В задней подвеске легко рассмотреть оба компонента: пружину и амортизатор Любое дорожное покрытие (да, даже свежий асфальт) имеет некоторые неровности. Колесо, при проезде по таким неровностям, может подпрыгивать, теряя контакт с покрытием. Когда колесо не контактирует с дорогой – оно не способно влиять на траекторию мотоцикла. Иными словами – мотоцикл в эти моменты становится неуправляемым.
Частично это явление сглаживается амортизирующими свойствами самой покрышки. Однако этого недостаточно. Для более эффективной борьбы с неровностями используется подвеска.
Основное назначение подвески – обеспечить постоянный качественный контакт колеса с дорожным покрытием.
Работа подвески оказывает значительное влияние на пятно контакта колеса и, как следствие – на силу сцепления колеса с дорогой.
Подвеска, как правило, имеет две основные части: упругий элемент (пружина) и демпфер (амортизатор).
Амортизатор
Любая пружина, если ее сжать, а затем отпустить – начинает колебаться. Главная задача амортизатора в подвеске – демпфировать (поглотить) колебания пружины. Амортизатор преобразует энергию колебаний пружины в тепловую энергию (жидкость внутри амортизатора нагревается, после чего тепло рассеивается).
Правильно подобранные и отрегулированные компоненты подвески способны значительно улучшить управляемость. В то же время неисправная подвеска может стать причиной резкого ухудшения поведения мотоцикла. Подвеска всегда должна быть в исправном состоянии.
Первые шаги к подвеске
В начале 20 века создатели первых мотоциклов осознали необходимость подрессоривания переднего колеса. А необходимость использовать данную систему на заднем колесе появилась позднее.
Создатели мотоциклов были предубеждены, что мягкая задняя подвеска ухудшает управляемость мотоцикла.
В прошлом конструкторы стремились использовать тонкие трубы, хлипкие шарниры. Так, для 500-кубового мотоцикла 100 кг считалось нормальной массой, соответственно, заднее колесо гуляло. При ходе заднего колеса изменялось натяжение цепи. Из-за качества стали того времени цепи рвались быстро.
Привод валом был еще сложнее, так как задняя подвеска требовала карданных шарниров и (в некоторых случаях) устройство для изменения длины вала. Выходом из такого положения конструкторы нашли в подрессоривание седла. Пружины, пришедшие из велосипедного обихода, заменили конструкции с рычагами и цилиндрическими пружинами. Harley на своих тяжелых мотоциклах отказался от пружин только в конце 50-х.
Рабочий ход подвески
В передней подвеске – вилке, пружины как и демпфирующий элемент находятся внутри корпуса вилки
При работе подвеска постоянно сжимается и разжимается, отрабатывая неровности покрытия. Ход подвески между полностью сжатым и полностью разжатым состоянием называется рабочим ходом. Оптимальный режим работы подвески достигается в середине ее рабочего хода. Ближе к концам рабочего хода качество работы подвески ухудшается.
Также подвеска может сжиматься и разжиматься под действием сил инерции, действующих на мотоцикл при его ускорении. При разгоне передняя и задняя подвески разжимаются. При торможении двигателем или задним тормозом обе подвески сжимаются. При торможении передним тормозом передняя подвеска сжимается, а задняя – разжимается.
Передняя подвеска
Добрый час дорогие читатели!
Сегодня я предлагаю поговорить о таком важном узле мотоцикла, как передняя подвеска. Мы рассмотрим причины её появления, историю создания, конструкцию и принципы работы, так же рассмотрим слабые места различных вариантов конструкций и тонкости, на которые нужно стоит внимание при езде, покупке и ремонте мотоцикла.
И так, в процессе движения мотоцикла возникают вибрации и удары. Ввиду того, что любой подвижный процесс, это прежде всего работа динамической системы (динамика, от греч. δύναμις «сила, мощь»), которая всегда сопровождается различного рода вибрациями, пульсирующими, ударными и циклическими нагрузками. Мотоцикл в этом плане тоже не исключение.Основным источником вибраций в самом мотоцикле является двигатель, а действующими на мотоцикл — вибрация и ударные нагрузки от дорожного полотна.
Как раз про способы устранения этих самых нагрузок, которые передаются от дороги на мотоцикл, мы и поговорим более подробно.
Самые главные обязанности передней подвески, это:
— сохранить максимально возможную площадь пятна контакта колеса и дорожного покрытия;
— обеспечить управляемость передним колесом, а значит вектором движения мотоцикла в целом.
В этой статье мы рассмотрим только первый пункт данного утверждения, потому, что второй пункт относится к динамике движения, а это уже тема для другой статьи.
