Маятниковая подвеска своими руками

Долго думал, в каком разделе начать новую тему, а тема затрагивает и «Подвеску», и «3d проектирование», и теорию, и «Рамы», но ничего не придумал, поэтому буду пока писать в «Подвеске». Итак:
Проектирование жесткого заднего маятника

С чего началась эта тема? Тема началась с того, что я начал проектировать алюминиевый лигерад и всерьез озадачился вопросом, насколько нужно увеличить сечение алюминиевой рамы, чтобы она не «продула» хромолевой ни по весу, ни по прочности, ни по жесткости. Очередной вопрос при проектировании — какой сделать заднюю подвеску, а точнее — маятник. Еще на «Черной пантере» я ощутил, что задний маятник был недостаточно жестким ни на кручение, ни на изгиб. Недостаточная жесткость маятника проявлялась в резонансной вибрации при покачивании руля вправо-влево на ходу, а так же при пересечении продольных неровностей дорожного покрытия под углом. Еще была некоторая непонятность в поведении заднего маятника, выражавшаяся в том, что при блокировании маятника подвеска продолжала работать. Долгое время вопрос «варился» в голове, пока не пришла пора делать алюминиевую раму. И вот тут встал вопрос: «А сколько вешать граммов?» Что принять за основу жесткости и на что равняться при проектировании маятника? Вот есть у меня опыт нежесткого маятника, который я в свое время хорошо прочувствовал. Это — маятник «Черной пантеры» и он был явно нежестким. Ну, вот его и возьму за основу.

Маятник выполнен из круглой хромонсилевой трубы 30ХГСА размерностью 30х1 мм, а так же дропаутов (наконечников), выполненных из полосы 40х5 мм, согнутых под углом около 45 градусов и приваренных к трубам. Роль перемычки играла труба 50х25х2.

Да, нагрузка, принятая для виртуального тестирования жесткости маятников, равна 1500 Ньютонам на изгиб маятника и 150 ньютонов на метр — на скручивание. Откуда такие цифры? Объясняю: примем, что на заднее колесо приходится вес 50 кг, и сэг равен 33% от полного хода подвески. Тогда, для того, чтобы полностью сжать амортизатор, нужен вес около 150 кг. Условно примем 150 кг равными 1500 Ньютонов — в программу нужно вбивать Ньютоны и лишний раз путаться не хотелось бы. Крутящий момент, равный 150 кг взялся исходя из того, что боковая сила, приложенная к заднему колесу, не может быть больше силы F_тр, равной массе, помноженной на коэффициент G и на коэфициент трения. То есть, в данном случае сила, приложенная к покрышке в нижней части колеса не может быть больше 50 кг (или 500 Ньютонов) на метр. Если заднее колесо диаметром 26 дюймов, то там от оси до края покрышки как раз около 33 см, то есть крутящий момент, с учетом диаметра колеса, не будет больше, чем 500*0.33=150 Ньютонов на метр.

Конечно, диаметр колеса в каждом конкретном случае может быть разным — от 16 до 28, и крутящий момент будет разным, как и нагрузка на заднее колесо, но общий принцип понятен и каждый может взять данное исследование за основу и подкорректировать цифры с учетом своей специфики.

Итак, мятник «Черной пантеры» под нагрузкой на изгиб (обычная работа подвески) повел себя так:

Перемещение задней оси под нагрузкой — более 9 мм! Теперь понятно, почему блокировка подвески не особо помогала крутить педали в гору: видимо, диапазон «боббинга» укладывался в эти 9 мм.

На кручение маятник показал себя так:

Уход задних перьев вверх и вниз оказался примерно равен по 3,4 мм. Ну, значит, будем считать, что это характеристика «нежесткости» маятника: чем она больше, тем хуже маятник держит боковую нагрузку.

Добавлено через 46 минут 43 секунды:
Продолжение следует.

Добавлено через 9 часов 37 минут 26 секунд:
Попробовал вместо одной прямоугольной перемычки применить две круглые трубы — стало хуже: 3,8 мм.

Увеличил диаметр труб с 30х1 до 34х1, стало 3,4 мм:
(картинки нет)

Сдвинул одну трубку к центру, стало 3,2 мм:

Несерьезно. Я когда-то всерьез полагал, что две круглые трубы спасут маятник в плане жесткости, но я ошибался.

Меняю две трубы-перемычки обратно на профиль 50х25х2, стало 2,93мм:

Увеличиваю размеры перемычки с 50 до 80 мм, стало 2,67 мм:

Все, пока это — лучший результат.
Значит, вывод: одна большая перемычка может быть лучше двух маленьких, более толстые трубы маятника значительно лучше тонких. Именно диаметр продольных труб маятника в наибольшей степени влияет на жесткость. Осталось «поиграть» с формой и сечением труб.

Вредина

Зарегистрирован: Сб мар 25 2006 21:18
Сообщения: 12517
Откуда: Москва-Ногинск
Благодарил (а): 130 раз.
Поблагодарили: 762 раз.
Моя велотехника: Зокра по-русски
Трайк по схеме Ватина
Длиннобазный лигерад «Аватар»
Трайк из БигМо
Двухместный веломобиль «Дуэт-Юниор»
и ещё всякая фихня:)