Устойчивость и управляемость мотоцикла. Мотоцикл устойчивый
Силы, действующие на мотоцикл. Активная и пассивная безопасность.
Во время движения на мотоцикл действуют силы сопротивления, вызванные трением качения, потоком встречного воздуха, а при разгоне и торможении еще и сила инерции. При движении в гору к перечисленным силам добавляется сила сопротивления, являющая собой проекцию веса мотоцикла на ось, совпадающую с направлением движения. Способность мотоцикла преодолевать эти силы сопротивления зависит в первую очередь от мощности двигателя. Кроме того, имеют значение механический КПД трансмиссии и ее передаточное отношение, лобовая площадь мотоцикла с водителем, коэффициент сцепления шины с дорогой, масса и моменты инерции вращающихся деталей и мотоцикла в целом.
Силы, действующие на мотоцикл во время движения:
Различают сухой вес мотоцикла — без топлива, масла, инструмента, и полный вес — с топливом, маслом и инструментом. Под полной нагрузкой понимают вес водителя, пассажира и груза. При рассмотрении устойчивости мотоцикла принимают, что вес мотоцикла приложен в центре его тяжести, а вертикальные реакции, уравновешивающие этот вес, — в точках контакта колес с дорогой. Центробежная сила, возникающая при повороте мотоцикла, прикладывается к центру тяжести.
Помимо габаритных размеров мотоцикла (длины, ширины и высоты) влияние на его поведение на дороге оказывает база (расстояние между точками касания дороги колесами), угол наклона рулевой колонки (у дорожных мотоциклов около 60°). За счет того, что ось рулевой колонки расположена не вертикально, точка пересечения ее с дорогой оказывается смещенной от точки касания поверхности колесом. Расстояние между названными точками называется вылетом передней вилки, и этот параметр оказывает существенное влияние на поведение мотоцикла при поворотах.Основные параметры мотоцикла:
- an — угол наклона оси рулевой колонки;
- AB — вылет передней вилки;
- L — база мотоцикла;
- G — вес мотоцикла;
- h, b — координаты центра тяжести;
- 1 — ось рулевой колонки;
Высота по седлу мотоцикла тоже имеет значение с точки зрения управляемости, так как она влияет на расположение общего центра тяжести (водителя и мотоцикла). У трех- и четырехколесных мотоциклов к перечисленным геометрическим параметрам добавляется колея. Управляемость мотоциклов с боковым прицепом зависит от положения оси бокового колеса относительно оси заднего. У мотоциклов для бездорожья (в том числе четырехколесных) большое значение имеет дорожный просвет — расстояние от нижней части мотоцикла до дорожного полотна.
Помимо придания мотоциклу качеств устойчивости и управляемости разработчики закладывают в его конструкцию свойства активной и пассивной безопасности.
Средства активной безопасности мотоцикла позволяют снизить вероятность аварии путем активных действий водителя. Активную безопасность мотоцикла повышают высокая удельная мощность двигателя, эффективность работы подвесок и тормозов, максимальный коэффициент сцепления шин с дорогой при любом типе покрытия и его состоянии, хорошая освещенность фарой дороги впереди, удобство расположения органов управления и контрольных приборов, удобство посадки и управления. Яркая, броская мотоодежда – мотоэкипировка водителя и окраска мотоцикла, блокировки (у многих мотоциклов) пуска двигателя при включенной передаче или невозможность тронуться с неубранным боковым упором — также средства активной безопасности.
Пассивная безопасность мотоцикла — это свойства конструкции мотоцикла и мотоэкипировки, предотвращающие или снижающие тяжесть травм водителя мотоцикла, пассажира и других участников движения после того, как авария уже произошла. У мотоциклов арсенал средств пассивной безопасности меньше, чем у автомобилей. Здесь пассивную безопасность повышает отсутствие на внешней поверхности острых выступов, углов, кромок (например, шарики на рычагах тормоза и сцепления), наличие энергопоглощающих накладок, надежное закрепление груза, способность зеркал заднего вида деформироваться и обламываться без образования острых выступов и осколков.
ВНИМАНИЕ – перепечатка данной статье ВОСПРЕЩЕНА, размещение авторской статьи на других ресурсах будет пресекаться! Автор © Кравченко Дмитрий http://pride-u-bike.com/
pride-u-bike.com
Каталог мотоциклов характеристики цена фото
Как влияют на устойчивость мотоцикла разные способы торможения
Наверное, каждый из нас, получив в ГАИ приятно похрустывающее удостоверение, свято верил, что с этого момента «стал настоящим водителем».
А потом приходило разочарование— вдруг выяснялось, что научиться просто быстро ездить это еще не все. Едва ли не самым важным в искусстве вождения оказывалось умение вовремя остановить мотоцикл (конечно, такими способами, которые бы позволяли потом на нем нормально ехать дальше!). На собственном опыте начинающие мотоциклисты убеждались, что торможение колес до появления юза (то есть их блокирования) приводит к заносу мотоцикла и опрокидыванию.
Особенно трудно новичку на скользких дорогах. Вот он катит по отличному шоссе: шины словно приклеены к асфальту. Но стоит начаться дождю, дорога в одну минуту превращается в каток. Первые редкие капли, размачивая слой пыли, покрывающей дорожное полотно, превращают ее в отличную смазку.
Опытный водитель сразу уменьшает скорость, нисколько не смущаясь тем, что его обгоняют коллеги: далеко не во всех случаях стремительная езда отличает «мастера» — нередко через несколько километров можно увидеть такого «скоростника» вместе с машиной в придорожной канаве.
Новичок же, подчас руководствуясь ложным чувством стыда, стремится ехать в такой ситуации с большой скоростью — иногда намного быстрее, чем это допустимо в конкретной обстановке на дороге. Тем самым он ставит себя и окружающих в опасное положение: случись что впереди, — нормально остановиться нет возможности. Пытаясь избежать аварии, он изо всех сил давит на педаль тормоза и почти всегда в этом случае вместо привычного замедления чувствует, как мотоцикл, раньше такой надежный и устойчивый, предательски скользит по дороге, разворачивается, наклоняется, падает... И даже в эту секунду не отпускает тормозов!
Как же избежать неприятных последствий? Как правильно пользоваться тормозами? Давайте разберемся.
Прежде всего заметим, что для машины-одиночки длительное блокирование любого из колес недопустимо, так как при этом неизбежны потеря устойчивости и падение. Одновременно скажем, что торможение с юзом вообще малоэффективно: сцепление шины с дорогой в этом случае оказывается меньшим, чем при вращающемся колесе, и тормозной путь увеличивается.
Блокированию колес способствуют ошибки, которые водители нередко допускают, стремясь погасить скорость. Самая распространенная из них — торможение заднего колеса с выжатым сцеплением или на «нейтрали».
Такие действия допустимы только на сухой дороге, когда сцепление между покрытием и шиной велико. При необходимости особо резко затормозить оцепление выключают, чтобы на тормоза не ложилась дополнительная нагрузка от вращающихся частей двигателя.На скользкой дороге этот прием опасен. Резкие манипуляции газом, тормозами, рулем здесь недопустимы: любое скачкообразное изменение моментов, приложенных к колесам, может привести к юзу. Если разобщить двигатель с трансмиссией и затормозить заднее колесо, то на него действует, с одной стороны, сила сцепления с дорогой, а с другой— сила трения между тормозными колодками и барабаном, стремящаяся остановить вращение колеса. Миг, когда вторая сила превзойдет первую и колесо блокируется, наступает неожиданно для водителя.
Когда же водитель тормозит с включенным сцеплением, то, следя за работой двигателя, он контролирует вращение заднего колеса. При его блокировании мотор останавливается, и если быстро среагировать на уменьшение усилия, прилагаемого к педали тормоза, то колесо вновь нормально покатится по дороге и мотоцикл сохранит устойчивость.
Не забудем, что одновременно мотор играет и роль своеобразного буфера, смягчающего торможение. При включенном сцеплении силу торможения двигателем можно изменять плавно, без резких «скачков», какими нарастает трение между колодками и барабаном. Торможение становится более плавным и надежным.
Несколько иначе обстоит дело с передним колесом, которое непосредственно с мотором не связано. Многие мотоциклисты боятся пользоваться передним тормозом и, как правило, далеко не полностью используют возможности, которые он предоставляет. Из механики известно, что сила сцепления колеса с дорогой равна произведению его сцепного веса на коэффициент сцепления. Этот коэффициент изменяется в зависимости от типа и состояния покрытия. Наибольшие его значения (0,8—0,9) относятся к сухому бетонному покрытию, а наименьшие характерны для заснеженной или обледенелой дороги. Большое влияние на коэффициент сцепления оказывает и чистота дорожного полотна, и наличие на нем воды. Например, на чистом мокром асфальте этот коэффициент уменьшается почти вдвое (до 0,3—0,4), а в начале дождя, когда еще не смыт слой пыли и грязи, — до 0,1, и дорога становится скользкой, как лед.
Булыжная мостовая имеет свои особенности: колесо стремится соскользнуть в промежуток между отдельными камнями: ведь булыжник, отполированный шинами, становится очень гладким, а между камнями всегда сохраняется «запас» пыли и грязи, играющей роль смазки, — такая дорога остается опасной для мотоциклиста все время, пока она мокрая.
Сцепление колеса с мостовой резко ухудшается и когда ее покрывает слой песка, гравия, пыли, опавшей листвы, хвои. На сельских дорогах бывают очень опасны участки, засыпанные соломой.
Другая величина, влияющая на силу сцепления, — вес, приходящийся на колесо (его еще называют сцепным весом), — зависит от характера движения мотоцикла. При торможении, как известно, увеличивается нагрузка на переднее колесо и уменьшается на заднее. При разгоне — наоборот. Очевидно, что чем выше нагрузка на колесо, а следовательно, и сцепной вес, тем больше сила сцепления его с дорогой.
Колодки, будучи прижаты к поверхности барабана, обеспечивают определенную тормозную силу, с которой колесо воздействует на дорогу. При нормальном (без блокирования) торможении эта сила не должна превышать силу сцепления.
Обратимся к примеру. По мостовой с коэффициентом сцепления, равным 0,5, движется мотоцикл, весящий вместе с водителем 200 кг. При равномерном движении сцепные веса колес равны (по 100 кг на каждое). При торможении они перераспределяются в зависимости от темпа замедления и высоты центра тяжести машины с водителем. Примем отношение этой высоты к базе мотоцикла равным 0,5. В этом случае, например, при замедлении 5 м./сек2 сцепной вес переднего колеса станет равен 150 кг, а заднего — всего 50 кг.
Рис. 1. Взаимосвязь силы (Р) торможения и замедления (а).
На графике (рис. 1) показаны результаты простейшего расчета. Здесь линия Р1 представляет зависимость силы сцепления переднего колеса (или предельно возможной силы его торможения) в зависимости от замедления мотоцикла, линия Р2 — то же, но для заднего колеса.
Итак, чем больше замедление, тем большую тормозную силу можно обеспечить торможением переднего колеса без риска его блокирования; в то же время тем вероятнее блокирование заднего колеса.