И так, разберём типичный случай наезда колеса на какую-то абстрактную неровность:
Сам процесс поглощения неровностей делится на две части, первая часть – это встреча колеса, (точнее шины) колеса с препятствием в тот самый момент, когда подвеска ещё не начала работать ввиду инерции собственных масс. И действительно, если мы посмотрим на графическое изображение моделирования этого процесса, то увидим, что в момент соприкосновения шины с препятствием, сама шина, будучи в прямом смысле упругим телом продавливается и смягчает удар во-первых тем, что резина сама по себе эластична, а во-вторых тем, что внутри неё есть воздух, причём воздух находится под давлением. Как известно, график усилия сжатия любого газа является прогрессивным, но с этой особенностью физики газообразных сред мы более подробно разберёмся в этой статье чуть позже. А пока, резюмируя первый фактор работы подвески -первичное демпфирование импульса от неровности на дороге берёт на себя покрышка колеса и гасит часть энергии, но при этом передаёт остаточную часть энергии на подвеску.
Позволю тут себе маленькое отступление и уточню ещё ряд моментов: при всех равных прочих, величина частей энергии удара, а точнее их соотношение, что поглощает колесо и остаточная энергия предающаяся на подвеску, зависит от высоты профиля колеса и давления в нём. А так же от массы всей подвески в целом, что называется специальным термином – «неподрессоренная масса». Это масса колеса в сборе с тормозными дисками, карданом, мостом и звездой, если речь идет о заднем колесе, суппортами и частью подвески, которая жестко прикреплена к колесу.
Действительно, высокопрофильное колесо прекрасно поглощает неровности на дороге, ярким примером этого являются пухлые колёса ATV или болотохода, которые как бы обтекают большинство препятствий, лежащих у них на пути. Что даёт плавность хода, отсутствие вибраций и толчков. А также позволяет, например, последнему обходиться без подвески вообще, роль демпфирования на себя берёт само мягкое колесо. Но в нашем случае такая модель покрышек не пригодна, потому, что мотоцикл, в отличии от четырёхколёсных транспортных средств, имеет свойства при повороте наклонятся, а и тут появляется противоположенное требование – жёсткость, потому что, если колесо будет мягким, то мотоцикл ни в один поворот чётко не войдёт. Стало быть, высота профиля колеса и его первичные демпфирующие способности, это всё тот же самый компромисс между комфортом при прямом движении и движении мотоцикла в поворотах.
Последний нюанс из данной области, это разница в свойствах высокопрофильного и низкопрофильного колеса. Это скорее зависит от типа мотоцикла и его предназначения. Те же спортбайки имеют низкопрофильную резину, для того, чтобы водитель лучше чувствовал мотоцикл при движении, особенно в поворотах.Но их жёсткие и короткоходные подвески предназначены только для идеально ровных дорог или спортивных треков.
Вот, собственно, путём анализа вводных данных мы и пришли к героине нашего сегодняшнего повествования – передней подвеске мотоцикла.
Развитие данного узла в мире мотоциклов шло достаточно однообразно. Дело в том, что на заре массового мотоциклостроения, было очень много разных конструкций двухколёсных аппаратов. Например переднеприводной мотоцикл «Megola» с пятицилиндровым, звёздообразным двигателем, размещённым в переднем колесе. Для таких, и многих других аппаратов, классическая передняя подвеска, как вы понимаете — не подходила!
Примерно до середины 40-х годов, среди тяжёлых мотоциклов (в основном с коляской) применялись различные конструкции рычажных и параллелограммных подвесок, это было вызвано отсутствием комплексных технологий по изготовлению телескопических вилок.
Данный изъян был полностью ликвидирован примерно в начале пятидесятых годов, и с тех пор передняя подвеска в абсолютном большинстве случаев имеет привычный для нас классический вид.
А теперь давайте рассмотрим различные типы передних подвесок, их конструкцию и характеристики.
Начну я, пожалуй, с самой первой передней подвески, это конечно же — спрингер с упругими элементами и гасителями колебаний в виде пачки рессор на автомобильный манер или двойного набора пружин на отбой/сжатие. Конструкция такой подвески применялась на самых первых мотоциклах. Она была технологически проста в изготовлении, потому что, состояла целиком из металла (железа), которое в начале ХХ века уже весьма хорошо научились лить, ковать, прокатывать, гнуть и тянуть.
Такая подвеска применяется до сих пор на таких мотоциклах как HarleyDavidson, и их подражателях (например,кастомных байках). Только технологичность, качество и ходовые характеристики с тех давних пор возросли на несколько порядков, но это и не удивительно, ведь прошло более ста лет. Данный тип подвески имеет отличные ходовые характеристики, отлично справляется с неровностями дорог и считается очень комфортным. Кроме того, эта конструкция придаёт мотоциклу своеобразный шарм в стиле ретро, что особенно важно для классических стилей, вроде чоппер, круизёр и прочих вальяжных тихоходов.
Подвески типа Спрингер.
Дальше, мы рассмотрим параллелограммную подвеску. Эта конструкция и её разновидности представляет из себя небольшую, трубчатую ферму, соединённую с рулевой колонкой четырьмя короткими рычагами-качалками. А снизу к ней крепится колесо. Её первое применение так же продиктовано компромиссом между технологичностью изготовления и весьма сносными ходовыми качествами, особенно для тяжёлых армейских мотоциклов с коляской и в условиях бездорожья. Поздней версией этой схемы является Duolever от BMW, появившийся в начале ХХI века и, например, передняя подвеска на HondaGoldWing 1800, 2021 модельного года. По факту, в последних поколениях данного типа подвески вместо трубчатой фермы применяется литая, пустотелая алюминиевая вилка. Её плюсы – малый вес, жесткость и отлично рассчитанная геометрия, а минусы – малая ремонтопригодность в случае ДТП.
