Kõrbeveel rõngad: kergeehitusega jõudluse eelised

Miks kõrbeveel rõngad tagavad suurepärase kergeehitusega jõudluse

Kaugust vähenemise roll kõrge jõudlusega sõidukites

Vähendades otseseisu massi – ehk siis osi, mis asuvad alla vedrustuse süsteemi – muutub oluliselt ka sõiduki juhitavus. Kergemate rataste kasutuselevõte tõstatab sõiduautomaatikat märkimisväärselt. Ka arvutused kinnitavad seda: 4,4 naela eest vähem pöörduvast massist tundub nagu oleks kogu raamist eest ära võetud umbes 22 naela, nagu kinnitab Automotive Materials Review 2024. Kui vedrustusest väljaspool asuv mass on väiksem, siis vedrustus süsteem toimib tõhusamalt. Lihid jäävad kaebetel teedel kauem kontakti teega, mis tähendab, et juht saab parema sõiduelamuse isegi halvematel teemoodudel.

Kuidas süsinikkiudu võrdleb alumiiniumi ja teras-liigangutega

Süsinikkiudu rattad on umbes poole kergemad kui sarnased alumiiniumimudelid ja umbes 70% kergemad kui terasrattad, kuid neil on siiski suurepärane tõmbetugevus. Metallid kalduvad aja jooksul stressi kogumise tagajärjel painduma või kõrvale minema, kuid süsinikkiud toimib erinevalt tänu oma suunatud omadustele. See tähendab, et tootjad saavad tugevdada neid kohti, kus stressi koguneb enim, eriti nendes olulistes punktides, kus vardad ühenduvad. Mõned hiljutised testid leidsid, et süsinikkiudu rattad taluvad 12% rohkem küljepidist jõu, kui kujutatud alumiiniumi ekvivalentidega, vastavalt PWC Materials Labi 2023. aasta uuringule.

Süsinikkiudu kasutamise taga olev materjaliteadus rattate materjalina

Kõrgetehnilised süsinikkiudkomposiidid, mille valmistatakse termoplastsete smoltega kinnitatud kootud niitidest, pakuvad erakordselt hea vibratsiooni neelamise omadusi. Kui rattad pöörduvad kõrge kiirusega, neelavad need materjalid tekkivad vibratsioonid palju paremini kui traditsioonilised alternatiivid. Seetõttu on Porsche lisanud süsinikrattad standardvarustusena oma uuele 911 GT3 RS mudelile. Tulemus? Märgitavalt vähem müra ja ebamugavustunnet sõidukabiinis. Sõltumatud testid näitavad umbes 18-protsendilist vähenemist NVH tasemes võrreldes magneesiumratastega, mis kokkuvõttes tagab sujuvama sõiduelamuse.

Kergekaalulise ratta disaini mõju kiirendusele ja pidurdusele

Spordiautod, millel on süsinikkielud, saavad 60 miili tunnis kiiruse 0,3 sekundit kiiremini kui traditsiooniliste alumiiniumkieludega autod, kuna pöörlemistakistus on väiksem. Kui jääda rääkima pidurdusvõimest, siis erinevus on rajal veelgi silmatorkavam. Pidurdiste pikkus väheneb umbes 8%, mis tähendab, et kiirteel tuleb pidurdada ligikaudu 26 jalga vähem, sest liikuv mass on väiksem. Teine mainimisväärne eelis on see, kuidas süsinikk lülitab soojust erinevalt metalli sulanditest. Kuna soojusjuhtivuse näitaja on vaid 15 W/mK alumiiniumi palju kõrgema 205 W/mK vastu, siis need kerged rattaed ei edasta nii palju soojust pidurikomponentidele agressiivse sõidu ajal. See tähendab, et juhid kohtavad vähem pidurite nõrgenemist, kui nad oma sõidukeid raskeid rajusid või jõudlussõidu teid puhuvad.

