Ζάντες: Το μυστικό που ξέρουν μόνο στους αγώνες

Πως επηρεάζουν τις πιέσεις των ελαστικών
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

29/11/2019

Χυτές, σφυρήλατες, μαγνησίου ή carbon, οι ζάντες των μοτοσυκλετών έχουν πάρα πολλές παραλλαγές στον τρόπο κατασκευής τους. Αντίστοιχα, κάθε ένας από αυτούς προσδίδει διαφορετικές ιδιότητες στις ζάντες, που με τη σειρά τους επηρεάζουν τη συμπεριφορά και συνολικά τις επιδόσεις της κάθε μοτοσυκλέτας. Οι περισσότεροι όταν μιλούν για “καλές” και “κακές” ζάντες επικεντρώνονται μόνο στο βάρος τους, αλλά σπάνια θα ακούσεις για το πώς επηρεάζουν τις πιέσεις των ελαστικών. Καθώς οι ζάντες αποτελούν μη αναρτώμενο βάρος, το φαινόμενο της αδράνειας κατά την απότομη αλλαγή κατεύθυνσης της κίνησής τους πάνω-κάτω, έχει τεράστιες επιπτώσεις στη λειτουργία των αναρτήσεων. Όσο πιο ελαφριά είναι η ζάντα, τόσο πιο άμεσα αντιδρά η ανάρτηση και φυσικά οι ρυθμίσεις που κάνουμε στις αναρτήσεις έχουν μεγαλύτερη ακρίβεια. Ταυτόχρονα οι ζάντες περιστρέφονται με μεγάλη ταχύτητα, κάτι που έχει τεράστιες επιπτώσεις στους τομείς της ευελιξίας και της σταθερότητας της μοτοσυκλέτας, λόγω δημιουργίας του γυροσκοπικού φαινομένου. Έτσι δύο ολόιδιες μοτοσυκλέτες που η μία έχει χυτές αλουμινένιες ζάντες και η άλλη έχει 500-800gr ελαφρύτερες σφυρήλατες, παρουσιάζουν ελάχιστη διαφορά στατικές πάνω στη ζυγαριά, αλλά τεράστια διαφορά όταν κινούνται – ιδιαίτερα με μεγάλες ταχύτητες. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα που είχαμε ζήσει εδώ στο ΜΟΤΟ ήταν το 1999 όταν δοκιμάζαμε την βασική έκδοση της Aprilia Mille και την έκδοση R. Στη ζυγαριά μας είχαν μόλις δύο κιλά διαφορά, όμως οδηγώντας στο δρόμο και στην πίστα των Σερρών, η R έμοιαζε 30 κιλά ελαφρύτερη!

Όλα τα παραπάνω τα γνωρίζουν οι περισσότεροι αναγνώστες μας και φυσικά όσοι πληρώνουν αρκετά χιλιάρικα για να βάλουν σφυρήλατες ζάντες αλουμινίου ή μαγνησίου ή carbon στις μοτοσυκλέτες τους. Εκείνο που ελάχιστοι γνωρίζουν, είναι πως το υλικό και ο τρόπους που συσσωρεύει και εκπέμπει την θερμότητα η κάθε ζάντα, παίζει εξίσου τεράστιο ρόλο στην απόδοση των ελαστικών. Μιλάμε ξεκάθαρα για οδήγηση σε πίστα και κυρίως για αγωνιστική οδήγηση και όχι για οδήγηση στο δρόμο, που έτσι κι αλλιώς έχουμε υψηλές πιέσεις και δεν αναπτύσσονται σχεδόν ποτέ υπερβολικές θερμοκρασίες στα ελαστικά. Όπως όλοι γνωρίζουμε, ο όγκος του αέρα μεταβάλλεται με την θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει πως η πίεση των ελαστικών μεταβάλλεται όσο ζεσταίνονται τα ελαστικά (και η ζάντα). Είτε χρησιμοποιείς κουβέρτες και μπαίνεις στην πίστα με ζεστά ελαστικά (άρα και ζάντα), είτε όχι, η πίεση των ελαστικών σε κάθε γύρο που κάνεις παρουσιάζει διαφοροποιήσεις.