Параллелограммная подвеска различных поколений и исполнений.
Следующий тип подвески — это рычажная.
Она в свою очередь делится на длиннорычажную и короткорычажную и, а так-жена подвеску тянущего типа и толкающего. Две последние модификации различаются между собой передачей импульса от колеса к амортизатору, из всех конструкций мотоциклов, я воочию тянущую рычажную подвеску видел только на Honda NRX1800 ValkyrieRune.В целом, такие подвески из себя представляют следующее: на выносные штанги(перья), на шарнирах прикручиваются под определённым углом рычаги, а уже к ним крепятся амортизаторы или промежуточные тяги и колесо.
В отличии от предыдущих версий подвесок, на мотоцикле с рычажной подвеской, это был мой первый мотоцикл – Урал-Турист ИМЗ 8.103-40. Даже не смотря на советскую архаичность, этот аппарат весьма хорош по своим ходовым качествам, даже в сравнении с японскими мотоциклами аналогичной кубатуры и класса. Имея переднюю подвеску такой конструкции, мотоцикл обладал плавностью хода и весьма высоким клиренсом. Что мне давало возможность «эндурить» по просёлочным, лесным и особенно, степным дорогам, причём на весьма приличной скорости.
По сегодняшней классификации мотоцикл Урал-Турист наверно больше относится к скремблерам.
Данный вид подвески обычно ставится на тяжёлые и внедорожные мотоциклы, в том числе мотоциклы с коляской. Эти подвески как я уже описал выше, обладают прекрасной плавностью хода, даже на одиночке, прощают наезды на всевозможные препятствия и имеют превосходную жёсткость на скручивание. Ограниченность таких подвесок обусловлена их достаточно дорогим, стапельным производством и нецелесообразностью применения для обычных, дорожных мотоциклов.
Подвеска Урал-Турист.
Короткорычажная подвеска раритетного Урала.
Тянущая подвеска мотоцикла HondaValkyrieRune.
Рычажная подвеска, так называемого — автомобильного типа.
Эта подвеска, пожалуй, самая редкая в мире мотоциклов. Про её динамические свойства написано много и достаточно противоречивых сведений. Я же отмечу, что она лучше всего глотает неровности дороги (особенно мелкие) из всех существующих подвесок, а ещё лучше всего подходит, например, для создания полноприводных мотоциклов, но это уже скорее экспериментальная техника. Конструктивно она бывает консольная (односторонняя) и двухсторонняя и так же делится по количеству тяг. Хотя надо отметить, что мотоциклы с такими подвесками серийно выпускала Yamaha, а сейчас выпускает Bimota, её знаменитый мотоцикл – BimotaTesi 2D и 3D. Это очень интересныйспортбайк, с фантастическим дизайном и весьма мощными техническими характеристиками.
Tesi 3D
YamahaGTS 1000
Концепт от Ducati
Концепт мотоцикла с рычажной подвеской и мотором от Subaru в 280 л.с.
Ещё, я хотел бы отдельно упомянуть про фирменную, переднюю подвеску BMW – Телелвер
Это, пожалуй, самый интересный гибрид рычажной и телескопической подвески, сочетающей в себе плюсы обеих конструкций. Она имеет отличную жёсткость на кручение, отлично обрабатывает неровности дороги как рычажная и при этом легко рулится. В плане конструкции представляет из себя две направляющих трубы, прикреплённые к верхней траверсе при помощи сферических опор, а нижняя же траверса соединяет в свою очередь нижние части перьев между собой и к ней же крепится рычаг. И к рычагу в свою очередь крепится амортизатор.
Концепция получилась весьма оригинальной, и, в силу немецкой педантичности, тщательно проработанной, а значит весьма надежной.
На пространственно-кинематической схеме видно, что по узловым точкам (шарнирам) соединения, подвеска является комбинацией четырёх треугольников: правого, левого, переднего и нижнего. А как мы знаем, треугольник – самая устойчивая и жёсткая фигура.
Упругие/несущие элементы подвески
Таких элементов в конструкции всего четыре: пружины, рессоры, торсионы и воздух (газ).
Начнём с пружин, как с самых распространённых деталей этой группы: пружины в подвеске мотоцикла, являются пружинами работающимина сжатие. Конструкция пружин достаточно простая, а вот технология изготовления имеет свои сложности.А так же сталь, из которой их делают, принципиально отличается от любой другой тем, что из себя представляет, как бы, слоёное тесто. То-есть слои стали, на манер дамасских клинков, проковывают между собой, в результате получается послойная структура металла. Это нужно для того, что бы после специальной закалки пружина имела требуемую упругость, или, пользуясь профессиональным термином – возникла память металла, это когда металл как бы запоминает первозданную форму и после деформаций снова возвращается в неё.
Пружины делятся по схеме навивки (и работе на сжатие) на: обычные (линейные), с переменным шагом навивки и переменным диаметром навивки.
