Pneumatici Grip e telemetria F1

Cosa sono il diagramma G-G, la traccia pneumatica e quella meccanica

Analisi dei dati telemetrici della F1: cos'è il diagramma g-g.

Ogni pista ha le sue caratteristiche peculiari, solitamente suddivise a prima vista in assetti ad alta, media o bassa deportanza. Le caratteristiche del tracciato impongono agli ingegneri di scegliere un particolare set di altezze di marcia (anteriore e posteriore). Durante i test pre-stagionali e le prove libere, molti dati sono stati forniti dal Sistema di telemetria F1 (è possibile ottenere alcuni dati della telemetria di F1 registrandosi sul sito F1 qui). Un dato importante da considerare è la quantità di tempo trascorso in una particolare condizione.

Che cos'è il diagramma g-g?

Per questo motivo, il diagramma g-g si rivela molto utile.

Il comportamento del pneumatico durante il suo rotolamento è la chiave principale per comprendere uno dei diagrammi più importanti del pneumatico: la diagramma g-g. Questo grafico è determinato da laterale e longitudinale forze funzioni del carico totale degli pneumatici.

diagramma g-g

Come abbiamo detto in precedenti capitoloI pneumatici sono l'unica fonte di coppie e forze dovute alla frenata, alla curva, alle accelerazioni, all'inclinazione della strada e all'aerodinamica.

diagramma g-g e forze.

Tutte queste forze sono possibili grazie alla presa di base con il terreno.

I pneumatici sono troppo complessi per essere considerati nel loro insieme, per questo motivo dobbiamo isolare e spiegare le loro caratteristiche separatamente.

La prima classificazione delle forze è tra laterale (generato dalla curva che crea la coppia di allineamento) e longitudinale (trazione e frenata).

La forza laterale è perpendicolare alla direzione in cui è diretta la ruota, senza tener conto dell'inclinazione o della campanatura.

Per studiare queste forze, ogni pneumatico, in ogni condizione operativa, è associato a un vettore che rappresenta le forze tra pneumatici e strada. Ogni vettore è suddiviso in sei componenti a seconda del sistema di assi di riferimento.

Dobbiamo iniziare a parlare del improntao semplicemente "stampare", l'area dell'oggetto battistrada del pneumatico a contatto con il suolo in qualsiasi momento.

Che cos'è il GRIP del pneumatico.

La cosiddetta "presa" o manipolazione tra l'impronta e il terreno è data essenzialmente da 2 fenomeni:

  • Adesione molecolare tra il battistrada e l'asfalto (o qualsiasi altra superficie)
  • Elementi in gomma bloccato nella strada tra le piccole pietre
  • Distorsione elastica della gomma

Il coefficiente di aderenza è definita dalla relazione: \(\begin{align} \mu=frac{F_y}{F_z} \end{align} \)

dove Fz è la forza verticale e Fy quello laterale.

Definizione importante nella definizione di aderenza dei pneumatici.

Con un forza laterale:

  • Pneumatico devia e si sposta lateralmentePiù la forza è elevata, più la gomma si deflette fino a quando il pneumatico inizia a scivolare, mentre la forza laterale rimane più o meno costante.

cos'è l'aderenza dei pneumatici

Considerando il rotolamento del pneumatico (quindi c'è una componente posteriore):

Angolo di slittamento di un pneumatico

Non c'è scorrimento nell'impronta, tranne che in prossimità del bordo d'uscita dove, ovviamente, le forze verticali sono basse.

Dall'immagine si vede l'angolo di slittamento: è il angolo tra l'effettiva direzione di marcia di una ruota in movimento e la direzione verso cui è orientata. In altre parole, è la differenza tra il punto in cui si trova l'auto e il punto in cui si trova la macchina. puntare (direzione) e dove sta effettivamente andando.

angolo di slittamento relazione di forza pneumatico

Curve di sensibilità al carico degli pneumatici.

Il comportamento del pneumatico è descritto da modelli molto complicati (ne abbiamo parlato -qui-). Infatti, le prestazioni del pneumatico sono profondamente influenzate dal valore assoluto del carico verticale. Inoltre, il l'attrito massimo del pneumatico dipende dall'angolo di slittamento. Questi due dati sono incorporati nel terzo grafico "Forza laterale vs carico". Naturalmente, l'obiettivo di un'auto più veloce è quello di avere la forza laterale più alta possibile per poter percorrere le curve a velocità molto più elevate.

Curva del peso iso per la presa laterale

Coefficiente di attrito rispetto all'angolo di slittamento

Carico vs. forza laterale Comportamento del pneumatico

Possiamo capire come i carichi verticali di un'auto durante una gara o semplicemente in città cambiano continuamente a causa di curve, accelerazioni, frenate, ecc....quindi quanto è complesso studiare il comportamento del pneumatico nel suo movimento.

Sentiero pneumatico: un effetto stabilizzante.

Un effetto di una forza laterale è la coppia di allineamento, ovvero la tendenza dello pneumatico a recuperare la sua posizione naturale di rotolamento e di orientarsi intorno all'asse z attraverso il centro della stampa.

Questo è un stabilizzante effetto.

Che cos'è la pista pneumatica?

La coppia di allineamento, come insegnano la matematica e la fisica, è il prodotto di una forza (la forza laterale) e di un braccio di leva. che in questo caso si chiama Traccia Pneumatica ed è la distanza tra il centro di prua e di poppa dell'impronta e il centro d'azione della forza laterale.

Dato che la stampa è asimmetrica, la La scia pneumatica è sempre presente e quindi la coppia di allineamento.

Traccia pneumatica e coppia di allineamento.

Ma la coppia di allineamento è solo uno dei termini della coppia sterzante, perché esiste un altro braccio di leva chiamato scia meccanica data dall'angolo di caster più la posizione del perno di articolazione rispetto al centro della ruota.

Quindi, il coppia di sterzo può essere definito come:

\(\begin{align} steering\,torque= aligning\,torque +mech_{trail}\cdot F_y \end{align} \)

O isolando Fy

\(\begin{align} steering\, torque= (pneu_{trail} +mech_{trail})\cdot F_y \end{align} \)
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