Hur NASCAR racerbilar fungerar

Caterpillar-sponsrade bil nr 22. Se fler NASCAR-bilder. Foto med tillstånd Caterpillar

I början var tävlingsbilsracing exakt hur det låter som. Förarna köpte faktiskt helt nya bilar från återförsäljare och gick tävling. De Landsföreningen för bilbilsport (NASCAR), organiserat 1947, skapade en standardiserad uppsättning regler för tävlingsbilsracing och etablerade ett system för att välja en nationell mästare baserat på prestanda vid tävlingar över hela landet.

De ursprungliga tävlingarna kördes på smutsspår som blev rusade och ojämna. De omodifierade bilarna var inte tillräckligt tuffa för den här typen av missbruk, så NASCAR började tillåta ändringar av lagerbilarna för att öka deras hållbarhet. Under åren har fler och fler ändringar gjorts, ibland för att öka säkerheten (se Hur NASCAR Safety fungerar för detaljer) och ibland för att förbättra konkurrensen. NASCAR kontrollerar strikt alla dessa ändringar, som beskrivs i detalj i NASCAR-regelboken. Bilar kontrolleras för överensstämmelse med dessa regler vid varje lopp.

Idag har NASCAR racerbilar mycket lite gemensamt med gatobilar. Nästan varje detalj i en NASCAR-bil är handgjord. Kropparna är byggda av platt plåt, motorerna är sammansatta av ett naket block och ramen är konstruerad av stålrör.

I den här artikeln kommer vi att se hur dessa racerbilar tillverkas, börjar med en komponent som är nyckeln till förarens säkerhet och ger grunden för allt på bilen: ramen.

Särskilt tack till Caterpillar^® och Bill Davis Racing Ramen på en NASCAR-racerbil innan kroppen installeras

-

För att utforska hur NASCAR racerbilar byggs besökte vi Bill Davis Racing i High Point, NC.

Denna butik köper sina ramar prefabricerade från en ramleverantör. Ramen består av en konstruktion av runda och fyrkantiga stålrör med varierande tjocklek. Huvuddelen av strukturen omger föraren. Denna del av ramen - rullebur -- är tillverkad av det tjockaste slangen och är utformat för att hålla sig tillsammans och skydda föraren under alla typer av kraschar (se Hur NASCAR Safety Works för detaljer).

De främre och bakre delarna av ramen, kallad främre klämma och den bakre klämma, är byggda av tunnare stålrör så att de kommer att krossa när bilen träffar en annan bil eller en vägg. Förutom att det är hopfällbart är det främre klämman utformat för att driva motorn ur bilens botten - snarare än in i förarutrymmet - under en olycka.

När ramen kommer in i butiken, brandvägg (metallpanelen som skiljer motorrummet från förarutrymmet) och golvpaneler är svetsade i, tillsammans med olika monteringsfästen för saker som motor, upphängning, säte, bränslecell och karosseri.

Nästa steg är att bygga kroppen och installera den på ramen. Denna process är fantastisk - nästan alla delar av kroppen tillverkas för hand av platt plåt.

Några av de 30 mallarna som används för att specificera kroppens form

-

Processen att skapa kroppen för en NASCAR-racerbil är oerhört arbetsintensiv. Det tar butiken 10 arbetsdagar att tillverka och installera bo-dy för bara en av dessa bilar.

Formen på bilen bestäms mestadels av NASCAR-reglerna. Dessa regler är kapslade i en uppsättning av 30 mallar, var och en formad för att passa en annan kontur av bilen. Till exempel passar den största mallen över bilens centrum från fram till bak. När mallen läggs på bilen kan mellanrummet mellan mallen och bilen inte överstiga den angivna toleransen. Varje mall är markerad på sin kant med en färgad linje. Om linjen är röd, måste mellanrummet vara mindre än 0,18 cm. Om linjen är blå måste springan vara mindre än 0,64 cm. Om linjen är grön måste springan vara mindre än 1,27 cm.

Mallarna möjliggör faktiskt lite spelrum i designen av bilen. Eftersom 30 mallar inte räcker för att täcka varje tum av kroppen, är vissa områden mellan mallplatser inte strikt kontrollerade av NASCAR.