Две последних версии имеют наиболее благоприятную характеристику сжатия, так называемое «прогрессивное сжатие», это когда пружина в начале сжатия сжимается намного легче, чем в конце. И чем больше её сжимают, тем сильнее сопротивление. Это даёт возможность как раз иметь плавную подвеску и достаточную лёгкость обработки большинства неровностей дорожного полотна.
Пружины, показанные на рисунках выше, имеют прогрессивную навивку, первыми сжимаются витки с частой навивкой или так называемые – короткие витки. На их долю выпадает обработка мелких неровностей на дороге, камешков, стыков асфальта. Следующими идут длинные витки, они берут на себя уже более серьёзную нагрузку и сжимаются примерно на 3/5 хода подвески. И самые последние витки – конические, они работают при сильнейших ударных нагрузках, это например, когда вы въехали в яму, которую не заметили.
Динамика сжатия пружин от нагрузки. Для примера показана пружина от автомобиля.
Далее, рассмотрим предшественников пружин – рессоры. Конструктивно, это набор стальных листов, соединённых заклёпкой или болтом. Они сделаны из стали, аналогичной пружинной.
Тяга/шток от рычага смонтированы на конце самой длинной пластины, она из-за своей длины прогибается самая первая, и дальше в зависимости от увеличения нагрузок подключаются следующие пластины. Почти так же, как и в случае с пружинами.
И последняя конструкция в данном направлении — это торсионная подвеска. В современных мотоциклах она не применяется, но раньше имиподрессоривали коляски или грузовые трициклы.
На сегодняшний день данное техническое решение прочно прописалось в подвесках машин повышенной проходимости, некоторых грузовиков и военной техники.
Конструктивно оно представляет из себя длинный стальной стержень (лом), выкованный всё из той же стали, что и пружины с рессорами, которойработает на скручивание вдоль продольной оси.
И последняя конструкция в этом разделе – воздух.
Некоторые мотоциклы имеют пневмоподвеску. Выглядит это примерно так: вместо пружины стоит специальный цилиндр, в который с помощью насоса накачивается воздух. Воздух, как и любой газ, имеет прогрессивную характеристику сжатия, да-да, газ сжимается словно пружина и может держать мотоцикл. Такие системы применяются в военной технике, например в танкахили в авиации и все авиационные стойки устроены именно по этому принципу. А также система широко применяется в люксовых автомобилях бизнес класса.
На мотоциклах такая конструкция применяется редко, из-за того, что слишком «капризна». Для работы ей требуется к самому пневмоамортизатору: воздушный насос, фильтр, осушитель воздуха, пневмомагистраль, система контроля с датчиками, запорные клапана и ворох проводов.
Всё это железо, зачастую, физически негде разместить на мотоцикле, а про его массу и сложность обслуживания вообще и говорить не стоит.
Следующей элемент подвески, это — гаситель импульса и колебаний.
Назначение этого устройства в подвеске обусловлено необходимостью затормозить продвижение подвески и нейтрализовать (рассеять) энергию, полученную от неровности на дороге. Вторая обязанность этого устройства – предотвратить раскачивание мотоцикла из-за возвратно-поступательного действия пружин, рессор или сжатого воздуха.
Дело в том, что перечисленные устройства имеют природу колеблющегося тела или самозатухающих колебаний. И после распрямления пружина не успокоится, а будет ещё какое то время продолжать сжиматься-расширяться. Вот это и надо убрать.
Первыми подобными гасителями колебаний были фрикционные диски. Они прижимались специальными барашками гайками. Их недостаток был в том, что они действовали линейно, тоесть при малых импульсах не срабатывали, а при больших импульсах подвески, полученных, например, от глубокой ямы на дороге – проваливались.
Масло, это ещё одно рабочее тело и амортизатор (стойки) – узел подвески, работа которого основана на гидравлическом сопротивлении перетекания из одной полости в другую и обратно.
В основе стандартного масляного демпфирующего устройства лежит клапан или сверление определенного диаметра в нижней части трубы вилки, заполненной маслом. При перемещении подвижной трубы вверх масло вынуждено вытекать через клапан или сверление в трубу. При движении подвижной трубы вниз масло оказывает сопротивление перемещению подвески. В результате предотвращается любая склонность к раскачиванию мотоцикла.
Для комфорта водителя лучше всего, если колесо может свободно перемещаться, реагируя на неровности дорожного полотна. Однако при ходе вниз необходим демпфирующий эффект для улучшения управляемости. Кроме того, степень демпфирования должна зависеть от скорости сжатия и растяжения вилки. Для обеспечения этого при сжатии и растяжении используются различные клапана и отверстия. При достижении некоторого предельного давления масла из-за высокой скорости сжатия или растяжения (от сильного удара или глубокой выбоины) используются дополнительные клапана.
А, так-же, большую роль играет вязкость (густота) масла.
Амортизация достигается за счет применения поршневого амортизатора или картриджного демпфера.
