Hamarosan visszavonhatatlanul beköszönt a tavasz. Minden motoros erős késztetést érez arra, hogy előrántsa a sufniból az átmenetileg konzervált gépeket. Hasznos lehet a biztonságos motorozásra vonatkozó ismeretek felidézése is. A cikk ebben próbál segíteni és közös elmélkedésre késztetni.

A „talpon maradás” kulcskérdése az aszfalt és kerekek közötti jó tapadás. A  korszerű sportmotorok nagy teljesítmény tartalékkal rendelkeznek. Ezért a gyors kanyar sebesség elérésének nem a motor erő növelése a záloga, hanem a versenygépben tomboló „erőmű” teljesítményének átvitele az aszfaltra. A motogp mellett működő gumigyártók óriási energiát fektetnek ennek a problémakörnek a kezelésére. Emellett egyre gyakrabban találkozunk a biztonságos motorozást szolgáló eszközökről:  kipörgés gátlóról, motorvezérlő egységről, dinamikus súrlódás felépülését támogató Big Bang vagy Twin Pulse gyújtásvezérlésekről.

Nem haszontalan felidézni néhány iskolapadban szerzett ide vonatkozó ismeretünket. Meggyőződésem, hogy a jelenségek fizikájának ismerete mindig megkönnyíti az adott problémakör kezelését. 
Ha megvizsgáljuk a súrlódás, a kanyarban elérhető sebesség és a dőlésszög kapcsolatát, láthatóvá válik ezek súrlódási együtthatótól való függése.

Ha állandó sebességgel haladunk kanyarban, a gumiköpenyre átvitt centrifugális erőt a súrlódási erő ellensúlyozza. Annak feltétele, hogy ne sodródjunk ki a kanyarban, a centrifugális erő értéke nem haladhatja meg a nyugvó súrlódás értékét.

Maximális dölésszög a maximális kanyarsebessébnél alakul ki. Csúszás határon a következő  kapcsolat áll fenn a paraméterek között:

Fs= Fc;  mgm = mv² _max/R

v²_max = Rgm

tga = Fc/G = m v²_max /R mg

tga = v²_max /Rg = Rgm/Rg

tga = m

 

 

 

ahol      Fs  surlódási erő (N)

            Fc  centrifugális erő (N)

            G   súlyerő (N)

            g    gravitációs állandó (9,81 m/s²)

            R   kanyarodási sugár (m)

            v    kanyarodási sebesség (m/s)

            α    dőlés szög

            m    súrlódási együttható

 

 

Tehát mind a kanyarban elérhető maximális sebesség mind a  maximális dőlésszög alapvetően a súrlódási együtthatótól függ, azzal egyenesen arányos. Ezért a gumigyártók számára kulcsprobléma a gumiköpeny és az aszfalt közötti súrlódási együttható megnövelése.

Az alábbi táblázat adott surlódási együtthatok mellett elérhető dölésszögeket mutatja.

Aszfalt típusa	Surlódási együttható	Maximális dőlésszőg (fok)
Versenypálya	1,60	58
Érdes aszfaltburkolat	1,20	50
Normál aszfaltburkolat	0,90	42
Sima aszfaltburkolat	0,70	35
Macskakő burkolat	0,50	27
Nedves por	0,30	17

Ennek értékét a kapcsolódó anyagok tulajdonsága határozza meg. Kedvező, ha az aszfalt felülete érdes, valamint olyan tulajdonságokkal rendelkező gumikeveréket sikerül kifejleszteni, mely biztosítja a gyorsításhoz, fékezéshez, kanyarodáshoz szükséges nagy tapadást. A problémát nehezíti, hogy a körülmények - gumi hőmérséklete, aszfalt érdessége, nedvessége - folyamatosan változnak, és gyakran ellentétesen ható feltételeknek kell megfelelni. Ilyen például a hosszú élettartam igénye, illetve az aszfalt egyenetlenségeibe jól „kapaszkodó” lágy szerkezetű – ezért  gyorsan „elfogyó”- anyag biztosítása.