Το ιδανικό σενάριο για το μέγιστο κράτημα των ελαστικών θα ήταν να έχεις σταθερή πίεση και σταθερή θερμοκρασία λειτουργίας από τον πρώτο έως τον τελευταίο γύρο. Στην πραγματικότητα όμως, ο ρυθμός που οδηγάς και ο αριθμός των συνεχόμενων γύρων που κάνεις, μεταβάλει την θερμοκρασία του ελαστικού, που μεταφέρεται στη ζάντα και έτσι μεταβάλλεται η θερμοκρασία του αέρα, ο οποίος μεταβάλει τον όγκο του, άρα την πίεση! Και κάπως έτσι στους τελευταίους γύρους, η συσσώρευση θερμοκρασίας δημιουργεί συνθήκες υπερθέρμανσης και τα ελαστικά χάνουν την μέγιστη δυνατή απόδοσή τους. Οπότε σε έναν αγώνα διάρκειας 25-30 λεπτών, θα πρέπει να αποφασίσεις με τί πιέσεις θα ξεκινήσεις, ώστε (ανάλογα με τον τύπο του ελαστικού, τον ρυθμό οδήγησης και την θερμοκρασία περιβάλλοντος/ασφάλτου) να αποφύγεις την υπερθέρμανση στους τελευταίους γύρους. Το αλουμίνιο ως μέταλλο απορροφά και εκπέμπει ταχύτερα την θερμότητα από και προς το ελαστικό και γι΄αυτό είναι ιδανικό για αγώνες που γίνονται σε βροχή ή με θερμοκρασίες περιβάλλοντος κάτω από του 20⁰C. Οι ζάντες μαγνησίου (ανάλογα το κράμα) και κυρίως οι ζάντες carbon, είναι καλύτερες όταν έχει ζέστη, διότι δεν συσσωρεύουν τόσο πολύ την θερμοκρασία που έρχεται από τα ελαστικά, διατηρώντας για μεγαλύτερο διάστημα σταθερές τις πιέσεις και με αυτόν τον τρόπο διατηρούν για περισσότερους γύρους το μέγιστο κράτημα των ελαστικών.  

       

Αξιολόγηση προστασίας κιβωτίου από το λιπαντικό

Η δοκιμή FZG
Θάνο Αμβρ. Φελούκα
Από τον

Θάνο Αμβρ. Φελούκα

8/2/2018

Μέχρι στιγμής η πιο εξειδικευμένη σκέψη που υπάρχει για την αξιολόγηση ενός λιπαντικού στην προστασία του κιβωτίου, είναι να περνά τις προδιαγραφές JASO. Αν κάποιος γνωρίζει πως πρέπει να εξετάζει αν το λιπαντικό που θέλει να αγοράσει περνά τις προδιαγραφές JASO, τότε ανήκει ήδη στην μειοψηφία. Ακόμα πιο λίγοι βέβαια, είναι όσοι γνωρίζουν την δοκιμή FZG. Πρόκειται για μία μέτρηση που ανέπτυξε το Ινστιτούτο Μηχανικών Ερευνών FZG (Forschungsstelle für Zahnrader und Getriebebau) που ανήκει στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου.

Στέλνοντάς μας η MOTUL την είδηση πως το σύνολο λιπαντικών της σειράς 7100 4Τ έχει βαθμολογηθεί με FLS>14 όπως άλλωστε και η 300V Factory Line, που φυσικά το περιμένει κανείς γιατί είναι η αγωνιστική της σειρά, ενώ η 5100 4T βαθμολογήθηκε με το επίσης αξιόλογο FLS=14, συνειδητοποιήσαμε πως βρισκόμασταν μπροστά σε ένα σημαντικό πρόβλημα. Λίγοι αναγνώστες ξέρουν τι σημαίνει FLS>14. Οπότε είναι μία ευκαιρία για μία γενικότερη ενημέρωση:

Η κλίμακα FLS, αντιστοιχεί στην δοκιμή FZG κι έχει υιοθετηθεί από τον ASTM (American Society for Testing and Materials) με την ονομασία D-5182, πρόκειται για μία κλίμακα που λειτουργεί σε 15 βαθμίδες: Από το ένα έως το 14 και μεγαλύτερο του 14… Η ανώτερη ποιοτική ένδειξη που μπορεί να έχει ένα λιπαντικό είναι >14 και η μικρότερη το 1. FLS σημαίνει “Failure Load Stage” κι αντιστοιχεί σε ένα στάδιο μέτρησης. Πιο συγκεκριμένα:

Η δοκιμή γίνεται σε ειδικά κατασκευασμένο για τον σκόπο, όργανο μέτρησης που περιστρέφει δύο γρανάζια που κατασκευάζονται πάντα με συγκεκριμένη προδιαγραφή ώστε να υπάρχει μέτρο σύγκρισης. Το όργανο αυτό, όπως φαίνεται και στις συνοδευτικές φωτογραφίες, περιστρέφει τα γρανάζια με 1450 στροφές ανά λεπτό, πράγμα που δεν ακούγεται υπερβολικό, αλλά είναι το φορτίο και η διάρκεια της δοκιμής εκείνα που παίζουν ρόλο.