Konstruktionen av en av dessa bilar har inget gemensamt med hur en gatubil tillverkas. Med undantag av taket, huven och däckluckan (som tillhandahålls av Dodge) tillverkas alla karosspaneler genom trimning och sedan handrullande platt plåt mellan rullarna i en Engelska hjulet, som långsamt böjer och kröker metallen tills konturen matchar mallen och passar på bilen.

Ett engelskt hjul används för att forma plåtplåten till böjda karosspaneler.

Efter att bitarna har formats svetsas de fast i bilen och till varandra genom att använda mallarna för att kontrollera deras plats. Sömmarna mellan bitarna svetsas och slipas sedan ned så att när bilen är klar är den en slät, sömlös bit. Dörrarna öppnar inte ens.

En kropp som nästan är klar att måla

Efter det att karosseriet har installerats och slipats jämnt, grundas och målas bilen. Alla dekaler är installerade, inklusive strålkastar dekaler (NASCAR-bilar har inte strålkastare), vilket hjälper till att racerbilen ser mer ut som en gatbil.

Inte alla bilar är byggda enligt samma specifikationer. Vissa bilar är dedikerade kortbanor, och andra är hängivna super-speedway bilar. Det finns några stora skillnader mellan de två typerna.

Taket

Taket på en NASCAR racerbil har en säkerhetsanordning för att hindra bilen från att vända. Om bilen går in i en vridning, klaffar taket i taket. Dessa klaffar ändrar bilens form och eliminerar alla lyft som genereras. Se hur NASCAR Safety fungerar för mer information.

Kortbanbil

-

NASCAR-team bygger två typer av bilar. De bygger bilar för korta spår, som Bristol Motor Speedway i Tennessee, där topphastigheterna är lägre och svängarna är hårdare. De bygger också bilar för supersnabbvägarna, som Talladega i Alabama, där topphastigheterna är högre men motoreffekten är begränsad.

Kortspåriga bilar

Målet med att designa en kortspårig bil är att skapa lika mycket downforce som möjligt. Downforce är en aerodynamisk kraft som tenderar att pressa bilarna tätt mot marken, vilket gör att däcken kan gripa banan med mer kraft. Detta gör att bilarna går runt de hårdare svängarna så snabbt som möjligt. Downforce kommer med straff för ökad dragkraft, men på korta spår är det inte så viktigt att minska dragkraften eftersom motorerna kan göra sin fulla effekt (de begränsas inte av begränsningsplattor) och hastigheterna är i allmänhet lägre.

Omfattande testning utförs i en vindtunnel för att optimera karosserikonstruktionen för maximal nedstyrka. Kroppen är monterad så långt tillbaka på ramen som möjligt - cirka 5 tum (12,7 cm) tillbaka från karossplatsen på en supersnabb bil. Detta hjälper bilen att skapa extra kraft.

Frontskärmarna på kortspåriga bilar är mycket mer uttalade och böjda, vilket också hjälper till att producera understyrka.

Eftersom hastigheterna är lägre på korta spår, kan det vara en utmaning att få en tillräcklig volym kylluft till motorn och bromsarna - särskilt eftersom motorerna och bromsarna genererar mer värme under kortbanatävlingen. Grillöppningen på framsidan av en kortspårbil är större än på en super-speedway-bil, och extra ventiler kanaliseras direkt på bromsarna.

Super-speedway bil

Super-speedway bilar

På supersnabbvägarna är banan mycket längre och rakare och banktjänsten är hög, vilket gör det möjligt för bilar att hålla en hög hastighet hela vägen runt banan. Målet med att bygga en bil för supersnabbspår är att minska dragningen så mycket som möjligt. Dessa spår kräver användning av begränsarplattor som minskar motoreffekten från cirka 750 hästkrafter (hk) till 450 hk.

Eftersom motorn inte producerar sin fulla effekt är det viktigt att utnyttja den tillgängliga effekten genom att minska dra. Karossen på en super-speedway-bil är monterad framåt på ramen för att minska dragkraften. Sidorna och fendrarna är mindre konturerade och grillöppningen testas noggrant i en vindtunnel för att hitta den minsta storlekens öppning som ger det nödvändiga kylluftsflödet.

Denna enhet placeras bakom grillen under testning av vindtunnlar för att bestämma hastigheten på luften som kommer in i motorrummet.

Vid de högre hastigheterna på ett supersnabbspår finns tillräckligt med luftflöde för att kyla bromsarna, och en mycket mindre grillöppning kan ge tillräcklig kylning för motorn.