Természetesen nem készíthető minden körülmények között ideálisan viselkedő keverék, de jól kezelhető ez a probléma úgy, hogy a gyártók a változó feltételekhez más-más gumitípus kínálnak. A különböző keverékekkel követhetjük az aszfalt hőmérséklet néhány fokos változását, készülnek mindössze néhány kört elviselő nagyon puha kvalifikációs gumik. Egészen más a vizes és százaz aszfaltra szánt anyag összetétele, sőt mintázata is. Az aquaplaning jelenség (kerék felúszása a vízpárnára) elkerülése érdekében a vizes köpenyek mély vízkidobó hornyokkal készülnek, míg száraz felületen a teljesen sima slick gumik adják a legjobb tapadást.
A motoros feladata a létező gumi kínálatból az ideális keverék kiválasztása.
Nem olcsó mulatság a mindig jó állapotú, a körülményeknek leginkább megfelelő gumi előteremtése, de előbb utóbb mindenki rájön, hogy ezen nem szabad spórolni. Tudni kell, hogy a gumiköpeny tulajdonságai nagyban változnak a hőmérséklettel. Az optimális értékeket üzemi hőmérsékleten érik el. Hűvös szezon eleji körülmények között fokozottan szükséges a gumi melegítő használata. Fontos az előírt tömlőnyomás betartása. Ismeretlen pálya esetén kiemelt figyelmet érdemel a "súrlódás színpadának" passzív résztvevője, az aszfaltcsík. A nyomvonalán kívül fel kell térképezni felszíni jellemzőit, az egyenetlenségeket és a különböző tapadású részeit.

Térjük vissza egy pillanatra a fizikához.

Eddig a centrifugális és súrlódó erő vetélkedéséről beszéltünk, de szinte mindig van még egy szereplő a küzdőtéren. Ez a mozgás irányú gyorsító erő gázadáskor, illetve lassító erő fékezéskor. Érdekes következtetésekhez jutunk ezek együttes vizsgálatakor.
Kamm mérnök tanulmányozta elsőként behatóan a kerékre ható erőket. A tapadásból adódó erőt haladási irányú és oldal irányú összetevőkre bontotta. Az oldalirányúak kanyarodás közben, a haladási iránnyal azonos komponensek gyorsításnál és fékezésnél játszanak fontos szerepet. Ezek eredője nem léphet túl egy bizonyos értéket a gumi megcsúszása nélkül. Fentieket figyelembe véve természetes, hogy nagy sebességű kanyar vétel esetén kevés tartalék áll rendelkezésre a motor gyorsításához illetve fékezéséhez.

A Kamm diagrammból jól követhető az oldalirányú és mozgás irányú erők aránya. Nagyságuk az eredő erővel sinusos illetve cosinusos összefüggést mutat, egymáshoz való viszonyukat a tangens cotanges függvény írja le.

 

 

 

 

Po= R x cosb               Po/Pm= ctgb

Pm=R x sinb                Pm/Po=  tgb

 

Ahol:    Po az oldal irányú erő

            Pm a mozgás irányú erő

            R az eredő erő

            b adott erő arányhoz tartozó szög (nem azonos a korábban említett dölés szöggel)

