Размышления про вынос и устойчивость Чем больше вынос, тем аппарат устойчивее стоит на дороге (при достаточной скорости, потому, что совсем без скорости аппарат падает с любым выносом) и это хорошо при дальнобое.
С другой стороны таким аппаратом очень трудно управлять, потому, что как только такой аппарат наклоняется, он как бы сам стремится выровняться, опять встать горизонтально, не давая рулить.
Завалить такой аппарат в поворот ну очень тяжело. Да и по городу ездить напряжно.
Если вынос уменьшить очень сильно, тогда колесо уже не будет само выравниваться и аппаратом постоянно придется рулить, подруливать, или он сам рулить начнет, но с такой частотой (опять "шимми"), что без уменьшения скорости (если успеете ее уменьшить) ничего и поделать нельзя.
Это происходит потому, что колесо мотоцикла подвержено внешним силам.
Сопротивление трения резины и качения подшипников как бы постоянно "тянет" колесо назад, вопреки силе тяги движка, и поскольку сила сопротивления приложена дальше, чем ось вращения вилки, сама вилка на ходу постоянно выравнивает свою траекторию.
Не обязательно разбирать кинематику и механику процесса, достаточно посмотреть на тележку базарную, и просто убедиться в том что все так и есть. Колесо едет туда, куда его толкают. А работает вынос точно так же, как работает указатель ветра, только вилку не ветром разворачивает, а силой сопротивления, которая действует позади оси вращения вилки и "держит" колесо строго в том направлении, в котором оно катится.
Сила сопротивления, которая возвращает вилку на место при случайном отклонении, может быть одинаковой, но чем дальше она приложена от рулевой колонки, тем больше у нее рычаг, и тем крепче эта сила "держит" вилку.
Вот поэтому, чем больше вынос, тем ровнее стоит аппарат на ходу.
Да и с другой стороны, если строго сверху смотреть, то при разных выносах разная картина получается, когда колесо в силу случайных колебаний немножко в сторону уходит (ну неровности на асфальте там: и проч.), то есть если малЕнько смещается пятно контакта, скажем, на пол сантиметрика в сторону уходит.
Вилка с большим выносом поворачивается при этом совсем немножко, меньше, чем на два градуса.
Вилка с малым выносом при этих же условиях изменит траекторию больше, чем на три градуса.
Значит, чем больше вынос, тем хуже аппарат реагирует на случайные колебания вилки, тем меньше он "по сторонам шатается", тем более устойчивым себя проявляет.
Однако у двух разных аппаратов может быть одинаковый вынос, но при этом один может быть устойчивым, другой управляемым.
Значит, не выносом единым стоит мотоцикл.
Можно сказать, что на устойчивость влияет еще и база мотоцикла, высота центра масс, ширина колес, люфты в подвижных соединениях, угол наклона вилки, жесткость системы вилка-рама-маятник на скручивание и, наверное, еще много чего, вплоть до размещения багажа.
Но как тогда оценить устойчивость?
Для этого придумали высчитывать некий
Коэффициент Устойчивости (К.У.).
Он определяется делением самого Выноса на {Базу /вместе с/плюс Вынос} (или делением выноса на расстояние между точкой контакта заднего колеса с дорогой и точкой контакта оси рулевой колонки с дорогой).
Если представить два мотоцикла с разной базой при прочих равных, получается такая вот картина: при повороте переднего колеса на двадцать градусов (без крена самого мотоцикла покамест) эти два аппарата будут немного по-разному себя вести.
Аппарат с меньшей базой будет вписываться в поворот с меньшим радиусом, более чутко реагировать на управляющие действия.
Но, зато аппарат с большей базой будет менее чувствителен к случайным колебаниям вилки, проявляя свой более устойчивый характер.
Чем больше база, тем меньше заднее колесо рыскает (движения из стороны в сторону) вслед за передним.
Это еще одно проявление устойчивости.
И наоборот: чем меньше база тем "охотнее" заднее колесо следует за передним, и тем легче таким аппаратом управлять.