Это устройство первых (классических) подвесок, они достаточно хорошо работали на мотоциклах ранних, послевоенных поколений. На отечественной технике они стояли почти на всех моделях, всех мотоциклов. Кроме, может быть рычажных подвесок и пневмоподвески с воздушной подкачкой – ИЖ Орион (не путать с пневмоподвеской с воздушным насосом, это разные конструкции). Сейчас такие подвески, но уже следующих поколений стоят на многих современных мотоциклах, в основном это «чопперы» и «классики».
Следующая система, которую мы рассмотрим, будет – газ, скажем азот, ну можно и воздух, последний тоже состоит из азота на 75%. Это уже газомасляные амортизаторы.
Принцип действия схож с чисто масляными амортизаторами, но здесь главным телом является газ. Масло при сжатии так же перегоняется через клапана, но с другой стороны его подпирает поршень, который в свою очередь разграничивает газовую и масляную полость. В процессе сжатия подвески, этот поршень как посредник передаёт энергию импульса от масла к газу, а как я уже говорил, у газа по его природе прогрессивная степень сжатия. Плюс высокое давление в газовой полости даёт возможность сжимать масло, избегая его кавитационного кипения. А возможность подкачивать или сбрасывать давление позволяет настраивать подвеску под конкретную трассу или задачи.
И последнее поколение систем торможения импульса с гидравлическо-пневматической основой, это картриджная подвеска с системой электронного регулирования.
В этой подвеске собраны все последние разработки в своей области. Такие подвески применяют в основном на супербайках или на дорогих, флагманских спортбайках. Так же на мотоциклах, выступающих в гонках и соревнованиях вроде Париж-Дакар, AfricaEcoRace. На данных мероприятиях проходят испытания различные ноу-хау, для того, что бы потом быть выпущеннымина гражданский рынок. Параметры такой подвески могут меняться на ходу, что называется «с кнопки». Пилот при изменении дорожной ситуации выбирает нужную программу работы подвески и последняя начинает работать так, как её запрограммировалидля данных условий.
Есть ещё одна система гашения импульса подвески, которая совсем недавно вышла из экспериментальных лабораторий. Это полностью управляемая, электромагнитная система основанная на свойствах электромагнитной жидкости.
Конструктивно из себя представляет старый, добрый, однотрубный амортизатор, нj только сделанный по последнему слову техники. Внутри него находится поршень со встроенными в него электромагнитными катушками и подведёнными к ним проводами. Ещё в нём находится магнитная жидкость, это по факту специальное машинное масло с намешанныминаночастицами ферромагнетика (специального магнитного материала). Ещё в эту схему встроены различные датчики положения, скорости и давления.
При резком движении подвески, электронная система считывает данные с датчиков и даёт команду на торможение. Делается это следующим образом: микропроцессор вычисляет за доли секунды нужное напряжение, которое надо подать на электромагнитные катушки внутри поршня, при подаче напряжения в катушках возникает электромагнитное поле, которое управляет структурой магнитной жидкости, а значит её вязкостью. Сама система достаточно интересная и многие считают, что именно за ней будущее.
Теперь последняя часть моего рассказа о тех подвесках, которые установлены на 99% ваших мотоциклах, это телескопические подвески классического и обратного вида (так называемые «перевёртыши»).
Из предыдущей части мы выяснили ряд ключевых параметров подвески: неподрессоренная масса, рабочий ход подвески и её энергоёмкость. Забегая вперёд, ещё добавлю сопротивление на продольную скручиваемость и изгиб.
Конструктивно такая подвеска из себя представляет телескопическую конструкцию, то есть трубу в трубе.
В свою очередь они делятся на два подвида, как я уже написал выше, это классическая конструкция – в ней в траверсе зажата труба меньшего диаметра, обычно изготовленная из стали.
И «перевёртыш», это когда труба большего диаметра зажата в траверсах, она в основном делается из лёгкого алюминиевого сплава а на самых мощных, гоночных мотоциклах – из кевлара.
У классической подвески есть один несомненный плюс, это безопасность при лобовом ударе. Другими словами она сгибается и тем самым демпфирует удар. Что очень часто помогает сохранить в целости руки пилота и спасти их от переломов. Вот типичный пример сгибания подвески при лобовом столкновении с препятствием.
Подвеска прогнулась назад до того момента, пока колесо не упёрлось в двигатель.
Такие подвески ставятся в основном на чопперы, классики и дорожники средней кубатуры. Другими словами для техники, от которой не требуется филигранное поведение на дороге.
Что бы увеличить жёсткость на скручивание и изгибное сопротивление, обычно увеличивают диаметр несущих труб – перьев, самые большие, насколько я знаю, у Harley-Davidson- что-то около 53 или 55 мм в диаметре.
Перевёртыши же обладают всеми остальными преимуществами: это жёсткость на все изгибающие и крутящие нагрузки, устойчивость при столкновениях, более широкие варианты настроек ввиду более продвинутой начинки. Отличное отслеживание дорожных неровностей, очень точное, дозированное управление мотоциклом. Ещё немаловажный фактор – обратная связь от мотоцикла к пилоту, она точно передаёт все нюансы движения байка, что позволяет выигрывать доли секунды на гоночном треке, а стало быть, и призовые места.
