Мотосовет № 5 — Амортизаторы (для чего они действительно нужны)

James R Davis Shock Absorbers Aren’t (A detailed discussion of what they really do)
Источник: http://msgroup.org/
Перевод: SixBiSix

Если Вы не представляете для чего нужны амортизаторы, то эта статья для Вас, потому что она поможет понять для чего нужны амортизаторы и как они работают. Когда вы знаете технологию, то понимаете, что проблемы техники безопасности часто являются исключительно

Начнём с того, что амортизаторы не поглощают удары – это делают пружины.

Когда мотоцикл наезжает на неровность, то колесу не остаётся выбора, кроме как проехать эту неровность. Покрышка в этом месте сжимается, но этого недостаточно для того, чтобы полностью поглотить удар и удар передается на раму мотоцикла. Достается и мотоциклисту. Если колесо прикреплено непосредственно к раме без использования пружин и амортизаторов, то мотоцикл должен был бы почти постоянно подскакивать как минимум на высоту каждой неровности. Последствия, при достаточно большом подскоке заключались бы в том, что когда мотоцикл уже приземлился, в то же время вы будете еще находиться в воздухе. Вы рефлекторно будете сжимать руль и вас потянет вперед за мотоциклом, хотя вы будете находиться еще в воздухе. Наихудшим окончанием этого полета будет падение.

Очевидно, что для решения этой проблемы необходимо при наезде на препятствие минимизировать изменение траектории мотоцикла по сравнению с траекторией колеса (т.е. сделать неподрессоренные массы мотоцикла минимальными). В момент удара колесу передается огромная кинетическая энергия, которую необходимо поглотить до того, как эта энергия будет передана на раму мотоцикла. Эту задачу решают пружины. Сжимаясь пружины поглощают кинетическую энергию колеса.

Вспомнили тренажер «Кузнечик»? Если бы между колесом и рамой были бы только пружины, то единственным отличием от непосредственного соединения колеса с рамой была бы небольшая задержка перед тем как мотоцикл окажется в воздухе после наезда на препятствие. Происходит это за-за того, что сжатая пружина может только разжаться (это закон). Энергия пружин выделяемая в процессе разжимания примерно равна энергии, которую затратили на сжатие пружины. (Незначительное количество кинетической энергии будет преобразовано в тепло).

Теперь мы подошли к моменту, что бы понять назначение амортизаторов. Амортизаторы значительно замедляют разжимание пружин (в процессе своей работы амортизаторы преобразуют в тепло значительно больше кинетической энергии разжимающейся пружины).

Амортизатор состоит из трубки, заполненной маслом, которое работает как гидравлическая жидкость, и поршня (который не соединен ни с какой частью трубки), перемещающегося внутри трубы в масле вверх и вниз. Поршень соединён стальным стержнем с одним концом амортизатора, а трубка соединена с другим концом. Один конец амортизатора соединяется с рамой мотоцикла, а другой конец – со ступицей колеса (или поворотным рычагом, который соединяется со ступицей). Когда колесо двигается относительно мотоцикла вверх, поршень проходит сквозь масло. Масло создает сопротивление движению поршня, что замедляет его ход. При этом кинетическая энергия преобразуется в тепловую. (Поэтому вы должны регулярно менять масло в амортизаторе – при нагрев ухудшает характеристики масла). Если бы в поршне не было клапанов, через которые проходит масло, то движение поршня в трубе было бы невозможно. Это связано с тем, что масло, как и вода, не сжимаются. Клапан в поршне может быть сделан таким образом, что в одном направлении масло проходит быстрее, чем в обратном. Например, необходимо, чтобы пружина сжималась быстрее, чем разжималась. Если бы в поршне не было клапанов, то пружина не могла бы сжиматься и вы бы почувствовали на себе все невзгоды, как если бы колесо было напрямую соединено с рамой. Аналогично, если пружины слишком жесткие для имеющейся нагрузки, то почти вся кинетическая энергия передавалась бы на раму мотоцикла из-за того, что эти пружины сжимаются слишком медленно, если сжимаются вовсе.