Да и потом следует понимать, что база не появляется ниоткуда и не исчезает в никуда: Шутка про закон сохранения энергии. А смысл шутки в том, что чем больше база тем не стабильнее конструкция в целом (система вилка-рама-маятник), слабее на скручивание, и тем более эта самая конструкция подвержена скручивающим колебаниям, и тем менее чутко реагирует мотоцикл в целом на рулевое управление, но зато "ровнее стоит" на траектории, не поймите пошло.
И наоборот: чем прочнее ваш "дельтабокс" тем послушнее снаряд реагирует на команды рулевого управления.
Ясное дело, что тут без фанатизма надо.
Ни шибко мягкого, ни шибко твердого.
Мягкое сгибается, твердое, знаете ли и треснуть может: (
Вона штуцера (перцы, спецы, рейсеры... замени своим словом) какие-то сотворили углепластиковую (карбон) раму с маятником. Вроде идеал управляемости должон получиться, ан - нет! Испытатели сказали: нафиг: Нельзя ехать на идеально жестком снаряде, пропадает обратная связь с болидом, не чувствует его пилот:)
При эксплуатации мотоцикл меняет свою геометрию даже при разгоне и торможении.
Соответственно меняется и вынос и база и устойчивость-управляемость.
Представим себе, что аппарат тормозит.
Он при этом немного клюет вперед.
Обожмем полностью передние амортизаторы, и посмотрим, как меняется при этом вынос вилки.
Допустим, что вынос уменьшился со 126 до 101мм , но уменьшилась и база.
Теперь К.У. составит 101/1671*100=6,04%., в отличие от семи процентов на "свободном" аппарате (первая модель этого раздела).
Выходит, что при торможении аппарат становится более управляемым, но и менее устойчивым.
То же самое происходит, если размещать на баке багаж, если "задирать байку зад", если крепить траверсы ниже, чем положено.
При разгоне, удлинении перьев вилки, сильной загрузке багажника (заднего:), при переборе с кофрами, если ставить сзади короткие амортизаторы, и другими способами присаживать заднюю часть мотоцикла, ситуация меняется с точностью до наоборот:
Допустим, вынос увеличивается со 126 до 147мм.
Изменится и К.У., который был 7%, а станет 147/1801*100=8,16 и, соответственно, аппарат становится устойчивее, но им тяжелее управлять.
Да и практически если сильно нагрузить багажники то ехать тяжелее, но на скорости аппарат стабильнее себя ведет: это наверное каждый на себе испытывал:
Еще бывает, что люди (часто такие же днепроведы, как и автор) ничего больше не меняя в мотоцикле, решают, что им просто дышать не моги, если они маятник не сделают длиннее.
В этом случае увеличивается база, но вынос особо не меняется.
При этом К.У. - делает ку-ку.
Если он был 147/(1653+147)*100=8,16 , то после удлинения маятника на 100мм. станет 147/(1753+147)*100=7,73 , а значит, по сравнению с прежним аппаратом, вы потеряете в устойчивости.
В управляемости, как для тяжелого аппарата, с низким центром тяжести вы при этом не очень-то приобретете.
По поводу угла наклона передней вилки. Как реагируют аппараты с разным наклоном вилки на одинаковые действия пилотов?
Допустим, пилот не наклоняет аппарат, а только лишь повернул руль на двадцать градусов.
Вокруг рулевой колонки повернул.
Повернул руль и заметил, что плоскость колеса отклонилась относительно общего направления меньше чем на двадцать градусов.
Чтобы замерить, на сколько меньше, в переднем колесе построим плоскость и начнем мерить угол между продольной осью и линией пересечения колесной плоскости с асфальтом.
Допустим, вилка имела наклон в 28 градусов. И когда руль повернулся на 20 градусов, плоскость колеса на самом деле повернулась на 18 градусов.
После "замеров" вилку поставили под углом 38 градусов.
Руль, по прежнему, повернут на двадцать градусов, а плоскость колеса повернулась уже на 16 градусов.
Потом было 48 градусов:
И даже 58:
Модельки держали ровно, просто для того чтобы сравнить и понять: Чем дальше вилка вперед, вынесена (только не надо путать вылет с выносом, потому, что это одно и то же :) ), то есть, чем больше вилка "наклонена далеко вперед", тем хуже она руля слушается при прочих равных.
На самом деле, ясное дело, мотоцикл в поворотах всегда наклоняется, и тем самым поворачивает гораздо быстрее (эффективнее - и пусть автомобилистов жаба давит :) ).
