Tweet
Това есе има единствена задача, да изясни, най-вече на тия от вас, които нямат техническо образование, колко сложно нещо е окачването на автомобила, преди да са се заели с лека ръка, да го променят.
Първите известни окачвания на превозни средства са били не само активни, но и едни от най-съвършенните. Четири независимо не само окачени, но и задвижени със собствени „мотори”, управлявани от четири „компютъра”. Единственото затруднение е идвало от взаимодействието и съгласуването на четирите „компютъра”... Имам предвид носилка, носена от хора, обикновено със статут на роби...
По-късно, през средновековието, някому хрумнала идеята, да ползва еластичността на някои материали и да направи първия тунинг на каруца... Така стигаме до въпроса за пружините. Най-често използваните пружини за окачване, работят или на усукване, или на огъване.
Ще се опитам накратко да обясня какво представлява характеристиката на една условно наречена „проста” пружина.
Ако вземем пръчка от еластичен материал и започнем да я огъваме, ще забележим, че колкото повече сила прилагаме, толкова повече пръчката се огъва. Ако си направим труда да измерим прилаганата сила и огъването (деформацията), ще установим, че деформацията е право пропорционална на приложената сила.
Прието е това съотношение между прилаганата сила и постигнатата деформация да се нарича коефициент на твърдост на пружината и да се означава с „c”.
c=P/f,
където P е приложената сила, а f - постигнатата деформация
Разбира се, всичко това се отнася до някаква степен на огъване, известна като зона на еластична деформация. След тази граница, следва т.н. пластична деформация, или разрушаване на материала... Опитно е установено, че пружините трябва да работят в диапазона до 60% от границата на елестична деформация.
Ако опитаме да усучем пръчка от еластичен материал, резултатът би бил подобен на описания по-горе опит.
Коефициентът „с” зависи от вида на материала и от т.н. „инерционен момент” на сечението, характеризиращ формата и размерите на профила. Ако съберем в сноп няклолко еднакви, плоски пластини, то твърдоста на снопа ще се измени пропорционално като сбор на твърдостите на всяка пластина. В най-общия случай, това би наподобило познатите ни ресьори. Подобен частен случай е цилиндричната спирална пружина, с тази разлика, че тя работи на усукване. От казаното до тук, следва, че разглежданите пружини са с линейна характеристика, т.е. деформацията е право пропорционална на приложеното усилие. При окачванията, конструкторите, по ред причини, се нуждаят от пружини с нелинейна характеристика. Това се постига, като при ресьорите се поставят листи с различни геометрични размери и предварителна кривина, а при спирални пружини, с изменение на стъпката, или диаметъра на витките. По този начин е възможно да се постигне характеристика на пружината от втора, трета и дори четвърта степен.
Пружините обаче имат неприятното свойство. да отдават рязко натрупаната, в следствие на деформацията им, енергия. Това е наложило използването на устройства, които да забавят отдаването на потенциалната енергия, наречени амортесьори. Принципна схема на подобно устройство е цилиндър пълен с флуид (в случая, нека това е масло), с бутало, в което има пробити малки отвори. Ако опитаме да съберем двата края на амортесьора бавно, то усилието необходимо за това ще е за преодоляване на триенето, а маслото ще преминава през отворите на буталото, от едната му страна (камера), в другата.
Ако опитаме да свием рязко показания амортесьор, то скороста на флуида, преминаващ през отворите, ще нараства пропорционално на скороста с която свиваме амортесьора. Респективно ще нараства и съпротивлението при преминаване на потока през отворите, което от своя страна ще доведе до рязко повишаване на налягането в лявата камера. При това положение, характеристиката на скороста на преместване отнесена към усилието, няма да е линейна, подобно на „простите” пружини, а квадратична, описана преди около 200 години от италианския учен Даниел Бернули и известна като Закон на Бернули. Иначе казано, съпротивлението се изменя с квадрата на скоростта.
