Anglies pluošto ratų privalumai dėl lengvo našumo

Kodėl anglies pluošto ratai užtikrina puikų lengvo našumo našumą

Svorio mažinimo vaidmuo aukšto našumo automobiliais

Sumažinus nesuskabininkuotą masę – detales, esančias žemiau pakabos sistemos – gerokai pagerėja automobilio valdymas. Pereinant prie lengvesnių ratų, našumo rodikliai gerėja iškart. Skaičiavimai taip pat patvirtina: nuimti apie 4,4 svaro nuo besisukančių dalių juntama kaip maždaug 22 svarų nuimti nuo viso automobilio karkaso – kaip nurodyta 2024 metų Automotive Materials Review tyrimuose. Kai už spyruoklių esanti masė mažėja, pakabos darbas pagerėja. Padangos nelygiuose keliuose lieka prigludusios ilgiau nei būtų kitaip, todėl vairuotojai patiria sklandesnį važiavimą net esant nepalankioms sąlygoms.

Kaip anglies pluošto savybės lyginamos su aliuminio ir plieno lydiniais

Karbono pluošto ratai yra maždaug pusę lengvesni nei panašūs aliuminio modeliai ir apie 70 % lengvesni nei plieniniai, tačiau jie vis dar išlaiko gana gerą atsparumą tempimui. Laikui bėgant, metalai linkę lankstytis arba deformuotis po ilgalaikio apkrovimo, tačiau karbono pluoštas veikia kitaip dėl savo unikalių kryptinių savybių. Tai reiškia, kad gamintojai gali sustiprinti tas vietas, kur kauptųsi apkrova, ypač svarbiuose taškuose, kur jungiasi ežerspiliai. Kai kurios naujausios 2023 m. PWC Materials Lab tyrimų duomenys parodė, kad karbono pluošto ratai posūkiuose atlaiko apie 12 % daugiau šoninės jėgos nei jų lydinio aliuminio atitikmenys.

Medžiagos mokslas apie karbono pluoštą kaip rato pagrindo medžiagą

Anglies pluošto kompozitai, pagaminti iš supintų siūlų kilimėlių, suklijuotų termoreaktyviomis dervomis, siūlo puikias vibracijų slopinimo savybes. Kai ratai sukasi didelėmis greičiais, šie medžiagai geriau sugeria atsiradusias vibracijas nei tradicinės alternatyvos. Todėl Porsche į savo naujus 911 GT3 RS modelius įdiegė anglies pluošto ratus kaip standartinę įrangą. Rezultatas? Pastebimai sumažėja triukšmas ir diskomfortas salone. Nepriklausomi tyrimai parodė apie 18 procentų sumažėjimą triukšmo, vibracijų ir kietumo (NVH) lygiu, lyginant su magnio ratais, todėl vairavimas tampa sklandesnis.

Lengvųjų konstrukcijų ratų poveikis pagreitėjimui ir stabdymui

Dėl sumažėjusios sukamojo inertinio jėgos, sportiniai automobiliai, įrengti anglies ratais, iš vietos gali pasiekti 60 mylių per valandą greitį apie 0,3 sekundės greičiau nei tie, kuriuose yra tradiciniai aliuminio ratai. Kalbant apie stabdymo galią, skirtumas darosi dar labiau pastebimas trasoje. Stabdymo atstumai sutrumpėja maždaug 8 %, o tai reiškia, kad greitkelio greičiu stabdyti reikia maždaug 26 pėdomis mažiau, nes tiesiog mažiau masės juda į priekį. Kitas vertingas privalumas yra tas, kad anglies pluoštas kitaip nei metalo lydiniai valdo šilumą. Esant šilumos laidumo rodikliui tik 15 W/mK palyginti su aliuminio kur kas didesniu 205 W/mK, šie lengvi ratai per agresyvaus vairavimo sesijas perduoda mažiau šilumos stabdžių komponentams. Tai reiškia, kad vairuotojai patiria mažesnį stabdžių veikimo silpnėjimą, kai jie stipriai varo savo transporto priemones trasų arba našumo kelių sąlygose.