Если вилка наклонена на 38 градусов, и руль повернут на все те же 20 градусов, как и раньше, да еще и мотик наклонить градусов на тридцать, тогда плоскость колеса (относительно направления движения) отклонится уже не на 16, а на целый 21 градус.
Вот и выходит, чтобы аппарат вас хорошо слушался, надо вилку наклонять поменьше, а байк в поворотах - побольше.
Но ведь если вилку не наклонять, тогда уже байк и не байк вовсе будет, а просто мотоцикл.
Значит, во всем должна быть золотая середина.
Ну хорошо с "вылетом" вилки аппарат хуже будет "руля слушаться" , так сказать, коэффициент послушности (управляемость) уменьшиться:
А как собственно наклон вилки с выносом связан? Одной цепью?
В самом принципе своем передняя подвеска мотоцикла есть подвеска Самоориентирующаяся - подвеска которая стремиться развернуться(сориентироваться) в направлении движения, при начале самого движения.
Разворачивает ее, или ориентирует, или удерживает в направлении движения некая сила сопротивления (это если забыть про гироскопический эффект), но даже не то, чтобы собственно разворачивает, а создает крутящий момент.
А чтобы этот самый крутящий момент создавать (с центром вращения в рулевой колонке) эта самая сила сопротивления должна еще и плечо определенной длинны иметь.
И вот, если представить, что это самое плечо и эта самая сила сопротивления одинаковы для пяти вилок, то тогда понятно, почему с наклоном вилки растет и вынос.
Потребный для создания этого самого одинакового плеча, потребного для возникновения этого самого одинакового момента, потребного для разворачивания вилки в сторону движения, потребного для самоориентации, потребной для устойчивости в пути.
"А почему это крутые фирмы на свои аппараты кинулись, было, красивые и правильные такие колеса ставить, пошире колеса, а потом опять их немного сузили на спортах своих?"
Странная однако тенденция: Моторы в мощности растут, а колеса поуже выбирают: Не иначе как и тут с устойчивостью-управляемостью мутка есть.
Решил теперь посмотреть какая разница между его аппаратом (а аппарат у него был правильный по части колес, с широкими колесами, эдак 240х40х18 от господина МецелЕра) и обычным мотоциклом с обычными не широкими колесами.
Представил наш пилот что аппараты с одинаковой массой и одинаковой высотой центра этой массы (при какой-то одинаковой скорости и проходя по одинаковому радиусу поворота) должны бы наклонять свой центр тяжести, относительно точки опоры градусов эдак на 30 (и все эти жертвы только ради компенсации центробежной силы, которая появляется (ну никак без нее) если не прямо ехать, а по радиусу в повороте двигаться).
И увидел тогда байкер, что когда колеса наклоняются, эта самая точка опоры в сторону уходит.
И если колесо не широкое, то всего ничего уходит, но аппарат все равно приходится наклонять немножко больше, где-то на 34 градуса наклонять, чтобы центр тяжести всего лишь на тридцать наклонился.
Но когда посмотрел, что творится с широким колесом при поворотах, то ваще чуть не обомлел.
При всех тех же условиях движения, аппарат понадобилось наклонять уже аж на 42 градуса, и все из-за смещения пятна контакта на широкопрофильных колесах.
Выходит, что чем шире катки, тем больше Потребный Угол Наклона аппарата - угол на который должен наклониться аппарат, чтобы центр тяжести наклонился относительно опоры в сторону поворота для компенсации силой тяжести центробежной силы от движения по кругу(радиусу) с определенной скоростью при прочих равных условиях.
И этот вывод не нравится Настоящему байкеру. Вилку не выноси, колеса широкие не ставь,.. А в чем кайф тогда в жизни кроме пива и женщин?
На самом деле чопперу не нужно спортивной управляемости, а счастлив он оттого, что аппарат его никакие силы с пути истинного не сорвут, скорее крышу сорвут эти силы, чем столкнут байк с дороги.
И колеса широкие как раз и есть помощники в этом не последние, ведь они аппарат Устойчивее делают.
Автомобильный профиль делает аппарат "скользким", само колесо неустойчивое в повороте.
