Hiệu quả của việc thay thế bằng bánh xe{0}}có trọng lượng nhẹ hơn đáng kể như thế nào?

Bản chất của việc thay moay ơ bánh xe là giảm khối lượng bung (vẻ đẹp chỉ là thứ yếu).

Khối lượng bung là gì?
Các đường màu xanh tượng trưng cho phần thân xe, đường màu đỏ là bánh xe và các bộ phận khác. Nối liền giữa chúng là những đường màu vàng tượng trưng cho lò xo và phần màu xanh tượng trưng cho bộ giảm xóc. Tất nhiên, trên ô tô thực tế cũng có một loạt cơ cấu treo để hạn chế chuyển động của các bánh xe. Phần này được bỏ qua ở đây do tôi thiếu kinh nghiệm.
Về mặt kết cấu, phần khối lò xo bao gồm các phần màu đỏ, vàng và xanh lá cây như trong hình, cụ thể là (nhưng không giới hạn): trục bánh xe, lốp (bao gồm cả ốc vít), thanh giằng, lò xo, bộ giảm xóc, thanh giằng, cụm phanh (trống phanh hoặc đĩa phanh + ống thổi) và đối với một số mẫu xe, trục truyền động, cầu tổng thể, v.v.
Thực ra bạn có thể nghĩ thế này: sở dĩ bức tranh vẽ kỳ lạ như vậy là để cho những người không có khái niệm về khối lượng bung và khối lượng không treo tưởng tượng về chiếc ô tô như sau: chiếc ô tô có thể được chia thành hai phần, một phần là phần lăn về phía trước trên mặt đất, sau khi tháo lò xo và giảm xóc vẫn có thể đặt vững chắc trên mặt đất. Phần này là khối lượng không bị bung. Phần còn lại là kết cấu phía trên nơi hành khách ngồi, nếu tháo bỏ hệ thống treo thì phần này sẽ sập xuống và hôn đất. Nó phải có lò xo và giảm chấn để đỡ bộ phận này. Và phần này là phần bung. Hai phần được nối với nhau bằng lò xo và giảm chấn. (Tất nhiên, lò xo và bộ giảm chấn thường được coi là khối không có lò xo.)

Hiểu được điều này là nắm được bản chất cơ bản của vấn đề này. Đây cũng là lý do tại sao tôi không hài lòng với những lời giải thích về việc tối ưu hóa khối lượng lò xo được tìm thấy trong các phương tiện ô tô hiện nay, đó là xây dựng mô hình đơn giản hóa này và sau đó nghĩ đến việc tối ưu hóa khối lượng lò xo. Điều này sẽ rõ ràng hơn nhiều sau khi xem xét nó.

Tầm quan trọng của việc giảm khối lượng lò xo
Có câu nói: 1 kg khối lượng bung, 10 kg khối lượng không bung. Điều này có nghĩa là việc giảm khối lượng bị treo đi 1 kg sẽ đạt được hiệu quả tối ưu hóa gần tương đương với việc cắt 10 kg khỏi khối lượng không bị treo. Câu nói này tất nhiên chỉ được lưu truyền trong dân gian, tình hình thực tế còn phức tạp hơn. Cần xem xét từ hai khía cạnh: xem xét riêng lợi ích do việc giảm khối lượng bung mang lại và xem xét toàn diện tác động của khối lượng bung và không treo lên ô tô.
Đầu tiên, chúng ta hãy xem việc giảm khối lượng bung sẽ có tác động như thế nào.
Nó chủ yếu thể hiện ở hiệu suất tăng tốc và giảm tốc.
Đây là ý nghĩa của 1 kg khối lượng bung và 10 kg khối lượng không treo.

Nguyên tắc rất dễ hiểu. Là bộ phận được kết nối trực tiếp với trục xe, quán tính quay của trục bánh xe và lốp có tác động rất trực tiếp đến hiệu suất. Dù là 250 PS hay 280 PS, 350 Nm hay 420 Nm, trước tiên bạn phải vượt qua quán tính quay của trục bánh xe và lốp trước khi mô-men xoắn có thể được truyền qua trục bánh xe và lốp xuống đất. Việc giảm trọng lượng của trục bánh xe và lốp xe (bao gồm cả đĩa phanh quay) có thể giúp việc truyền lực trực tiếp hơn.