Ещё такая подвеска применяется на мотоциклах класса: кросс, эндуро и, моих любимых,- тяжёлых турэндуро. Вот тут она просто необходима, с её способностью чётко держать дорогу, пониженными инерционными массами подвижной трубы малого диаметра и при этом очень большими ходами колеса. Что является взаимоисключением для обычной подвески ввиду требуемой длины и соотношения длины от диаметра в траверсах.
На схеме ниже приведены пропорциитой части перьев, что зажимаются в траверсу относительно длины всей подвески целиком.
По сути, выходит следующее: возьмём соотношение длинны обоих разновидностей подвесок к их диаметру неподвижной части – 600/40=15 и 600/60=10. Если перевести на более понятный язык, то пропорции длина/диаметр перевёртыша судя по цифрам в полтора раза выше.
А стало быть,и способность держать все вышеперечисленные нагрузки.
Или, другими словами, чем короче палка, тем сложнее её сломать(согнуть), этот же принцип работает и тут. И действительно, возьмите например спичку или зубочистку и попытайтесь сломать сначала на две части, потом эти части ещё разломить на пополам. Натретей попытке голыми руками уже это будет сделать проблематично. Потому, что как раз соотношение длина/диаметр уже будет ближе ко второму типу подвески.
Одна физика и ничего кроме физики!!!
И вдогонку, я бы ещё чуть-чуть добавил про подвеску перевернутого типа, то есть про «перевёртыш»: поскольку труба большего диаметра зажимается в траверсу, а снаружи её ничего не ограничивает, то саму форму трубы можно сделать, например, под уклоном, илиговоря совсем простыми словами — получается треугольник. Да-да, вы правильно поняли — получается треугольник жёсткости, что ещё более увеличивает несущие способности этого (моего любимого) типа подвески!
Но и это не всё.Такой тип подвески позволяет сделать траверсы большей высоты, что увеличивает в разы площадь охвата перьев, а это, в свою очередь, увеличивает все вышеперечисленные характеристики!
Характеристики сжатия и отбоя
Все подвески, по сути работают так, что бы смягчить удар от неровности дороги, но при этом, чтобы колесо не потеряло контакт с дорогой. Это и есть характеристика сжатия/отбоя, вот согласно этим двум параметрам и работают подвески. Все вышеперечисленные ухищрения связанны с тем, чтобы совместить воедино нужные, но противоположенные требования.
На этой схеме и показана работа подвески на сжатие и отбой.
Поясним формирование гидравлической характеристики амортизатора:
•Если все клапаны «намертво» закрыты, а прохождение гидравлической жидкости происходит только через обходной канал в поршне, получится абсолютно жёсткая линейная характеристика — линия 1. Такими были первые амортизаторы и фрикционные тарелки.
•Если включить в работу клапаны сообщения с газовой камерой – характеристика станет «мягче» — линия 2. Несимметричность объясняется тем, что клапан, открывающийся на «сжатии», имеет большее проходное сечение, чем клапан, работающий на «отбое».
•Если задействовать основные клапаны, расположенные в поршне, форма характеристики уже не линейна и по мере открытия клапанов и увеличения общего проходного сечения каналов, становится всё менее «жёсткой» — линия 3 .
Собственно красная линия №3, это и есть прогрессивная характеристика, которая лучше всего отрабатывает все неровности дорожного полотна. Это достигается управляемыми клапанами, схемами прогрессии и пружинами с прогрессивным шагом навивки.
На данном графике эти кривые как раз и являются выражением работы подвески и её настройки в зависимости от требуемых условий.
Иван Руковицын для Мотозаставы
- Список статей
- Мотосервис
- Зимнее хранение
- Контакты
Подвеска и угол наклона мотоцикла
С увеличением угла наклона мотоцикла работа подвески ухудшается. Это вызвано тем, что элементы подвески начинают работать не перпендикулярно дорожному покрытию, а под углом. В связи с этим сцепление шин с дорогой при увеличении угла наклона мотоцикла также ухудшается.
Именно с этим явлением связан такой прием вождения как «свешивание». Свешиваясь с мотоцикла внутрь поворота мотоциклист позволяет мотоциклу находиться в более вертикальном состоянии. В результате подвеска работает лучше и резина находится в лучшем контакте с дорогой.
Подрессорный хвост
Немецкая компания NSU и американская Indian в 1913 году начинают производство мотоциклов с «подрессорным хвостом». Немцы начинают использовать схему, которую в последствии назовут Cantilever — треугольный маятник, своей верхней вершиной опирается на расположенные под седлом пружины. Американцы используют простой маятник, от оси колеса идут вертикальные стойки, соединенные вверху с листовыми рессорами.
Компания Indian в дальнейшем возвращается к «жесткому» варианту, отвергая новшевство. В это время их идеи подхватывают англичане, и системы Cantilever появляются на мотоциклах 20-30 годов Brough Superior, Matcheless, HRD-Vinset. Рессорную подвеску использует Гранвилл Брадшо на своем знаменитом оппозите ABC.