А ежели у аппарата еще и центр тяжести пониже организовать, тогда он и вовсе как айсберг на дороге стоять будет, и никакие Титаники такому аппарату на пути не страшны:)
Управлять, правда, может и тяжело будет, но кого это волнует?
Не для того широкие катки ставят, чтобы меж машин шнырять!
Да машины сами в стороны от таких катков отпадать будут!
Так что, чем ниже у аппарата центр тяжести, тем больше надо наклонять этот аппарат в повороте при прочих равных условиях.
И наоборот, чем выше центр тяжести, тем легче аппарат заныривает в повороты, тем легче ему крутиться в лабиринтах поворотов.
Вот и выходит, что при всем своем огромном желании не получится аппарату с красивой(длинной) вилкой, да с могучими колесами, да с тяжелыми: (ну вы знаете что там у нас внизу) повороты проходить на большой скорости.
На таких аппаратах медленно надо ездить и солидно, чинно и благородно.
Вот мы тут говорили про потребный угол наклона двухколесных в повороте.
А вот интересно, откуда он берется этот потребный угол?
Хорошо. Представим себе, что наш аппарат катит по какой-то дуге…
В школе всем нам говорили, что при движении по окружности на тело воздействует центробежная сила.
Это сила из-за которой тело стремится "убежать" подальше от центра дуги.
И чтобы наш байк не выбрасывало из поворота (на больший радиус), нужно нечто, что могло бы уравновесить движение.
Ведь стабильное движение возможно только при равновесии всех сил, воздействующих на тело.
Например сила сопротивления и сила тяги гдвигателя уравновешиваются, порождая равномерное движение с определенной скоростью. Вырастет тяга (если "газу дать") – вырастет и скорость.
Подрастет скорость – подрастет и сопротивление, пока не уравновесится с новой тягой.
Аэродинамическое сопротивление воздуха растет гораздо быстрее, чем скорость, ведь оно пропорционально не скорости а ее квадрату, т.е. скорости, умноженной на скорость.
Скорость в два раза, сопротивление – в четыре, скорость в три, сопротивление – в девять…
Вот почему мощность байков растет как грибы, а их скорости так и пляшу меж 200 и 300 км/ч.
А что же в повороте уравновесит центробежную силу? Все таже старая добрая сила тяжести.
Как? Да вот так: на заданном постоянном радиусе при заданной постоянной скорости возникает постоянная по величине центробежная сила.
В сумме с силой тяжести (тоже постоянная величина, зеленый вектор) они порождают результирующую красную силу.
Аппарат движется в повороте стабильно с таким наклоном, при котором результирующая проходит через точку опоры.
Так мы и пришли к потребному углу наклона аппарата, здесь это 23 градуса.
Угол меньше – вылетаете с поворота (на больший радиус), больше - заваливаетесь в поворот еще сильнее (на меньший радиус).
Свешиваясь в сторону, вы смещаете центр тяжести системы, наклоняя его(центр) а не весь моточикл, даете возможность резине "держаться".
Ну и как это все связано с размышлениями о выносе?
Шизофренией, батенька, шизофренией… Говорят, это когда одна мысль порождает другую, та – третью и т.д.
Но здесь легче: движение двухколесных в повороте напрямую связано с выносом.
Войти в поворот можно либо наклонившиь в сторону поворота, и тогда именно вынос зделает свое дело, либо – малехо повернув руль в другую сторону, мы "уводим колеса" из под центра тяжести системы и этим порождаем наклон, в котором и поворачиваем.
Вспомним опять езду на велике "без рук".
Когда мы едем не касаясь руля, нам достаточно наклониться немного в сторону поворота и велик начинает потихоньку сворачивать в поворот. Если мы хотим повернуть, скажем, направо, но при этом едем медленее – тогда наоборот: сначала идет быстрый рывок-наклон влево, и когда колеса "уходят из под нас" левее, мы получаем достаточный наклон, чтобы быстро повернуть вправо.
Когда мы стоим и держим велик за сидушку, он не реагирует ни на что.
Если начнем наклонять его на месте влево (заваливать) , руль не то, чтобы сам повернется, а скорее упадет в ту же сторону.
И чем больше вынос, тем сильнее повернется руль.