Tuy nhiên, chỉ xem xét tác động của việc giảm quán tính quay đến hiệu suất tăng tốc và giảm tốc thì không liên quan gì đến ống xếp và thanh giằng. Vì chúng không quay cùng với bánh xe nên khả năng cản trở của chúng không khác gì phần không có lò xo. Vậy thì tại sao những người thích thay đổi ống thổi, đĩa và thích cân chúng lại nghĩ như vậy?
Điều này liên quan đến một khía cạnh khác của việc xem xét.
Tỷ lệ giữa khối lượng bung và khối lượng không bung
Điều này đòi hỏi phải sử dụng mô hình đơn giản hóa được tạo thủ công trước đó.
Đối với ô tô, mặt đường chắc chắn không phẳng như gương. Chưa kể các ổ gà, gờ giảm tốc, nắp hố ga, các loại đá khác nhau sẽ gây rung lắc, nếu quan sát kỹ đường nhựa thì bề mặt khá gồ ghề.
Nhưng trong một chiếc xe thoải mái, chúng ta cảm thấy nó êm ái như lụa. Ngoài việc sử dụng kết hợp lò xo và giảm xóc mềm hơn thì việc tăng tỷ lệ khối lượng bung và không treo cũng là một phương pháp hữu hiệu.
Xe tải có một đặc điểm thú vị là khi trống, xe rung lắc dữ dội, phải chất thêm vật gì đó mới chạy ổn định.

Lý do cho điều này là do tỷ lệ giữa khối lượng bung và khối lượng không bung đã tăng lên.

Hãy quay trở lại mô hình đơn giản hóa. Toàn bộ lực nảy trên mặt đường ban đầu tác dụng lên phần không có lò xo. Sự nảy lên của phần không có lò xo khi đó cần tác động vào phần có lò xo thông qua các lò xo và giảm chấn. Ở trạng thái đứng yên, trọng lượng do lò xo chịu chính là trọng lượng của phần bị bung. Khi bộ phận không có lò xo nảy lên, nếu lò xo nén hoặc giãn ra, nó sẽ phá vỡ sự cân bằng và tạo thêm áp lực. Theo định luật thứ hai của Newton, áp suất do lò xo tác dụng lên phần không bị bung cũng sẽ tác dụng như nhau lên phần bị bung. Tại thời điểm này, có hai lựa chọn (hoặc có thể áp dụng cả hai):

Đầu tiên, tăng khối lượng của phần có lò xo, giống như việc chất hàng hóa lên một chiếc xe tải, bằng cách tăng khối lượng của phần có lò xo để làm suy yếu gia tốc do sự nảy của phần không có lò xo truyền qua lò xo. Tóm lại, lực nảy xuống là nhờ trọng lượng của xe.
Thứ hai, giảm khối lượng của phần không có lò xo để lực bật lại cần thiết để phần không có lò xo tạo ra lực nảy tương tự giảm đi, nhằm giảm tác động lên phần bị bung.

Tóm lại, tỷ lệ khối lượng của phần có lò xo và phần không có lò xo cần phải tăng lên.
Tất nhiên, tình huống lý tưởng là khối lượng của phần có lò xo và phần không có lò xo đều giảm, nhưng mức giảm ở phần không có lò xo thì lớn hơn mức giảm ở phần có lò xo. Tỷ lệ tổng khối lượng của phần có lò xo và phần không có lò xo vẫn tăng.
Vì vậy, một số người thường cho rằng xe nặng hơn thì chạy ổn định hơn ở tốc độ cao. Điều này có phần hợp lý, nhưng nhận định chính xác hơn là tỷ lệ khối lượng của phần có lò xo và phần không có lò xo lớn nên dẫn động ổn định hơn.

Những lò xo và giảm xóc không thể thiếu
Là bộ phận kết nối hai phần và có nhiệm vụ đỡ, truyền lực, hấp thụ lực tác động nên việc lựa chọn lò xo, giảm chấn có tác động lớn hơn. Lực nảy của phần không có lò xo tác dụng lên phần bị bung bao nhiêu sẽ do lò xo và giảm chấn quyết định hơn.
Vì vậy: Sửa đổi là một quy trình kỹ thuật có hệ thống và điều cần thiết là tránh-sửa đổi một chiều.