Sustiprinta transporto priemonės dinamika ir valdymas naudojant anglies pluošto ratus

Išmatuoti valdymo ir posūkių stabilumo patobulinimai

Anglies pluošto ratai iš esmės sumažina sukimo inerciją – apie 27 procentų, palyginti su įprastais aliuminio ratais aljavino ratai remiantis Ford Performance duomenimis iš praėjusios savaitės. Dėl to automobiliai pasuka į posūkius žymiai greičiau ir geriau išlaiko stabilumą tų posūkių viduriniuose ruožuose, kur kyla sudėtingesnės situacijos. Šių ratų ypatumas slypi jų standumo savybėse, kurios yra apie 40 % didesnės nei lyginant su liejamo aliuminio atitikmenimis. Tai reiškia, kad svoris perduodamas per padangų paviršių žymiai tiksliau tada, kai vyksta intensyvūs posūkiai ir labai padidėja šoninės jėgos. Kitas svarbus privalumas – tai, kaip mažai jie išsiplėčia, kai temperatūra kyla. Anglies pluoštas išsiplėčia tik 0,5 milijoninės dalies vienam laipsniui Celsijaus, tuo tarpu aliuminis išsiplėčia net 23,1 ppm/°C. Dėl tokio minimalaus išsiplėtimo padangos tvirtai lieka prigludusios prie kelio net ekstremaliomis važiavimo sąlygomis, kas reiškia mažesnes nepakankamo posūkio problemas, kai važiuojama per aukštos spartos vingius.

Vairuotojo atsiliepimas apie reakcingumą ir kelio jutimą

Pramonės tyrimai parodė, kad pereinant prie anglies pluošto ratų, vairo reakcijos laikas gali sutrumpėti nuo 15 iki 22 milisekundžių. Tai gali atrodyti ne daug, tačiau iš tikrųjų kelio judesių tikslumas padidėja apie 1,3 laipsnio greitkelyje. Aklieji testai parodė, kad dauguma profesionalių vairuotojų (apytiksliai 80 %) nuolat pažymėjo, kad jaučiasi labiau susiję su keliu važiuojant su anglies pluošto ratais. Jie pajuto subtilius skirtumus tarp skirtingų kelio dangos tekstūrų, kurių įprasti ratai tiesiog neperduoda. Kaip tai įmanoma? Medžiaga iš esmės slopina erzinančias aukšto dažnio vibracijas, tačiau leidžia svarbioms žemo dažnio jutimams keliauti per automobilio konstrukciją, suteikiant vairuotojui geresnę informaciją apie tai, kas vyksta po padangomis.

Atvejo analizė: Anglies pluošto ratai Formulės 1 ir aukštos klasės sportiniuose automobiliuose

Anglies pluošto ratai debiutavo Formulėje 1 dar 2022 metais ir jau pradėjo kelti skirtumą. Vietose, kaip kad sudėtingas Copse Corner Silverstone trasoje, automobiliai su tokiais ratais posūkius įveikia apie 18 % greičiau dėl sumažintos nesuskaičiuotos masės. Paimkime, pavyzdžiui, McLaren Solus GT – įdiegus anglių pluošto ratus vietoj įprastų aliumininių, pavyko sumažinti apsisukimo laiką garsiojoje Nurburgringo trasoje beveik per pusę sekundės. Ką tai daro įmanoma? Gaminimo technologija atkeliauja iš motosporto technologijų. Naudojama vadinamoji 7 ašių automatinė pluošto dedymo technologija, kuri leidžia gaminti gatvėms leistinus hiper automobilių ratus, kurie atlaiko iki 63 000 svarų pėdų sukimo jėgą nesudirgę.

Kuro sąnaudų mažinimo ir atsinaujinimo naudos naudojant lengvų ratų technologijas

Tiesioginė sąsaja tarp svorio mažinimo ir pagerėjusios kuro ekonomijos

Kai ratai tampa lengvesni, jie sukasi lengviau, nes judėjimui kyla mažesnis pasipriešinimas, o tai reiškia, kad automobilis greitėjant sunaudoja mažiau energijos. Pereinant prie anglies pluošto ratų, nepriklausoma masė sumažėja maždaug dvigubai lyginant su įprastiniais aliuminio ratais, ką nurodo mechanikai. Tai leidžia varikliui dirbti mažiau intensyviai greitėjant. Remiantis kai kuriais automobilių pramonėje atliktų tyrimų duomenimis, mažinant sunkvežimių masę apie 300 kg per metus dėl lengvesnių ratų sutaupoma nuo 900 iki 1500 litrų dyzelino. Taip pat paprastiems vairuotojams ratus padarius 10 procentų lengvesniais, kuro naudojimas pagerėja apie 2–3 procentų. Atrodo nedaug, tačiau laikui bėgant šie mažyčiai patobulinimai reikšmingai kumuliuojasi tiek individualiems automobilių savininkams, tiek ir transporto parkams.

