Ли Паркс - Полный контроль

Зачем нужна подвеска?

В самом деле, почему все так озабочены этой подвеской? В конце концов, карты ездят очень быстро, а них подвески нет вообще никакой, если не считать деформирующихся шин и слегка гнущейся рамы. Это так, но поверхность картодромов более гладкая, чем дороги, по которым ездят мотоциклы.

На улице без подвески не обойтись. Она положительно влияет на три вещи — комфорт, сцепление с дорогой и управляемость. Настройка зависит от множества факторов, включая тип вождения (улица или трек) и индивидуальных предпочтений (кому-то нравится пожестче, кому–то — помягче).

Давайте представим идеальную настройку. Подвеска должна быть жесткой, чтобы максимально четко отслеживать дорогу, и она должна быть мягкой, чтобы не выбить из водителя дух. Но разве возможно, чтобы подвеска сочетала такие взаимоисключающие требования? Как ни странно, да — возможно. Давайте посмотрим, как можно достичь идеальной настройки.

В подвеске работают три физических эффекта — сила сжатия (натяжения) пружины, демпфирование амортизаторов и внутреннее трение системы. В подвеске также действуют силы, возникающие при движении её элементов, но ими можно пренебречь.

Сила сжатия зависит только от величины, на которую изменилось расстояние между концами пружины и не зависит от скорости этого изменения.

Демпфирование возникает из-за того, что жидкость заставляют перетекать через узкие каналы. Величина демпфирования зависит от свойств жидкости и скорости ее движения. Демпфирование влияет только на скорость перемещения колеса в вертикальной плоскости.

И, наконец, трение. Оно зависит от нагрузки на подвижный элемент системы (точнее от ее проекции на перпендикуляр к этому элементу) и от материалов, из которых изготовлены движущиеся части подвески. Кроме того, трение зависит от взаимной скорости движения элементов системы. Существует два вида трения — трение скольжения и трение покоя. Величина последнего больше, что легко заметить, если попробовать сжать вилку на стоящем мотоцикле.

В некоторых случаях, сила трения может быть доминирующей в системе подвески, и превосходить силу сжатия и демпфирование вместе взятые. Надо ли говорить, что чем меньше трения в системе, тем лучше. Специальные материалы, лучшая обработка поверхностей, современные масла и конструкторские ухищрения помогают уменьшить силу трения в подвеске.

Силы важны, но энергия важнее. При сжатии пружина накапливает энергию, при распрямлении отдает. Демпфирование превращает эту механическую энергию в тепловую, которая рассеивается в воздух. Трение также превращает механическую энергию в тепловую, но характеристики этого превращения отличаются от демпфирования. Почему важно знать, что происходит с энергией в подвеске? По многим причинам. Например, некоторые водители волнуются, когда амортизаторы слишком сильно нагреваются. Но ведь это значит, что они выполняют свою работу. Конечно, при нагреве амортизирующие свойства могут ухудшиться, однако качественные современные амортизаторы лишены этого недостатка.

Без рассмотрения энергии нельзя понять, как работает подвеска. Когда шина наезжает на неровность, пружина сжимается, накапливая энергию. Тем временем амортизатор превращает часть энергии в тепло. Скорость сжатия уменьшается, пока пружина не перестанет сжиматься. После этого она начинает разжиматься, происходит цикл отбоя. Пружина отдает механическую энергию, амортизатор снова превращает ее в тепло. В идеальном случае центр тяжести мотоцикла движется по прямой, колеса же перемещаются в вертикальной плоскости, следуя неровностям дороги и никогда не теряя с ней контакт. Но это в идеале, жизнь несколько сложнее.

Схема подвески изображена на рисунке 1. Обратите внимание, что подвеска расположена между центром тяжести мотоцикла и колесами. Все, что находится выше нее, называется подрессоренной массой. Все что ниже — неподрессоренной. Сама подвеска считается наполовину подрессоренной, наполовину — нет.

В идеальном случае центр подрессоренных масс в движении движется по прямой, а неподрессоренные массы точно следуют изгибам дороги, обеспечивая сцепление колес с поверхностью.

Все знают, что это такое, но не все знают, что существуют разные типы пружин. Для начала определим, что такое жесткость пружины и предварительное поджатие. Коэффициент жесткости пружины измеряется в килограммах на миллиметр или в фунтах на дюйм. Чем он больше, тем пружина жестче. Найти коэффициент довольно просто, нужно измерить длину пружины без нагрузки и под нагрузкой. Если провести эти измерения с разными грузами, то можно построить график зависимости силы сжатия от перемещения. В математической точки зрения, коэффициент жесткости является частным от деления приложенной силы на перемещение пружины, или тангенсом угла наклона графика к оси абсцисс.

В простейшем случае жесткость пружины не меняется при сжатии, поэтому график представляет собой прямую линию, такие пружины применяются в кольцевых мотогонках. Двойные или прогрессивные пружины меняют свою жесткость при изменении сжатия.

При установке в подвеску пружина чуть–чуть сжимается. Это называется предварительным поджатием пружины, оно измеряется в миллиметрах или дюймах. Все пружины в мотоциклетных подвесках предварительно поджаты. Если подвеска не имеет регулировки предварительного поджатия, все равно пружина в ней сжата при установке. Даже если же такая регулировка есть и она выкручена до упора, все равно пружина остается поджатой. Например, если величина предварительного поджатия может регулироваться в пределах 15 мм, это значит, что поджатие меняется с 20 до 35 мм. Если внешней регулировки нет, поджатие можно изменить с помощью специальных проставок.

Из-за предварительного поджатия сила сжатия существует даже в полностью вытянутой вилке. Чем больше поджатие, или чем длиннее проставки, тем эта сила больше. Поэтому подвеска меньше проседает под весом мотоцикла, и дорожный просвет увеличивается. Величина, на которую пружина сжимается, когда на мотоцикл садится водитель, называется просадкой. Она никак не влияет на жесткость пружины. На мягкой пружине вам потребуется большее поджатие, чтобы достичь той же просадки, как на более жесткой пружине.