Веломобиль, лигерад и другие транспортные средства с мускульным приводом - Как правильно расчитать заднюю подвеску
ГлавнаяМастерскаяКонструкцияПодвескаКак правильно расчитать заднюю подвеску

Как правильно расчитать заднюю подвеску

rearsusp Когда самодельщик перечитает кучу форумов, придумает, как будет выглядеть рама его лигерада, из каких она будет труб и будет ли она гнутая, либо сваренная углами, самодельщик начинает проектировать заднюю подвеску и понимает, что не знает, как подступиться к этим двум трубам и амортизатору. То есть, как крепить трубы он уже продумал, а вот куда ставить амортизатор – все еще не понятно. Будет ли это длинноходная подвеска и хватит ли жесткости амортизатора, и какой будет сэг – эти вопросы появляются на определенном этапе проектирования, и ответов, как правило нет. В этой статье я расскажу о том, как спроектировать и расчитать заднюю подвеску, какой выбрать амортизатор и где его расположить.

Задняя подвеска

Сэг – это величина проседания подвески под статической нагрузкой. Измеряется он обычно в процентах, но я думаю, что имеет смысл мерять СЭГ еще и в миллиметрах.  Хороший пример статической нагрузки – езда аппарата накатом по горизонтальной поверхности. Естественно, «водитель» и груз тоже присутствуют на аппарате. Сэг здорово зависит от конкретной нагрузки, и если, скажем, по пути в кафе сэг был один, то на обратном пути нагруженный чаейм и бутербродами райдер «продавит» сэг на большую величину.

Рычажность подвески – это отношение расстояния между шарниром маятника и осью заднего колеса и расстояния между шарниром маятника и нижней осью амортизатора. Обычно говорится что-то типа «рычажность 1 к 4».На данной картинке - рычажность подвески расчитывается как результат деления M2 на M1:

rear_suspension

Обычно задняя подвеска настраивается так, чтобы сэг был от 25 до 33 % от общего хода подвески. В некоторых случаях возможны варианты 20 и 40%, но про них нужно разговаривать особо и рассматривать их применение конкретно к определенной ситуации.

Расчет задней подвески обычно просходит либо в сторону желаемых величин, либо исходя от имеющихся возможностей. 1 вариант – у нас есть амортизатор, и надо рассчитать ход подвески и 2 вариант – мы хотим подобрать амортизатор для конкретного сэга.

  1. Если у нас есть на руках с трудом добытый за кровные деньжищи, присланный из москвы бандеролью дорогущий амортизатор, и второй появится не скоро, если вообще появится, то начнем свой расчет от амортизатора.  Если велосипедный амортизатор – хорошего уровня, а как правило, хорошего уровня – все импортные, то на его пружине будет белыми цыфрами выведено что-то типа 650 лб/с, где  – это количество усилия в британских фунтах, которое нужно приложить, чтобы сжать данную пружину на 1 дюйм. Так же обязательно нужно узнать полную величину хода пружины – это то, насколько пружина сожмется под полной нагрузкой. Или, если говорить о велосипедных амортизаторах – насколько сожмется амортизатор, величина его хода. Обычно 165мм амортизаторы имеют ход 40 мм, 190-200мм амортизаторы - 50 мм хода, а 220 – 60 мм хода.

Для начала выясним, что может тот аморт, что мы заполучили. Рассчитаем его энергоемкость и для этого умножим его жесткость в LBS на ход в дюймах, получим, например, 650х(40/25.4)=1023 фунта. Это – та величина, которая нужна, чтобы полностью сжать амортизатор. (не знаете как рассчитать жесткость пружины? Вам сюда). Далее – 1 фунт=0.4544 кг. Тогда 1023фунта =464 кг.

Дальше расчет можно производить двояко: или решать, какую рычажность подвески нужно будет сделать, чтобы обеспечить желаемый сэг, или какой сэг у нас получится, если у нас есть более-менее готовый маятник подвески. В обоих случая нам нужна приблизительная величина нагрузки, которая будет приходиться на заднее колесо в случае статической нагрузки.  Для переднеприводных конструкций нагрузка на заднее колесо порядка 40%,  для короткобазников SWB – 50%, а для длиннобазников – порядка 60% от общего веса аппарата, ездока и груза. Груз, в данном расчете – небольшой, типа запаски, ключей, запасной одежды  и бачка с водой.  Если вы планируете ехать в автоном и везти с собой все, то распределение нагрузки на колеса зависит уже от Вашего конкретного размещения груза.

