Oglekļa šķiedras riteņu priekšrocības vieglai veiktspējai

Kāpēc ogļūdeņraža riteņi nodrošina augstāku viegla dizaina veiktspēju

Svara samazināšanas loma augstas veiktspējas transportlīdzekļos

Samazinot nesaspiesto masu - tās detaļas, kas atrodas zem suspensijas sistēmas - lielā mērā ietekmē automašīnas vadāmību. Pārslēdzot uz vieglākiem riteņiem, tiešām uzlabojas veiktspējas rādītāji. Aprēķini ir pareizi: noņemot apmēram 4,4 mārciņas no rotējošām daļām, tas faktiski jūtams kā 22 mārciņu samazinājums no visa rāmja, liecina pētījumi, kas publicēti Automotiv Materials Review 2024. Kad aiz atsperēm ir mazāk svara, suspensijas darbojas labāk kopumā. Riepas uz nelīdzenām ceļiem ilgāk paliek uz zemes nekā citādi, kas nozīmē, ka šoferi piedzīvo gludāku braucienu pat tad, kad apstākļi nav ideāli.

Kā oglekļa šķiedra salīdzinājumā ar alumīniju un tērauda sakausējumiem

Oglekļa šķiedras riteņi ir apmēram par pusi vieglāki nekā līdzīgi alumīnija modeļi un apmēram par 70% vieglāki nekā tērauda riteņi, tomēr tie joprojām saglabā diezgan labu izturību pret stiepšanu. Metāli tendēti saliekties vai izkropļoties pēc ilgstošas slodzes, taču oglekļa šķiedra darbojas citādi, jo tai ir unikālas virziena īpašības. Tas nozīmē, ka ražotāji var pastiprināt konkrētas vietas, kur koncentrējas lielākā slodze, īpaši svarīgākajos punktos, kur savienojas spieķi. Daži jaunāki pētījumi, kas veikti 2023. gadā PWC Materials Lab, parādīja, ka oglekļa šķiedras riteņi stūrējot iztur par 12 procentiem lielāku sānu spēku nekā līdzvērtīgi kausētā alumīnija riteņi.

Oglekļa šķiedras kā riteņu pamatmateriāla materiālzinātne

No augšķīmisko šķiedru kompozītmateriāliem, ko veido austas šķiedras, kas saistītas ar termoreaktīviem sveķiem, piemīt izcila vibrāciju nodarbības īpašības. Kad riteņi griežas augstā ātrumā, šie materiāli absorbē radušās vibrācijas daudz labāk nekā tradicionālās iespējas. Tāpēc Porsche ir iekļāvis oglekļa riteņus kā standarta aprīkojumu savos jaunajos 911 GT3 RS modeļos. Rezultāts? Ievērojams trokšņa un raupjuma samazinājums salonā. Neatkarīgi testi liecina, ka NVH līmenis tiek samazināts apmēram par 18 procentiem salīdzinājumā ar magnija riteņiem, nodrošinot gludāku braukšanas pieredzi kopumā.

Vieglo riteņu dizaina ietekme uz paātrināšanos un bremzēšanu

Sporta automašīnas, kas aprīkotas ar oglekļa riteņiem, var sasniegt 60 jūdzes stundā no klusā stāvoklī par 0,3 sekundēm ātrāk nekā tās, kurām ir tradicionāli alumīnija riteņi, pateicoties samazinātajai rotācijas inercei. Kad runa ir par bremzēšanas spēku, atšķirība trases apstākļos kļūst vēl ievērojamāka. Bremzēšanas attālums saīsinās par aptuveni 8%, kas nozīmē par 26 pēdām īsāku attālumu, lai apstātos automaģistrāles ātrumā, jo vienkārši kustas mazāk masa. Vēl viena minēšanas vērta priekšrocība ir tāda, ka oglekļa šķiedra siltumu uzvedas atšķirīgi salīdzinājumā ar metāla sakausējumiem. Ar siltumvadītspējas rādītājiem, kas ir tikai 15 W/mK pret alumīnija daudz augstākiem 205 W/mK, šie vieglie riteņi neuzsilda bremžu komponentus tik daudz agresīvas braukšanas laikā. Tas nozīmē, ka šoferi piedzīvo mazāku bremžu efektivitātes samazināšanos, kad viņi brauc ar lielu slodzi uz sacīkšu trases vai sporta braukšanas ceļiem.