η λειτουργία της μηχανής μέτρησης που ανέπτυξε το Ινστιτούτο Μηχανικών Ερευνών FZG

 

Κάθε εξεταζόμενο λιπαντικό, θερμαίνεται ακριβώς στους 90ο Κελσίου πριν την δοκιμή κι αμέσως μετά ξεκινούν κύκλοι μέτρησης, ένα FLS δηλαδή. Οι κύκλοι αυτοί αντιστοιχούν σε 21.700 περιστροφές των γραναζιών που πρακτικά σημαίνει περίπου 15 λεπτά λειτουργίας. Μετά από κάθε κύκλο τα γρανάζια ελέγχονται οπτικά για μικρο-ατέλειες και σε περίπτωση που δεν υπάρχει το παραμικρό, τότε συνεχίζουν σε ένα ακόμη κύκλο. Έτσι λοιπόν ένα λιπαντικό που άντεξε δέκα κύκλους, βαθμολογείται με FLS=10.

Σε περίπτωση που το λιπαντικό φτάσει τους 14 κύκλους χωρίς να αφήσει τα γρανάζια να πάθουν την παραμικρή φθορά, τότε υπερδιπλασιάζουν το φορτίο (714.2 Nm) και ολοκληρώνουν ακόμη έναν κύκλο. Σε περίπτωση που περάσει κι αυτή την δοκιμασία, τότε βαθμολογείται με FLS>14 την μέγιστη δυνατή βαθμολογία.

Ενδεικτικά, για να υπάρχει μέτρο σύγκρισης με τους κύκλους δοκιμής, μερικά φορτία που ασκούνται στα κιβώτια μοτοσυκλετών που είναι ξακουστές για την ροπή τους, και την αμεσότητα μετάδοσης είναι τα εξής:

Yamaha Vmax = 167 Nm

Kawasaki ZZR 1400 = 163 Nm

Suzuki Hayabusa = 155 Nm

Με βάση τα παραπάνω, η ένδειξη FLS>14 σημαίνει ότι το λιπαντικό που κρατάτε στα χέρια σας υπερκαλύπτει τις ανάγκες της μοτοσυκλέτας σας και φυσικά αποτελεί πλέον μία αξιολόγηση προστασίας, και όχι απλά μία προδιαγραφή καταλληλότητας, όπως είναι η JASO.

φωτογραφία της μηχανής για την δοκιμή FZG εν ώρα λειτουργίας

Η προδιαγραφή JASO ωστόσο δεν ορίζει συγκεκριμένα κριτήρια για την προστασία που κιβωτίου ταχυτήτων, πέραν της αντοχής του λιπαντικού σε υψηλές διατμητικές τάσεις, και χωρίζεται σε ξεχωριστές κατηγορίες για δίχρονους και τετράχρονους κινητήρες. Οι MA και MB (JASO MA/MB) είναι για τετράχρονους κινητήρες με ενιαίο σύστημα λίπανσης με την MB να χρησιμοποιείται όπου απαιτείται πιο χαμηλή τριβή. Αντίστοιχα για τους δίχρονους, οι σχετικές βαθμίδες της προδιαγραφής JASO είναι οι FA/FB/FC/FD με την FA και FB να διαφέρουν σε επίπεδο λιπαντικότητας και τις υπόλοιπες δύο να έχουν την ίδια λιπαντικότητα με την FB αλλά να διαφέρουν σε επίπεδο απορρυπαντικότητας με την FD να έχει το υψηλότερο. Οι προδιαγραφές JASO καθορίστηκαν από έξι οργανισμούς που έφτιαξαν μία γραμματεία:

Petroleum Association of Japan (PAJ)
Japan Automobile Manufacturers Association, Inc. (JAMA)
Society of Automotive Engineers of Japan, Inc. (JSAE)
Land Engine Manufacturers Association (LEMA)
Japan Lubricating Oil Society (JALOS)
Japan Boating Industry Association (JBIA)

και μέλη της είναι επίσης πολλοί κατασκευαστές λιπαντικών, και πανεπιστήμια.

Η JASO καθορίζει λοιπόν τις προδιαγραφές καταλληλότητας, αλλά έρχεται η δοκιμή FZG να αποδείξει εργαστηριακά σε πιο βαθμό προστατεύει κάθε λιπαντικό.

Επιπρόσθετα και με βάση τα παραπάνω, γίνεται ίσως ακόμα πιο κατανοητό πως τα λιπαντικά των μοτοσυκλετών διαφέρουν πολύ από εκείνα των αυτοκινήτων, για μία σειρά από λόγους που ξεκινούν από τις προδιαγραφές JASO και καταλήγουν στην δοκιμή FZG..