Täiustatud sõiduki dünaamika ja manööverdus süsinikkieludega

Mõõdetud parandused sõiduki käitumisel ja pöörlemisel

Süsinikkiudu rattad vähendavad pöörlemisvõime üsna palju, tegelikult umbes 27 protsenti võrreldes tavapäraste alumiiniumi sulandratastega, nagu kinnitas eelmise aasta Ford Performance'i andmed. See muudab autode reageerimise nurgades palju kiireks ja aitab paremini säilitada stabiilsust nendes keerulistel keskmistes nurgas, kus asjad muutuvad keerulisemaks. Eriliseks teeb neid rattaid nende kõvadusomadused, mis on ligikaudu 40% suuremad kui kõrguuringutega alumiiniumi vastosade puhul. See tähendab, et kaal jaotub rehvi pindala üle palju täpsemalt eriti intensiivse nurgakäigu olukordades, kus kõikuvad jõud tõsiselt suurenevad. Suureks plussiks on ka nende väike laienemine temperatuuri tõustes. Süsinikkiudu laienemiskordaja on vaid 0,5 miljoni kohta protsendi kohta ehk 0,5 ppm/°C, samas kui alumiiniumil on see 23,1 ppm/°C. Selle väikese laienemise tõttu jäävad rehvid kindlalt teele ka äärmuslike juhtimistingimuste korral, mis omakorda tähendab vähem alampöördumise probleeme, kui sõidatakse kõrge kiirusega kurjus.

Juhi tagasiside vastusekiiruse ja teelangemuse kohta

Tööstuse testid näitavad, et süsinikkiudu rattadele üleminek võib vähendada juhtimisreaktsiooniaega 15 kuni 22 millisekundi võrra. See ei kõlaga palju, kuni sa realizeerid, et see tähendab umbes 1,3 kraadi täpsemat juhtimist kiirteel. Pimedate testide käigus mainisid enamikku professionaalse juhid (umbes 80%) järjepidevalt, et nad tunnevad end teega rohkem seotud, kui sõitsid süsinikkiudu rattadega. Nad püüdsid peale vaikselt erinevate katusematerjalide, mida tavalised rattad lihtsalt ei edasta. Mis teeb selle võimalikuks? Materjal kahandab neid tüütuid kõrge sagedusega vibratsioone, kuid lubab siiski olulisi madala sagedusega tunnetusi läbi auto raamini edasi, andes juhile parema informatsiooni selle kohta, mis toimub rehvide all.

Juhtumiuuring: Süsinikkiudu rattad vormel 1 ja kallid superautod

Süsinikkiudu rattad tegid oma sõiduvormel 1 etüüdis 2022. aastal ja on juba teinud märkimisväärset mõju. Kehvematel kohtadel nagu Silverstone'i keeruline Copse Corner pöörduvad autod nendega 18% kiiremini tänu väiksemale liikuvale massile. Võtke näiteks McLaren Solus GT – kui sellele paigaldati süsinikkiudu rattad tavapäraste alumiiniumrataste asemel, õnnestus säästa ringajast Nürburgringi kuulsal rajal peaaegu pool sekundit. Mis muud võimalik? Valmistustehnika pärineb otse mootorisportlase tehnoloogiast. Kasutatakse 7-teljeline automaatne kiudu paigaldamise meetod, mis loob tänavale lubatud hüperauto rattad, mis suudavad vastu pidada imponetsele 63 000 naelajala keelelisele jõule.

Kütusekulu ja jätkusuutlikkuse eelised kergestatud ratta tehnoloogial

Otsest seost massi vähenemise ja parandatud kütusekulu vahel

Kui rattad muutuvad kergemaks, siis nad pöörlevad kergemini, sest liikumise vastu on vähem vastupanu, mis tähendab, et auto vajab kiirendamiseks vähem jõudu. Kui kasutada süsinikkiuduga rattaid, väheneb nende "puhastamata kaal" umbes poole võrra võrreldes tavaliste alumiiniumratastega. See muudab mootorid kiirendamisel vähem rasket tööd tegema. Vastavalt mõnele hiljuti autotehas tehtud uuringule säästab suurte veoautode ligikaudu 300 kilogrammi kergemate rataste abil aastas umbes 900 kuni 1500 liitrit diiseldiislit. Ka igapäevastele autojuhtidele suurendab 10 protsendi kergemate ratastega kütuse kulutus üldiselt ligikaudu 2-3 protsendipunkti. See võib kõlada vähe, kuid aja jooksul on need väikesed parandused nii üksikisikule kui ka pardal olevatele ettevõtjatele olulised.

