نقل الوزن

يُعد نقل الوزن ونقل الحمل تعبيرين يستخدمان بشكل مربك إلى حد ما لوصف تأثيرين متميزين في سياق ديناميكيات السيارات والدراجات النارية: ^{[ 1 ]}

• التغير في الحمل الذي تتحمله عجلات مختلفة حتى في المركبات الصلبة تمامًا أثناء التسارع
• التغير في موقع مركز الكتلة بالنسبة للعجلات بسبب مرونة نظام التعليق أو تحرك الحمولة أو تذبذبها.

في صناعة السيارات ، يُشير مصطلح نقل الوزن عادةً إلى تغير الحمل الذي تتحمله العجلات المختلفة أثناء التسارع. ^{[ 2 ]} ويُشار إلى ذلك بشكل أدق بنقل الحمل ، ^{[ 1 ] [ 3 ]} وهو المصطلح المُستخدم في صناعة الدراجات النارية ، ^{[ 4 ] [ 5 ]} بينما يُعزى نقل الوزن على الدراجات النارية، وبدرجة أقل على السيارات، وحركة البضائع على كليهما، إلى تغير في موقع مركز الكتلة بالنسبة للعجلات. تستخدم هذه المقالة التعريفين الأخيرين.

في المركبات ذات العجلات ، يُعرَّف انتقال الحمل بأنه التغير القابل للقياس في الحمل الذي تتحمله العجلات المختلفة أثناء التسارع (الطولي والعرضي). ^{[ 3 ]} ويشمل ذلك الكبح والتباطؤ (وهو تسارع بمعدل سالب). ^{[ 6 ]} لا يتطلب الأمر حركة مركز الكتلة بالنسبة للعجلات، ولذلك قد يحدث انتقال الحمل في المركبات التي لا تحتوي على نظام تعليق على الإطلاق. يُعد انتقال الحمل مفهومًا أساسيًا في فهم ديناميكيات المركبات . وينطبق الأمر نفسه على الدراجات، ولكن فقط في الاتجاه الطولي. ^{[ 4 ]}

تتولد القوى الرئيسية التي تُسرّع المركبة عند نقاط تلامس الإطارات مع الطريق . ولأن هذه القوى لا تمر عبر مركز كتلة المركبة، يتولد عزم أو أكثر، حيث تمثل قوى الاحتكاك بين الإطارات وسطح الطريق، بينما يمثل العزم الآخر (المساوي له في المقدار والمعاكس له في الاتجاه) عزم القصور الذاتي للكتلة عند مركز الكتلة، ويمثل ذراع العزم المسافة من سطح الطريق إلى مركز الكتلة. هذه العزوم هي التي تُسبب تغيرًا في توزيع الحمل بين الإطارات. غالبًا ما يُفسر المراقب العادي هذا التغير على أنه حركة اهتزازية أو دورانية لهيكل المركبة. حتى المركبة الصلبة تمامًا، بدون نظام تعليق لا يُظهر أي اهتزاز أو دوران، تخضع لانتقال الحمل. مع ذلك، فإن اهتزاز ودوران هيكل المركبة غير الصلبة يُضيفان انتقالًا طفيفًا للوزن نتيجةً للإزاحة الأفقية الطفيفة لمركز الكتلة بالنسبة لحركة التعليق الرأسية لمحور العجلة، وأيضًا نتيجةً لتشوه الإطارات، أي إزاحة نقاط التلامس بالنسبة للعجلة.

يُعدّ خفض مركز الثقل باتجاه الأرض إحدى طرق تقليل انتقال الأحمال. ونتيجةً لذلك، يقلّ انتقال الأحمال في الاتجاهين الطولي والعرضي. ومن الطرق الأخرى لتقليل انتقال الأحمال زيادة المسافة بين العجلات. فزيادة قاعدة العجلات (الطول) تُقلّل من انتقال الأحمال الطولي، بينما زيادة عرض قاعدة العجلات (العرض) تُقلّل من انتقال الأحمال العرضي. وتُصمّم معظم السيارات عالية الأداء لتكون منخفضة قدر الإمكان، وعادةً ما تتميّز بقاعدة عجلات وعرض قاعدة عجلات أطول.

إحدى طرق حساب تأثير نقل الحمل، مع الأخذ في الاعتبار أن هذه المقالة تستخدم مصطلح "نقل الحمل" بمعنى الظاهرة التي يشار إليها عادةً باسم "نقل الوزن" في عالم السيارات، هي باستخدام ما يسمى "معادلة نقل الوزن":

${\displaystyle \Delta \mathrm {Weight} _{\mathrm {front} }=a{\frac {h}{b}}m}$أو${\displaystyle \Delta \mathrm {Weight} _{\mathrm {front} }={\frac {a}{g}}{\frac {h}{b}}w}$

أين${\displaystyle \Delta \mathrm {الوزن} _{\mathrm {front} }}$هل التغير في الحمل الذي تتحمله العجلات الأمامية؟${\displaystyle a}$هو التسارع الطولي،${\displaystyle g}$هو تسارع الجاذبية الأرضية ،${\displaystyle h}$ارتفاع مركز الكتلة،${\displaystyle b}$هي قاعدة العجلات،${\displaystyle m}$هي الكتلة الإجمالية للمركبة، و${\displaystyle w}$يمثل الوزن الإجمالي للمركبة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

يتضمن نقل الوزن الحركة الفعلية (الصغيرة نسبيًا) لمركز كتلة المركبة بالنسبة لمحاور العجلات بسبب إزاحة الهيكل أثناء استجابة نظام التعليق، أو إزاحة الحمولة أو السوائل داخل المركبة، مما يؤدي إلى إعادة توزيع إجمالي حمولة المركبة بين الإطارات الفردية.