Суммарная предельная сила торможения (обоими тормозами) от замедления, как видим, не зависит и равна сумме сил сцепления обоих колес Р1 + Р2, что составляет в нашем примере
200 кг. При этом, когда известны масса мотоцикла с водителем и величина необходимого замедления, легко определить и нужную тормозную силу. Она растет пропорционально замедлению (на графике это линия Рт). Точка ее пересечения с прямой Р1 определяет максимально допустимое замедление при торможении только передним колесом —3,3 м/сек2 и соответствующую такому торможению тормозную силу — 66 кг. Если попытаться нажать сильнее на рычаг тормоза, то будет превышена сила сцепления колеса с дорогой, и оно блокируется. Для заднего колеса максимально возможное замедление (пересечение линии Рт с прямой Р2) составляет, как видим, лишь 2 м,/сек2, а тормозная сила равна 40 кг.
Таким образом, если конструкция тормозов позволяет получить силы указанных величин, то торможение передним колесом в нашем примере будет в 1,65 раза эффективнее торможения задним колесом.
К сожалению, приходится отметить, что на практике нередко эффективность переднего тормоза оказывается резко снижена из-за ряда обстоятельств. Сюда следует отнести не только конструктивные условия — размер рычага на руле ограничен возможностями кисти человека, а с перемещением этого рычага непосредственно связано действие переднего тормоза. На эффективности переднего тормоза сказываются и эксплуатационные причины: износ деталей, недостаток смазки там, где она требуется, или, напротив, ее присутствие на тормозных колодках и барабане. Вредное влияние на работу тормоза оказывают люфты в сочлененпях подвижных деталей, а также излишняя упругость троса и его оболочки, так как это заметно уменьшает полезный ход рычага.
При совместном торможении обоих колес максимальное замедление в заданных условиях равно 5 м/сек2. Такая эффективность достигается на грани блокирования колес и доступна только опытным мотоциклистам.
Молодой водитель должен приучить себя во всех случаях тормозить оба колеса: нередко это единственный шанс избежать аварии. Так, в нашем примере, когда начальная скорость равна 50 км/час, даже при торможении обоих колес остановочный путь равен 20 метрам, в случае же торможения только заднего колеса (замедление равно 2 м/сек2) — почти 50 метрам!
Рис. 2. Зависимость остановочного пути и замедления при различных скоростях движения.
На рис. 2 показана зависимость остановочного пути от замедления, то есть, в сущности, от способа торможения и дорожных условий, а также от величины начальной скорости. В самом деле, действуя передним и задним тормозами одновременно, мы получим замедление 5 м/сек2, и остановочный путь при скорости 50 км/час составит 20 метров. При действии раздельно передним или задним тормозом замедление будет меньшим — соответственно 3,3 и 2,0 м/сек2. Это означает, что при таком же коэффициенте сцепления у (равном 0,5) остановочный путь со скорости 50 км/час удлинится соответственно до 30 и 50 метров. Аналогичные расчеты можно сделать, пользуясь номограммой на рис. 2, и для скоростей 30, 40 и 60 км/час. Для этого надо провести вертикаль от точки пересечения кривой, соответствующей нужной нам скорости, с горизонтальной линией, соответствующей принятому коэффициенту сцепления. Пересечение этой вертикали с горизонтальной осью и даст интересующий нас результат. Если мы сравним величины остановочного пути для скорости, скажем, 30 и 60 км/час, то увидим, что повышение скорости вдвое приводит к увеличению остановочного пути в четыре раза!
Э. КОНОП, инженер
1972N09P34-35
Теперь рассмотрим, как влияют на устойчивость мотоцикла разные способы торможения. Заметим вначале, что мотоцикл-одиночка устойчив только в движении, и это его свойство связано со способностью вращающихся колес держать заданное направление. Если же колесо блокировано, не катится, а скользит, то направление его движения определяют боковые силы, возникшие в данный момент от поперечного уклона дороги, неровностей покрытия, ветра и т. л. Мотоцикл вследствие этого теряет устойчивость и может опрокинуться, если в начале заноса не растормозить блокированное колесо.
Здесь возможны следующие случаи (рис. 3).
Рис. 3. Схемы действия сил на мотоцикл при разных способах торможения.
1. Оба колеса заторможены, а заднее — еще и блокировано. Значит, сила торможения Р2 значительно меньше, чем Р1. Заднее колесо, как мы говорили, готово сместиться в любую сторону. Мотоцикл находится как бы в неустойчивом равновесии, при котором сила инерции Рн стремится повернуть его вокруг точки контакта переднего колеса с дорогой и вызвать занос заднего колеса.
2. Переднее колесо блокировано, заднее тормозится. Мотоцикл в этом случае практически неуправляем. Поэтому, хотя заднее колесо нормально останавливается, а группа сил Р1, Р2 и Рн не стремится развернуть мотоцикл (то есть продольно он устойчив), такая ситуация обычно приводит к падению.
3.Переднее колесо блокировано, заднее не тормозится. Мотоцикл так же неуправляем, как во втором случае, но к тому же и продольно неустойчив. Силы Р1 и Рн стремятся вызвать занос переднего колеса. Как правило, он развиться не успевает, поскольку при достаточно длительном блокировании переднего колеса быстро наступает падение (нормально подобный занос может развиться у мотоцикла с коляской или у автомобиля).
4.Переднее колесо но заторможено, заднее же — блокировано. Мотоцикл в отношении действующих сил Ри и Рг продольно устойчив, а поперечно — по-прежнему нет, и длительное блокирование приводит к падению мотоцикла.
5.Блокированы оба колеса. Об устойчивости можно говорить только в момент, когда мотоцикл будет лежать на боку!
Таким образом, торможение любого из колес до появления юза нарушает поперечную устойчивость мотоцикла, а при блокировании переднего колеса полностью теряется и управляемость.
Одновременно может нарушиться продольная устойчивость и привести к заносу мотоцикла с разворотом его на 180 градусов. В последнем случае особую опасность представляет падение водителя через мотоцикл, если машина, скользя боком, наткнется на какое-либо препятствие (крышку люка, выбоину в асфальте, участок дороги с большим коэффициентом сцепления и др.).
Блокирование колес обычно происходит в критических ситуациях, когда испуганный мотоциклист, не контролируя свои действия, слишком сильно давит на рычаги тормозов. Чем грамотнее торможение, тем меньше вероятность, что мотоцикл пойдет юзом. Торможение двумя колесами самое эффективное, и поэтому наиболее безопасное, оно часто позволяет получить необходимое замедление, не доводя колеса до блокирования.
Тормозной путь при идеальных тормозах от веса машины не зависит. Из практики же мы знаем, что, чем тяжелее нагружен мотоцикл, тем труднее его остановить. Ведь чем выше сцепной вес, приходящийся на колесо, и потребная для остановки тормозная сила, тем крепче должны тормозные колодки прижаться к рабочей поверхности тормозного барабана и, значит, тем сильнее водитель должен давить на рычаги тормозов.
Коэффициент сцепления шины с хорошим сухим покрытием дороги может достигать величины 0,7—0,8. В этих условиях для наиболее эффективной остановки машины нужно, чтобы тормоза обеспечивали тормозную силу, равную 70—80 процентам сцепного веса! Практически это означает, что на мотоциклах (таких, например, как ИЖ или Ява) она на каждом колесе должна быть около 100 кг. В противном случае с увеличением нагрузки мотоцикла начнет расти тормозной путь, а это уже тревожный сигнал — тормоза со своей задачей не справляются. Нужно их налаживать.
Но дело не только в состоянии тормозов. Следует всегда думать и о шинах. Трудно оправдать водителя, который, например, из «экономических соображений» ездит на лысых покрышках. Рисунок протектора и степень его износа, конструкция и материал шины, монтаж ее на ободе и внутрикамерное давление в ней оказывают серьезное, а порой решающее влияние на поведение мотоцикла.
Практически непригодной следует считать покрышку, если высота рисунка протектора составляет 1—1,5 мм. Такая шина, во-первых, больше подвержена проколам, порезам и другим механическим повреждениям и, во-вторых, не обеспечивает устойчивости мотоцикла, особенно на мокрой или грязной дороге.
Гладкая поверхность изношенной шины не способна нормально вытеснять воду, а тем более прослойку грязи, как это делает новый протектор. В результате шина может полностью потерять контакт с твердой поверхностью дороги и вызвать занос.
Иногда, чтобы увеличить сцепление колеса, водители снижают внутрикамерное давление. Это оправдано только при езде по мягкой грунтовой, песчаной, снежной или болотистой дороге. На мокром твердом покрытии это ничего не дает, а если шина сильно изношена — просто недопустимо. Как показывают исследования, при недостаточном давлении, то есть большем «пятне» контакта между дорогой и колесом, может появиться так называемый водяной клин. На больших скоростях шина всплывает, полностью утрачивая контакт с покрытием шоссе.
Мотоциклист обязан регулярно контролировать давление в шинах и поддерживать его нормальную величину. Шинный манометр — необходимый «бортовой» инструмент.
При торможении нужно мгновенно оценить состояние дороги перед мотоциклом. Обычно вблизи перекрестков, в местах частых остановок транспортного потока асфальт бывает сильно изношен, заглажен и замаслен, в нем могут быть глубокие выбоины, нередко он имеет волнообразную поверхность. В последнем случае, особенно при плохо работающих амортизаторах или при чрезмерном давлении в шине, колесо начинает отскакивать от поверхности дороги, легко блокируясь в воздухе. Неверно думать, что хорошие амортизаторы — это только комфорт. В первую очередь — это безопасность.
Неисправная рама, изношенные подшипники рулевой колонки и колес, выработанные втулки телескопической вилки, колеса, стоящие в разных плоскостях или имеющие большое биение, изношенные до корда шины — любой из этих дефектов обесценивает самые идеальные тормоза.
Управляя мотоциклом, водителю следует помнить, что для всякого маневра он располагает лишь силой сцепления колес с дорогой, и не больше.
При повороте значительная часть силы сцепления расходуется для удержания мотоцикла на криволинейной траектории, и к ней прибавляется еще сила инерции от торможения. Важно, чтобы эта сумма сил не превысила силу сцепления, иначе неизбежен занос. Вот почему на крутых поворотах, когда центробежная сила близка по величине к силе сцепления, торможение опасно. Водитель должен до начала поворота правильно выбрать скорость его прохождения. Попытка резко уменьшить скорость на повороте чаще всего приводит к печальному результату — заносу и падению. Если приходится тормозить на повороте, то делать это надо очень осторожно!
Торможение на повороте требует от водителя большого искусства еще и потому, что тормозная сила переднего колеса при этом не лежит в плоскости симметрии мотоцикла, в результате чего появляется опрокидывающий момент, который затрудняет управление (мотоцикл плохо вписывается в поворот). Поэтому пользоваться тормозом переднего колеса на поворотах следует особо осторожно.
Еще одно замечание. При резком, «на пределе», торможении не рекомендуется делать резкие повороты руля, наклоны мотоцикла и т. п. — это так же легко приводит к заносу.
Э. КОНОП, инженер
1972N10P20-21
bazamoto.ru
Устойчивость мотоцикла
Устойчивость мотоцикла это его способность сохранять направление движения при различных небольших воздействиях окружающей среды - например, порыв ветра или кочка на дороге. Если устойчивость движения нарушена, то руль будет независимо от действий водителя перемещаться из стороны в сторону. Хороший мотоцикл при правильной регулировке на ровной дороге дает необходимую уверенность.
