Pedeorelha | Hoe NASCAR-raceauto's werken

Vlad Krasen
0
2919
13

De door Caterpillar gesponsorde auto nr. 22. Bekijk meer NASCAR-afbeeldingen. Foto met dank aan Caterpillar

In het begin was stock-car racing precies hoe het klinkt. Chauffeurs kochten zelfs gloednieuwe auto's bij dealers en gingen racen. De Nationale Vereniging voor Stock Car Autoracen (NASCAR), georganiseerd in 1947, creëerde een gestandaardiseerde set regels voor stockcar-racen en stelde een systeem op voor het selecteren van een nationale kampioen op basis van prestaties tijdens races in het hele land.

De originele races werden gereden op onverharde wegen die kronkelig en hobbelig waren. De ongewijzigde auto's waren niet sterk genoeg voor dit soort misbruik, dus NASCAR begon aanpassingen aan de stockauto's toe te staan om hun duurzaamheid te vergroten. In de loop der jaren zijn er steeds meer wijzigingen aangebracht, soms om de veiligheid te vergroten (zie Hoe NASCAR-veiligheid werkt voor details) en soms om de concurrentie te verbeteren. NASCAR controleert strikt al deze wijzigingen, die in detail worden beschreven in het NASCAR-rulebook. Auto's worden bij elke race gecontroleerd op naleving van deze regels.

Tegenwoordig hebben NASCAR-raceauto's weinig gemeen met straatauto's. Bijna elk detail van een NASCAR-auto is handgemaakt. De carrosserieën zijn gemaakt van plat plaatstaal, de motoren zijn opgebouwd uit een kaal blok en het frame is gemaakt van stalen buizen.

In dit artikel zullen we zien hoe deze raceauto's worden gemaakt, te beginnen met een component die essentieel is voor de veiligheid van de coureurs en die de basis vormt voor alles aan de auto: het frame.

Speciale dank aan Rups^® en Bill Davis Racing

Het frame van een NASCAR-raceauto voordat de carrosserie is geïnstalleerd

Om te ontdekken hoe NASCAR-raceauto's worden gebouwd, bezochten we Bill Davis Racing in High Point, NC.

Deze winkel koopt zijn frames geprefabriceerd bij een frameleverancier. Het frame bestaat uit een constructie van ronde en vierkante stalen buizen van verschillende diktes. Het grootste deel van de structuur omringt de bestuurder. Dit deel van het frame - de rolkooi -- is gemaakt van de dikste buizen en is ontworpen om bij elkaar te blijven en de bestuurder te beschermen tijdens elk type crash (zie Hoe NASCAR-veiligheid werkt voor details).

De voor- en achterkant van het frame, de voorste clip en de achterste clip, zijn gemaakt van dunnere stalen buizen zodat ze verpletteren wanneer de auto een andere auto of een muur raakt. De voorste clip is niet alleen opvouwbaar, maar is ook ontworpen om de motor tijdens een ongeval uit de bodem van de auto te duwen - in plaats van in het bestuurderscompartiment..

Wanneer het frame de winkel binnenkomt, wordt de firewall (het metalen paneel dat het motorcompartiment van het bestuurderscompartiment scheidt) en vloerpanelen zijn ingelast, samen met diverse montagebeugels voor zaken als de motor, ophanging, stoel, brandstofcel en carrosserie.

De volgende stap is het bouwen van het lichaam en het installeren op het frame. Dit proces is verbazingwekkend - bijna elk deel van het lichaam wordt met de hand gemaakt van plat plaatstaal.

Enkele van de 30 sjablonen die worden gebruikt om de vorm van het lichaam te specificeren

Het maken van de carrosserie voor een NASCAR-raceauto is ongelooflijk arbeidsintensief. De winkel heeft 10 werkdagen nodig om de auto voor slechts één van deze auto's te maken en te installeren.

De vorm van de auto wordt grotendeels bepaald door NASCAR-regels. Deze regels zijn ingekapseld in een set van 30 sjablonen, elk gevormd om in een andere contour van de auto te passen. De grootste sjabloon past bijvoorbeeld van voren naar achteren over het midden van de auto. Wanneer de sjabloon op de auto wordt gelegd, mag de opening tussen de sjabloon en de auto de opgegeven tolerantie niet overschrijden. Elk sjabloon is op de rand gemarkeerd met een gekleurde lijn. Als de lijn rood is, moet de opening kleiner zijn dan 0,07 inch (0,18 cm). Als de lijn blauw is, moet de opening kleiner zijn dan 0,25 inch (0,64 cm). Als de lijn groen is, moet de opening kleiner zijn dan 0,5 inch (1,27 cm).

De sjablonen laten eigenlijk een beetje speelruimte in het ontwerp van de auto. Omdat 30 sjablonen niet voldoende zijn om elke centimeter van het lichaam te bedekken, worden sommige gebieden tussen sjabloonlocaties niet strikt gecontroleerd door NASCAR.