Будем считать, что у нас «водитель» весом 80 кг, аппарат весом 15 кг и груз – 5 кг. Общий вес – 100 кг.  Возьмем для расчета длиннобазник с нагрузкой на заднее колесо 60 кг.  У нас есть амортизатор с энергоемкостью 464 кг.  Вариант 1 – мы хотим сделать подвеску для поездок без груза по пересеченной местности. Имеет смысл заложить сэг равный 30 процентам. Тогда максимальная нагрузка на колесо при максимальном ходе подвески будет 60/0,30=200 кг. А рычажность у нас равна 464/200=2,32, то есть полная длина маятника в 2,32 раза больше расстояния от шарнира до амортизатора. С рычажностью разобрались. Теперь – какова будет фактическая величина хода подвески и величина сэга? Полный ход подвески равен 2.32Х40=92,8 мм и сэг равен 102х0,30=30 миллиметров. 30 милиметров– это на грани минимального комфорта, достаточно комфортно, как мне кажется. Во-всяком случае, по щебенке аппарат на 20 дюймовых колесах с таким сэгом  идет нормально.  Итого: энергоемкость амортизатора 464 кг, сэг – 0.30 или 30 миллиметров, ход подвески – 92,8 миллиметра, нагрузка на заднее колесо – 60 кг, рычажность – 1:2,32.

(пример подвески для 26»)

2. Вариант второй – Нам нужно рассчитать, какой понадобится амортизатор. У нас подвеска с жестко заданными параметрами – рычажность 1:4, нагрузка на заднее колесо – 70 кг, и мы хотим сэг 42мм и чтобы он составлял 25% от полного хода подвески. Такой сэг нам нужен для комфорта, а 25% нужно чтобы была возможность спокойно подгрузить 14 кг груза (70кг – это 25%, а 30% рекомендуемого сэга - это 84 кг) . Тогда полный ход задней подвески – 42/0,25=168 мм. Это было просто, теперь расчет будет интереснее… 70 кг – это 25% от полной нагрузки на колесо, значит, полная нагрузка на амортизатор будет 70/0,25=280 кг. Рычажность 1 к 4 означает учетверенную нагрузку на амортизатор, то есть 280х4=1120 кг или (1120/0,4544=) 2464 Lbs.

Это еще не все – теперь надо понять, что именно за пружина и амортизатор  будут стоять. 168 мм полного хода делим на рычажность 4 и получаем 42 миллиметра хода на амортизаторе. 42 мм – это 1,6535 дюйма. 2464/1.6535=1490 lbs/in - для получения такой жесткости нужно или спаривать два амортизатора, или искать пружину на 1490 lbs/in..

 

Как расчитать жесткость пружины?

Для этого существует несколько «специально обученных» программ. Нужно знать диаметр пружины, толщину прутка и количество активных витков пружины. Как оказывается, жесткость пружины пропорциональна примерно квадрату толщины прутка, обратно пропорционально (сложная зависимость) диаметру витков и их количеству. То есть, чем толще пруток, чем меньше диаметр витков и чем меньше их количество, тем пружина жестче.


Примеры программ:

http://www.efunda.com/DesignStandards/springs/calc_comp_designer.cfm

 

Какой сэг выбрать?

Обычно сэг выбирают равным 30%  процентам от полного хода подвески, чтобы подвеска не пробивалась на кочках. В инструкции к аппратам  HPVelotechniks указан сэг равный 40%, а для кросс-кантри рекомендуется сэг 20-25%. Кроссканти – это гонки по пересеченной местности, поэтому подвеска там достаточно жесткая, чтобы не терять зря усилия и драгоценное время.

Ну, вот, собственно и все.

 

 

 

 

 

Статьи по теме

Российский производитель веломобилей
Генерация скрипта 0 секунд Яндекс.Метрика