Двухколесный мотоцикл не может стоять на месте - его устойчивость напрямую зависит от движения. В физике это называется гироскопическим эффектом. Поворот на таком мотоцикле это комплекс действий, при которых необходимо не только повернуть руль, но и наклониться в сторону поворота на нужный угол. Вы не сможете повернуть, зафиксировав мотоцикл в вертикальном положении. При таком повороте контакт колеса с дорогой сместиться, а вместе с ним сместиться и центр тяжести. Это приведет к образованию движущей силы наклона и мотоцикл опрокинется.
При движении по окружности, часть которой является поворот, возникает центробежная сила, и наклон мотоцикла является силой, противодействующей центробежной, что и обеспечивает устойчивость мотоцикла на повороте. Чем больше скорость, тем больше центробежная сила и тем более сильный наклон необходим для преодоления поворота. При очень низкой скорости поворот возможен практически без наклона.
Задача мотоциклиста на повороте состоит в том, что бы его действия были направлены на удержание мотоцикла от опрокидывания. При этом предельная скорость ограничена сцеплением колес с поверхностью дороги. При превышении центробежной силы над силой сцепления мотоцикл теряет устойчивость и падает. Если на мотоцикле установлен круизер или самодельный чоппер, то даже при повороте руля на небольшую величину точка контакта колеса с дорогой смещается на большую величину, что создает большую центробежную силу и опрокидывание более вероятно.
Практика показывает, что на устойчивость двухколесного ТС оказывает большое влияние его исправность. Одно из основных правил - исправность поворота руля - ему не должны мешать никакие факторы. Даже минимальная неисправность может привести к неустойчивости мотоцикла на пово
craft4me.com
Советские мотоциклы: Устойчивость мотоцикла
Устойчивостью называется способность мотоцикла во время движения при небольшом внешнем воздействии (от неровностей дороги, порыва ветра и т. п.) сохранять заданное водителем направление. При неустойчивом движении мотоцикла руль начинает рыскать из стороны в сторону. Хороший критерий устойчивости — возможность езды «без рук», что на правильно сконструированном и отрегулированном мотоцикле не представляет труда даже для начинающего водителя.
Устойчивость двухколесного мотоцикла связана с движением — он не может стоять на месте сам, как трех- и четырехколесный мотоцикл или автомобиль (речь не идет об использовании подставки). На малых скоростях устойчивость мотоцикла зависит от опыта водителя и техники управления. С повышением скорости конструкция исправного мотоцикла сама обеспечивает устойчивость движения за счет действия так называемого гироскопического эффекта.
Гироскопом называют всякое твердое тело, имеющее форму тела вращения, ось вращения которого совпадает с осью симметрии. Наиболее мощные гироскопы на мотоцикле — колеса с шинами.Поворот на мотоцикле-одиночке — это всегда сочетание нескольких режимов, в которых водителю приходится действовать не только рулем, но и «газом», тормозами и при этом наклонять тело вместе с мотоциклом на определенный угол. Невозможно пройти поворот с зафиксированными органами управления. Рассмотрим поворот мотоцикла, движущегося по дуге окружности с постоянной скоростью. Что происходит при повороте?
Если поворачивать руль, не нарушая вертикального положения мотоцикла, из-за вылета передней вилки пятно контакта шины сместится относительно продольной оси и центра тяжести. Вследствие этого появится сила, которая стремится наклонить мотоцикл в сторону поворота (момент этой силы называютопрокидывающим).
Смещение пятна контакта шины из-за вылета передней вилки
Когда водитель поворотом руля задает отличную от прямой траекторию и мотоцикл начинает двигаться по ней, появляется центробежная сила. Если ей ничего не противопоставить, она опрокинет мотоцикл в сторону, противоположную повороту. Момент, вызванный действием центробежной силы, называется удерживающим.
При движении с малой скоростью центробежная сила, зависящая от квадрата скорости, настолько мала, что компенсируется эффектом смещения центра тяжести (из-за вылета вилки). Таким образом, плавно повернуть на малой скорости можно без наклона мотоцикла. С возрастанием скорости центробежная сила увеличится, и для ее компенсации мало эффекта смещения центра тяжести, потребуется дополнительный наклон мотоцикла.
Силы, действующие на мотоцикл-одиночку при повороте
 |
Задача мотоциклиста сводится к тому, чтобы своими действиями вовремя сочетать влияние удерживающего и опрокидывающего моментов, создавая желаемую траекторию и скорость. Ограничивает предельную скорость сцепление покрышек с дорогой или грунтом. Как только центробежная сила, зависящая от радиуса поворота и скорости, превысит силу сцепления шин с землей, мотоцикл с водителем уйдет на больший радиус и потеряет устойчивость. То есть произойдет падение.
Если у вилки большой вылет (круизер или самодельный чоппер), то при небольшом повороте руля пятно контакта шины с дорогой смещается в сторону от оси на большую величину, чем у обычных мотоциклов. Поэтому вес, приложенный к центру тяжести, создает больший опрокидывающий момент, направленный в сторону поворота.
Различие величины вылета вилки АВ у дорожного мотоцикла (а) и круизера (б) |
На поведение мотоцикла в повороте оказывает влияние и гироскопический момент: он стремится повернуть переднюю вилку в сторону крена. Это явление имеет важное значение для управления мотоциклом.
Влияние гироскопического момента на движение мотоцикла в повороте |
Повлиять на гироскопические моменты мотоциклист почти не может, если не считать возможности замены легких шин на тяжелые — чем тяжелей колесо, тем сильнее вызываемый им стабилизирующий эффект, в результате устойчивость мотоцикла несколько улучшится. Однако при этом ухудшатся другие важные показателя мотоцикла: динамика разгона и торможения, способность быстрого маневрирования, повысится расход топлива. Амортизаторы будут не в состоянии справляться с увеличившейся нагрузкой и возрастет тряска, а значит, снизится и устойчивость.
На практике устойчивость мотоцикла-одиночки в значительной степени определяется его исправностью. Ничто не должно мешать равномерному повороту руля. Даже небольшое заедание в подшипниках способно ухудшить управляемость. Ведь чем туже поворачивается руль, тем труднее совершать им точные движения. Если руль двигается скачками, то из-за этого мотоцикл будет «рыскать» из стороны в сторону. У мотоциклов с солидным пробегом могут быть изношены рулевые подшипники. Устойчивость заметно ухудшается, если мотоцикл утрачивает свою одноколейность, когда заднее колесо не идет строго по следу переднего. Такая неисправность возникает из-за неправильной регулировки натяжения цепи, при деформациях рамы, вилки или маятника. Возможна она и после неумело проведенного ремонта колес. Устойчивость снижает также неправильная (асимметричная) загрузка или боковой ветер.
Потеря мотоциклом одноколейности |
Наклон мотоцикла для компенсации асимметричности загрузки |
Важно запомнить, что устойчивость движущегося мотоцикла-одиночки во многом зависит от водителя. Чем больше его ездовая практика и правильнее приемы управления, чем лучше развиты органы зрения и вестибулярный аппарат, тем выше может быть безопасная скорость управляемого им мотоцикла. Мотоциклы трехколесные (в том числе с боковым прицепом) и четырехколесные обладают статической устойчивостью (плоскость задается тремя точками): трех колес (а четырех тем более) достаточно для устойчивости при остановках. Более устойчивы такие мотоциклы и при движении по скользким дорогам.
У мотоциклов с боковым прицепом в результате действия силы сопротивления качению бокового колеса при движении по прямой возникает момент относительно точки касания заднего колеса с дорогой, который стремится повернуть мотоцикл в сторону прицепа. Для компенсации этого момента боковое колесо устанавливают таким образом, что оно повернуто на небольшой угол (2–5°) в сторону передней части мотоцикла. Это заставляет боковое колесо катиться с боковым проскальзыванием, но уменьшает момент, который стремится повернуть мотоцикл. Кроме того, мотоцикл устанавливают с наклоном от прицепа на 2–5°, что вызывает появление момента силы тяжести относительно оси рулевой колонки, также противодействующего повороту мотоцикла. При правильно выбранных углах, первый из которых называют углом сходимости, а второй — углом развала, мотоцикл может двигаться по ровной дороге «без рук».
Углы установки колес мотоцикла с коляской |
Движение трех- и четырехколесных мотоциклов на повороте отличается от движения мотоцикла-одиночки. Они не могут наклоняться в сторону поворота, поэтому во время поворота происходит значительное перераспределение нагрузки между колесами. Для мотоцикла с боковым прицепом при повороте вполне возможно такое положение, когда одно из внутренних (относительно поворота) колес полностью освободится от вертикальной силы. В этом случае, если водитель не примет экстренных мер, произойдет опрокидывание мотоцикла вокруг оси, проходящей через точки касания наружных колес с дорогой.
При увеличении колеи повышается устойчивость трех- и четырехколесных мотоциклов против опрокидывания как для левого, так и для правого поворотов. Снижение высоты центра тяжести увеличивает устойчивость при поворотах в обе стороны. У мотоциклов с боковым прицепом смещение оси бокового колеса вперед относительно оси заднего колеса увеличивает устойчивость при повороте в сторону бокового прицепа. Величина этого смещения обычно находится в пределах 100–250 мм.
При прохождении поворотов на трех- и четырехколесных мотоциклах водитель, не имея возможности наклонять сам мотоцикл, может влиять на положение центра тяжести, смещая свое тело. В этом заключается различие между техникой управления автомобилем и трех- и четырехколесными мотоциклами. Для повышения устойчивости мотоциклов с боковым прицепом и четырехколесных против опрокидывания опытные водители в гонках используют такие приемы езды, при которых их вес (особенно пассажира коляски) переносится внутрь поворота, увеличивая тем самым реакцию на внутреннее колесо.
На устойчивость мотоцикла с боковым прицепом на повороте в сторону, противоположную коляске, оказывает влияние сила инерции, которая возникает во время разгона или торможения. Торможение способствует опрокидыванию, так как сила инерции, возникающая при торможении, направлена вперед и, складываясь геометрически с центробежной силой, дает равнодействующую, увеличивающую опрокидывающий момент вокруг оси, проходящей через точки касания с дорогой переднего колеса и колеса коляски. Ускорение уменьшает вероятность опрокидывания, но способствует возникновению заноса.
Таким образом, величина допускаемого радиуса поворота и скорости движения для мотоцикла с боковым прицепом, как и для мотоцикла-одиночки, зависит от коэффициента трения между шиной и дорогой при боковом скольжении.