De constructie van een van deze auto's heeft niets gemeen met hoe een straatauto wordt gemaakt. Met uitzondering van het dak, de motorkap en het kofferdeksel (die worden geleverd door Dodge), worden alle carrosseriepanelen gemaakt door plat plaatstaal in te korten en vervolgens met de hand te rollen tussen de rollen van een Engels wiel, die het metaal langzaam buigt en buigt totdat de contour overeenkomt met de sjablonen en op de auto past.

Een Engels wiel wordt gebruikt om het vlakke plaatmetaal in gebogen carrosseriepanelen te vormen.

Nadat de stukken zijn gevormd, worden ze aan de auto en aan elkaar gelast, met behulp van de sjablonen om hun locatie te controleren. De naden tussen de stukken worden gelast en vervolgens geslepen zodat wanneer de auto klaar is, het één glad, naadloos stuk is. De deuren gaan niet eens open.

Een carrosserie die bijna klaar is om geschilderd te worden

Nadat de carrosserie is geïnstalleerd en glad is geslepen, wordt de auto gegrond en geverfd. Alle stickers zijn geïnstalleerd, inclusief koplampstickers (NASCAR-auto's hebben geen koplampen), waardoor de raceauto meer op een straatauto lijkt.

Niet alle auto's zijn gebouwd volgens dezelfde specificaties. Sommige auto's zijn toegewijd shorttrack-auto's, en anderen zijn toegewijd supersnelle auto's. Er zijn enkele grote verschillen tussen de twee typen.

Het dak

Het dak van een NASCAR-raceauto heeft een veiligheidsvoorziening om te voorkomen dat de auto omvalt. Als de auto gaat draaien, worden de flappen in het dak geactiveerd. Deze flappen veranderen de vorm van de auto en elimineren elke lift die wordt gegenereerd. Zie Hoe NASCAR-veiligheid werkt voor meer details.

Shorttrack auto

NASCAR-teams bouwen twee soorten auto's. Ze bouwen auto's voor de korte circuits, zoals Bristol Motor Speedway in Tennessee, waar de topsnelheden lager zijn en de bochten krap. Ze bouwen ook auto's voor de supersnelwegen, zoals Talladega in Alabama, waar de topsnelheden hoger zijn maar het motorvermogen beperkt is.

Shorttrack-auto's

Het doel bij het ontwerpen van een shorttrack-auto is om zoveel mogelijk te creëren downforce als mogelijk. Downforce is een aerodynamische kracht die de neiging heeft om de auto's strak tegen de grond te drukken, waardoor de banden de baan met meer kracht kunnen vastgrijpen. Hierdoor gaan de auto's zo snel mogelijk rond de krappere bochten. Downforce komt met als nadeel van verhoogde weerstand, maar op de korte tracks is het verminderen van de weerstand niet zo belangrijk omdat de motoren hun volledige vermogen kunnen leveren (ze worden niet beperkt door restrictorplaten) en de snelheden zijn over het algemeen lager.

Er worden uitgebreide tests uitgevoerd in een windtunnel om het carrosserieontwerp te optimaliseren voor maximale neerwaartse kracht. De carrosserie is zo ver mogelijk naar achteren op het frame gemonteerd - ongeveer 5 inch (12,7 cm) terug van de carrosserielocatie op een supersnelle auto. Dit helpt de auto om extra downforce te creëren.

De voorspatborden van shorttrack-auto's zijn veel meer uitgesproken en gebogen, wat ook helpt om neerwaartse kracht te produceren.

Omdat de snelheden lager zijn op de korte tracks, kan het een uitdaging zijn om voldoende koellucht naar de motor en de remmen te krijgen, vooral omdat de motoren en remmen meer warmte genereren tijdens shorttrackracen. De grillopening aan de voorkant van een shorttrack-auto is groter dan die van een supersnelle auto, en extra ventilatieopeningen leiden lucht rechtstreeks naar de remmen.

Super-speedway auto

Super-speedway-auto's

Op de supersnelwegen is de baan veel langer en rechter en is de helling hoog, waardoor auto's over de hele baan een hoge snelheid kunnen aanhouden. Het doel bij het bouwen van een auto voor supersnelle banen is om de luchtweerstand zo veel mogelijk te verminderen. Deze tracks vereisen het gebruik van restrictor platen die het motorvermogen verminderen van ongeveer 750 pk (pk) naar 450 pk.

Aangezien de motor niet zijn volledige vermogen levert, is het van cruciaal belang om het beschikbare vermogen optimaal te benutten door de weerstand te verminderen. De carrosserie van een supersnelle auto is naar voren op het frame gemonteerd om de luchtweerstand te verminderen. De zijkanten en de spatborden hebben minder contouren en de grillopening wordt zorgvuldig getest in een windtunnel om de kleinste opening te vinden die voor de nodige verkoelende luchtstroom zorgt.

