-=-=-=-=-=-=- กลับหน้าหลักเวบบอร์ด ของ www.4x4.in.th -=-=-=-=-=-=-

E85ZUK

Posted : 5 / 8 / 2014, 17:37:24

มีข้อความ
__ __

ไม่ให้บอร์ดเหงา...จลน์ศาสตร์ล้อ Wheel Dynamics
ไม่ให้บอร์ดเหงา...แต่เอาให้มึนกันอีก

กลศาสตร์มี2ภาคคือ สถิตย์ศาสตร์Staticsและจลน์ศาสตร์dynamics วันนี้มาทบทวนว่าล้อรถมีแรงจลน์ศาสตร์dynamicsต่างๆเป็นเช่นไรกัน

1.แรงที่พื้นและแรงบิด(ปั่น)
-แรงที่มาถึงเพลาขับล้อคือแรงบิดในเพลาขับที่มาจากเครื่องผ่านเกียร์ต่างๆ แรงที่ล้อกระทำกับพื้น=F เมื่อแรงแรงบิดในเพลาขับ=T ได้สมการคือ
T=Fxr(N-m) หรือ F=T/r(N) โดยที่ r=รัศมีล้อ(m) ผลคือ

*ยางเล็ก =rเล็ก Fที่กระทำกับพื้นก็มากกว่า ขณะที่ยางใหญ่ =rใหญ่ Fที่กระทำกับพื้นก็น้อยกว่า
*ดังนั้นใครยางใหญ่ เครื่องเดิม เกียร์เดิม แรงตะกุยที่พื้น+ขึ้นเขาก็ลดลง ออกจ๊ากๆลำบากหน่อยคืออัตราเร่งที่กระทำกับพื้นลดลง ครัทช์ลื่นง่ายจากมวลเฉื่อยยางที่เพิ่มขึ้นด้วย เปลี่ยนอัตราทดtransfer gearก็ต้องดูด้วยว่าเกียร์นั้นรับม้าและแรงบิดสัมพันธ์กับม้าและบิดเครื่องเดิมหรือไม่ ไม่งั้นเกียร์และระบบส่งกำลังโดยรวมก็พังเร็ว นี่รวมเฟืองท้ายและเพลาต่างๆด้วย เวลาออกแบบเกียร์ ขนาดมิติต่างๆและวัสดุรวมถึงกรรมวิธีผลิตผิวเกียร์จึงขึ้นอยู่กับแรงเหล่านี้ด้วย ถ้าไม่อยากพังไวก็ต้องโมดิฟายให้สัมพันธ์กันไม่งั้นก็หาspareไว้ให้พอ สิ่งหนึ่งที่มักฟ้องก็คือผิวหน้าเกียร์สึกไวมีเสียงหรือลูกปืนไปไว ขึ้นกับว่าใครมีsafety factor marginตอนออกแบบไว้เยอะกว่ากัน วัดดวงกันเอาเองถ้าไม่ทำวิศวกรรมย้อนกลับเพื่อเช็คก่อนแปลงไม่งั้นก็ต้องมีแรงขยันเปลี่ยนเรื่อยๆ
*เสียเงินเพิ่ม

2.ความเร็ว
- P=FxV=Txw

*กำลังม้าP = แรงที่กระทำกับพื้นF x ความเร็วV หรือ แรงบิดในเพลาขับT x ความเร็วเชิงมุมw
*จากสมการกำลังม้าPที่ดูเหมือนล้อใหญ่ตีนปลายจะไหลดีแต่ความเป็นจริงไปแพ้แรงเสียดทานทั้งหลาย ทั้งแรงเสียดทานจากที่ยางใหญ่ โดยเฉพาะลมปะทะตัวรถที่ทรงเรขาคณิตเช่นน้องซูที่แรงลมปะทะเพิ่มเป็นกำลัง2ของความเร็วดูจากสมการข้างล่าง

Fd=1/2*Cd*V^2

3.แรงกระทำต่อช่วงล่างและเบรค
-แรงหมุนเฉื่อยจากGyration Force ตัวนี้เป็นแรงเฉื่อยที่เกิดในแนวแกนหมุนล้อ เวลาจะหักเลี้ยวจะทำให้เกิดแรงต้านกับทิศทางเคลื่อนที่ ลองเปิดพัดลมตั้งโต๊ะแล้วยกฐานพัดลมหมุนตั้งฉากกับแกนหมุนจะเจอแรงตัวนี้ ไม่ต้องตกใจไป ขอบอกว่าแรงตัวนี้ในล้อเยอะกว่ามากๆ Rolling Moment of Inertial สมการ

M=I*a

I=m(R^2+3/4*r^2) โดยที่ m=มวลล้อ, R=รัศมีล้อวัดจากศก.ล้อไปตรงกลางแก้มยาง r=รัศมีส่วนเนื้อยางหรือสูงแก้มยาง/2
a(alpha)=อัตราเร่งเชิงมุม
จะเห็นว่าตัวนี้แปรโหดยกกำลัง2กับค่ารัศมีตั้ง2ตัวเลย