По-иному движется мотоцикл с механизмом привода к колесу бокового прицепа. В этом случае увеличивается устойчивость против заноса и улучшается управляемость. Тяговая сила на третьем колесе уменьшает стремление мотоцикла к повороту в сторону бокового прицепа. Улучшается и проходимость мотоцикла.источник
dnepral.blogspot.com
Устойчивость и управляемость мотоцикла - пристальный взгляд в мотомир
Что же такое устойчивость? Когда кто-то хвастает: «Тачка стоит на шоссе классно!» — мы и не думаем, что хвалят дачную тачку для транспортировки навоза, а молниеносно соображаем: это — о мотоцикле. И отнюдь не о способности его стоять на подставке! Жаргон точен, для сомнений места не оставляет. Но заглянуть в умную книгу все же не вредно.Итак… «Способность мотоцикла сохранять во время движения направление, заданное водителем, и положение относительно дороги называется устойчивостью».Тут так и подмывает кого-то спросить: если ты закрепишь руль жестко, будет «ИЖ» (ММВЗ, БМВ…) устойчив? Ты же ему поможешь сохранить направление!Ладно, не будем торопить события. Всех нас угораздило родиться в трехмерном мире, — как ни мудри, от трех координатных осей — продольной, вертикальной и поперечной — никому из нас убежать не суждено. Остается жить в их сетях… Они, между прочим, равноправны, а поэтому и мотоцикл должен быть устойчив по отношению ко всем трем. Значит, он не должен никуда сворачивать, не должен ложиться на бок, не должен опрокидываться вперед или назад.Здесь мы будем говорить об устойчивости относительно продольной и вертикальной осей. И каждому, конечно же, хочется, чтобы эти свойства машины сохранялись не только на ровной дороге, но и на любой другой.Какие требования предъявляем мы к мотоциклу, например, на повороте? Если скорость, угол наклона, радиус траектории друг с другом согласованы и постоянны, устойчивый мотоцикл легко сохраняет эти параметры движения, а при их изменениях ведет себя логично, «как надо».Например, на повороте упала скорость,— равновесие могло бы нарушиться, но руль сам начнет поворачиваться внутрь поворота, уменьшая радиус траектории и приводя действующие силы к равновесию. В то же время опытный водитель знает, что для устойчивого мотоцикла, пожалуй, характерно некоторое нежелание выходить из установившегося режима движения, сопротивление слишком резким движениям руля.В реальной жизни поворот — это всегда сочетание нескольких режимов,— уже хотя бы потому, что радиус траектории должен измениться от бесконечно большого до какого-то минимального, а потом вновь увеличиться до бесконечного.Значит, мотоциклисту на повороте приходится действовать и газом, и тормозами, и рулем,— пройти успешно поворот с зафиксированными органами управления невозможно.В особой цене вышеозначенные качества мотоцикла у всякого, кому доводится ездить по хорошим горным трассам, — когда покрытие шоссе соблазняет дать газу побольше, а многочисленные виражи этому мешают. Тут устойчивая машина — половина успеха, братцы туристы.Для наших моторизованных ветеранов устойчивость мотоцикла — это синоним такого понятия, как «ИЖ-49». Впрочем, мотоцикл, с этой точки зрения, действительно был что надо. На сельских, отнюдь не самых гладких, дорогах он позволял совершать чудеса. Бывало, доярки, свинарки, огородницы, учетчицы просто млели, завидев на горизонте характерное облако пыли,— через минуту из него вынырнет первый парень на деревне и, приметив зрителей, выполнит обычную программу,— то есть отпустит руль, достанет портсигар, вынет «беломорину», закурит, угостит пассажира, а «ИЖ», деловито стрекоча, пронесет их мимо… Шикарная, прямо скажем, картина! Рытвины, кочки, собаки, свиньи на дороге — ну все, все «ИЖу-49» нипочем!Итак, устойчивость двухколески связана с движением, это факт. Спросите любого четырехлетнего ребенка, он вам объяснит! Остановившись, двухколесный «велик» стоять не может, падает. Правда, иной читатель тут может нас «уесть» таким доводом,— я, мол, видел соревнования по триалу, — там мотоциклист запросто сохраняет равновесие, стоя на месте, ног не опуская, а вы мне тут голову морочите! А мы ему свой довод: не пора ли научиться отделять мух от котлет?То, что ты видел, объясняется талантом спортсмена, его ловкостью, а не противоестественными свойствами мотоцикла. Их нет. Мотоцикл для триала сам по себе, без движения, на двух точках опоры тоже не стоит.Когда мотоцикл движется с малой скоростью, устойчивость обеспечивается преимущественно непрерывным маневрированием,— строго говоря, мотоцикл, двигаясь по прямому шоссе, выписывает на нем совсем не прямую траекторию, — она тем ближе к прямой, чем выше точность управления. Изображая пьяницу за рулем, карикатуристы справедливо показывают след машины в виде широкого зигзага. Это, понятно, другая крайность, показывающая, что самочувствие человека никудышное. Точно так же иной раз едет и попросту больной водитель,— не зря же это запрещено правилами?!Словом, устойчивость двухколески на малых скоростях чрезвычайно сильно зависит от личных качеств водителя. А с повышением скорости? Кто-то однажды сказал: с высокой скоростью по прямой улице и дурак (ах, простите!) проедет.Именно так и получается, только мотоциклу не мешай. Конструкция, если машина исправна, сама обеспечивает стабилизацию, устойчивость на высоких скоростях.Думается, одним из важнейших для транспортной техники изобретений после появления на земле колеса историки когда-нибудь признают такую штуку, как поворот переднего управляемого колеса велосипеда или мотоцикла вокруг не вертикальной, а наклонной оси. Это решение оказалось, без преувеличений, почти гениальным!рис.1. Силы, действующие на мотоцикл. Обозначения:ЦТ — центр тяжести;С — центр тяжести группы деталей передней вилки;G — общий вес мотоцикла с водителем;Gb — вес группы деталей передней вилки;Y1 и Y2 — вертикальные реакции на колесах;X1 и X2 — продольные реакции на колесахХотите убедиться? Давайте начертим схематически наш мотоцикл, без формул и графиков, попроще (рис. 1).Здесь GB — вес группы деталей, которые при повороте руля вращаются как целое вокруг оси рулевой колонки,— равнодействующая сил веса вилки, фары и т. д. сосредоточена в точке «С» — обычно несколько впереди оси поворота. Полный вес машины приложен в точке «Ц.Т.» (центр тяжести),— их величину и положение определяют вертикальные реакции Y1 и Y2 на колесах. Ясно, что сумма этих реакций численно равна полному весу. Теперь заметьте, что сила Y1 приложена к колесу в точке «В» контакта (точней, это центр пятна контакта шины), смещенной существенно назад относительно точки «А» пересечения оси рулевой колонки с поверхностью дороги. Расстояние между этими точками — это так называемый вылет вилки.Силы X1 и Х2 — продольные реакции на колесах при прямолинейном движении мотоцикла.Что дает нам вылет вилки? Если начать наклонять мотоцикл при положении руля «прямо», силы Y1 и Gb, выйдя из плоскости симметрии мотоцикла, вынуждают вилку повернуться в сторону наклона.Именно этому каждого из нас когда-то учили, впервые посадив на двухколесный велосипед:«руль крути туда, куда он наклоняется!»Сейчас, когда кто-то додумался оснастить велосипед малыша дополнительными колесиками с боков, это лишь отдаляет тот счастливый день, когда ребенок, поехав на двух колесах, ощутит красоту свободного движения! Что поделаешь, — когда толпы граждан стояли в очереди за умом, некоторые «конструкторы» побежали в очередь за пивом. Доказано ведь: малыша четырех лет от роду научить ездить на двухколеске можно в считанные минуты.Что еще происходит при наклоне мотоцикла? Обратите внимание на следующий эффект: так как шины имеют определенный профиль сечения и ширину, при наклоне мотоцикла пятно контакта смещается от плоскости симметрии в сторону наклона,— если при наклоне опрокидывающая и выравнивающая силы сбалансированы, увеличение ширины шины заставляет дополнительно увеличивать наклон (см. рис. 2).
рис.2. Влияние ширины шины на потребный наклон мотоцикла из-за смещения пятна контакта.Мотоцикл на широких шинах требует большего наклона на повороте, при ассиметричной нагрузке, боковом ветре.А что будет происходить, если вы станете поворачивать руль, не нарушая вертикального положения мотоцикла?Во-первых, пятно контакта передней шины смещается в сторону, противоположную повороту, линия, соединяющая оба пятна контакта, смещается относительно центра тяжести,— и тут уж появится сила, стремящаяся наклонить мотоцикл в сторону поворота, помогающая водителю.Во-вторых, поворот вилки означает переход к движению по криволинейной траектории,— значит, появится соответствующая этому центробежная сила. Если ей ничего не противопоставить, она опрокинет мотоцикл в сторону, противоположную повороту. Чтобы избежать этого, мотоцикл наклоняют в сторону поворота. Как эти эффекты ладят между собой?Если ехать с самой малой скоростью, центробежная сила, зависящая от квадрата скорости, настолько мала, что компенсируется эффектом номер один,— плавный поворот на малой скорости выполняется практически без наклона мотоцикла. Напротив, с ростом скорости центробежная сила настолько возрастает, что для ее компенсации не только эффекта номер один мало, но требуется еще и большой дополнительный наклон мотоцикла. Последний еще больше вырастает из-за влияния на эту картину сил профиля шины и ее ширины.