Съществуват конструкции на амортесьори, в които в отворите, свързващи двете камери, има обратни клапани, което позволява усилията и скоростите в двете посоки да бъдат различни.
Сега нека си представим, че вместо масло, в амортесьора на схемата има газ. Разликата е, че газът е свиваем и освен закона на Бернули, в задачата се намесва, да го наречем, „пружинен ефект”, което води до промяна на математическото описване на процеса с още една степен. Ако допуснем, че по време на работа, скоростта на изтичане през отворите може да достигне скоростта на звука, задачата се усложнява допълнително, защото тогава закона на Бернули се замества от други физични закони, по-скоро подобни на законите за разпространение на лъчите.
До тук се постарах да опиша взаимодействието на една пружина и един амортесьор. Задачата за предполагаемото поведение на автомобила при различни скорости, неравности и завои, се усложнява допълнотелно от факта, че в окачването на автомобила участват четири такива устройства, които са свързани по различен начин помежду си чрез мостове, рамена, реактивни щанги и т.н. При това базовото тегло на автомобила се изменя в рамките на 25% в зависимост от броя на пътниците и товара...
Умишлено пропуснах да споемена явлението резонанс. Имам лични наблюдения. Преди година, попадайки в нововъзникнала дупка, върху първокласен път от републиканската пътна мрежа, със скорост около 90 км/час, при това в завой, се скъсаха ушите на двата задни амортесьора. Право да си кажа, не разбрах как успях да овладея неадекватното поведение на джипа, останал само на пружините си отзад и изпаднал в резонанс... но в този момент усетих гъдел по гърба от стичащите се по него струйки пот...
Спестих ви километричните формули, диференциални уравнения и редове на Фурие, описващи процесите в едно пасивно окачване.
Тези дни се появи новината за револючионно активно окачване. Лично аз не бях изненадан, че въпросното окачване е дело Д-р Арман Босе, познат на хайфи-маняците с качествените си тонколони, известен и с разработките си в областа на „активното обезшумяване”...
Все още ли мислите, че окачването на джипа ви е нещо елементарно и можете да го променяте успешно, без да са ви необходими фундаментални познания в областа на физиката... и не само?
Първите известни окачвания на превозни средства са били не само активни, но и едни от най-съвършенните. Четири независимо не само окачени, но и задвижени със собствени „мотори”, управлявани от четири „компютъра”. Единственото затруднение е идвало от взаимодействието и съгласуването на четирите „компютъра”... Имам предвид носилка, носена от хора, обикновено със статут на роби...
По-късно, през средновековието, някому хрумнала идеята, да ползва еластичността на някои материали и да направи първия тунинг на каруца... Така стигаме до въпроса за пружините. Най-често използваните пружини за окачване, работят или на усукване, или на огъване.
Ще се опитам накратко да обясня какво представлява характеристиката на една условно наречена „проста” пружина.
Ако вземем пръчка от еластичен материал и започнем да я огъваме, ще забележим, че колкото повече сила прилагаме, толкова повече пръчката се огъва. Ако си направим труда да измерим прилаганата сила и огъването (деформацията), ще установим, че деформацията е право пропорционална на приложената сила.
Прието е това съотношение между прилаганата сила и постигнатата деформация да се нарича коефициент на твърдост на пружината и да се означава с „c”.
c=P/f,
където P е приложената сила, а f - постигнатата деформация
Разбира се, всичко това се отнася до някаква степен на огъване, известна като зона на еластична деформация. След тази граница, следва т.н. пластична деформация, или разрушаване на материала... Опитно е установено, че пружините трябва да работят в диапазона до 60% от границата на елестична деформация.
Ако опитаме да усучем пръчка от еластичен материал, резултатът би бил подобен на описания по-горе опит.