ถ้าล้อใหญ่นน.เยอะขึ้นผลคือ
*เบรคทำงานหนักขึ้นจากแรงหมุนเฉื่อย สึกหรอไว ลงเขาทำงานหนักขึ้นอีก
*ระบบคันส่งพวงมาลัยมีแรงกระทำมากขึ้นขณะเลี้ยวเปลี่ยนทิศ สึกหรอไว อายุสั้นลง
*ระบบลูกปืนล้อมีแรงกระทำมากขึ้นขณะเลี้ยวเปลี่ยนทิศ สึกหรอไว อายุสั้นลง
*ฟาดเชื้อเพลิงเพิ่ม
*เสียเงินเพิ่ม

-แรงเหวี่ยงจากน้ำหนักล้อ ถ้าล้อใหญ่ที่เพิ่มขึ้นผลคือ
*F= m*V^2/r (N) mคือมวลล้อ แรงเหวี่ยงตัวนี้เพิ่มเป็นกำลัง2ของความเร็วผิวล้อ ยิ่งล้อใหญ่ความเร็วผิวยิ่งมากมวลก็มากไปกันใหญ่
*ระบบลูกปืนล้อมีแรงกระทำมากขึ้น สึกหรอไว อายุสั้นลง
*ฟาดเชื้อเพลิงเพิ่ม
*เสียเงินเพิ่ม

-แรงมวลเฉื่อย (Unsprung mass) ที่เกิดใต้แหนบหรือสปริงช่วงล่างF=mg(N) โดยที่mคือมวลล้อ gคืออัตราเร่งโน้มถ่วงโลก ทดลองได้โดยเอานน.ต่างๆติดใต้สปริงเล็กๆแล้วขยับมือขึ้นลงจำลองช่วงล่าง ของที่เบามากๆแทบจะตามสปริงขึ้นลงได้ทัน ในขณะที่หนักๆจะหน่วงช้ากว่ามาก หากถ้าล้อใหญ่ผลคือ
*นน.ล้อที่เบากว่าแรงกระทำก็ลดลง แต่ถ้าล้อใหญ่ก็หนักกว่ากระเทือนกว่า การตอบสนองติดแนบพื้นถนนก็ลดลงทำให้ควบคุมยากกว่าที่ความเร็วสูงๆ
*ถ้าล้อใหญ่ช่วงล่างสึกหรอไว อายุสั้นลง
*เสียเงินเพิ่ม

ทีนี้มาดูว่ารถ Formular1 ทำไมล้อจึงยักษ์ๆ หลักๆก็มี2ข้อ

1.ม้าเยอะเกิน600ตัวพื้นที่ถ่ายแรงต้องมีพอไม่ให้ล้อฟรี รวมถึงบังคับเลี้ยวได้ดี
2.จานเบรคต้องโตเพื่อสั่งหยุดได้ ช่องในล้อก็ต้องมีให้พอใส่จาน

ล้อแม็กจึงเกิดเพราะเบาไว้ลดแรงมวลเฉื่อย (Unsprung mass) ที่เกิดใต้แหนบหรือสปริงช่วงล่าง ยางseriesต่ำจึงเกิดด้วยเพราะสาเหตุเดียวกัน ทีนี้เห็นรถบ้านแม็กล้อใหญ่ยางseriesต่ำแต่เบรคจานจิ๋วเต็มบ้านเต็มเมืองเลยซินะ เสียดายเงินเพราะจริงๆออกแบบมาเพื่อ2ข้อข้างต้นจริงๆแต่ใช้ไม่คุ้มสมรรถนะจริงๆ แต่ผลตอบสนองเพราะนน.ที่เบาลงกับยางไม่โย้ก็ยังมีให้เห็นบ้างว่าดีขึ้น

ผมเองชั่งนน.ยางเลยเวลาเปลี่ยนถ้าทุกอย่างสเปคเหมือนกันผมเลือกตัวเบาสุด บอกได้เลยว่าไม่เคยผิดหวัง มียี่ห้อตลาดตัวนึงที่มักเบากว่าเพื่อนแต่ราคาร้องไห้เหมือนกัน เบาๆมักแพงเหมือนconceptของพวกจักรยาน/เครื่องบินและยานอวกาศเลย

ส่วนใหญ่ในต่างประเทศที่เปลี่ยนล้อใหญ่มักทำtransfer gearไว้เฉพาะ Low คือ lowสุดๆสำหรับล้อโตเลยไว้ปีนหิน high ก็ยังคงเดิมๆไว้เดินทางไกลได้ แต่วัสดุเกียร์และอบชุบแจ่มๆทั้งนั้น