рис.3. Смещение пятна контакта передней шины как результат работы вылета вилки во время ее поворота.Увеличение вылета вилки усиливает эффект номер один (рис. 3), в то же время сильно наклоненная вилка уменьшает эффективность управления за счет непосредственного поворота колеса (вообразите для ясности, что вилка поворачивается вообще вокруг продольной оси,— что получится?!),— значит, при повороте вилки здесь центробежная сила нарастает не так резко. Иными словами, от компоновки мотоцикла зависит соотношение сил, влияющих на его устойчивость и… на наши ощущения. Как вам известно, некоторые мотоциклы на Западе имели и имеют наклон вилки гораздо больше нам привычного, а спрос, как известно, определяет предложение. У этих мотоциклов-монстров немало горячих поклонников, — подобная компоновка, нанося явный ущерб управляемости машины, делает процесс ее стабилизации на высоких скоростях исключительно плавным. По отзывам некоторых искушенных мотоциклистов, такая машина чуть ли не сама входит в нужный вираж,— только покажи ей рулем нужное опять-таки направление!Неплохо?!Вдумайтесь, как мы действуем, выполняя поворот. Например, влево. На входе в поворот мы сначала наклоняем мотоцикл, а затем уже поворачиваем руль, создав центробежную силу, которая «подхватывает» машину, не давая ей упасть. А не наоборот!Многие именно так и ездят,— особенно те, кто не любит резкой, со спортивным азартом, езды. Ездят, а над «нюансами» не задумываются,— ни к чему. Но этот способ прохождения поворота,— простите! — далек от «высшего класса» пилотажа. Если потребуется-таки резкий, очень резкий маневр, а мотоцикл тяжел, а наш «эсэнгешний» водитель имеет жокейскую комплекцию, наклонить мотоцикл при помощи собственного тела удастся нескоро,— можно и не успеть! И что? Авария?Зачем же! Давно изобретен способ управления, позволяющий резко маневрировать даже на тяжелом мотоцикле-одиночке,— его очень не любят нервные зрители и пенсионеры за «лихость», однако эффективности ему не занимать.Допустим, мы снова приближаемся к левому повороту,— пройти его надо резче. В этом случае непосредственно перед поворотом (момент этот определяется опытом, тренировкой) руль на мгновенье поворачиваем на малый угол (опять-таки из опыта!) вправо — тотчас возникнет центробежная сила, пропорциональная массе мотоцикла с водителем, а потому даже жокей запросто «свалит» тяжелый мотоцикл влево. Руль в это же мгновенье поворачиваем уже влево, меняя направление центробежной силы на противоположное,— и вот достигнуто условие прохождения поворота, то есть машина движется по заданной кривой, а опрокидывающий и восстанавливающий моменты друг друга уравновешивают, как им и положено на устойчивом мотоцикле.Самое первое движение руля перед поворотом называют «контрсмещением», оно позволяет очень резко менять углы наклона мотоцикла, — например, в ходе гонки, практически вне какой-либо зависимости от собственной массы мотоцикла, не считая усилий на руле, конечно.Как видите, мотоцикл с большим наклоном вилки — не для тех, кто любит резкую езду, с энергичными маневрами. Есть у этой «медали» и оборотная сторона — на реальных дорогах, в условиях напряженного уличного движения большинство из нас предпочтет мотоцикл нормальной, классической компоновки, с углом наклона оси вилки около 30° от вертикали. Это обеспечивает оптимальные характеристики машины в плане ее устойчивости и управляемости (а эти два понятия очень часто входят друг с другом в противоречие). Информация с сайт biker.0-ua.com. С этой точки зрения вечные споры наших «ижистов», «явистов» или «паннонистов» абсолютно беспочвенны, запасы устойчивости и управляемости наших дорожных мотоциклов примерно одинаковы.Итак, что же будет с мотоциклом, если при прямолинейном устойчивом движении его отпустить на свободу? Если скорость не слишком велика (эффект стабилизации за счет гироскопических эффектов колес несущественный), мотоцикл в конце концов начнет валиться в какую-то сторону. Например, снова влево. Но тотчас в дело вступит механизм самостабилизации за счет вылета вилки,— переднее колесо довернется на какой-то угол в сторону наклона, появится центробежная сила, возвращающая мотоцикл к вертикали… Если дорога ровная, а мотоцикл идеально отрегулирован, эти случайные отклонения настолько хорошо самоликвидируются, что такая самостоятельная езда может быть довольно успешной на горе окружающим.Если механизмы мотоцикла работают не так четко, его отклонения в ту или другую стороны могут быть большими, вплоть до того, что падение произойдет почти сразу. Например, машина валится влево, затем с запозданием резко возвращается к вертикали, после чего по инерции валится уже вправо, потом снова возвращается к вертикали…Процесс может прогрессировать,— отклонения от раза к разу сильнее, пока машина не ляжет на бок.А в общем, наш земной шар не настолько гладок, чтобы самый идеальный мотоцикл мог самостоятельно ехать до исчерпания бензобака! Да и не к чему нам с вами это.Итак, поворот передней вилки около наклонной оси чрезвычайно важен, если говорить об устойчивости мотоцикла.Но вся связанная с ним «автоматика» восстановления равновесия может отказать из-за некоторых неисправностей.На мотоцикле-одиночке ничто не должно мешать плавному, равномерному повороту руля, даже небольшое заедание в подшипниках способно заметно ухудшить устойчивость. Чем более туго вращается руль, тем труднее делать им точные, «ювелирные» движения — он поворачивается скачками,а мотоцикл, естественно, рыскает в стороны.Остается лишь снова и снова разводить руками! А ведь они позволяют получить нужные характеристики мотоцикла, — не мешая медленному повороту руля, препятствуют резким рывкам, например, на неровностях дороги.Чем еще «болеют» системы управления наших мотоциклов? Очень распространен такой дефект (особенно на мотоциклах с солидным пробегом) — износ колец подшипников руля. Беда в том, что шарики при работе откатываются от своих средних положении на небольшое расстояние, в результате чего со временем на дорожках качения появляются углубления, куда шарики стремятся вкатиться в полном соответствии с законами физики. И что же? При глубине таких «лунок» в несколько сотых миллиметра руль уже начинает в каких-то положениях заедать, едва лишь вы попробуете слегка подтянуть его гайку. Перетянешь гайку — мотоцикл становится похожим на норовистого мустанга и несет туда, куда ему удобней. Недотянешь — ехать противно из-за стуков. Вот и выбирай…Устойчивость мотоцикла-одиночки легко нарушить также в случае, если он по какой-либо причине утрачивает свою одноколейность,— иными словами, если заднее колесо не идет строго по следу переднего. Часто это бывает результатом неумелой или небрежной регулировки натяжения цепи, если при этом нарушается положение плоскости вращения заднего колеса относительно рамы.Что при этом получается? Взгляните на рис. 4,— ясно, что мотоциклисту — так или иначе! — приходится ехать. Значит, если это — прямолинейное движение, то колеса, строго говоря, идут каждое по своей колее, но ведь рама-то, позвольте, не резиновая. Значит, в этом случае передняя вилка должна быть повернута на некоторый угол, плоскость рамы мотоцикла тоже повернута под определенным углом к направлению движения,— в конечном счете переднее колесо с вилкой оказываются несколько наклонены в сторону,— значит, неизбежно вступит в действие рассмотренный нами механизм самовосстановления. Руль и вилка стремятся повернуться в сторону наклона, мотоцикл не устойчив. Ехать на нем можно (человек, как известно, к чему угодно привыкнет), но ценой тех или иных усилий. В общем, это не подарок водителю.
рис.4. «Двухколейность» мотоцикла как следствие неправильной установки колес, деформаций рамы, вилок и т.д.Похожая картина получается при каких-то деформациях рамы, передней или задней вилок. Возможна она и после неумело проведенного ремонта колес, если при этом происходила их разборка и сборка, — например, с целью замены спиц, барабана и т. п. Кто-то, возможно, нас спросит: «Ну, а тут-то в чем можно напортачить?!»
рис.5. К вопросу о правильной сборке колеса.Запросто можно. Мы и сами когда-то это «проходили». Перед разборкой колеса надо непременно замерить расстояние «а» (см. рис. 5), а при сборке его, как ни трудно этого добиться, нужно достигнуть не только минимального биения обода в осевом и радиальном направлениях, но и правильного его положения по отношению к барабану, определяемого замеренной величиной «а». Иначе потом, когда вы поставите колесо на мотоцикл, шина окажется смещена от плоскости симметрии в сторону,— тогда уж хорошей устойчивости вы вряд ли дождетесь.Если байк перегружен. Устойчивость любого байка зависит также от того, как он нагружен. Здесь можно говорить о разных факторах, с этим связанных. Иной раз сама посадка водителя не способствует повышению устойчивости,— кто-то, например, любит сидеть асимметрично, чуть-чуть бочком! Изящно, даже красиво, если плюнуть на устойчивость. Физике же все равно…Если мотоцикл нагружен асимметрично,— например, перевешивает правый борт, как на рис. 6, при прямолинейном движении наблюдается следующее. Действуют лишь вертикальные силы, поперечных нет, продольные значения не имеют. Мотоцикл для сохранения равновесия наклонен влево, ширина покрышек проявляется в том, что пятна контакта колес еще больше смещаются в сторону наклона, заставляя больше наклонять и мотоцикл. Но вилка стоит прямо, поэтому о смещении пятна контакта переднего колеса из-за ее вылета говорить не приходится, его практически нет. (Малозначительными эффектами, связанными с неодинаковым профилем шин, их частичным проскальзыванием, дополнительной деформацией и т. п., мы имеем право пренебречь.)Итак,если байк перегружен, силы действуют не в плоскости симметрии мотоцикла, а посему передняя вилка должна повернуться влево. Если ее освободить, отпустив руль, мотоцикл скорей всего привезет вас не туда, куда вам хотелось. Он неустойчив. Даже не разбираясь в этих тонкостях, каждый ощущал неустойчивость из-за асимметричной нагрузки — когда руль упорно «тянет» в одну сторону, не позволяя и на секунду расслабиться.
Ярко выраженный пример такого рода — езда с поднятой коляской (для того, кто умеет, конечно). Тут все происходит как на мотоцикле-одиночке, чудовищно перегруженном с правой стороны. Каждый, кто так ездит, знает, какие усилия надо «удерживать» рулем.Читатель ждет морали. Она проста. Всегда помнить о симметрии нагрузки! Даже, если с нею не хочет считаться ваша дама, предпочитающая сидеть «амазонкой»,— это, конечно, пикантно, но… просто опасно. Постарайтесь деликатно ей это разъяснить. Разумеется, главная опасность связана с возможностью падения дамы на спину.
Расскажите другим:
motopr.ru
Конструктивные и эксплуатационные свойства мотоциклов - Основы управления - Мото раздел - Каталог статей - MotoClub
Огромное количество людей управляет автомобилями. В отличие от водителей предыдущего поколения они не прошли по пути «велосипед — мопед — мотоцикл — мотоцикл с коляской — автомобиль», а сразу приобрели машину и научились (хорошо или не очень) ею управлять. Подчас смутно представляя, что такое мотоцикл, они считают, что всегда смогут без труда на него пересесть. Отчасти это верно в отношении стратегии поведения на дороге и умения слышать двигатель и обращаться с ним. Однако между автомобилем и мотоциклом имеются существенные различия, которые требуют особых знаний и навыков:
- мотоцикл меньше по габаритам, а значит, его труднее заметить в транспортном потоке;
- у мотоцикла два колеса, на нем необходимо удерживать равновесие, он менее устойчив;
- при езде на мотоцикле водитель использует не только органы управления, но и активно перемещает свое тело, руки и ноги;
- мотоцикл более зависим от силы ветра и дефектов дорожного покрытия;
Общая концепция мотоцикла не изменилась с момента его изобретения Готлибом Даймлером в 1885 г.: водитель сидит над бензиновым ДВС и управляет передним колесом. Существует несколько классификаций современных мотоциклов (рисунок ниже). В зависимости от назначения и совокупности конструктивных признаков можно выделить: стандартные (классические) мотоциклы, круизеры (чопперы, кастомы), спортбайки, туристские мотоциклы, мотоциклы двойного назначения (в просторечии эндуро), мотоциклы специального назначения, спортивные, мотовездеходы (трех- и четырехколесные), мотороллеры (скутеры). Кроме того, некоторые мотоциклы могут оснащаться боковым прицепом (коляской). Эта классификация весьма условна, поскольку все чаще создаются мотоциклы-гибриды, сочетающие в себе признаки разных классов.
Характеристики мотоциклетных двигателей
Любой мотоцикл состоит из двигателя, ходовой части, трансмиссии (силовой передачи), органов управления и дополнительного оборудования. Двигатель превращает тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании топлива, в механическую.
На мотоциклах применяются двигатели внутреннего сгорания двух видов — четырехтактные и двухтактные. Протекание у них рабочего процесса и конструкция деталей несколько различаются. Подробно их принцип работы и особенности конструкции рассмотрены в руководствах по устройству мотоцикла. С точки зрения управления мотоциклом различия между видами двигателей могут почувствовать лишь опытные водители.
К основным характеристикам двигателей относятся мощность и крутящий момент.
Мощность — это отношение полезной работы, совершенной двигателем, ко времени, в течение которого она была совершена. Мощность прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала и среднему давлению газов в цилиндрах (цилиндре) двигателя. Давление с ростом частоты вращения несколько снижается, поскольку уменьшается продолжительность циклов в цилиндре и ухудшаются условия их протекания, увеличиваются различные потери. Поэтому кривая зависимости мощности от частоты вращения коленчатого вала имеет максимум, после которого мощность падает.
Теоретически мощность двухтактных двигателей по сравнению с четырехтактными равных рабочих объемов должна быть в два раза выше: полезная работа в первых совершается один раз за оборот кривошипа, а не за два. Реально же это превышение составляет 1,5–1,7 раза вследствие больших потерь при реализации двухтактного цикла. Несмотря на такое превосходство, сегодня происходит вытеснение двухтактных двигателей четырехтактными, как более экологичными.
Другое важное понятие в теории двигателей — крутящий момент, который пропорционален среднему давлению газов в цилиндрах двигателя.