En Dodge NASCAR-motor under montering i motorbutiken på Bill Davis Racing

Motorn i NASCAR racerbil är förmodligen den mest avgörande komponenten. Det måste göra enorma mängder kraft i timmar i slutet, utan några fel.

Du kanske tror att dessa NASCAR-motorer inte har något gemensamt med motorn i din bil. Det vi lärde oss var lite förvånande: Dessa motorer delar faktiskt många funktioner med gata-bilmotorer.

Dodge tillhandahåller motorblocket och cylinderhuvudet för de motorer som används av Bill Davis Racing. De är baserade på en 340-kubik tum (5,57 liter) V-8-motorkonstruktion som producerades på 1960-talet.

Själva motorblocken och huvuden är inte tillverkade av originalverktyget. Det är specialtillverkade race-motorblock, men de har vissa saker gemensamt med de ursprungliga motorerna. De har samma cylinderborrning mittlinjer, samma antal cylindrar och de börjar i samma storlek (de blir lite större under byggprocessen). Liksom de ursprungliga 1960-talets motorer drivs ventilerna av tryckknappar (se denna sida för information om olika typer av ventilarrangemang).

Motorerna i dagens NASCAR racerbilar producerar upp till 750 hästkrafter, och de gör det utan turboladdare, superladdare eller särskilt exotiska komponenter. Hur gör de all den kraften?

Här är några av faktorerna:

• Motorn är stor - 5,87 kubik tum. Inte många gata-bilar har så stora motorer, och de som vanligtvis genererar över 300 hk.
• NASCAR-motorer har extremt radikala kamprofiler som öppnar inloppsventilerna mycket tidigare och håller dem öppna längre än i gatbilsmotorer. Detta gör att mer luft kan packas in i cylindrarna, särskilt vid höga hastigheter (se Hur Kamaxlar fungerar för mer information).
• Inloppet och avgaserna är inställda och testade för att ge en ökning vid vissa motorvarvtal. De är också utformade för att ha mycket låg begränsning -- det vill säga för att ge lite motstånd mot gaserna som strömmar nerför röret. Det finns inga ljuddämpare eller katalytiska omvandlare för att bromsa avgaserna heller.
• De har förgasare som kan släppa in stora mängder luft och bränsle - det finns inga bränsleinsprutare på dessa motorer.
• De har högintensiva, programmerbara tändningssystem som gör det möjligt att anpassa gnisttidsinställningen för att ge mest möjliga kraft.
• Alla delsystem, som kylvätskepumpar, oljepumpar, styrpumpar och växelströmsgeneratorer, är utformade för att köra med långvariga höga hastigheter och temperaturer.

När dessa motorer är bearbetade och monterade, mycket tätt toleranser används (delar tillverkas mer exakt) så att allt passar perfekt. När en motor (eller någon del, för den delen) är konstruerad, anges de avsedda måtten på delen tillsammans med det tillåtna felet i dessa dimensioner. Att göra det tillåtna felet litet - skärpa toleranserna - hjälper motorn att uppnå sin maximala effekt och bidrar också till att minska slitaget. Om delar är för stora eller för små kan strömmen förloras på grund av extra friktion eller tryckläckage genom större luckor än nödvändigt.

Flera tester och inspektioner körs på motorn efter montering:

1. Den körs på dynamometern (som mäter motoreffekten) i 30 minuter för att bryta den. Motorn inspekteras sedan. Filtrarna kontrolleras för överskott av metallspån för att se till att inget onormalt slitage har ägt rum.
2. Om den klarar testet går den tillbaka på dynamometern i ytterligare två timmar. Under detta test slås tändningstiden in för att maximera effekten, och motorn cyklas genom olika hastigheter och effektintervall.
3. Efter detta test kontrolleras motorn noggrant. Ventiltåget dras och kamaxeln och ventillyftarna inspekteras. Insidan av cylindrarna undersöks för onormalt slitage. Cylindrarna trycksätts och hastigheten för läckage mäts för att se hur väl kolvarna och tätningarna håller trycket. Alla linjer och slangar är kontrollerade.

Först efter att alla dessa tester och inspektioner är klar är motorn redo att gå till tävlingarna. Att säkerställa tillförlitligheten hos motorn är avgörande - nästan alla motorfel under ett lopp eliminerar chansen att vinna.