يحدث انتقال الوزن عندما يتحرك مركز ثقل المركبة أثناء المناورات. يؤدي التسارع إلى دوران الكتلة المعلقة حول محور هندسي، مما ينتج عنه تغيير في موقع مركز الثقل. يتناسب انتقال الوزن الأمامي-الخلفي طرديًا مع التغير في الموقع الطولي لمركز الثقل بالنسبة لقاعدة عجلات المركبة، بينما يتناسب انتقال الوزن الجانبي (مجموعًا بين الأمام والخلف) طرديًا مع نسبة التغير في الموقع الجانبي لمركز الثقل إلى عرض مسار المركبة.

تتدفق السوائل، مثل الوقود، بسهولة داخل حاوياتها، مما يؤدي إلى تغييرات في مركز كتلة المركبة. ومع استهلاك الوقود، لا يتغير موضع مركز الكتلة فحسب، بل ينخفض ​​الوزن الإجمالي للمركبة أيضًا.

على سبيل المثال، عند تسارع المركبة، قد ينتقل وزنها نحو العجلات الخلفية. قد يلاحظ المراقب الخارجي ذلك من خلال ميل المركبة للخلف أو انخفاضها . في المقابل، عند الكبح، قد ينتقل وزن المركبة نحو مقدمتها. عند الكبح الشديد، قد يكون هذا واضحًا حتى من داخل المركبة حيث تنخفض مقدمتها نحو الأرض (ويرجع معظم ذلك إلى انتقال الوزن). وبالمثل، أثناء تغيير الاتجاه (التسارع الجانبي)، قد ينتقل وزن المركبة إلى خارج اتجاه الانعطاف.

يُعدّ انتقال الوزن أقل أهميةً من الناحية العملية من انتقال الحمولة ، على الأقل بالنسبة للسيارات وسيارات الدفع الرباعي. فعلى سبيل المثال، عند الانعطاف بقوة 0.9g، ستشهد سيارة بعرض مسار 1650  مم وارتفاع مركز ثقل 550  مم انتقالًا للحمولة بنسبة 30% من وزن السيارة، أي أن العجلات الخارجية ستتحمل حمولة أكبر بنسبة 60% من ذي قبل، بينما ستتحمل العجلات الداخلية حمولة أقل بنسبة 60%. ونتيجةً لانتقال الحمولة هذا، سينخفض ​​إجمالي التماسك المتاح بنحو 6%. في الوقت نفسه، يتحرك مركز ثقل السيارة عادةً جانبيًا وعموديًا، بالنسبة إلى منطقة التلامس، بما لا يزيد عن 30  مم، مما يؤدي إلى انتقال وزن أقل من 2%، وانخفاض مماثل في التماسك بنسبة 0.01%.

يؤدي انتقال الحمل إلى تفاوت قوة الجر المتاحة على العجلات الأربع عند كبح السيارة أو تسارعها أو انعطافها. وينتج عن هذا التفاوت، حيث يبذل زوج من الإطارات جهدًا أكبر من الزوج الآخر، خسارة صافية في إجمالي قوة الجر المتاحة. ويمكن عزو هذه الخسارة الصافية إلى ظاهرة تُعرف بحساسية الإطارات للحمل .

يُستثنى من ذلك التسارع الإيجابي عندما تُحرّك قوة المحرك عجلتين أو أقل. في هذه الحالة، حيث لا تُستخدم جميع الإطارات، يُمكن أن يكون نقل الحمل مفيدًا. ولذلك، نادرًا ما تكون أقوى السيارات ذات دفع أمامي ، لأن التسارع نفسه يُقلل من قوة جر العجلات الأمامية. لهذا السبب، عادةً ما تكون السيارات الرياضية إما ذات دفع خلفي أو دفع رباعي (وفي حالة الدفع الرباعي، تميل القوة إلى أن تكون مُوجّهة نحو العجلات الخلفية في الظروف العادية).

إذا وصل انتقال الحمل الجانبي إلى مستوى تحميل الإطار في أحد طرفي المركبة، سيرتفع الإطار الداخلي في ذلك الطرف، مما يُحدث تغييرًا في خصائص القيادة. وإذا وصل الحمل إلى نصف وزن المركبة، ستبدأ بالانقلاب. بعض الشاحنات الكبيرة تنقلب قبل الانزلاق، بينما تنقلب سيارات الركاب والشاحنات الصغيرة عادةً عند خروجها عن الطريق. تركيب إطارات سباق على مركبة طويلة أو ضيقة ثم قيادتها بقوة قد يؤدي إلى انقلابها.

• قضيب منع الانقلاب
• ديناميكيات الدراجات الهوائية والنارية
• قيادة السيارة

• تصنيفات وزارة النقل الأمريكية لمقاومة الانقلاب حسب نوع المركبة