Пример протекания характеристик мощности Ne и крутящего момента Мк в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя
а — допустимая зона;б — оптимальная;в — дискомфортная
Протекание характеристик мощности и крутящего момента в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, а также их максимальные значения играют существенную роль в формировании динамических показателей мотоцикла. Эти показатели различаются не только у двигателей разных видов (двух- или четырехтактных) и рабочих объемов, но и зависят от большого числа конструктивных особенностей. Собственно, в совершенствовании систем двигателей, изменении соотношений размеров основных деталей, применении новых материалов, топлив и смазок и состоит прогресс в развитии мотоциклетных двигателей. На основе полученных характеристик двигателя (мощности и крутящего момента), конструкторы проектируют трансмиссию и другие системы. В результате этого каждый мотоцикл приобретает свой неповторимый «характер», что несколько корректирует технику вождения.
Силы, действующие на мотоцикл. Активная и пассивная безопасность
Во время движения на мотоцикл действуют силы сопротивления, вызванные трением качения, потоком встречного воздуха, а при разгоне и торможении еще и сила инерции. При движении в гору к перечисленным силам добавляется сила сопротивления, являющая собой проекцию веса мотоцикла на ось, совпадающую с направлением движения. Способность мотоцикла преодолевать эти силы сопротивления зависит в первую очередь от мощности двигателя. Кроме того, имеют значение механический КПД трансмиссии и ее передаточное отношение, лобовая площадь мотоцикла с водителем, коэффициент сцепления шины с дорогой, масса и моменты инерции вращающихся деталей и мотоцикла в целом.
Силы, действующие на мотоцикл во время движения
Y1 , Y2 — вертикальные реакции переднего и заднего колес;X1 — результирующая сила сопротивления;X2 — сила тяги;Mк — крутящий момент на колесе;G — вес мотоцикла с водителем
Различают сухой вес мотоцикла — без топлива, масла, инструмента, и полный вес — с топливом, маслом и инструментом. Под полной нагрузкой понимают вес водителя, пассажира и груза. При рассмотрении устойчивости мотоцикла принимают, что вес мотоцикла приложен в центре его тяжести, а вертикальные реакции, уравновешивающие этот вес, — в точках контакта колес с дорогой. Центробежная сила, возникающая при повороте мотоцикла, прикладывается к центру тяжести.
Помимо габаритных размеров мотоцикла (длины, ширины и высоты) влияние на его поведение на дороге оказывает база (расстояние между точками касания дороги колесами), угол наклона рулевой колонки (у дорожных мотоциклов около 60°). За счет того, что ось рулевой колонки расположена не вертикально, точка пересечения ее с дорогой оказывается смещенной от точки касания поверхности колесом. Расстояние между названными точками называется вылетом передней вилки, и этот параметр оказывает существенное влияние на поведение мотоцикла при поворотах.
Основные параметры мотоцикла
an — угол наклона оси рулевой колонки;AB — вылет передней вилки;L — база мотоцикла;G — вес мотоцикла;h, b — координаты центра тяжести;1 — ось рулевой колонки
Высота седла тоже имеет значение с точки зрения управляемости, так как она влияет на расположение общего центра тяжести (водителя и мотоцикла). У трех- и четырехколесных мотоциклов к перечисленным геометрическим параметрам добавляется колея. Управляемость мотоциклов с боковым прицепом зависит от положения оси бокового колеса относительно оси заднего. У мотоциклов для бездорожья (в том числе четырехколесных) большое значение имеет дорожный просвет — расстояние от нижней части мотоцикла до дорожного полотна.
Помимо придания мотоциклу качеств устойчивости и управляемости разработчики закладывают в его конструкцию свойства активной и пассивной безопасности.
Средства активной безопасности позволяют снизить вероятность аварии путем активных действий водителя. Активную безопасность мотоцикла повышают высокая удельная мощность двигателя, эффективность работы подвесок и тормозов, максимальный коэффициент сцепления шин с дорогой при любом типе покрытия и его состоянии, хорошая освещенность фарой дороги впереди, удобство расположения органов управления и контрольных приборов, удобство посадки и управления. Яркая, броская одежда водителя и окраска мотоцикла, блокировки (у многих мотоциклов) пуска двигателя при включенной передаче или невозможность тронуться с неубранным боковым упором — также средства активной безопасности.
Пассивная безопасность — это свойства конструкции мотоцикла и экипировки, предотвращающие или снижающие тяжесть травм водителя, пассажира и других участников движения после того, как авария уже произошла. У мотоциклов арсенал средств пассивной безопасности меньше, чем у автомобилей. Здесь пассивную безопасность повышает отсутствие на внешней поверхности острых выступов, углов, кромок (например, шарики на рычагах тормоза и сцепления), наличие энергопоглощающих накладок, надежное закрепление груза, способность зеркал заднего вида деформироваться и обламываться без образования острых выступов и осколков.
Устойчивость мотоцикла
Устойчивостью называется способность мотоцикла во время движения при небольшом внешнем воздействии (от неровностей дороги, порыва ветра и т. п.) сохранять заданное водителем направление. При неустойчивом движении мотоцикла руль начинает рыскать из стороны в сторону. Хороший критерий устойчивости — возможность езды «без рук», что на правильно сконструированном и отрегулированном мотоцикле не представляет труда даже для начинающего водителя.
Устойчивость двухколесного мотоцикла связана с движением — он не может стоять на месте сам, как трех- и четырехколесный мотоцикл или автомобиль (речь не идет об использовании подставки). На малых скоростях устойчивость мотоцикла зависит от опыта водителя и техники управления. С повышением скорости конструкция исправного мотоцикла сама обеспечивает устойчивость движения за счет действия так называемого гироскопического эффекта.
Гироскопом называют всякое твердое тело, имеющее форму тела вращения, ось вращения которого совпадает с осью симметрии. Наиболее мощные гироскопы на мотоцикле — колеса с шинами.
Поворот на мотоцикле-одиночке — это всегда сочетание нескольких режимов, в которых водителю приходится действовать не только рулем, но и «газом», тормозами и при этом наклонять тело вместе с мотоциклом на определенный угол. Невозможно пройти поворот с зафиксированными органами управления. Рассмотрим поворот мотоцикла, движущегося по дуге окружности с постоянной скоростью. Что происходит при повороте?
Если поворачивать руль, не нарушая вертикального положения мотоцикла, из-за вылета передней вилки пятно контакта шины сместится относительно продольной оси и центра тяжести. Вследствие этого появится сила, которая стремится наклонить мотоцикл в сторону поворота (момент этой силы называют опрокидывающим).
Смещение пятна контакта шины из-за вылета передней вилки
B — точка касания колеса поверхности дороги при движении прямо;B1 — точка касания колеса при повороте руля;A — точка пересечения продолжения оси рулевой колонки с поверхностью дороги;AB — вылет передней вилки
Когда водитель поворотом руля задает отличную от прямой траекторию и мотоцикл начинает двигаться по ней, появляется центробежная сила. Если ей ничего не противопоставить, она опрокинет мотоцикл в сторону, противоположную повороту. Момент, вызванный действием центробежной силы, называется удерживающим.
При движении с малой скоростью центробежная сила, зависящая от квадрата скорости, настолько мала, что компенсируется эффектом смещения центра тяжести (из-за вылета вилки). Таким образом, плавно повернуть на малой скорости можно без наклона мотоцикла. С возрастанием скорости центробежная сила увеличится, и для ее компенсации мало эффекта смещения центра тяжести, потребуется дополнительный наклон мотоцикла.
Силы, действующие на мотоцикл-одиночку при повороте
Y — вертикальная составляющая опорной реакции колеса;Z — поперечная составляющая опорной реакции колеса;R1 — результирующая опорной реакции колеса;Rz — результирующая центробежной силы и веса мотоцикла;G — вес мотоцикла с водителем;Pc — центробежная сила;b — угол наклона мотоцикла
Задача мотоциклиста сводится к тому, чтобы своими действиями вовремя сочетать влияние удерживающего и опрокидывающего моментов, создавая желаемую траекторию и скорость. Ограничивает предельную скорость сцепление покрышек с дорогой или грунтом. Как только центробежная сила, зависящая от радиуса поворота и скорости, превысит силу сцепления шин с землей, мотоцикл с водителем уйдет на больший радиус и потеряет устойчивость. То есть произойдет падение.
Если у вилки большой вылет (круизер или самодельный чоппер), то при небольшом повороте руля пятно контакта шины с дорогой смещается в сторону от оси на большую величину, чем у обычных мотоциклов. Поэтому вес, приложенный к центру тяжести, создает больший опрокидывающий момент, направленный в сторону поворота.
Различие величины вылета вилки АВ у дорожного мотоцикла (а) и круизера (б)
На поведение мотоцикла в повороте оказывает влияние и гироскопический момент: он стремится повернуть переднюю вилку в сторону крена. Это явление имеет важное значение для управления мотоциклом.
Влияние гироскопического момента на движение мотоцикла в повороте
Повлиять на гироскопические моменты мотоциклист почти не может, если не считать возможности замены легких шин на тяжелые — чем тяжелей колесо, тем сильнее вызываемый им стабилизирующий эффект, в результате устойчивость мотоцикла несколько улучшится. Однако при этом ухудшатся другие важные показателя мотоцикла: динамика разгона и торможения, способность быстрого маневрирования, повысится расход топлива. Амортизаторы будут не в состоянии справляться с увеличившейся нагрузкой и возрастет тряска, а значит, снизится и устойчивость.
На практике устойчивость мотоцикла-одиночки в значительной степени определяется его исправностью. Ничто не должно мешать равномерному повороту руля. Даже небольшое заедание в подшипниках способно ухудшить управляемость. Ведь чем туже поворачивается руль, тем труднее совершать им точные движения. Если руль двигается скачками, то из-за этого мотоцикл будет «рыскать» из стороны в сторону. У мотоциклов с солидным пробегом могут быть изношены рулевые подшипники. Устойчивость заметно ухудшается, если мотоцикл утрачивает свою одноколейность, когда заднее колесо не идет строго по следу переднего. Такая неисправность возникает из-за неправильной регулировки натяжения цепи, при деформациях рамы, вилки или маятника. Возможна она и после неумело проведенного ремонта колес. Устойчивость снижает также неправильная (асимметричная) загрузка или боковой ветер.
Потеря мотоциклом одноколейности
Наклон мотоцикла для компенсации асимметричности загрузки
Важно запомнить, что устойчивость движущегося мотоцикла-одиночки во многом зависит от водителя. Чем больше его ездовая практика и правильнее приемы управления, чем лучше развиты органы зрения и вестибулярный аппарат, тем выше может быть безопасная скорость управляемого им мотоцикла. Мотоциклы трехколесные (в том числе с боковым прицепом) и четырехколесные обладают статической устойчивостью (плоскость задается тремя точками): трех колес (а четырех тем более) достаточно для устойчивости при остановках. Более устойчивы такие мотоциклы и при движении по скользким дорогам.
У мотоциклов с боковым прицепом в результате действия силы сопротивления качению бокового колеса при движении по прямой возникает момент относительно точки касания заднего колеса с дорогой, который стремится повернуть мотоцикл в сторону прицепа. Для компенсации этого момента боковое колесо устанавливают таким образом, что оно повернуто на небольшой угол (2–5°) в сторону передней части мотоцикла. Это заставляет боковое колесо катиться с боковым проскальзыванием, но уменьшает момент, который стремится повернуть мотоцикл. Кроме того, мотоцикл устанавливают с наклоном от прицепа на 2–5°, что вызывает появление момента силы тяжести относительно оси рулевой колонки, также противодействующего повороту мотоцикла. При правильно выбранных углах, первый из которых называют углом сходимости, а второй — углом развала, мотоцикл может двигаться по ровной дороге «без рук».