Кроме того, что англичане развивают заимствованные у других идеи, они и генерировали свои. Компания OEC на заказ устанавливала на свои мотоциклы заднюю подвеску (маятник соединен с пружиной, спрятанной в вертикальный кожух). Инженеры Coventry предложили заднюю подвеску как и у автомобилей — полуэллиптические рессоры с креплением оси колеса в средней части.
В это время не отставали и итальянцы. В 1928 году дебютировал Moto Guzzi GT с оригинальной задней подвеской (треугольный маятник, соединенный верхней вершиной с рамой, нижним углом через длинные тяги воздействовал на расположенный под двигателем пакет цилиндрических пружин).
Другая итальянская компания Gilera выбрала в 30-е годы другой метод — подрессоривания (маятник соединен с промежуточным рычагом, воздействующим на горизонтальные пружины растяжения).
На мотоцикле Altea инженеры использовали систему с одной пружинной стойкой, соединенной с маятником вблизи оси качания.
Подробно о пружинах подвески мотоцикла
Представляю перевод подробной статьи о пружинах подвески мотоцикла. Перед прочтением не лишним будет изучить предыдущую статью.
Возможно, вы слышали о прогрессивных пружинах? Звучит хорошо! Я к тому, что кто не хочет быть прогрессивным? И до каких пор простым мотоциклистам будут впаривать обычные, консервативные пружины?
Прежде чем поговорить о достоинствах и недостатках, мы должны выяснить, что это вообще такое, и сделать это проще с помощью графиков. Многие уже забыли, что это такое, но я постараюсь не занудствовать.
Мифы и заблуждения о подвесках мотоциклов.
Перевод очередной статьи о подвесках, в которой собраны почти все (даже самые тупые) мифы и заблуждения о подвесках мотоциклов, собранные авторами, исходя из наиболее часто задаваемых вопросов в ProMechA. Статья будет интересна, прежде всего, владельцам дорожников и спорт-байков.
— Правда, что «необслуживаемый» амортизатор — действительно необслуживаемый? — За годы работы с различными подвесками нам так и не удалось найти необслуживаемый амортизатор. Другой вопрос — стоимость такого обслуживания. Большинство современных амортизаторов (будем говорить, с конца 1980-х) могут быть переделаны и обслужены. Самый дорогой ремонт амортизаторов — это восстановление хромового покрытия и приведение в порядок внешнего вида.
— Могу я взять «погонять» у друга его подвеску? — Каждый мотоциклист имеет свою собственную манеру езды, свои особенности вхождения в поворот, не говоря уже о весе. При настройке подвески специалисты обращают внимание на все эти факторы, поэтому лучше всего настроить подвеску своего мотоцикла под себя.
— Преднатяг пружины увеличивает ее жесткость? — Преднатяг пружины увеличивает или уменьшает высоту по седлу, но НЕ ВЛИЯЕТ на жесткость пружины. Если кто-то говорит о том, что жесткость увеличивается с преднатягом, он просто не имеет понятия, о чем говорит. Пружина амортизатора должна почти полностью сжиматься, а затем возвращаться в свое первичное состояние без изменений в длине. Когда вы «преднатягиваете» пружину, вы просто поджимаете ее. Если ваша пружина имеет жесткость 1 Н/мм., и вы даете ей преднатяг в 15 мм., это означает, что вы передаете на нее усилие в 25 Нм. изначально. Для того, чтобы пружина заработала, вам придется сначала преодолеть это усилие, а затем пружина заработает в штатном режиме, исходя из ее первоначальной жесткости. Тот факт, что пружина начинает работать при усилии не 10 Нм, а 15 Нм, к примеру, и дает ложное ощущение увеличенной жесткости.
— Я должен использовать разные настройки подвески для повседневной езды и для трека? — Регулировки подвески предназначены для изменения ездовых характеристик мотоцикла, в зависимости от стиля езды. Настройки для города позволяют добиться комфортной ежедневной езды в любых условиях, в том числе, в дождь. Такие настройки не подходят для трека, когда основной целью ставится резкие вхождения в повороты, интенсивное торможение и т.п. А для того, чтобы охватить как можно больший диапазон условий езды на одной и той же настройке подвески мотоцикла, она и настраивается специально под ездока.
— Тюнинговые амортизаторы помогут лучше настроить подвеску? — Вы сами должны решать, какой уровень настройки достаточен для вас. Даже простая замена пружины на заднем амортизаторе позволит вам лучше чувствовать дорогу, а также улучшить время разгона из-за более предсказуемого эффекта проседания задней подвески на старте. По сравнению с любым стоковым амортизатором, тюнинговая версия даст значительные преимущества при езде на мотоцикле.
— Моя подвеска лучше работает, когда на мотоцикле сидит пассажир. — Обычно люди говорят, что подвеска лучше работает, когда не нагружена, но бывает, что пружина амортизатора не соответствует весу ездока, и отрабатывает неровности слишком жестко. Вес пассажира дополнительно поджимает пружину и дает ложное ощущение мягкости. Достаточно определиться со стилем езды (город, трек, туринг) — и подобрать пружину соответствующей для этого стиля жесткости.
— Дает ли азотирование какой-либо существенный эффект? — Нет, на скользких поверхностях различимый эффект отсутствует. Также это значит, что вы не сможете отремонтировать скол от попадания камня, поскольку такая поверхность не может быть отполирована так же хорошо, как хром.