Uzlabota transportlīdzekļa dinamika un vadāmība ar oglekļa šķiedras riteņiem

Izmērīti uzlabojumi vadāmībā un stūrēšanas stabilitātē

Oglekļa šķiedras riteņi samazina rotācijas inerci par aptuveni 27 procentiem, salīdzinot ar parastajiem alumīnija sakausējuma riteņiem, saskaņā ar Ford Performance datiem no pagājušā gada. Tas padara automašīnas reakciju daudz ātrāku, iebraucot līkumos, un palīdz labāk uzturēt stabilitāti līkumu vidusdaļās, kur situācija kļūst sarežģītāka. Šo riteņu īpatnību nosaka to stinguma īpašības, kuras ir apmēram par 40% lielākas nekā lējuma alumīnija sakausējuma riteņiem. Tas nozīmē, ka svars tiek precīzāk sadalīts pa riepas virsmu intensīvas līkumošanas situācijās, kad darbojas lielas šķērsvirziena spēki. Vēl viena liela priekšrocība ir tā, ka šie riteņi minimāli izplešas, paaugstinoties temperatūrai. Oglekļa šķiedra izplešas tikai par 0,5 miljonās daļās uz grādu pēc Celsija, savukārt alumīnijs — līdz pat 23,1 miljonās daļās uz grādu. Šīs minimālās izplešanās dēļ riepas paliek stingri piespiestas pie ceļa pat ļoti intensīvas braukšanas apstākļos, kas nozīmē mazāk problēmu ar nepietiekamu stūrēšanu, kad brauc caur augstas ātrumā līkumiem.

Vadītāja atsauksme par reaģēšanu un ceļa sajūtu

Pārbaudes visā nozarē parāda, ka pārslēgšanās uz oglekļa šķiedras riteņiem var samazināt stūres reakcijas laiku no 15 līdz 22 milisekundēm. Tas, iespējams, nešķiet daudz, līdz jūs saprotat, ka tas nozīmē par 1,3 grādiem precīzāku stūrēšanu automaģistrālē. Veicot slēptās pārbaudes, lielākā daļa profesionālo vadītāju (apmēram 80%) vienmēr minēja sajūtu, ka ir ciešāk saistīti ar ceļu braucot ar oglekļa šķiedras riteņiem. Viņi pamanīja nelielas atšķirības seguma tekstūrās, kuras parasti riteņi vienkārši neizpauž. Kas ļauj to izdarīt? Materiāls patiesībā nomāk šīs uztraucošās augstas frekvences vibrācijas, bet joprojām ļauj svarīgām zemas frekvences sajūtām ceļoties caur automašīnas korpusu, nodrošinot vadītājam labāku informāciju par notiekošo zem riteņiem.

Pētījums: Oglekļa šķiedras riteņi Formulas 1 un augstas klases supermašīnās

Oglekļa šķiedras riteņi pirmo reizi parādījās Formulas 1 sacīkstēs 2022. gadā un jau ir sākuši atšķirties. Vietās kā Silverstone sarežģītajā Copse stūrī, mašīnas ar šādiem riteņiem pagriežas apmēram par 18% ātrāk, pateicoties samazinātai nesasverinātai masai. Ņemot, piemēram, McLaren Solus GT – kad tai tika uzstādīti oglekļa šķiedras riteņi vietā no parastajiem alumīnija riteņiem, tai izdevās noņemt gandrīz pussekundi no apļa laikiem ap slaveno Nurburgringas trasi. Kas to padara iespējamu? Ražošanas tehnoloģija nāk tieši no motorsporta tehnoloģijām. Tie izmanto kaut ko, ko sauc par 7-ass automātiskās šķiedru novietošanas sistēmu, kas rada ielu likumīgiem hiperbolīdu riteņiem, kuri spēj izturēt ievērojamu 63 000 mārciņu pēdu lielu vērpes spēku, nepievēršot tam lielu uzmanību.

Degvielas patēriņa un ilgtspējas priekšrocības, izmantojot vieglos riteņus

Tiešā saikne starp svaru samazināšanu un uzlabotu degvielas ekonomiju

Kad riteņi kļūst vieglāki, tie griežas vieglāk, jo pretī izraisa mazāk pretestības, kas nozīmē, ka automašīnai ir nepieciešams mazāk jaudas, lai paātrinātu. Pārslēgšanās uz oglekļa šķiedras riteņiem samazina to, ko mehāniķi sauc par "nesasprādzinātu svaru", aptuveni par pusi salīdzinājumā ar parastajiem alumīnija riteņiem. Tas liek dzinējiem mazāk strādāt paātrināšanas laikā. Saskaņā ar dažiem nesen veiktiem pētījumiem automobiļu nozarē, noņemot aptuveni 300 kilogramus no lieliem kravas automobiļiem, izmantojot vieglākus riteņus, gadā var ietaupīt no 900 līdz 1500 litriem dīzeldegvielas. Arī ikdienas šoferiem, izgatavojot riteņus par 10 procentiem vieglākus, vispārīgi paaugstinās degvielas efektivitāti par aptuveni 2 līdz 3 procentiem. Tas var nelikties daudz, taču laika gaitā šie mazie uzlabojumi ievērojami pieaug gan individuāliem īpašniekiem, gan flotes operatoriem.

