Orice participant la cea mai banala forma de competitie auto stie ca cel mai elementar lucru este sa isi usureze masina astfel incat masina sa fie cat mai agila.

Sigur ca pentru 1 singura participare ajunge eliminarea bancheti si a scaunului din dreapta (in cazul in care esti singur in masina) dar daca vrei sa participi la mai mai multe etape ale unui campionat pentru amatori (spre exemplu Campionatele Judetene de Automobilism) sau chiar profesional (de ex. VTM) nu mai ajunge doar o usurare bruta ci incepe sa conteze pozitia centrului de greutate.

Ideal ar fi ca acesta sa se miste in functie de miscarea caroseriei relativ cu rotile (sa se afle permanent in centrul de ruliu) dar asta nu se poate… De aceea trebuie sa urmarim ca distributia greutatii automobilului (pozitionarea centrului de greutate) sa fie in asa fel incat automobilul sa fie usor manevrabil si predictibil.
 
 

1.1 Greutatea statica

Greutatea statica este greutatea care apasa pe fiecare anvelopa, cand automobilul este in repaus, echipat de cursa, ideal cu combustibil si echipaj (sau pilot) la bord. In cazul in care participati la curse la care se impune o greutate minima la sfarsitul cursei, cantitatea de combustibil de la bord fiind elementul cu care trebuie sa jonglati.

Cel mai bine ar fi ca greutatea de pe fiecare roata sa fie identica, obtinand astfel o masina cu comportament neutru. Avand in vedere ca marea majoritate a automobilelor existente in circulatie in Europa au motorul si tractiunea pe puntea din fata, acest deziderat este greu de atins. De aceea trebuie sa incercam ca greutatea de pe puntea din fata sa fie cat mai apropiata de greutatea de pe puntea posterioara. Egalizarea greutatilor de pe cele 2 punti se poate face prin mai multe cai, in functie de cat de pregatit este fiecare sa aduca schimbari automobilului cu care participa la curse.

Cand lucram la distributia statica a greutatii, utilizam in mod normal doua procentaje cu care analizam greutatile: procentul de greutate pe partea stanga si procentul de greutate pe puntea posterioara. Acestea se pot calcula cu formula:
  unde:    M_t - greutatea totala
            M_s - greutatea pe partea stanga
            M_r - greutatea posterioara
            M_{SF -} greutatea stanga fata
            M_DF - greutatea dreapta fata
            M_SS - greutatea stanga spate
            M_DS - greutatea dreapta spate
 
 

ATENTIE!!!

Distributia optima a greutatii se obtine doar prin incercari succesive, aceasta influentand foarte mult tractiunea si franarea unui automobil; insa nu uitati pentru ce fel de curse va pregatiti masina: daca este pentru curse in care sunt multe viraje trebuie acordata o atentie mai mare comportarii pe viraje decat la acceleratii, daca este doar pentru diverse curse unde nu vreti sa faceti altceva decat sa parcurgeti cat mai repede o distanta in linia dreapta este esentiala amplasarea centrului de greutate in asa fel incat puntea motoare se fie cat mai bine incarcata.

Amplasarea diverselor agregate cat mai jos posibil influenteaza in mod pozitiv, pe langa centrul de greutate, ruliul automobilului, acest lucru trebuind de asemenea testat deoarece, fara desene de uzina nu putem sti unde anume se afla centrul de ruliu al automobilului nici macar in repaus.
 
 

1.2 Greutatea diagonala

Greutatea diagonala ne arata distributia greutatii dupa diagonalele masinii. Calcularea procentuala a greutatii diagonale se face anlog calcularii grutatilor procentuale posterioare respectiv pe o parte si anume:
 

unde: Md - greutatea diagonala

Utilizarea acestei diagonale in mod uzual vine din cursele pe oval desfasurate pe continentul american. Daca un automobil are procentul greutatii diagonale pe diagonala SS - DF mai mare de 50% inseamna ca automobilul va avea un caracter mai subvirator (puntea fata tinde sa iasa din viraj) in virajele de stanga si va tinde catre supravirare in virajele de dreapta.
 
