تعیین پایداری و هندلینگ خودرو با ضرایب جی و درگ

تعیین پایداری و هندلینگ خودرو با ضرایب جی و درگ
Lateral acceleration & Drag coefficient

ضریب جی:
درطراحي خودروهاي امروزي راحتي سرنشينان از يك سو و دستيابي به بالاترين سطح توانايي ديناميكي و حركتي از سوي ديگر از اهداف اصلي طراحان اين صنعت است. تضاد بين اين دو مقوله همواره گريبانگير خودروسازان بوده است به طوريكه اكثر خودروهاي لوكس و راحت امروزي از توانايي ديناميكي در عبور از پيچها و مسيرهاي ناهموار برخوردار نيستند و خودروهاي اسپرت نيز با داشتن اين خصوصيات غالبا از فنربندي سفت و خشن برخوردارند .
امروزه خودروسازان براي حل اين مشكل دست به ابتكاراتي زده اند كه از جمله آنها ميتوان به سيستم تعليق نيمه فعال در سيتروئن زانتيا نام برد كه علاوه بر راحتي توانايي ديناميكي بالايي نيز براي اين خودرو به ارمغان آورده است .

نحوه تست خودرو از نظر پايداري :
براي بدست آوردن توانايي خودرو در عبور از پيچ از يك مسير دايره اي با شعاع معين (30 متر ) كه اصطلاحا آن را skid pad مي نامند استفاده مي شود.نحوه تست نيز بدين صورت است كه خورو در حالت استاندارد از نظر ارتفاع و لاستيك هاي استاندارد شروع به دور زدن مسير دايره اي با حداكثر سرعت مي نمايد . در لحظه اي كه چسبندگي چرخهاي خودرو با سطح زمين در اثر شتاب جانبي از بين رفت ، دستگاه drift box اقدام به ثبت عدد g مينمايد .
عدد g همان حداكثر شتاب جانبي است كه خودرو مي تواند تحمل نمايد. به عنوان مثال اگر ماكزيمم شتاب جانبي خودروي سمند 0.84 جي باشد بدين معناست كه اين خودرو در سر پيچ 0.84 ضربدر وزن خودرو (1200 كيلوگرم ) نيرو مي تواند تحمل نمايد.
F = m * a

مقايسه خودرو هاي ساخت داخل از لحاظ پايداري:
متاسفانه مرجع رسمي جهت انجام اين تست در خودرو سازيها يا مجلات معتبرداخلي وجود ندارد و اعداد اعلام شده در اين مقاله توسط مراجع غير رسمي اعلام شده است . نتيج اين تستها با دستگاه دريفت باكس به شرح زير است:

سيتروئن زانتيا : ماکزيمم شتاب جانبی قابل تحمل در سطح خودروهای داخلی 0.92 جی ( البته اگر لاستيكهای استانداردسيتروئن برای زانتيا با سايز 215 يا 225 تعويض شود تا نزديك 0.94 جی هم افزايش ميابد)
پژو 206 استاندارد تيپ5 : 0.85 جی
سمند و 405 استاندارد: 0.83 جی ( سمند كمي از 405 بالاترو 0.837 جی است)
پزو 206 استاندارد تيپ 3 : 0.81 جی
اين رو هم اضافه کنم که اگرارتفاع تعليق405 و سمند نزديك 5 سانتيمتر پايين تر باشد (طبق مدلهاي اصلي در فرانسه) ميتوانند برابر پژو تيپ 5 206 شتاب جانبی تحمل کنند.
زانتيا مهمترين و بزرگترين ابزار قدرتی که دربين کل خودروهای داخلی در اختياردارد دارا بودن سيستم هيدرواكتيو و فنربندی نيمه فعال است.

در هنگام عبور از يك پيچ به صورت طبيعي وزن خودرو به سمت قسمت خارجی پيچ در اثرنيروي گريز از مرکز منتقل ميشود
سمتي از خودرو هم که قوس داخلی پيچ رو طی ميكنه سبک مي شود.در اينجا قسمت سبک شده کم کم چسبندگيش رو با مسير از دست ميدهد.برعکس قسمت سنگين شده بار اضافه بهش وارد ميشه و فرمان دقتش رو از دست ميده...چرخها نيز کم کم از روی لبه رينگ جابجا شده و رينگ روی لبه تايرها سوار مي شود که خيلي خطرناک بوده و تعادل را به هم مي زند.