Goodyear tillhandahåller däcken till NASCAR Winston Cup-bilar. Foto med tillstånd Goodyear

-

Däck är en annan viktig del av tävlingsbilen. En höghastighetsutblåsning kan vara otroligt farlig.

Precis som däcken på din bil är NASCAR-däck radiella däck, men det är ungefär den enda likheten. Däcken på en NASCAR racerbil har några mycket speciella krav. De måste förbli stabila vid mycket höga temperaturer och hastigheter, ge otrolig dragkraft och bytas mycket snabbt.

Kväve istället för luft

De flesta av teamen tar bort luften från däcken och ersätter den med kväve. Komprimerat kväve innehåller mindre fukt än tryckluft. När däcket värms upp förångas fukten i däcket och expanderar, vilket får trycket in i däcket att öka. Även små förändringar i däcktrycket kan märkbart påverka hanteringen av bilen. Genom att använda kväve istället för luft har lagen mer kontroll över hur mycket trycket kommer att öka när däcken värms upp.

Inre och yttre däck

På spår som är mer än 1,6 km långa, där hastigheterna är snabbare, kräver NASCAR-regler att däck innehåller en inre foder. Detta är i huvudsak ett andra däck monterat inuti det första däcket. Den monteras i fälgen och har en egen separat lufttillförsel. Om det yttre däcket blåser är det inre däcket fortfarande intakt, vilket gör att föraren kan ta bilen till ett kontrollerat stopp.

Olika föreningar för olika spår

NASCAR reglerar vilket däckföreningar används på varje spår. Däckföreningen är det material som däcket är tillverkat av - en mjukare förening kan ge mer grepp men bär snabbare medan en hårdare förening kommer att hålla längre. Varje spår får däck att bära annorlunda och insidan av däcken sliter annorlunda än ytterdäcken. Spåryta, antal varv, täthet av svängar och typ av bank är alla faktorer som avgör hur ett däck kommer att bära. Eftersom däck är så kritiska för säkerheten har NASCAR och Goodyear bestämt de bästa föreningarna för insidan och utsidan av däcken för varje spår, och det är de däckföreningar som lagen måste använda.

Tramplös design

NASCAR-däck ser helt kala ut, men det beror inte på att de är slitna. Det är genom design. På ett torrt spår kan däck generera mer dragkraft om mer av deras klibbiga gummi är i kontakt med marken. Att sätta ett slitbanemönster på däcket hjälper till vid vått väder, men i torrt väder är det bättre att hela däcket rör vid marken. Det är därför NASCAR-lopp stannar när banan är våt.

Snabb förändring

Hur får de däcken så snabbt av och på?

Du kanske har sett en NASCAR-grop stoppa tidigare. På 12 till 14 sekunder lyckas sju personer tanka bilen helt och byta alla fyra däck. Detta kräver otrolig hand-ögon-samordning, men det finns ett par knep som lagen använder för att göra saker lite lättare. När det nya däcket placeras på bilen är de fem lugsmuttrarna redan fästa på hjulet med ett lim. Pinnarna är långa och har inga trådar under de första tre fjärdedelarna av en tum. Detta säkerställer att tappmuttrarna inte blir tvärgängade, vilket gör det lättare att placera däcket.

Relaterade artiklar

• Quiz Corner: NASCAR Quiz
• Så fungerar Nascar Safety
• Hur Racef / x fungerar
• Hur däck fungerar
• Hur Crash Testing fungerar
• Hur hästkrafter fungerar
• Hur Champ Cars fungerar
• Hur bilmotorer fungerar
• Hur kan jag mäta dragbilen i en bil?
• Hur fungerar Nextel Cup-poängsystemet?
• Vad är skillnaden mellan en turboladdare och en superladdare på en bils motor?
• Hur fungerar Aptera-hybriden
• Rollover olyckor förklarade
• Pontiac GTO 1967 förklarades
• 1969 Dodge Charger Explained
• 1965 Oldsmobile Cutlass 442
• 1967 Shelby GT 500

Fler bra länkar

• Bill Davis Racing
• Jayski: Skillnader mellan CUP-, BGN- och TRUCK-seriefordon
• Jayskis vanliga frågor om NASCAR Racing
• Tillverkning av en racerbils kropp
• Morgan-McClure Motorsports
• Hendrick Motorsports