 

1.3 Cum sa cantaresti masina

Iata cateva puncte care nu trebuie sa le uitati cand cantariti un automobil:

• Convingeti-va ca podeaua este perfect neteda si orizontala. Chiar si unghiuri mici va pot da masuratorile peste cap.
• Convingeti-va ca masina sta orizontal si anume ca distanta de la sosea la pragul masinii este identica la toate colturile masinii. Daca nu beneficiati de o suspensie care sa permita acest lucru incercati prin scurtarea arcurilor dar acordati o atentie deosebita pozitiei de montare a acestora.
• Regalti presiunea in anvelope inainte de fiecare cantarire
• Puneti pilotul (echipajul in masina)
• Umpleti rezervorul la nivelul dorit (inceput/sfarsit de cursa sau o medie intre ele)
• Deconectati amortizoarele si bara antiruliu (stabilizatoare)
• Utilizati blocuri de lemn sau aluminiu de inaltimea placilor dispozitivului de cantarit pentru a muta masina pe acestea cand faceti modificari la masina
• Ininte de a o impinge inapoi pe placile de cantarire miscati fiecare colt al masinii pentru a elimina tensiunile din elementele elastice
• Convingeti-va ca rotile se afla in centrul placilor de masurat greutatea

1.4 Ajustarea distributiei statice a greutatii

• Singura posibilitate de schimbare a distributiei statice a greutatii in masina este repoziotionarea de componente sau utilizarea de balast.
• Pentru cresterea greutatii pe o parte mutati greutate la extremitatea acelei parti
• Mutati prima data lucruri usor de mutat si fixat dupa care incercati utilizarea balastului chiar daca in acest fel mariti un pic greutatea masinii

• NU puteti schimba greutatea diagonala a unei masini prin reamplasarea greutatilor in masina.
• Modificarea garzii la sol la un anumit colt al masinii aduce dupa sine modificarea greutatii diagonale
• Spre exemplu, marirea garzii la sol DF va aduce dupa sine cresterea greutatii la acest colt si la cel diagonal opus si reducerea greutatii la celalalte colturi. Invers, prin reducerea garzii la sol DF veti reduce greutatea in DF si SS si o veti mari pe diagonala SF-DS. Aceste modificari nu influenteaza distributia statica a greutatii.
• Cel mai bine este sa faceti modificari mici la o roata sau la cele diagional opuse pentru a nu fi nevoiti sa va intoarceti
• Faceti notite dupa fiecare schimbare; notati-va greutatile si garda la sol la cele 4 colturi ale masinii pentru a putea reveni la una din aceste setari in caz de nevoie
• Nu uitati sa verificati presiunea in anvelope deoarece variatia acestei aduce modificari importante ale greutatii diagonale.

1.6 Centrul de greutate

Centrul de greutate este un punct in care se considera ca este concentrata toata greutatea automobilului. Daca un automobil ar fi suspendat in centrul de greutatea ar sta in echilibru perfect atata vreme cat nici o alta forta externa nu ar actiona asupra lui.

Determinarea pozitiei centrului de greutate se face dupa cele 3 axe ale automobilului, adica dupa lungimea, latimea si inaltimea acestuia.

Pentru determinarea pozitiei longitudinale a CG este necesara cunoasterea greutatii totale, a greutatii pe puntea din fata si/sau pe cea din spate ("sau" - in cazul in care masina sta orizontal in timpul cantaririi) si a ampatamentului.

Fig 1.2 Pozitionarea longitudinala a centrului de greutate
 

 Distantele l1 si l2 de la CG la centrele rotilor de pe puntea fata respectiv spate se face cu ajutorul formulei:

Analog se calculeaza si pozitionarea laterala a CG.

                                                                              Fig 1.3 Pozitionarea laterala a CG

Insa cel mai important este sa se cunoasca pozitionarea verticala a CG, mai bine zis inaltimea acestuia.

 Fig 1.4 Determinarea inaltimii centrului de greutate
 
 

Pentru a putea determina inaltimea CG este necesra cantarirea automobilului cu una din punti ridicata, fiind necesara cantarirea cel putin unei punti si cunoasterea inaltimii la care a fost ridicata una din punti.
 
 

Reducerea inaltimii CG este benefica din punct de vedere dinamic deoarece transferul de masa in viraje se reduce odata cu reducerea inaltimii CG. Iata cateva exemple cu care voi incerca sa arat influenta pozitionarii CG si a distributiei greutatii. Exemplele sunt cladite unul pe celalalt, deci recomand urmarirea pas cu pas a lor.
 