Kvantitatiivne kütuse säästmine: OEM-testidest saadud andmed auto rataste kergete sõidukiõhususe kohta

OEM-simulatsioonid näitavad, et süsinikkiududega rattad parandavad kütuseefektiivsust linnasõidu tsüklites 46% sagedaste peatuste ja käivituste tõttu. Näiteks:

Seda säästmist täiendab 15-20% pikem piduripadja tööaeg ja CO2-heite vähendamine. Kuigi tegelikud tulemused varieeruvad sõidustiilide järgi, muudab järjepidev kaalueelis süsinikkiudude ratasteks veenva jätkusuutlikkuse täienduse.

Süsinikkiudu rataste vastupidavus, usaldusväärsus ja pikaajaline väärtus

Müt vs. reaalsus: kas süsinikkiudu rattad on haigutavad?

Arvamus, et süsinikkiudu rattad on haigutavad, peegeldab aegunud ettekujutusi komposiitmaterjalidest. Tänapäevased valmistusmeetodid toodavad rattaid, millel on 7 korda kõrgem kriimustuskindlus kui alumiiniumi sulandid on tööstusstandardi järgi tehtavates küljepeensustustest (Ponemon 2023). Metallidest erinevalt, mis deformeeruvad pöördumatult, süsinikkiudu kootud struktuur ümberjaotab pingeid, säilitades samas struktuurilise terviklikkuse.

Vastupidavus korrosiooni ja väsimise suhtes äärmustes tingimustes

Süsinikkiudu rattad ei kannata traditsiooniliste materjalide, nagu alumiinium ja teras, oksideerumisprobleemidest. Testid näitavad, et need korrodeeruvad aastas vaid umbes 0,003%, kui neid toimib soolasprits, mis on palju parem kui alumiiniumi 0,12% määr. Kui juttu on nende vastupidavusest stressi all, on ka F1 inseneridel märkida midagi huvipakkuvat. Nende süsinikkiudu rattad suudavad taluda umbes kolm korda rohkem stressi tsükliteid enne kui need läbikriipuvad, võrreldes spordialas kasutatavate magneesiumi võistlusratastega. Lisaks säilitavad need rattad oma tugevust ja jäävad stabiilseks ka siis, kui temperatuurid kõikuvad märkimisväärselt miinus 40 Fahrenheiti ja 300 Fahrenheiti vahel. Selline soojuskindlus teeb need ideaalseks valikuks kõikvõimalikes keerukates tingimustes, kus tavapärased metallrattad läbi kriipuvad.

Garantiitingimused ja eluea võrdlus traditsiooniliste ratta materjalidega

Juhtivad tootjad pakuvad nüüd 10-aastast garantiid karbonkiudu rattate peal, mis on kaks korda rohkem kui tavapärane 5-aastane garantiiaeg alumiiniumratastele. See kindlus tuleneb kiirendatud vananemise testidest, mis näitasid:

Pikema kasutusaja, vähese hooldusvajaduse ja kõrge vastupidavuse kombineeritud mõju toob karbonkiudu rattadele eluea kogukulude poolest liidripositsiooni, hoolimata nende kõrgemast algkastmisest.

KKK: süsinikkiudu rattad

K: Millised on süsinikkiudu ratta peamised eelised?

V: Süsinikkiudu rattad on erakerged, vähendades liikuvat massi ning parandades sõiduomadusi, kiirendust, pidurdamist ja küttekasutust võrreldes traditsiooniliste metallratastega.

K: Kas süsinikkiudu rattad on metallratastega võrreldes haavatavamad?

V: Ei, tänapäevased valmistusprotsessid tagavad süsinikkiudu ratta suure põrgekindluse, mis muudab need vastupidavaks ja usaldusväärselt ka äärmiste tingimuste korral.

K: Kuidas süsinikkiudu rattad parandavad küttekasutust?

V: Kaalulangetuse tõttu vähendavad süsinikkiudu rattad takistust, vajades vähem energiat kiirendamiseks ja suurendades oluliselt küttekasutust.

K: Kas süsinikkiudu rattad on alumiiniumratastega võrreldes eluealt pikemad?

V: Jah, süsinikkiudu rattad on tavaliselt eluealt pikemad ja neile antakse pikema garantiiaja, kuna need on vastupidavad ning korrosiooni ja kurnamise suhtes resistentsemad.