Чому автомобільні колеса мають отвори?

22

Якщо ви подивитеся на колеса автомобіля, ви помітите, що в них є отвори, які можуть бути різної форми (в основному круглі або прямокутні).

Чому у них такі дірки? Це не зменшує жорсткість коліс?

введіть тут опис зображення

mechanical-engineering automotive-engineering wheels

— PaulD
джерело

Я не знаю реальної відповіді, але здоровий глузд підказує мені, що вага не є реальним фактором (незначний відсоток зниження, який, швидше за все, перевищує (призначений для каламбуру) зносом або розміром шини). Скорочення тепла також малоймовірне, оскільки там вже багато руху повітря і менше металу означає менше теплообміну - ви отримаєте більше площі поверхні, закривши ці отвори. Аеродинаміка та естетика - єдині життєздатні речі, які я можу придумати. Я припускаю, що я міг би погуглювати це для вас :)

3

Вага - це набагато більший фактор, ніж ви йому присвоюєте. Деякі любителі автомобілів витрачають тисячі, щоб отримати колеса, виготовлені з легшого сплаву. Це дає неймовірні показники продуктивності та керованості, щоб мінімізувати неприбрану вагу автомобіля

— ММ

@Mike: Здоровий глузд залежить від того, хто такий простолюд. Як хтось, хто будує модельні літаки, я можу вам точно сказати, що здоровий глузд говорить мені, що крихітні отвори призначені для зменшення ваги. Ви бачите це одне колесо і думаєте, що це видалено невелику кількість матеріалу. Але якщо ви знімете автомобіль до його шасі, ви побачите набагато більше крихітних дірок скрізь у кузові. Усі ці дірки складаються. Серед будівельників літаків (модель і повний масштаб) є приказка: зменшити 1 г ваги в тисячі місць набагато простіше, ніж зменшити кілограм ваги з одного місця.

— slebetman

Це дозволяє оглянути гальмо, не знімаючи колесо

1

Якщо врахувати% ваги, заощадженої створенням отворів, це не% ваги автомобіля, а економія від початкової ваги самого колеса. Цей% може бути значним. Дивіться мою відповідь щодо важливості зменшення непотрібної ваги.

— Стів Івз

27

У автомобільних колесах є отвори, в основному, зважаючи на вагу та вартість. Кожен отвір - це шматок матеріалу, який ви не витрачаєте і не зважуєте колесо.

Як ще один бонус, отвори допомагають охолоджувати гальма, дозволяючи пропускати повітря всередину і зовні.

Форма та розміри отворів розраховуються, щоб мати мінімальний вплив на цілісність конструкції колеса.

— храповик виродка
джерело

2

Саме так я б сказав! Додатково: подивіться на ободи цих отворів, у них є невелике філе, яке допоможе запобігти розшаруванню та розтріскуванню тріщин

— Knigge46

2

Хоча вага і вартість, безумовно, є чинниками, я б очікував, що гальма будуть більш схильні до перегріву без отворів у колесах для вентиляції.

— supercat

1

Також зменшення маси колеса має додаткову перевагу: легше повертати, що зменшує кількість енергії, яка використовується для змушування автомобіля. Таким чином, автомобіль легший, але колеса крутяться без такої великої втрати потужності. Правильно?

— Джаспер

Я просто колючий кульок, я насправді не знаю - чи мають ободи отвору-у краще співвідношення міцності та ваги, ніж тверді ободи?

— кобурна

1

Хоча це деякі пристойні / хороші моменти, найбільша користь, особливо з інженерної точки зору, отримується від зменшення непотрібної ваги. це не інженерна відповідь, а більше відповідь кожного або відповідь з погляду техніка.

— агент-провокатор

19

Багато відповідей поки що згадували, що частиною мети отворів є зменшення ваги, але більшість з них не виражає, чому важливе зниження ваги на колесах. Є дві основні причини; Перший (також згадуваний Стівом Івесом) полягає в тому, що системи підвіски в транспортних засобах працюють краще, якщо маса, що не віджимається, зберігається якомога нижчою, а друга (не згадується поки що) полягає в тому, що вага гоління з коліс сприяє більш значному сприянню на продуктивність, ніж на гоління з решти транспортного засобу .

Щоб зрозуміти, чому це правда, врахуйте енергію, яку двигун повинен вкласти в автомобіль, щоб він рухався зі швидкістю : $v$ Для коліс можна виразити кутову швидкість у вигляді лінійної швидкості у вигляді

E = \frac{1}{2} m_{t} v^{2} + \frac{1}{2} I ω^{2}

$E=\frac12 m_tv^2+\frac12 I\omega^2$

де

- радіус колеса. Момент інерції колеса можна виразити як

де

- маса колеса. Тут

число між

ω = \frac{v}{r}

$\omega=\frac{v}{r}$

r

$r$

I = η m_{d} r^{2}

$I=\eta\ m_dr^2$

m_{d}

$m_d$

η

$\eta$

і 1, але ближче до 1, оскільки колесо ближче дотонкого обруча, ніж твердий диск. Звернути все це ще в