 

Exemplul 1

Sa consideram ca avem o masina cu urmatoarele caracteristici:

Masa totala M_t = 1000 kg

Masa pe puntea fata M_f = 500 kg

Inaltimea CG H = 0 m

Roata	Masa statica pe anvelopa	Tractiunea disponibila
SF	250 kg	320 kg
DF	250 kg	320 kg
SS	250 kg	320 kg
DS	250 kg	320kg
Total	1000 kg	1280 kg

Tab. 1.1 Distributia statica a greutatii

Acest automobil teoretic are cate 250 kg pe fiecare roata. Utilizand o diagrama in care este prezentata tractiuea in functie de sarciana pe anvelopa (a se vedea curbele prezentate in capitolul anvelope) putem vedea ca fiecare roata poate transmite o forta longitudinala de 320 kg, deci, in total 1280 kg. In acest caz ideal, cand nu avem transfer de masa deoarece inaltimea CG este 0, automobilul poate vira cu o acceleratie laterala maxima de 1.28 g (12.55 m/s²), calculata cu formula:
 

acc lat maxima = Tractiunea disponibila / Greutatea totala

Pare a fi destul de bine pana cand luam in considerare si faptul ca in realitate se transfera masa de la anvelopele din interiorul virajului la cele de pe exteriorul acestuia deoarece apar fortele de virare pe toata perioada cat automobilul se afla pe o traiectorie curbilinie.
 
 

 Exemplul 2

Transferul de masa - M_trans intr-un viraj parcurs cu viteza si acceleratie laterala constanta (caz ideal - asa ar fi bine sa se parcurga orice viraj) depinde de acceleratia laterala-a_lat, ecartamanetul masinii - A, inaltimea CG - H si greutatea totala - M_t, fiind exprimat cu ajutorul formulei:
 

Mtrans - masa transferata Mt - masa totala alat - acceleratia laterala H - inaltimea CG g = 9.81 - acceleratia gravitationala A - ampatamentul

Considerand ca automobilul parcurge un viraj de stanga are un ampatament de 1.75 m si o inaltime a CG de 0.7 m rezulta:
 

Roata	Masa statica pe anvelopa	Masa transferata lateral	Masa dinamica pe anvelopa	Tractiunea disponibila
SF	250	-100	150	102
DF	250	+100	350	400
SS	250	-100	150	102
DS	250	+100	350	400
Total	1000		1000	1004

Cu ajutorul formulei de la Exemplul 1 putem calcula acceleratia laterala maxima si ajungem la rezultatul ca aceasta s-a redus la 1.004 g. Daca s-ar reface calculul pentru inaltimea CG de 0.5 m am ajunge la o valoare mult mai buna, si anume 1,27 g. Astfel se observa importanta vitala a coborarii centrului de greutate.
 

EXEMPLUL 3

In acest exemplu vom considera ca automobilul se comporta ca si in exemplul 2, doar ca greutatea pe puntea din fata este mai mare, si anume reprezinta 60% din greutatea totala. Vom vedea astfel influenta distributiei de greutate intre cele 2 punti.
 

Roata	Masa statica pe anvelopa	Masa transferata lateral	Masa dinamica pe anvelopa	Tractiunea disponibila
SF	300	-120	180	267
DF	300	+120	420	425
SS	200	-80	120	198
DS	200	+80	280	345
Total	1000		1000	1235

Refacand calculele dinainte vedem ca acceleratia laterala maxima este de 1.235 g, o valoare dealtfel foarte buna, dar care, in acest caz, reprezinta doar o valoare medie.Din acest exemplu putem vedea ca acceleratia laterala maxima cu care se poate parcurge un viraj difera de la puntea din fata la cea din spate. Astfel, acceleratia laterala maxima care poate fi atinsa pe puntea din fata este de 1.15 g (se imparte tractiunea disponibila pe puntea din fata la greutatea puntii fata) iar acceleratia laterala maxima care poate fi atinsa pe puntea din spate este de 1.35 g.
Ceea ce inseamna ca acest automobil va putea parcurge un viraj mult mai incet decat daca distributia greutatii ar fi 50%-50%, acceleratia laterala maxima care poate fi atinsa intr-un viraj fiind de 1.15 g, in continuare automobilul va incepe sa subvireze, adica tractiunea disponibila pe puntea din fata neajungand sa traga masina din viraj.

Aceste calcule se pot face si pentru a afla influenta ditributiei diagonale a greutatii sau pur si simplu pentru diverse distributii ale greutatii intre puntea fata si spate sau stanga si dreapta, fiind utile pentru a avea o baza de la care se pleaca cu setarea automobilului in functie de preferintele pilotului.

Limitarea transferului de greutate este benefica pentru imbunatatirea tractiunii, aceasta fiind vitala in orice fel de competitii. Dupa cum voi prezenta in capitolul legat de anvelope, forta de tractiune a unei anvelope nu creste liniar cu sarcina, ceea ce inseamna ca limitam tractiunea.