Углы установки колес мотоцикла с коляской
Движение трех- и четырехколесных мотоциклов на повороте отличается от движения мотоцикла-одиночки. Они не могут наклоняться в сторону поворота, поэтому во время поворота происходит значительное перераспределение нагрузки между колесами. Для мотоцикла с боковым прицепом при повороте вполне возможно такое положение, когда одно из внутренних (относительно поворота) колес полностью освободится от вертикальной силы. В этом случае, если водитель не примет экстренных мер, произойдет опрокидывание мотоцикла вокруг оси, проходящей через точки касания наружных колес с дорогой.
При увеличении колеи повышается устойчивость трех- и четырехколесных мотоциклов против опрокидывания как для левого, так и для правого поворотов. Снижение высоты центра тяжести увеличивает устойчивость при поворотах в обе стороны. У мотоциклов с боковым прицепом смещение оси бокового колеса вперед относительно оси заднего колеса увеличивает устойчивость при повороте в сторону бокового прицепа. Величина этого смещения обычно находится в пределах 100–250 мм.
При прохождении поворотов на трех- и четырехколесных мотоциклах водитель, не имея возможности наклонять сам мотоцикл, может влиять на положение центра тяжести, смещая свое тело. В этом заключается различие между техникой управления автомобилем и трех- и четырехколесными мотоциклами. Для повышения устойчивости мотоциклов с боковым прицепом и четырехколесных против опрокидывания опытные водители в гонках используют такие приемы езды, при которых их вес (особенно пассажира коляски) переносится внутрь поворота, увеличивая тем самым реакцию на внутреннее колесо.
На устойчивость мотоцикла с боковым прицепом на повороте в сторону, противоположную коляске, оказывает влияние сила инерции, которая возникает во время разгона или торможения. Торможение способствует опрокидыванию, так как сила инерции, возникающая при торможении, направлена вперед и, складываясь геометрически с центробежной силой, дает равнодействующую, увеличивающую опрокидывающий момент вокруг оси, проходящей через точки касания с дорогой переднего колеса и колеса коляски. Ускорение уменьшает вероятность опрокидывания, но способствует возникновению заноса.
Таким образом, величина допускаемого радиуса поворота и скорости движения для мотоцикла с боковым прицепом, как и для мотоцикла-одиночки, зависит от коэффициента трения между шиной и дорогой при боковом скольжении.
По-иному движется мотоцикл с механизмом привода к колесу бокового прицепа. В этом случае увеличивается устойчивость против заноса и улучшается управляемость. Тяговая сила на третьем колесе уменьшает стремление мотоцикла к повороту в сторону бокового прицепа. Улучшается и проходимость мотоцикла.
Выбор мотоцикла
Выбор мотоцикла — второй по значимости шаг после решения стать мотоциклистом. От него зависит не только безопасность (своя и окружающих), но и то, будете ли вы получать удовольствие от езды. А это, по большому счету, самое важное.
При выборе мотоцикла нужно определиться:
для каких целей приобретается мотоцикл;какой тип езды будет свойственен вашему характеру;что ожидается от мотоцикла: комфортабельность, проходимость, внешний вид, динамика или топливная экономичность;можете ли вы по своим физическим данным совладать с приобретением.Трудно управлять мотоциклом, который слишком высок или тяжел. Достаете ли обеими ногами до земли, когда сидите на сиденье? Если нет, машина слишком высока и управление ею будет затруднено. Кроме того, мотоцикл должен быть достаточно легким, чтобы водитель мог его поставить на центральную подставку, толкать вперед или назад при развороте, легко припарковать. На тяжелом мотоцикле затруднительно проехать «восьмерку» на малой скорости без потери равновесия. По крайней мере, для этого нужен опыт. И чем тяжелее машина и мощнее двигатель, тем больше опыта требуется от водителя.
Следует также решить для себя, на каком мотоцикле предстоит обучаться основам управления, перед сдачей экзамена на права. Проще всего воспользоваться услугами мотошкол, в которых есть не только классы с наглядными пособиями и опытные преподаватели, но и учебные мотоциклы. Такие мотоциклы лучше всего подходят для обучения базовым навыкам вождения и сдачи экзаменов.
mclub.moy.su
Устойчивость и управляемость мотоцикла | Байкер
Что же такое устойчивость? Когда кто-то хвастает: «Тачка стоит на шоссе классно!» — мы и не думаем, что хвалят дачную тачку для транспортировки навоза, а молниеносно соображаем: это — о мотоцикле. И отнюдь не о способности его стоять на подставке! Жаргон точен, для сомнений места не оставляет. Но заглянуть в умную книгу все же не вредно.
Итак… «Способность мотоцикла сохранять во время движения направление, заданное водителем, и положение относительно дороги называется устойчивостью».
Тут так и подмывает кого-то спросить: если ты закрепишь руль жестко, будет «ИЖ» (ММВЗ, БМВ…) устойчив? Ты же ему поможешь сохранить направление!
Ладно, не будем торопить события. Всех нас угораздило родиться в трехмерном мире, — как ни мудри, от трех координатных осей — продольной, вертикальной и поперечной — никому из нас убежать не суждено. Остается жить в их сетях… Они, между прочим, равноправны, а поэтому и мотоцикл должен быть устойчив по отношению ко всем трем. Значит, он не должен никуда сворачивать, не должен ложиться на бок, не должен опрокидываться вперед или назад. Информация с сайт biker.0-ua.com. Здесь мы будем говорить об устойчивости относительно продольной и вертикальной осей. И каждому, конечно же, хочется, чтобы эти свойства машины сохранялись не только на ровной дороге, но и на любой другой.
Какие требования предъявляем мы к мотоциклу, например, на повороте? Если скорость, угол наклона, радиус траектории друг с другом согласованы и постоянны, устойчивый мотоцикл легко сохраняет эти параметры движения, а при их изменениях ведет себя логично, «как надо».
Например, на повороте упала скорость,— равновесие могло бы нарушиться, но руль сам начнет поворачиваться внутрь поворота, уменьшая радиус траектории и приводя действующие силы к равновесию. В то же время опытный водитель знает, что для устойчивого мотоцикла, пожалуй, характерно некоторое нежелание выходить из установившегося режима движения, сопротивление слишком резким движениям руля.
В реальной жизни поворот — это всегда сочетание нескольких режимов,— уже хотя бы потому, что радиус траектории должен измениться от бесконечно большого до какого-то минимального, а потом вновь увеличиться до бесконечного.Значит, мотоциклисту на повороте приходится действовать и газом, и тормозами, и рулем,— пройти успешно поворот с зафиксированными органами управления невозможно.
В особой цене вышеозначенные качества мотоцикла у всякого, кому доводится ездить по хорошим горным трассам, — когда покрытие шоссе соблазняет дать газу побольше, а многочисленные виражи этому мешают. Тут устойчивая машина — половина успеха, братцы туристы.
Для наших моторизованных ветеранов устойчивость мотоцикла — это синоним такого понятия, как «ИЖ-49». Впрочем, мотоцикл, с этой точки зрения, действительно был что надо. На сельских, отнюдь не самых гладких, дорогах он позволял совершать чудеса. Бывало, доярки, свинарки, огородницы, учетчицы просто млели, завидев на горизонте характерное облако пыли,— через минуту из него вынырнет первый парень на деревне и, приметив зрителей, выполнит обычную программу,— то есть отпустит руль, достанет портсигар, вынет «беломорину», закурит, угостит пассажира, а «ИЖ», деловито стрекоча, пронесет их мимо… Шикарная, прямо скажем, картина! Рытвины, кочки, собаки, свиньи на дороге — ну все,все «ИЖу-49» нипочем!
Итак, устойчивость двухколески связана с движением, это факт. Спросите любого четырехлетнего ребенка, он вам объяснит! Остановившись, двухколесный «велик» стоять не может, падает. Правда, иной читатель тут может нас «уесть» таким доводом,— я, мол, видел соревнования по триалу, — там мотоциклист запросто сохраняет равновесие, стоя на месте, ног не опуская, а вы мне тут голову морочите! А мы ему свой довод: не пора ли научиться отделять мух от котлет?То, что ты видел, объясняется талантом спортсмена, его ловкостью, а не противоестественнымисвойствами мотоцикла. Их нет. Мотоцикл для триала сам по себе, без движения, на двух точках опоры тоже не стоит.
Когда мотоцикл движется с малой скоростью, устойчивость обеспечивается преимущественно непрерывным маневрированием,— строго говоря, мотоцикл, двигаясь по прямому шоссе, выписывает на нем совсем не прямую траекторию, — она тем ближе к прямой, чем выше точность управления. Изображая пьяницу за рулем, карикатуристы справедливо показывают след машины в виде широкого зигзага. Это, понятно, другая крайность, показывающая, что самочувствие человека никудышное. Точно так же иной раз едет и попросту больной водитель,— не зря же это запрещено правилами?!
Словом, устойчивость двухколески на малых скоростях чрезвычайно сильно зависит от личных качеств водителя. А с повышением скорости?
Кто-то однажды сказал: с высокой скоростью по прямой улице и дурак (ах, простите!) проедет.Именно так и получается, только мотоциклу не мешай. Конструкция, если машина исправна, сама обеспечивает стабилизацию, устойчивость на высоких скоростях.
Думается, одним из важнейших для транспортной техники изобретений после появления на земле колеса историки когда-нибудь признают такую штуку, как поворот переднего управляемого колеса велосипеда или мотоцикла вокруг не вертикальной, а наклонной оси. Это решение оказалось, без преувеличений, почти гениальным!
рис.1. Силы, действующие на мотоцикл. Обозначения:
ЦТ — центр тяжести;
С — центр тяжести группы деталей передней вилки;
G — общий вес мотоцикла с водителем;
Gb — вес группы деталей передней вилки;
Y1 и Y2 — вертикальные реакции на колесах;
X1 и X2 — продольные реакции на колесах
Хотите убедиться? Давайте начертим схематически наш мотоцикл, без формул и графиков, попроще (рис. 1).Здесь GB — вес группы деталей, которые при повороте руля вращаются как целое вокруг оси рулевой колонки,— равнодействующая сил веса вилки, фары и т. д. сосредоточена в точке «С» — обычно несколько впереди оси поворота. Информация с сайт biker.0-ua.com. Полный вес машины приложен в точке «Ц.Т.» (центр тяжести),— их величину и положение определяют вертикальные реакции Y1 и Y2 на колесах. Ясно, что сумма этих реакций численно равна полному весу. Теперь заметьте, что сила Y1 приложена к колесу в точке «В» контакта (точней, это центр пятна контакта шины), смещенной существенно назад относительно точки «А» пересечения оси рулевой колонки с поверхностью дороги. Расстояние между этими точками — это так называемый вылет вилки.
Силы X1 и Х2 — продольные реакции на колесах при прямолинейном движении мотоцикла.
Что дает нам вылет вилки? Если начать наклонять мотоцикл при положении руля «прямо», силыY1 и Gb, выйдя из плоскости симметрии мотоцикла, вынуждают вилку повернуться в сторону наклона.Именно этому каждого из нас когда-то учили, впервые посадив на двухколесный велосипед:«руль крути туда, куда он наклоняется!»