Dit apparaat wordt tijdens windtunneltesten achter de grill geplaatst om de snelheid van de lucht die de motorruimte binnenkomt te bepalen.

Bij de hogere snelheden van een supersnelle baan is er voldoende luchtstroom om de remmen te koelen, en een veel kleinere grillopening kan voor voldoende koeling van de motor zorgen..

Een Dodge NASCAR-motor tijdens montage in de motorwerkplaats bij Bill Davis Racing

De motor in de NASCAR-raceauto is waarschijnlijk het meest cruciale onderdeel. Het moet urenlang enorme hoeveelheden stroom leveren, zonder storingen.

Je zou kunnen denken dat deze NASCAR-motoren niets gemeen hebben met de motor in je auto. Wat we leerden was een beetje verrassend: deze motoren hebben eigenlijk veel eigenschappen gemeen met motoren voor straatauto's.

Dodge levert het motorblok en de cilinderkop voor de motoren die door Bill Davis Racing worden gebruikt. Ze zijn gebaseerd op een 340-cubic-inch (5,57-liter) V-8-motorontwerp dat in de jaren zestig werd geproduceerd.

De eigenlijke motorblokken en koppen zijn niet gemaakt van het originele gereedschap. Het zijn op maat gemaakte race-motorblokken, maar ze hebben wel wat gemeen met de originele motoren. Ze hebben dezelfde hartlijnen van de cilinderboring, hetzelfde aantal cilinders en ze beginnen bij dezelfde maat (ze worden iets groter tijdens het bouwproces). Net als de originele motoren uit de jaren 60 worden de kleppen aangedreven door stoterstangen (zie deze pagina voor informatie over de verschillende soorten klepopstellingen).

De motoren in de NASCAR-raceauto's van tegenwoordig produceren meer dan 750 pk, en ze doen het zonder turbochargers, superchargers of bijzonder exotische componenten. Hoe maken ze al die kracht??

Hier zijn enkele van de factoren:

De motor is groot - 358 kubieke inch (5,87 L). Niet veel straatauto's hebben zulke grote motoren, en degenen die dat wel doen, leveren meestal meer dan 300 pk.
NASCAR-motoren hebben extreem radicale nokkenprofielen die de inlaatkleppen veel eerder openen en langer open houden dan in trammotoren. Hierdoor kan er meer lucht in de cilinders worden gepakt, vooral bij hoge snelheden (zie Hoe nokkenassen werken voor meer details).
De inlaat en uitlaat zijn afgesteld en getest om bij bepaalde toerentallen een boost te geven. Ze zijn ook ontworpen om zeer lage beperking -- dat wil zeggen om weinig weerstand te bieden aan de gassen die door de pijp stromen. Er zijn ook geen geluiddempers of katalysatoren om de uitlaat te vertragen.
Ze hebben carburateurs die enorme hoeveelheden lucht en brandstof kunnen binnenlaten - er zijn geen brandstofinjectoren op deze motoren.
Ze hebben programmeerbare ontstekingssystemen met hoge intensiteit waarmee de timing van de vonk kan worden aangepast om het meeste vermogen te leveren.
Alle subsystemen, zoals koelvloeistofpompen, oliepompen, stuurpompen en dynamo's, zijn ontworpen om te werken met aanhoudend hoge snelheden en temperaturen.

Bij het machinaal bewerken en monteren van deze motoren erg strak toleranties worden gebruikt (onderdelen worden nauwkeuriger gemaakt) zodat alles perfect past. Wanneer een motor (of welk onderdeel dan ook) wordt ontworpen, worden de beoogde afmetingen van het onderdeel gegeven samen met de toelaatbare fout in die afmetingen. Door de toelaatbare fout klein te maken - de toleranties aan te scherpen - helpt de motor zijn maximale potentiële vermogen te bereiken en wordt slijtage verminderd. Als onderdelen te groot of te klein zijn, kan vermogen verloren gaan door extra wrijving of door druklekkage door grotere dan noodzakelijke openingen.

Er worden verschillende tests en inspecties uitgevoerd op de motor nadat deze is gemonteerd:

Hij laat hij gedurende 30 minuten op de rollenbank lopen (die het motorvermogen meet) om hem in te rijden. Daarna wordt de motor geïnspecteerd. De filters worden gecontroleerd op overtollig metaalspaanders om er zeker van te zijn dat er geen abnormale slijtage heeft plaatsgevonden.
Als het die test doorstaat, gaat het weer twee uur op de rollenbank. Tijdens deze test wordt het ontstekingstijdstip ingesteld om het vermogen te maximaliseren en wordt de motor door verschillende snelheden en vermogensbereiken gedraaid.
Na deze test wordt de motor grondig geïnspecteerd. De kleppentrein wordt getrokken en de nokkenas en klepstoters worden geïnspecteerd. De binnenkant van de cilinders wordt onderzocht op abnormale slijtage. De cilinders staan onder druk en de leksnelheid wordt gemeten om te zien hoe goed de zuigers en afdichtingen de druk vasthouden. Alle leidingen en slangen worden gecontroleerd.