برای رفع اين مشکل در خودروهای معمولی يك ميله ضد چرخش (که اصطلاحا به آن ميل تعادل يا ميل موجگير مي گويند )بين دو چرخ يك محور قرار ميدهند تا در صورت وجود فشارهای نابرابر چرخ سنگين تر روی چرخ سبکتر تاثيرگذاشته و هم بار از روی چرخ سنگین تا حدودی بر داشته شده و هم چرخ سبک سنگينترشود و چسبندگی بدست آورد...ضمنا" خودرو دچار چرخش حول محور طولی نشود(roll over )

در زانتيا برای حل مشکل فوق سيستم تعليق اين قابليت رو داراست که اين شرايط را حس کرده و بسته به وزن منتقل شده در سرپيچها فشار روی هر چرخ را تغيير دهد تا خودروهم دچار رول اور نشه و هم چسبندگيش در بيشترين ميزان قرار بگيرد و چرخ سنگين شده و سبک شده درپيچ نداشته باشيم.....شما اگر عقب زانتيا رو سنگين كنيد دوباره سيستم فشار عقب رو بالامي بره تا بار به صورت يكسان روی هر دو محور تقسيم بشه.

زانتيااين کار را به کمک يك ای سی يو(ECU) مخصوص سيستم تعليق و پمپ هيدروليك خاص خودش انجام ميدهد و شرايط همواره به کمکاين ای سی يو تحت کنترل است.

به همين دليل در خودروهای داخلی زانتيا از نظر چسبندگی بالاترين است.به عنوان مثال نشريه سوئدي Teknikens Värld يك دستگاه زانتيا ي V6 را با يك دستگاه گلف GTI شش سيلندر در يك مسير مارپيچ به طول 2530 متر تست نموده كه با اين كه قدرت موتور گلف حدود 17 اسب بخار بيشتر است اما زانتيا حدود 6 ثانيه سريعتر مسير را به پايان رسانده است!
عدد 0.92 جي در حدود خودرو هاي سوپر اسپرت ژاپني است و جالب اينجاست كه زانتيا اين عدد را با لاستيك هاي استاندارد 205/55/R15 بدست آورده است.



در پايان توجه شما را به نتايج تست چند خودروي مطرح كه توسط مجله معتبر CAR AND DRIVER انجام شده است جلب مي نمايم:

Acura NSX 0.93
BMW 325 0.82
BMW M3 0.86
Corvette ZR-1 0.92
Camaro 0.78
Dodge Neon 0.80
Ferrari 512TR 0.92
Ferrari F40 1.01
Ford Mustang 0.82
Infiniti Q45 0.77
Jaguar XJS 0.77
Lexus SC300 0.82
Oldsmobile 88 0.79
SAAB 900SE 0.81
Volvo 850T 0.81
Toyota Supra T 0.95
Citroën Xantia 0.92

ضریب درگ
پایداری یک خودرو علاوه بر ضریب جی به ضریب درگ نیز بستگی داره که مربوط به آیرودینامیک ماشین هست و در تونل باد اندازه گیری میشه

برخلاف ضریب جی که هرچی عدد بزرگتری باشه نشون دهنده پایداری بهتره، ضریب درگ هرچی کمتر باشه نشان دهنده آیرودینامیک بهتر و پایداری بیشتره

توضیحاتی درخصوص ضریب درگ:
آیرودینامیک یه ماشین رو با ضریب درگ میشناسن و این ضریب بین 0 تا یک هست (صفر عملا وجود نداره)، بدترین حالتش یک هست، اکثر کامیونها و اتوبوس ها نزدیک به یک هستن یعنی آیرودینامیک خوبی ندارن، کمترین مقدار این ضریب بین خودروهای سوپر اسپرت حدود 0.22 هست

دو دسته کلی نیروی مقاوم (درگ) درخودرو داریم:
1- اونهایی که باعث کم شدن سرعت و افزایش مصرف سوخت میشن
2- اونهایی که پایداری ماشین رو بهم میزنن (یعنی حول 3 محور تغییر مکان یا دوران میدن)

گروه اول: باعث کم شدن سرعت و افزایش مصرف سوخت میشن
دوستان قبول زحمت کردن تو این تاپیک به بیشتر واقعیتهای علمی وتجربی اشاره کردن
(در پست اول عکسها فیلتر شدن و قابل دیدن نبودن )