Сейчас, когда кто-то додумался оснастить велосипед малыша дополнительными колесиками с боков,это лишь отдаляет тот счастливый день, когда ребенок, поехав на двух колесах, ощутит красотусвободного движения! Что поделаешь, — когда толпы граждан стояли в очереди за умом, некоторые «конструкторы» побежали в очередь за пивом. Доказано ведь: малыша четырех лет от роду научить ездить на двухколеске можно в считанные минуты.
Что еще происходит при наклоне мотоцикла? Обратите внимание на следующий эффект: так как шины имеют определенный профиль сечения и ширину, при наклоне мотоцикла пятно контакта смещается от плоскости симметрии в сторону наклона,— если при наклоне опрокидывающая и выравнивающая силы сбалансированы, увеличение ширины шины заставляет дополнительно увеличивать наклон (см. рис. 2).
рис.2. Влияние ширины шины на потребный наклон мотоцикла из-за смещения пятна контакта.
Мотоцикл на широких шинах требует большего наклона на повороте, при ассиметричной нагрузке, боковом ветре.
А что будет происходить, если вы станете поворачивать руль, не нарушая вертикального положения мотоцикла?
Во-первых, пятно контакта передней шины смещается в сторону, противоположную повороту, линия, соединяющая оба пятна контакта, смещается относительно центра тяжести,— и тут уж появится сила, стремящаяся наклонить мотоцикл в сторону поворота, помогающая водителю.
Во-вторых, поворот вилки означает переход к движению по криволинейной траектории,— значит, появится соответствующая этому центробежная сила. Если ей ничего не противопоставить, она опрокинет мотоцикл в сторону, противоположную повороту. Чтобы избежать этого, мотоцикл наклоняют в сторону поворота. Как эти эффекты ладят между собой?
Если ехать с самой малой скоростью, центробежная сила, зависящая от квадрата скорости,настолько мала, что компенсируется эффектом номер один,— плавный поворот на малой скорости выполняется практически без наклона мотоцикла. Напротив, с ростом скорости центробежная сила настолько возрастает, что для ее компенсации не только эффекта номер один мало, но требуется еще и большой дополнительный наклон мотоцикла. Последний еще больше вырастает из-за влияния на эту картину сил профиля шины и ее ширины.
рис.3. Смещение пятна контакта передней шины как результат работы вылета вилки во время ее поворота.
Увеличение вылета вилки усиливает эффект номер один (рис. 3), в то же время сильно наклоненная вилка уменьшает эффективность управления за счет непосредственного поворота колеса (вообразите для ясности, что вилка поворачивается вообще вокруг продольной оси,— что получится?!),— значит, при повороте вилки здесь центробежная сила нарастает не так резко. Иными словами, от компоновки мотоцикла зависит соотношение сил, влияющих на его устойчивость и… на наши ощущения. Как вам известно, некоторые мотоциклы на Западе имели и имеют наклон вилки гораздо больше нам привычного, а спрос, как известно, определяет предложение. У этих мотоциклов-монстров немало горячих поклонников, — подобная компоновка, нанося явный ущерб управляемости машины, делает процесс ее стабилизации на высоких скоростях исключительно плавным. По отзывам некоторых искушенных мотоциклистов,такая машина чуть ли не сама входит в нужный вираж,— только покажи ей рулем нужное опять-таки направление!
Неплохо?!
Вдумайтесь, как мы действуем, выполняя поворот. Например, влево. На входе в поворот мы сначала наклоняем мотоцикл, а затем уже поворачиваем руль, создав центробежную силу, которая «подхватывает» машину, не давая ей упасть. А не наоборот!
Многие именно так и ездят,— особенно те, кто не любит резкой, со спортивным азартом, езды.Ездят, а над «нюансами» не задумываются,— ни к чему. Но этот способ прохождения поворота,— простите! — далек от «высшего класса» пилотажа. Если потребуется-таки резкий, очень резкий маневр, а мотоцикл тяжел, а наш «эсэнгешний» водитель имеет жокейскую комплекцию, наклонить мотоцикл при помощи собственного тела удастся нескоро,— можно и не успеть! И что? Авария?
Зачем же! Давно изобретен способ управления, позволяющий резко маневрировать даже на тяжелом мотоцикле-одиночке,— его очень не любят нервные зрители и пенсионеры за «лихость», однако эффективности ему не занимать.
Допустим, мы снова приближаемся к левому повороту,— пройти его надо резче. В этом случае непосредственно перед поворотом (момент этот определяется опытом, тренировкой) руль на мгновенье поворачиваем на малый угол (опять-таки из опыта!) вправо — тотчас возникнет центробежная сила, пропорциональная массе мотоцикла с водителем, а потому даже жокей запросто «свалит» тяжелый мотоцикл влево. Руль в это же мгновенье поворачиваем уже влево, меняя направление центробежной силы на противоположное,— и вот достигнуто условие прохождения поворота, то есть машина движется по заданной кривой, а опрокидывающий и восстанавливающий моменты друг друга уравновешивают, как им и положено на устойчивом мотоцикле.
Самое первое движение руля перед поворотом называют «контрсмещением», оно позволяет очень резко менять углы наклона мотоцикла, — например, в ходе гонки, практически вне какой-либо зависимости от собственной массы мотоцикла, не считая усилий на руле, конечно.
Как видите, мотоцикл с большим наклоном вилки — не для тех, кто любит резкую езду, с энергичными маневрами. Есть у этой «медали» и оборотная сторона — на реальных дорогах, в условиях напряженного уличного движения большинство из нас предпочтет мотоцикл нормальной, классической компоновки, с углом наклона оси вилки около 30° от вертикали. Это обеспечивает оптимальные характеристики машины в плане ее устойчивости и управляемости (а эти два понятия очень часто входят друг с другом в противоречие). Информация с сайт biker.0-ua.com. С этой точки зрения вечные споры наших «ижистов», «явистов» или «паннонистов» абсолютно беспочвенны, запасы устойчивости и управляемости наших дорожных мотоциклов примерно одинаковы.
Итак, что же будет с мотоциклом, если при прямолинейном устойчивом движении его отпустить на свободу? Если скорость не слишком велика (эффект стабилизации за счет гироскопических эффектов колес несущественный), мотоцикл в конце концов начнет валиться в какую-то сторону. Например, снова влево. Но тотчас в дело вступит механизм самостабилизации за счет вылета вилки,— переднее колесо довернется на какой-то угол в сторону наклона, появится центробежная сила, возвращающая мотоцикл к вертикали… Если дорога ровная, а мотоциклидеально отрегулирован, эти случайные отклонения настолько хорошо самоликвидируются, что такая самостоятельная езда может быть довольно успешной на горе окружающим.
Если механизмы мотоцикла работают не так четко, его отклонения в ту или другую стороны могут быть большими, вплоть до того, что падение произойдет почти сразу. Например, машина валится влево, затем с запозданием резко возвращается к вертикали, после чего по инерции валится уже вправо, потом снова возвращается к вертикали…Процесс может прогрессировать,— отклонения от раза к разу сильнее, пока машина не ляжет на бок.
А в общем, наш земной шар не настолько гладок, чтобы самый идеальный мотоцикл мог самостоятельно ехать до исчерпания бензобака! Да и не к чему нам с вами это.
Итак, поворот передней вилки около наклонной оси чрезвычайно важен, если говорить об устойчивости мотоцикла.Но вся связанная с ним «автоматика» восстановления равновесия может отказать из-за некоторых неисправностей.
На мотоцикле-одиночке ничто не должно мешать плавному, равномерному повороту руля, даже небольшое заедание в подшипниках способно заметно ухудшить устойчивость. Чем более туго вращается руль, тем труднее делать им точные, «ювелирные» движения — он поворачивается скачками,а мотоцикл, естественно, рыскает в стороны.
Привычные нам демпферы сухого трения, приспособленные для езды с боковым прицепом (да-бы такая машина меньше раскачивалась на ходу вокруг вертикальной оси), на мотоцикле-одиночке не то, что бесполезны, а скорей — вредны, так как создают трение в рулевом управлении. Давно применяющиеся на многих мотоциклах западных стран специальные гидродемпферы избавлены от такого недостатка, однако у нас мало кому известны.Остается лишь снова и снова разводить руками! А ведь они позволяют получить нужные характеристики мотоцикла, — не мешая медленному повороту руля, препятствуют резким рывкам, например, на неровностях дороги.
Чем еще «болеют» системы управления наших мотоциклов? Очень распространен такой дефект (особенно на мотоциклах с солидным пробегом) — износ колец подшипников руля. Беда в том, что шарики при работе откатываются от своих средних положении на небольшое расстояние, в результате чего со временем на дорожках качения появляются углубления, куда шарики стремятся вкатиться в полном соответствии с законами физики. Информация с сайт biker.0-ua.com. И что же? При глубине таких «лунок» в несколько сотых миллиметра руль уже начинает в каких-то положениях заедать, едва лишь вы попробуете слегка подтянуть его гайку. Перетянешь гайку — мотоцикл становится похожим на норовистого мустанга и несет туда, куда ему удобней. Недотянешь — ехать противно из-за стуков. Вот и выбирай…
Устойчивость мотоцикла-одиночки легко нарушить также в случае, если он по какой-либо причине утрачивает свою одноколейность,— иными словами, если заднее колесо не идет строго по следу переднего. Часто это бывает результатом неумелой или небрежной регулировки натяжения цепи, если при этом нарушается положение плоскости вращения заднего колеса относительно рамы.
Что при этом получается? Взгляните на рис. 4,— ясно, что мотоциклисту — так или иначе! — приходится ехать. Значит, если это — прямолинейное движение, то колеса, строго говоря, идут каждое по своей колее, но ведь рама-то, позвольте, не резиновая. Значит, в этом случае передняя вилка должна быть повернута на некоторый угол, плоскость рамы мотоцикла тоже повернута под определенным углом к направлению движения,— в конечном счете переднее колесо с вилкой оказываются несколько наклонены в сторону,— значит, неизбежно вступит в действие рассмотренный нами механизм самовосстановления. Руль и вилка стремятся повернуться в сторону наклона, мотоцикл не устойчив. Ехать на нем можно (человек, как известно, к чему угодно привыкнет), но ценой тех или иных усилий. В общем, это не подарок водителю.
рис.4. «Двухколейность» мотоцикла как следствие неправильной установки колес, деформаций рамы, вилок и т.д.
Похожая картина получается при каких-то деформациях рамы, передней или задней вилок. Возможна она и после неумело проведенного ремонта колес, если при этом происходила их разборка и сборка, — например, с целью замены спиц, барабана и т. п. Кто-то, возможно, нас спросит: «Ну, а тут-то в чем можно напортачить?!»
рис.5. К вопросу о правильной сборке колеса.
Запросто можно. Мы и сами когда-то это «проходили». Перед разборкой колеса надо непременно замерить расстояние «а» (см. рис. 5), а при сборке его, как ни трудно этого добиться, нужно достигнуть не только минимального биения обода в осевом и радиальном направлениях, но и правильного его положения по отношению к барабану, определяемого замеренной величиной «а». Иначе потом, когда вы поставите колесо на мотоцикл, шина окажется смещена от плоскости симметрии в сторону,— тогда уж хорошей устойчивости вы вряд ли дождетесь. Продолжение.
Информация с сайта http://www.biker.0-ua.com. Пользуйтесь на здоровье. Удачи и процветания всем. Ссылка на источник обязательна.
Тэги: байк, байкер, байки, мотоцикл Категория: Новости от байкераwww.biker.0-ua.com