— Могу я залить тормозуху в перья вилки мотоцикла? — НЕТ! Химический состав уплотнений амортизаторов рассчитан на работу исключительно с маслом. К тому же, вилочное масло имеет ряд присадок, помогающих сохранять определенную вязкость на разном диапазоне температур, а также добавок, противодействующих вспениванию. По этой же причине в амортизаторах нельзя использовать моторное масло.
— Руль слишком легко крутится и нестабильно себя ведет при рулении. Мне нужен рулевой демпфер? — На стабильность руления больше всего влияния оказывает задний амортизатор. При старте он слишком сильно просаживается и, разгружая вилку, дает расколбас руля. Рулевой демпфер же предназначен для контроля переднего колеса и предотвращения его колебаний из стороны в сторону. В качестве грубого примера представьте себе гоночный мотоцикл, который немного заезжает за пределы трека передним колесом в повороте. Колесо встречает неровность в повороте и начинает жить своей жизнью. Так вот, рулевой демпфер нужен для того, чтобы стабилизировать переднее колесо мотоцикла в таких ситуациях. При правильном подборе элементов и грамотной настройке подвески, для большинства дорожных и не сильно ориентированных на трек спортивных мотоциклов, рулевой демпфер не нужен.
— Заднее колесо РАЗГРУЖАЕТСЯ при разгоне? — Да, но не всегда. Колесо при ускорении начинает движение относительно дорожного полотна, а дорога толкает нижнюю часть колеса вперед (и наоборот — 3-й Закон Ньютона). Вследствие этого мотоцикл разгоняется. Если посмотрите на маятник мотоцикла, увидите, что он получает поступательное движение от оси заднего колеса. Таким образом, когда колесо двигает ось вперед, она воздействует на маятник, подталкивая его вверх. Проверить эти слова очень просто — достаточно пожечь резину, зажав передний тормоз и резко бросив сцепление на открытом газу. Вилка мотоцикла загрузится, хвост — поднимется. При нажатии заднего тормоза, хвост, наоборот, опустится, так как вектор силы, воздействующий на задний тормозной суппорт, притянет маятник к земле. При этом необходимо учитывать еще два фактора: 1. При разгоне мотоцикл пытается завалиться назад, требуя от подвески дополнительных усилий для сопротивления. Подвеска сжимается, происходит ее проседание, маятник изменяет свое положение относительно земли. В зависимости от того, насколько высоко расположен центр тяжести мотоцикла и в зависимости от угла расположения маятника к земле, произойдет либо разгрузка заднего колеса, либо загрузка. Именно поэтому гонщики регулируют угол маятника, в зависимости от того эффекта, которого хотят добиться. 2. Если вы находитесь в центре поворота, или поднимаетесь в горку, задняя подвеска уже нагружена, и угол маятника по отношению к земле будет достаточно острым. Таким образом, при открытии дроссельной заслонки в середине поворота, хвост мотоцикла скорее просядет, чем поднимется. Именно поэтому на гоночных мотоциклах часто устанавливают более жесткие и менее прогрессивные пружины.
Амортизаторы и азотирование
Еще один старый миф — необслуживаемые амортизаторы. Таких не существует, вопрос лишь в цене обслуживания. Есть разные подвески, современные модели амортизаторов к ним чаще всего подлежат переделке, но техобслуживание в той или иной степени им необходимо. Как показывает практика, наиболее дорогостоящий ремонт именно амортизаторов включает реставрацию их внешнего вида.
Надо понимать, что для езды по городу и на треке требуются разные настройки подвески. Не устраивают базовые амортизаторы — можно тюнинговать, но нередко достаточно заменить пружину и эффект сразу чувствуется. Важный момент: если подвеска работает явно лучше, когда на мотоцикле кроме водителя еще и пассажир, значит пружина слишком жесткая.
Т.н. азотирование, вопреки распространенному мнению, совершенно не поможет на скользкой поверхности. Хуже того — оно еще и не полируется идеально: убрать сколы от камней не выйдет.
Как работает мотоцикл: подвеска переднего колеса
Телескопическая вилка рулит! Ни одно другое решение не сравнится с ней. Бесчисленные попытки заменить ее чем-то другим до сих пор заканчивались фиаско.
Телескопическая вилка (даже в перевернутой версии upside-down) не идеальна. При торможении вилка ныряет, что в принципе не выгодно (помните ли вы анти-системы погружения anti dive Suzuki, Kawasaki или Honda?). Ну да, но когда в передней части понижается, задняя часть поднимается, что приводит к тому, что продвижение вперед в примере спортивного мотоцикла падает с 100 до около 75 мм, а угол между вилкой и землей уменьшается с 66 до 70°, то есть вилка приближается к вертикали. Потому что она установлена на головке рамы, расположенной под углом, и в момент провисания колесо движется не только вверх, но и назад. По этой причине колесная база умешьшается с 1450 до 1405 мм. Как правило, на этапе торможения геометрия мотоцикла меняется на более благоприятную для переносимости.