درگ کل = (جرم حجمی هوا x سرعت x سرعت x سطح مقطع موثر xضریب مقاومت ) تقسیم بر 2
بد نیست بدونین چندین نوع درگ داریم :
1-درگ ناشی از فرم و Shapeجسم
2- درگ پوسته ای
3-درگ ناشی از اغتشاش
4- درگ القایی ناشی از نیزوهای بالابرنده Lift
5-درگ موجی
بدون در نظر گرفتن این 5 نوع درگ نمیشه ضریب مقاومت یا Cd رو حسابی پایین اورد
فقط با تونل بادهای فول سایز میشه ضریب درگ (مجهول در همین فرمول ) را محاسبه کرد
البته محاسبه عدد رینولدز برای پیش بینی رفتار و چسبندگی هوا بر روی سطوح مختلف خودرو بسیار حیاتی است
مهمترین اصل در این گونه محاسبات بررسی تغییرات فشار در نقاط مختلف هست (میدونین که تغییرات فشار باعث ایجاد نیرو از فشار زیاد بسمت فشار کم میشن )
باقی مطالب رو هم که دوستان در مجموع گفتن


گروه دوم - اونهایی که پایداری ماشین رو بهم میزنن
مهمترین اصل : تعیین موقعیت مرکز فشار روی خودرو Acو موقعیتش نسبت به مرکز وزن خودرو Cg
کل فشارهایی که روی ماشین وارد میشه رو تو نقطه ای (مثلاروی شیشه جلو) متمرکز تصور کنین بنام Ac و ببینین چطور حول مرکز وزن ماشین Cg ، نیرو میده و با فواصل مختلف لنگر میندازه http://www.tuningforum.ir/images/imp...9/03/sad-4.gif
این مرکز فشار دائم در حال بازی و تغییره (بادهای جانبی و تغییرات پیوسته در توزیع فشارهای باد روی بخشهای مختلف ماشین ) حتی مرکز وزن ماشین هم داره تغییر مکان میده که بایدمحاسبه بشه !!
تمام ناپایداریها و حالتهای سبکب و گیجی ماشین در سرعتهای بالا ناشی از اصل علمی فوق هستن
بهینه ترین موقعیت نقاط Ac , Cg بهترین پایداری رو میدن (قبول داریم که کار خیلی سنگین و سختیه که فقط با محاسبات کامپیوتری سنگین و تونل باد به نتیجه مطلوب میرسه)
حتی تغییر زاویه چرخهای جلو هم محاسبات رو تغییر میده چون هر جسم در حال دورانی، اتوماتیکوار نیروی بالابر و مقاوم خاص خودش رو ایجاد میکنه و......

پس اضافه کردن قطعاتی مثل اسپویلر بال عقب اسکیرت و .... بدون دونستن رفتار دقیق هوای اطراف اونها ، ریسک بدتر شدن رو هم داره :مثلا بال عقب (برای افزایش پایداری و نیروی رو به زمین ) :اگر با زاویه دقیق نسبت به جریان هوایی که از روی شیشه عقب به سمتش میان ،نصب نشه خودش دچار ویک و اشفتگی شدید و واماندگی و افزایش درگ میشه میشه

ضریب درگ در خودروهای داخلی:
405 میانگین 0.30 (به منابعی که گذاشتم مراجعه کنید)
پژو پارس از 405 ضعیف تره ولی منبع معتبری براش نیست میگن حدود 0.32 تا 0.33
زانتیا برابر 0.31
سمند برابر 0.35
تندر 90 برابر 0.36
206 برابر 0.33

سيتروئن زانتيا : ماکزيمم شتاب جانبی قابل تحمل در سطح خودروهای داخلی 0.92 جی ( البته اگر لاستيكهای استانداردسيتروئن برای زانتيا با سايز 215 يا 225 تعويض شود تا نزديك 0.94 جی هم افزايش ميابد)
پژو 206 استاندارد تيپ5 : 0.85 جی
سمند و 405 استاندارد: 0.83 جی ( سمند كمي از 405 بالاترو 0.837 جی است)
پزو 206 استاندارد تيپ 3 : 0.81 جی
اين رو هم اضافه کنم که اگرارتفاع تعليق405 و سمند نزديك 5 سانتيمتر پايين تر باشد (طبق مدلهاي اصلي در فرانسه) ميتوانند برابر پژو تيپ 5 206 شتاب جانبی تحمل کنند.