Pas nadat al deze tests en inspecties zijn afgerond, is de motor klaar om naar de races te gaan. Het verzekeren van de betrouwbaarheid van de motor is van cruciaal belang - bijna elke motorstoring tijdens een race elimineert de kans om te winnen.

Goodyear levert de banden voor NASCAR Winston Cup-auto's. Foto met dank aan Goodyear

Banden zijn een ander cruciaal onderdeel van de raceauto. Een klapband met hoge snelheid kan ongelooflijk gevaarlijk zijn.

Net als de banden van uw auto zijn NASCAR-banden radiaalbanden, maar dat is ongeveer de enige overeenkomst. De banden van een NASCAR-raceauto stellen een aantal zeer speciale eisen. Ze moeten stabiel blijven bij zeer hoge temperaturen en snelheden, een ongelooflijke tractie bieden en zeer snel worden vervangen.

Stikstof in plaats van lucht

De meeste teams halen de lucht uit de banden en vervangen deze door stikstof. Samengeperste stikstof bevat minder vocht dan perslucht. Wanneer de band warm wordt, verdampt het vocht in de band en zet het uit, waardoor de druk in de band toeneemt. Zelfs kleine veranderingen in bandenspanning kunnen het rijgedrag van de auto merkbaar beïnvloeden. Door stikstof te gebruiken in plaats van lucht, hebben de teams meer controle over hoeveel de druk zal toenemen als de banden warm worden.

Binnen- en buitenbanden

Op banen die meer dan 1,6 km lang zijn en waar de snelheden hoger zijn, vereisen de NASCAR-regels dat banden een binnenvoering. Dit is in wezen een tweede band die in de eerste band is gemonteerd. Hij wordt op de rand gemonteerd en heeft zijn eigen aparte luchttoevoer. Als de buitenband klapt, is de binnenband nog intact, waardoor de bestuurder de auto gecontroleerd tot stilstand kan brengen.

Verschillende verbindingen voor verschillende tracks

NASCAR regelt welke bandenverbindingen worden op elke track gebruikt. De bandenmix is het materiaal waarvan de band is gemaakt - een zachtere compound kan meer grip bieden, maar slijt sneller, terwijl een hardere compound langer meegaat. Elke baan zorgt ervoor dat banden anders slijten, en de binnenbanden slijten anders dan de buitenbanden. Spooroppervlak, aantal bochten, krappe bochten en type helling zijn allemaal factoren die bepalen hoe een band zal slijten. Omdat banden zo belangrijk zijn voor de veiligheid, hebben NASCAR en Goodyear de beste compounds voor de binnen- en buitenbanden voor elk circuit bepaald, en dit zijn de bandenmassa's die de teams moeten gebruiken..

Ontwerp zonder trap

NASCAR-banden zien er volkomen kaal uit, maar dat is niet omdat ze versleten zijn. Het is zo ontworpen. Op een droge baan kunnen banden meer tractie genereren als meer van hun plakkerige rubber in contact komt met de grond. Het aanbrengen van een loopvlakpatroon op de band helpt bij nat weer, maar bij droog weer is het beter dat de hele band de grond raakt. Daarom stoppen NASCAR-races wanneer de baan nat is.

Snelle verandering

Hoe krijgen ze de banden zo snel op en af??

Misschien heb je eerder een NASCAR-pitstop gezien. In 12 tot 14 seconden slagen zeven mensen erin om de auto volledig bij te tanken en alle vier de banden te verwisselen. Dit vereist een ongelooflijke hand-oogcoördinatie, maar er zijn een paar trucs die de teams gebruiken om het een beetje gemakkelijker te maken. Wanneer de nieuwe band op de auto wordt geplaatst, zijn de vijf wielmoeren al met een lijm aan het wiel bevestigd. De noppen zijn lang en hebben de eerste driekwart inch geen schroefdraad. Dit zorgt ervoor dat de wielmoeren niet kruisen, waardoor het gemakkelijker wordt om de band te positioneren.

Meer geweldige links

Bill Davis Racing
Jayski: verschillen tussen voertuigen uit de CUP-, BGN- en TRUCK-serie
Veelgestelde vragen over NASCAR Racing van Jayski
Carrosserie van een raceauto fabriceren
Morgan-McClure Motorsports
Hendrick Motorsports

Hoe NASCAR-raceauto's werken