Például, ha közepes tempónál az oldalirányú erő kb. a tapadás felét éri el - ez nagyjából 30°-os dőlésszögnek felel meg - a kerületi erők 87 százalékát használhatnánk fékezésre vagy gyorsításra. Extrém kanyarsebességnél – kb 55 fokos dőlésszög esetén – ha az oldalerő tartalék 98 százalékát használjuk fel, az ábrából látható, hogy gyorsításhoz még a tapadás nagyjából 20 százaléka áll rendelkezésünkre.
A tanulság tehát, hogy a tapadást mindig meg kell osztani az oldalirányú és mozgásirányú erők között. A meglepő azonban az, hogy szinte maximális kanyarsebesség esetén is marad 20 százaléknyi tartalékunk gyorsításra, fékezésre.
A gyakorlatban ennek a tartaléknak illetve a kanyarodás közbeni gázkezelésnek óriási jelentősége van. Versenypályán ugyanis mindenki csúszáshatáron motorozik, de egyre többen csúsztatják kontroll alatt tartva a motor hátsó kerekét. Ettől a pillanattól a megcsúszásig ható tapadási súrlódást a kisebb mértékű mozgási (kinematikus) súrlódás váltja fel, a hátsó kerék nem csak gördül, hanem csúszik is az aszfalton a külső ív irányába. A megcsúszás pillanatától nagyon hatásos eszközzé válik a szakzsargonban stabilizációsnak nevezett gázadás.  Egyrészt azért, mert a csúszó kerékre ható eredő erő irányát kedvezően változtatja meg. A gázadás nélkül kanyarvételnél keletkező, a kanyar sugarával azonos irányú centrifugális erő a motort kereszt irányba sodorja. Gázadás hatására az eredő erő elhajlik a mozgás irányába, csökken a fajlagos oldalirányú sodródás. Másrészt azért, mert egy finoman adagolható eszközt kapunk a csúszás kontrollálására. Meglepő, de látjuk, hogy a megfelelően adagolt gáz növeli a motor stabilitását. Ezt a technikát – természetesen kisebb kockázattal -- előszeretettel alkalmazzák a supermotoban. Nem szabad azonban ezzel az eszközzel visszaélni. A gyorsítás nem eredményezheti az első kerék tapadásának elvesztését.
A korábbi motoros legendák, akik még nem rendelkeztek kipörgésgátlóval, művészi fokon használták ezt a technikát.

Érdemes pár szót ejteni a kiülésről is.

A motor valóságos dőlésszöge nem azonos, az elméletileg számított értékkel, (tga = Fc/G) mely a tömegközéppont és forgáspont által meghatározott egyenesre vonatkozik.

Ennek az az oka, hogy kanyarodás során a billenés forgáspontja a motor döntése miatt kivándorol a gumiköpeny közepéről a szélére. Egy 180 mm széles gumiköpeny esetén ez 90, 190-es guminál 95 mm- es forgáspont eltolódást jelent, ami a szükséges motor döntést 6-8 fokkal megnöveli. Ez az érték annál nagyobb minél alacsonyabban van a versenyző és a motor közös súlypontja és minél nagyobb a forgáspont elmozdulása. Egy újabb paradoxon! Nem az alacsony, hanem a magas ülésmagasságú motort kell kevésbé dönteni! Sokan állítják, hogy nagyobbat lehet a széles gumival dönteni. Látjuk, hogy nem lehet, hanem kell! Ezzel egészen addig nincs probléma, amíg van hova dönteni. A majrécsík jól jelzi ennek határait. A gumi peremen való túldöntésnél azonban lecsökken a felfekvő gumifelület, és ezzel a tapadás is.
Itt kap kitüntetett szerepet a kiülés, mert ezzel a motor tengelye visszabillenthető a pilóta és a motor közös tömegpontjának ívbelső felé való elmozdításával. Az előzőkből kiderül, hogy nem a motorülésen való lecsúszásnak van pozitív hatása, hanem az oldal irányú kiülkésnek. Arról nem is beszélve, hogy mennyi időkésést és fizikai erőfeszítést eredményez a mély lecsúszásból való visszakeveredés. Az is egyértelműen következik az elmondottakból, hogy hiba a kiülés látványa miatti öncélú forszírozása a majrécsík eltűnése előtti sebesség tartományban.

Profi versenyzők művészi fokon használják ezt a technikát. Szinte teljesen az aszfalton csúszva 60 fok feletti dőlésszöget érnek el.
 

Hiába azonban a jó tapadás, a kiváló gáz, fék és kormány kezelés, valamint a súlypont virtuóz módon történő áthelyezése, ha nem biztosított a gumi és a talaj folytonos érintkezése.

Ezt a feladatot a futómű hivatott megoldani. Később ennek a problémakörnek is felvázolom néhány vonatkozását.

Vissza a bloghoz

Új hozzászólás Frissítés