 л.с… При 500 л.с. под капотом. Снова как-то маловато, да? :) А на некоторых автомобилях вес на задней оси и вовсе едва превышает 200 кг, там влияние задних колес будет еще ниже.

Ну так нафига их вообще ставят?!
(https://c-a.d-cd.net/22cdeccs-480.jpg)
акая малая ширина этих колес обусловлена именно весом, т.к. самая тяжелая часть и шины и диска — это обод и рабочая поверхность, поэтому именно эти части колеса стараются уменьшить, благодаря этому достигается очень низкий вес этих колес. Пара таких колес легче на 7-9 кг относительно даже самых легких обычных колес, не говоря уже о штампованных железках. Что это дает? Во-первых, снижение массы задней части, когда уже начинаешь экономить вес даже на легких тормозных суппортах, то те же 7-9 кг снижения веса даются не просто, хотя это тоже не сильно много, но все же бОльший вклад, чем от уменьшения сопротивления качению. Но мы пока рассмотрели только ту часть, которая касается затрат на ускорение колеса вперед, расценивая его как часть кузова.

Но в реальности колесо еще и вращается и имеет немалый момент инерции относительно своей оси. А для того, чтобы ему придавать ускорение во вращении, нужны дополнительные силы — снова потери. Вот тут мы подходим к на много более значимой причине применения подобных колес :)

Возьмем колесо 175/55/15, легкая шина такого размера весит 6.5кг, вес достаточно легкого диска примерно столько же, итого вес колеса около 13 кг, наружный диаметр получается 0.57м. Для упрощения посчитаем момент инерции колеса как равномерного блина и добавим к этому 30%, примерно на столько отличается реальный момент инерции колеса, из-за того, что основная масса сосредоточена ближе к наружному радиусу.

J=(m*r^2)/2, где m — масса колеса, r — его радиус. Получается момент инерции одного колеса 2.1 кг*м2, как и договорились добавляем к этому 30%, итого 2.8 кг*м2
О чем это говорит? Да ни о чем пока еще :) Чтобы знать какое усилие нужно для того, чтобы этому колесу придавать угловое ускорение, надо это самое ускорение посчитать сначала :)

Как уже говорил, ускорение автомобиля 1.2G или 11.8 м/c2, это значит что угловое ускорение колеса диаметром 0.57 м будет составлять 6.5 оборотов в секунду за каждую секунду. Т.е. каждую секунду колесо будет добавлять к своей скорости по 6.5 об/сек или 390 об/мин! А если применительно к нашим расчетам то это 20.7 рад/с2. Теперь считаем какой момент нужно приложить к одному колесу, чтобы придавать ему такое ускорение: 20.7*2.8=58 Н/м. Т.к. этот момент сообщается колесу от дорожного полотна через плечо равное радиусу колеса 0.57/2, то не сложно посчитать какую полезную силу тяги это отнимает. 58/0.285=203Н — это на одно колесо. на оба колеса уже 406Н! Или 3.7% от общей силы тяги автомобиля на старте. Вот это уже весьма заметно, чтобы обратить внимание в эту сторону :) Если заняться снижением момента инерции задних колес вплотную и установить очень легкие тормозные диски сзади, наподобие тех, которые стоят у нас, то можно примерно вдвое снизить этот паразитный момент инерции задних колес.
Тормозные диски я уже показывал, но здесь они уместны, т.к. они тоже по большей части вносят свой вклад именно в борьбу с паразитным моментом инерции задних колес, который отнимает больше всего полезной силы тяги на старте.

Итак, подведем небольшой итог заднеколесной темы :)
Если ставим узкие шины на относительно тяжелый диск, то в лучшем случае получаем преимущество относительно силы тяги в 0.1-0.15%, что в общем, не играет ровным счетом никакой роли в итоговом результате.

Если же все-таки решено разориться на недешевые, но полноценные драговые колеса (в идеале и тормозные диски), то по сравнению даже с достаточно легкими колесами выигрываем:

а) в весе, который приходится на заднюю ось, если на ось приходится 300 кг, то 3%, если 200 кг, то 4.5% — это уже чувствительные цифры, которыми точно не стоит пренебрегать, но это не все. :)

б) до двух раз сокращаем паразитный момент инерции задних колес, что может дать еще до 2% увеличения полезной (реализуемой в ускорение) силы тяги ПОМИМО (!) выигрыша от снижения веса на задней оси.Это существенно! К примеру, такого же эффекта на нашем автомобиле можно добиться, если снять с задней оси дополнительно около 19 (!) кг.

в) чем легче весь автомобиль, тем выигрыш от установки полноценных легких колес более заметен в цифрах. Напомню, что цифры выше приведены для автомобиля массой 983 кг., а ведь есть автомобили по 740-750 кг вместе с пилотом ;).

P.S. Кстати, до тех пор, пока автомобиль буксует (а часто это происходит почти всю дистанцию), вес ведущих колес на ускорение не влияет ровным счетом никак :) В таком случае снижать вес передних колес имеет смысл только ради снижения неподрессоренной массы.

Ну и как всегда, всем пожелания хороших времен и старайтесь хотя бы для себя обосновывать свои решения адекватно :)
Ни гвоздя, ни жезла!
(https://a-a.d-cd.net/b023eccs-480.jpg)