\frac{1}{2}

$\frac12$

де я використовував

як не обертову масу транспортного засобу. Отже, ви можете бачити, щомаса для гоління з коліс еквівалентна коефіцієнту гоління встільки ж маси з не обертових частин автомобіля.

\begin{aligned} Е & = \frac{1}{2} м_{т} v^{2} + \frac{1}{2} η м_{г} r^{2} \frac{v^{2}}{r^{2}} \\ = \frac{1}{2} (м_{с} + м_{г}) v^{2} + \frac{1}{2} η м_{г} v^{2} \\ = \frac{1}{2} [м_{с} + (1 + η) м_{г}] v^{2}, \end{aligned}

$\begin{align} E&=\frac12 m_tv^2+\frac12\eta\ m_dr^2\frac{v^2}{r^2}\\ &=\frac12 (m_s+m_d)v^2+\frac12\eta\ m_dv^2\\ &=\frac12[m_s+(1+\eta)m_d]v^2, \end{align}$

m_{s}

$m_s$ $1+\eta\simeq 2$

Існує додатковий, відносно незначний ефект, завдяки кутовому імпульсу, для якого вигідно зменшити вагу коліс. Завдяки збереженню моменту кута, кузов автомобіля буде схилятися до повороту назовні, коли колеса обертаються, щоб ініціювати поворот. Зменшення моменту інерції коліс зменшує їх кутовий імпульс і тим самим зменшує оберт кузова при рульовому управлінні.

— Кріс Мюллер
джерело

2

Це насправді найточніша відповідь. Якщо говорити непростою людиною, кожен кілограм ваги, знятого з коліс, - це як 10 фунтів від спущеної ваги. Це причина, що Centerline сконструював колеса Convo-Pro, і тому Ford перейшов на колеса Carbon Fiber для Mustang GT350. Чудова відповідь.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

1

Це єдина інженерна відповідь. Вага, що не висувається, є одним з найбільших факторів конструкції підвіски автомобіля та якості їзди.

— агент-провокатор

Ідеально сказана відповідь у перспективі інженерних принципів. :) Чудово!

— Джем Еріполь

17

В основному для зниження ваги. Характеристики керування автомобілем поліпшуються завдяки збереженню «максимальної ваги» (вага автомобіля, не ізольованого від землі пружинами, тобто колесами, осями, маточинами, гальмівними дисками, супортами тощо) якомога менше. Отвори в колесах зменшують цю вагу.

Менша вага допомагає незакріпленим частинам автомобіля уважніше стежити за нерівностями та зануреннями дороги.

— Стів Айвз
джерело

5

Отвори в колесах служать для кількох цілей. Вони зменшують вагу самого колеса, хоча і не набагато. Дірки в цих конкретних колесах фактично додають жорсткості та міцності колесо. Додаткові складки в сталі роблять її міцнішою, ніж якби вона була просто плоскою. Отвори також можуть допомогти запобігти накопиченню гальмівного пилу. Я вважаю, що Ratchet Freak правильно стосується повітряного потоку.

— Джейсон Хатчінсон
джерело

4

Це для повітряного потоку, щоб забезпечити додаткове охолодження. У більшості ситуацій додатковий потік повітря не допоможе. Але коли ви робите сильне гальмування, сходячи з гори, це може змінити різницю між вашою здатністю гальмувати і вашими гальмами не працювати від перегріву.

— user1689
джерело

3

Так, я погоджуюся, "момент інерції" є фактором виготовлення "спайкованих" коліс, отвори в пресованих колесах зменшать вагу і дозволять циркулювати.

Правда полягає в тому, що для такого роду колесо це багато в чому косметичне. Це також полегшує обробку вручну (отвори для пальців).

Для цього типу колеса не було б великої різниці, якби їх не було. Але навіть якщо вони були дисками, подрібненими із заготовки із магнієвого сплаву, вони можуть бути набагато тоншими між ступицею та ободами, таким же чином I-променевий профіль тонше квадратного бруса.

— мкензм
джерело

Привіт mckenzm, ласкаво просимо до інженерії SE. Чи можете ви пояснити "подібне колесо" для читачів, які не розуміють вашого значення? Я припускаю, що ви маєте на увазі запасні колеса на типових легкових та легких вантажівок, на відміну від високопродуктивних видів спорту та розкішних автомобілів. Або, можливо, ви просто мали на увазі стиснуте проти твердого. Також - не ясно, з ким ви погоджуєтесь, якщо ви не надаєте явного посилання. :)

— Повітря

1

Це пресований металевий ободок, що повністю відповідає дискам OEM, знайденим на багатьох автомобілях з 1980-х років. Це не одна деталь, і будуть тонкі шви. Напруження деформації у виробництві додає міцності. Це не "розділений ободок", ні дротяні спиці, ні оброблені, ні литі. Без отворів увігнута внутрішня поверхня може розвинути частковий вакуум зі швидкістю (ефект Бернуллі). Але турбулентність, як правило, значна. Вони побудовані до специфікації та ціни. Зазвичай підходить до гнізда ножиць, який підходить для трьох застосувань, який зберігається всередині цієї «чашки» в запасному колесі.

— mckenzm