Degvielas ietaupījumu kvantifikācija: Dati no OEM testēšanas par vieglo automobiļu riteņu veiktspēju

OEM simulācijas parāda, ka pilsētas braukšanas ciklos karbonsabliņķu riteņi uzlabo degvielas efektivitāti par 4–6% sakarā ar biežajiem apstāšanās un palaišanas momentiemem. Piemēram:

Šos ietaupījumus papildina 15–20% ilgākā bremžu klapekļu kalpošanas laiks un samazinātas CO₂ emisijas. Lai gan faktiskie rezultāti atšķiras atkarībā no braukšanas stila, pastāvīgais svara priekšrocības padara karbonsabliņķu riteņus par izdevīgu ilgtspējīguma uzlabojumu.

Karbonsabliņķu riteņu izturība, uzticamība un ilgtermiņa vērtība

Mīts kontra realitāte: Vai karbonsabliņķu riteņi ir trausli?

Apskaņa, ka oglekļa šķiedras riteņi ir trausli, atspoguļo novecojušus uzskatus par kompozītmateriāliem. Mūsdienu ražošana rada riteņus ar 7x augstāku trieciena izturību nei aluminija sakausējumiem, ko rāda standarta rūpniecības testos par ietekmi uz bruģi (Ponemon 2023). Saskaņā ar metāliem, kas deformējas uz visiem laikiem, oglekļa šķiedras saistītā struktūra pārdala spriegumu, saglabājot struktūras integritāti.

Izturība pret koroziju un nogurumu ārkārtējos apstākļos

Oglekļa šķiedras riteņi necieš no oksidācijas problēmām, kas ietekmina tradicionālos materiālus, piemēram, alumīniju un tēraudu. Testi parāda, ka tie korodē tikai apmēram 0,003% gadā, ja tiek pakļauti sāls miglai, kas ir ievērojami labāk nekā alumīnija 0,12% likme. Runājot par to, cik ilgi tie izturēs spriedzes apstākļos, Formula 1 inženieri ir novērojuši arī kaut ko interesantu. To oglekļa šķiedras riteņi var izturēt apmēram trīs reizes vairāk spriedzes ciklu, pirms tie izdodas salīdzinājumā ar magnija riteņiem, kas tiek izmantoti sportā. Turklāt šie riteņi saglabā spēku un vienmērīgi veic darbību pat tad, kad temperatūra stipri svārstās no mīnus 40 grādiem pēc Farenheita līdz 300 Farenheita grādiem. Šāda veida termiskā stabilitāte padara tos par ideālu izvēli dažādām grūtām apstākļiem, kur tradicionālie metāla riteņi izgāztos.

Garantijas un kalpošanas laika salīdzinājumi ar tradicionāliem riteņu materiāliem

Vadošie ražotāji tagad piedāvā 10 gadu garantiju uz oglekļa šķiedras riteņiem, kas ir divreiz garāka nekā parastās 5 gadu garantijas alumīnija riteņiem. Šāda pārliecība rodas no paātrinātās novecošanas testiem, kas parādīja:

Ilgāka kalpošanas laika, samazinātu uzturēšanas izmaksu un ilgstošas izturības kombinācija nosaka oglekļa šķiedras riteņu priekšroku dzīves cikla izmaksu ziņā, neskatoties uz to augstāko sākotnējo cenu.

Bieži uzdotie jautājumi par oglekļa šķiedras riteņiem

J: Kādi ir galvenie oglekļa šķiedras riteņu priekšrocības?

A: Oglekļa šķiedras riteņi nodrošina izcilu vieglumu, samazinot nesaspiesto masu un uzlabojot vadāmību, paātrinājumu, bremzēšanu un degvielas efektivitāti salīdzinājumā ar tradicionāliem metāla riteņiem.

J: Vai oglekļa šķiedras riteņi ir trauslāki nekā metāla riteņi?

A: Nē, modernas ražošanas procesi ražo oglekļa šķiedras riteņus ar augstu trieciena izturību, kas padara tos izturīgus un uzticamus pat ārkārtas apstākļos.

J: Kā oglekļa šķiedras riteņi uzlabo degvielas efektivitāti?

A: Samazinot svaru, oglekļa šķiedras riteņi samazina pretestību, paātrināšanai nepieciešams mazāk enerģijas, un degvielas patēriņš tiek ievērojami uzlabots.

J: Vai oglekļa šķiedras riteņiem ir garāks kalpošanas laiks nekā alumīnija riteņiem?

A: Jā, oglekļa šķiedras riteņiem parasti ir ilgāks kalpošanas laiks, un tiem tiek nodrošinātas paplašinātas garantijas pateicoties to izturībai un izturībai pret koroziju un nogurumu.