В движении руль не "падает", а только немного доворачивается в сторону наклона.
И чем больше скорость, тем медленнее.
Чем быстрее крутится колесо (чем больше скорость), тем труднее повернуть руль.
Виной тому гироскопический эффект.
Все мы игрались с юлой – маленьким гироскопом.
Больше скорость ее вращеня и масса – стабильнее стоит на столе.
То же самое и с колесом, только оно не в горизонтальной плоскости вращается, а в вертикальной.
И чем быстрее оно крутится, и чем тяжелее оно, тем ровнее будет катиться, тем медленнее поворачиваться.
Помните, чем больше вынос, тем сильнее повернется руль у стоящего на месте велика? И чем больше вынос, тем сильнее (наклоненный) аппарат будет доворачивать вилку в сторону поворота, чтобы выровняться.
Будет проявлять свой устойчивый характер, и тем самым затруднять прохожднение поворотов.
Соответственно, чем вынос меньше тем "охотнее" двухколесник будет входить в повороты и в них держаться.
Если вынос недостаточен, аппарат "не захочет" выходить из поворота, и это уже неуправляемость с неустойчивостью вместе.
Но чем больше скорость тем медленнее аппарат реагирует на наклоны, тем сильнее из наклонов вырывается, тем более ровно стремится ехать. В том числе и изза колеса-гироскопа.
Значит в выборе величины выноса надо еще и преобладающие скорости аппарата учитывать. Так сказать настройка на скорость.
И так, нафига написано все вышеследующее?
Как сказал давным-давно Герберт Спенсер: "Великая цель образования, не знания, а действия ".
А в чем же действия? В настройке(тюнинге) да переделке(стилизации/стайлинге) с сохранением правильной геометрии.
Допустим, не нравится вам устойчивость или управляемость вашего аппарата, или вы меняете геометрию (ну там длинный маятник, наклон и длинна вилки), или вовсе строите собственную тачилу, обратите внимание на соответствие получаемого К.У. и вашего будущего зверя.
Один из способов (мой любимый) смоделировать конструкцию на компьютере, дабы потом и чертежи получить, и результат понимать.
Другой способ, более надежный в силу своей практичности это - делать-мерять-рихтовать.
Берете вы раму, ставите на подставку так, как в "натуре" стоять будет, монтируете маятник, заднее колесо, вставляете в рулевую колонку соответствующую трубу.
Наклон вилки учтен при сварке(переделке) самой рамы.
Там, где труба об земля обопрется, начинаете мерять: И меряете до точки контакта заднего колеса с опорой(землей).
Только начальное обжатие задних амортизаторов (если они есть) не забудьте учесть.
Зная нужный вам коэффициент устойчивости, скажем 7.5%, берете именно 7.5 процента от полученной величины 1767мм, что составит 132,5мм. Это и будет нужный вам вынос.
Дальше проводите линию в 133 мм от пересечения вспомогательной трубы назад.
(Расстояние от найденной точки до опоры заднего колеса - будущая база вашего аппарата, которая приблизительно все-таки должна соответствовать задуманной, спроектированной величине).
Из найденной точки строите вертикаль длинной равной радиусу колеса, или гораздо проще ставите само переднее колесо строго на найденную точку.
И меряете расстояние от оси колеса до оси рулевой колонки, которую сейчас нам вспомогательная труба временно заменяет: Только меряете расстояние не до трубы, а до оси этой трубы.
Собственно найденная величина и есть весь ваш расчет траверс. Именно такое, найденное вами расстояние, должны обеспечивать траверсы между осью рулевой колонки и плоскостью траверс.
Лишь бы длинны вилки хватило: Обычно берут уже готовую вилку.
И предварительно прочертить все в натуральную величину очень даже не помешает.
Если вы проектируете вилку ну с оччень большим наклоном, ваш расчет не будет сильно сложнее.
Но все-таки не поленитесь прочертить все это в натуральную величину на миллиметровой бумаге, не такой уж это и дефицит, а проектировать на коленке вам обойдется на порядок ( это значит в десять раз ) дороже.
Вернемся же к выносу, а точнее к коэффициенту устойчивости.
Каким он должен быть для вашего аппарата?
Думаю туточки вам поможет статистика.