Однако как слишком медленное сжатие пружины приводит к неэффективной отработке неровностей дороги, так и слишком быстрое разжимание пружины приводит к негативным последствиям. Эти эффекты вы можете наблюдать, прыгая на тренажёре «кузнечик». Следовательно, характеристики пружин и амортизаторов должны соответствовать весу мотоцикла и предполагаемому виду использования. Подбор пружин и амортизаторов с определёнными характеристиками всегда является компромиссным решением, которое может идти в разрез с желаниями дизайнеров. Все это может закончиться не очень хорошо.

Например, когда вы едите на мотоцикле с пассажиром или тяжелым багажом, то необходимо увеличить жесткость пружин подвески. Если этого не сделать, то подвеска будет перегружена и её работа будет напоминать работу тренажера «кузнечик». Езда на дорожном мотоцикле по бездорожью, как на кроссовом мотоцикле, может привести к аналогичному результату.

Если даже предположить, что вы не будете делать на мотоцикле ничего экстремального, вы все равно обнаружите, что конструкция ваших амортизаторов не идеальна. (Если бы конструкция была идеальная, вы бы никогда не чувствовали неровностей дороги). В реальной жизни, состояние дороги колеблется от идеально гладкой до разбитой. Некоторые неровности дороги и выбоины просто огромны. Это как раз тот случай, когда всё имеет значение. Вы можете заменить стандартные пружины вашего мотоцикла на так называемые «прогрессивные». Эти пружины обеспечат ровную езду до тех пор, пока не встретиться огромная выбоина на дороге. В этом случае эти пружины очень жесткими на сжатие. Воздух, в отличие от масла, может сжиматься. Поэтому существуют так называемые «пневматические» амортизаторы, в которых в дополнение к маслу в трубке есть небольшое количество воздуха. Системы с пневматическими амортизаторами иногда подключаются к бортовому компрессору для того, что бы увеличивать или уменьшать давление воздуха и таким образом в соответствии с изменениями нагрузки на мотоцикл или качества дорожного покрытия изменять жесткость амортизатора, а не жесткость пружин. (Еще для снижения скорости работы амортизатора можно увеличить вязкость масла).

В подвеске заднего колеса обычно используются большие пружины, которые расположены снаружи амортизаторов, а на переднем колесе пружины находятся внутри амортизатора, который вмонтирован в вилку. Если вы внимательно посмотрите на амортизаторы, то обратите внимание, что обычно задние амортизаторы расположены между колесом и рамой под углом, вершина которого направлена назад. Спереди угол образуемый амортизатором и рамой направлен назад. Амортизаторы должны быть расположены соосно нагрузке, возникающей при разгоне и торможении.

Угол передних амортизаторов (вилки) обычно называется угол наклона вилки и важно что бы он сохранялся всегда неизменным! Он определяет как межосевое расстояние (колесную базу), так и вылет вилки, от которого зависит управляемость мотоциклом. Чем больше угол наклона вилки, тем «медленнее» будут движения руля для самовыравнивания. (Исключая движения на минимальной скорости – в этом случае большой угол наклон вилки часто является причиной рыскания колеса и падения мотоцикла, конечно если вы не держите руль сильно). Если вы занижаете мотоцикл, укорачивая передние и задние амортизаторы, то колесная база уменьшается (расстояние между передним и задним колесом). После того, как ваше переднее колесо будет касаться земли ближе к рулю, то подруливание для самовыравнивания мотоцикла происходить быстрее. В реальности, укорочение амортизаторов только на 2.5 см может привести к тому, что скорость подруливания для самовыравнивания мотоцикла будет настолько быстрой, что рулевой демпфер (еще один маленький амортизатор) не сможет его устранить. В результате, возникают опасные колебания колеса из стороны в сторону, известные как воблинг, и в этот момент высока вероятность упасть. (Это конечно преувеличение. Если вам удастся демпфировать руками эти колебания, чтобы они не передались на остальную часть мотоцикла (через вас, сидение и на раму), или немного притормозить для переноса веса вперед мотоцикла, вы сможете прервать ритмические колебания и возможно избежите падения).

Кратко, ваши амортизаторы разработаны для того, что бы помочь колесам постоянно соприкасаться с дорогой независимо от состояния дороги, следовательно, они помогают вам.

Благодаря амортизаторам мотоцикл становится комфортным. Проверьте, что масло, рекомендованное производителем, регулярно меняется. Не заливайте масло, не рекомендованное производителем. Подбирайте масло в случае существенных изменений веса мотоцикла или предполагаемого состояния дороги, и амортизаторы будут служить вам верой и правдой.