Коефициентът „с” зависи от вида на материала и от т.н. „инерционен момент” на сечението, характеризиращ формата и размерите на профила. Ако съберем в сноп няклолко еднакви, плоски пластини, то твърдоста на снопа ще се измени пропорционално като сбор на твърдостите на всяка пластина. В най-общия случай, това би наподобило познатите ни ресьори. Подобен частен случай е цилиндричната спирална пружина, с тази разлика, че тя работи на усукване. От казаното до тук, следва, че разглежданите пружини са с линейна характеристика, т.е. деформацията е право пропорционална на приложеното усилие. При окачванията, конструкторите, по ред причини, се нуждаят от пружини с нелинейна характеристика. Това се постига, като при ресьорите се поставят листи с различни геометрични размери и предварителна кривина, а при спирални пружини, с изменение на стъпката, или диаметъра на витките. По този начин е възможно да се постигне характеристика на пружината от втора, трета и дори четвърта степен.
Пружините обаче имат неприятното свойство. да отдават рязко натрупаната, в следствие на деформацията им, енергия. Това е наложило използването на устройства, които да забавят отдаването на потенциалната енергия, наречени амортесьори. Принципна схема на подобно устройство е цилиндър пълен с флуид (в случая, нека това е масло), с бутало, в което има пробити малки отвори. Ако опитаме да съберем двата края на амортесьора бавно, то усилието необходимо за това ще е за преодоляване на триенето, а маслото ще преминава през отворите на буталото, от едната му страна (камера), в другата.
Ако опитаме да свием рязко показания амортесьор, то скороста на флуида, преминаващ през отворите, ще нараства пропорционално на скороста с която свиваме амортесьора. Респективно ще нараства и съпротивлението при преминаване на потока през отворите, което от своя страна ще доведе до рязко повишаване на налягането в лявата камера. При това положение, характеристиката на скороста на преместване отнесена към усилието, няма да е линейна, подобно на „простите” пружини, а квадратична, описана преди около 200 години от италианския учен Даниел Бернули и известна като Закон на Бернули. Иначе казано, съпротивлението се изменя с квадрата на скоростта.
Съществуват конструкции на амортесьори, в които в отворите, свързващи двете камери, има обратни клапани, което позволява усилията и скоростите в двете посоки да бъдат различни.
Сега нека си представим, че вместо масло, в амортесьора на схемата има газ. Разликата е, че газът е свиваем и освен закона на Бернули, в задачата се намесва, да го наречем, „пружинен ефект”, което води до промяна на математическото описване на процеса с още една степен. Ако допуснем, че по време на работа, скоростта на изтичане през отворите може да достигне скоростта на звука, задачата се усложнява допълнително, защото тогава закона на Бернули се замества от други физични закони, по-скоро подобни на законите за разпространение на лъчите.
До тук се постарах да опиша взаимодействието на една пружина и един амортесьор. Задачата за предполагаемото поведение на автомобила при различни скорости, неравности и завои, се усложнява допълнотелно от факта, че в окачването на автомобила участват четири такива устройства, които са свързани по различен начин помежду си чрез мостове, рамена, реактивни щанги и т.н. При това базовото тегло на автомобила се изменя в рамките на 25% в зависимост от броя на пътниците и товара...
Умишлено пропуснах да споемена явлението резонанс. Имам лични наблюдения. Преди година, попадайки в нововъзникнала дупка, върху първокласен път от републиканската пътна мрежа, със скорост около 90 км/час, при това в завой, се скъсаха ушите на двата задни амортесьора. Право да си кажа, не разбрах как успях да овладея неадекватното поведение на джипа, останал само на пружините си отзад и изпаднал в резонанс... но в този момент усетих гъдел по гърба от стичащите се по него струйки пот...
Спестих ви километричните формули, диференциални уравнения и редове на Фурие, описващи процесите в едно пасивно окачване.
Тези дни се появи новината за револючионно активно окачване. Лично аз не бях изненадан, че въпросното окачване е дело Д-р Арман Босе, познат на хайфи-маняците с качествените си тонколони, известен и с разработките си в областа на „активното обезшумяване”...
Все още ли мислите, че окачването на джипа ви е нещо елементарно и можете да го променяте успешно, без да са ви необходими фундаментални познания в областа на физиката... и не само?
))
Коментар