Какой у вас тип аппарата, вы, надеюсь, знаете, чего вы хотите добиться от него по части устойчивости-управляемости тоже вроде вам уже ясно:
Большой вынос сделаете - получите драгстер, езяющий только прямо, не способный поворачивать;
маленький вынос - мотик забодает вас на малейшем дальняке своей неустойчивостью, и, что еще страшнее - (наряду со спущенными шинами, высокопрофильными шинами, недостаточной жесткостью вилки и мотоцикла, малым диаметром колес, плохой аммортизацией) недостаточный вынос будет провоцировать автоколебания передней подвески, это чревато. Особенно при торможениях.
Имея длинную, с большим наклоном вилку с нехилым ходом амортизаторов, и делая вынос "впритык" вы так же рискуете в торможении прийти к тому же.
В мире произведено уже тьма типов, видов, классов (и т.д.) аппаратов, на которые всегда можно найти тест-драйвы и технические данные.
Небольшая табличка была в журнале "Мото"(март 2002): Модель Класс Угол наклона вилки База Вынос К.У.
Honda CBR600F спортбайк 24 1395 96 6,4
Kawasaki ZX12R спортбайк 23,5 1440 93 6,1
Yamaha YZF-R1 спортбайк 24 1395 92 6,2
Suzuki GSF600 BANDIT класик 25,2 1430 100 6,5
Kawasaki ER-5 класик 27 1430 102 6,7
Yamaha XJR1300 класик 25,5 1500 100 6,3
Honda VF750C круизер 32 1660 135 7,5
Suzuki VL1500LC круизер 32 1700 138 7,5
Yamaha XVS1100 круизер 33 1640 136 7,65
Спорты Honda CBR 600F 1395 96 24 6,44
Yamaha YZF-R1 1395 92 24 6,19
Triumpf DAYTONA 955i 1440 81 22,8 5,33
Suzuki GSX-R 1000 1410 96 24 6,37
Нейкед Honda Hornet 900 1460 98 25 6,29
Triumpf Speed Triple 1429 84 23,5 5,55
Yamaha YZS 1000 1450 104 26 6,69
Боль-мень повседневники, спорттуреры, туреры и круизеры Suzuki SV 650 1415 100 25 6,60
Cagiva RAPTOR 650 1440 109 25 7,04
Suzuki GSF 1200 S 1430 104 26,3 6,78
Kawasaki ZRX 1200 S 1465 106 26 6,75
Yamaha FZS 1000 FAZER 1450 104 26 6,69
Triumpf BONNEVILLE 1493 117 29 7,27
Kawasaki W650 1450 105 26,5 6,75
BMW K1200 RS 1555 124 27,2 7,39
Yamaha FJR 1300 1515 109 26 6,71
BMW K1200 LT 1633 109 25 6,26
Honda GOLD WING 1500 1690 111 30 6,16
Honda GOLD WING 1800 1692 109 29 6,05
HD Electra Glide Road Ring Classic 1612 156 26 8,82
Yamaha VENTURE 1705 152 29 8,19
Kawasaki VN 1500 1665 189 32 10,19
Kawasaki VN 1500 MEAN STREAK 1705 144 32 7,79
Suzuki VOLUSIA 800 1645 141 33 7,89
amaha XVS 1100 Y 1643 145 33 8,11
HD V-ROD 1713 99 34 5,46
Кросики и эндурики Suzuki DR-Z 400S 1475 109 28 6,88
Yamaha TT 600R 1490 114 27 7,11
Honda XL 650V TRANSALP 1505 108 28 6,70
KTM DUKE-II 1460 125 25,8 7,89
KTM SUPER MOTO 1510 118 27,5 7,25
Дополнительно про вынос смотрите: Журнал "МОТО" за март 2002 года, стр. 42 "Умей вертеться"
http://oppozit.ru/article_free.php?sid=123 "Устойчивость, управляемость и как ими пользоваться"
http://oppozit.ru/article_free.php?sid=121 "Геометрия чоппра"
http://oppozit.ru/article_free.php?sid=120 "Подними выше нос"
Автор: Serdiuk Yuriy
Статья предоставленна www.Moto.Kiev.ua
http://bsn.docentr.ru/users/indi/note/story.html
- участник сейчас на форуме
- участник вне форума