Kuro sutaupymo apskaičiavimas: duomenys iš OEM testų apie automobilių ratų lengvesnės konstrukcijos naudą

OEM modeliavimas parodė, kad anglies pluošto ratai miesto važiavimo cikluose padeda sutaupyti 4–6 % kuro dėl dažnų stabdymų ir paleidimų. Pvz.:

Šią sutaupą papildo 15–20 % ilgesnių stabdžių kaladėlių tarnavimo laikas ir sumažėjusios CO₂ emisijos. Nors faktiniai rezultatai priklauso nuo važiavimo stiliaus, pastovus svorio pranašumas daro anglies pluošto ratus patraukliu sustaigumo patobulinimu.

Anglies pluošto ratų ilgaamžiškumas, patikimumas ir ilgalaikė vertė

Mitai ir realybė: ar anglies pluošto ratai yra trapūs?

Nuomonė, kad anglies pluošto ratai yra trapūs, atspindi pasenusius požiūrius į kompozitines medžiagas. Šiuolaikinė gamyba leidžia gaminti ratus su 7x didesnis smūgio atsparumas nei pramonės standartų nustatyto paribrio smūgių bandymuose (Ponemon 2023). Skirtingai nei metalai, kurie nuolatinės deformacijos, anglies pluošto megztos struktūros perskirsto įtampą, išlaikant konstrukcijos vientisumą.

Atsparumas korozijai ir nuovargiui ekstremaliomis sąlygomis

Anglies pluošto ratai neserga oksidacija, kuri kelia problemas tradicinėms medžiagoms, tokioms kaip aliuminis ir plienas. Tyrimai parodė, kad jie korozuojasi tik apie 0,003 % per metus veikiami druskos smurdo, kas yra žymiai geriau nei aliuminio 0,12 % rodiklis. Kalbant apie ilgaamžiškumą esant apkrovai, Formulės 1 inžinieriai taip pat pastebėjo įdomų dalyką. Jų anglies pluošto ratai gali išlaikyti maždaug tris kartus daugiau įtempimo ciklų iki sugedimo, palyginti su magniu lenktyniniai ratai naudojamu sporte. Be to, šie ratai išlaiko stiprumą ir nuosekliai veikia net tada, kai temperatūra smarkiai svyruoja tarp minus 40 laipsnių pagal Farenheitą ir 300 laipsnių pagal Farenheitą. Tokia terminė stabilumas daro juos idealiais visokioms sunkioms sąlygoms, kuriose įprasti metaliniai ratai sugestų.

Garantijos ir naudojimo laiko palyginimas su tradicinėmis ratų medžiagomis

Vadovaujantys gamintojai šiuo metu siūlo 10 metų garantiją anglies pluošto ratams, kas dvigubai viršija įprastą 5 metų garantiją aliuminio ratams. Ši pasitikėjimo dalis kyla dėl pagreitinto senėjimo testų, kurie parodė:

Ilgalaikio tarnavimo, sumažintos priežiūros ir ilgalaikės patikimumo savybės padeda anglies pluošto ratams tapti lyderiais viso ciklo kainos požiūriu, nepaisant jų didesnės pradinės kainos.

DUK apie anglies pluošto ratus

K: Kokie yra pagrindiniai anglies pluošto ratų privalumai?

A: Anglies pluošto ratai siūlo puikią lengvo našumo savybę, sumažindami nesukabinamos masės dydį ir pagerindami valdymą, pagreitį, stabdymą ir kuro ekonomiją lyginant su tradiciniais metaliniais ratais.

K: Ar anglies pluošto ratai yra trapūs nei metaliniai ratai?

A: Ne, šiuolaikiniai gamybos procesai gamina anglies pluošto ratus, turinčius didelę smūgio atsparumo savybę, todėl jie yra patikimi ir ilgaamžiai net ekstremaliose sąlygose.

K: Kaip anglies pluošto ratai padeda sutaupyti kuro?

A: Sumažinus svorį, anglies pluošto ratai mažina pasipriešinimą, todėl pagreitinti reikia mažiau energijos, o tai reikšmingai padeda taupyti kuro.

K: Ar anglies pluošto ratai turi ilgesnį eksploatacijos laiką nei aliuminio ratai?

A: Taip, anglies pluošto ratai paprastai turi ilgesnį eksploatacijos laiką ir tiekiami su pratęsta garantija dėl jų ilgaamžiškumo bei atsparumo korozijai ir nuovargiui.