Устойчивость, управляемость и как ими пользоваться. Устойчивый мотоцикл

Что такое "геометрия мотоцикла" - МОЙ МОТОЦИКЛ

Когда делаешь какой то кастом, либо просто вносишь небольшие изменения в конструкцию мотоцикла, особенно когда это касается рамы и прочих элементов, — то эти изменения полюбому влияют на поведение вашего байка на дороге в будущем! Почему так бывает?, потому что мы влазим в «геометрию мотоцикла», которую создали инженеры на заводе и это влияет! Поэтому при постройке (переделке0 железного коня обязательно надо учесть этот факт.

Вот и поговорим о «геометрии мотоцикла»:

Угол наклона рулевой колонки (α) — один из параметров, определяющих геометрию мотоцикла. Так называют группу геометрических величин, напрямую влияющих на устойчивость и управляемость машины. Измеряется этот угол между вертикалью и осью, проходящей через центры подшипников рулевой колонки. В англоязычной литературе его называют «rake angle». Иногда этот угол измеряют не от вертикали, а от горизонтали так называемый «кастор» (castor).

Разумеется кастор в 66 градусов равен углу наклона (90 — 66=) 24 градуса.Напрямую с углом наклона рулевой колонки связана еще одна величина — вылет (с), или «trail» по-английски. Он равен расстоянию между точкой контакта передней шины с дорогой и воображаемой точкой пересечения с дорогой оси рулевой колонки.

Чтобы понять, как эти величины влияют на поведение мотоцикла, рассмотрим частный случай: переднее колесо под действием внешних сил (усилия водителя, порыв ветра, неровности дороги) поворачивается влево. Поскольку точки пересечения оси рулевой колонки сдорогой и контакта шины с дорогой не совпадают, при этом возникает снос передней шины, а величина его прямо пропорциональна углу поворота колеса и вылету. Этот снос, в свою очередь вызывает появление силы трения (F), которая стремится возвратить колесо и прежнее положение.

Таким образом, чем больше вылет, тем лучше устойчивость мотоцикла при движении по прямой. Но в то же время с увеличенным вылетом машину труднее вывести из прямолинейного движения. При малом вылете мотоцикл становится легким в управлении, но чрезвычайно чувствительным к попыткам сбить его с пути прямого.

Не только вылет вилки оказывает влияние на управляемость мотоцикла, но и его база (L). Это величина, равная расстоянию между осями колес (в нашем случае важнее расстояние между точками контакта колес с дорогой, но — эти величины практически совпадают). Для оценки поведения мотоцикла обычно применяют коэффициент устойчивости (R), он вычисляется по формуле: R = с/ (L + с)100%.

Для классических мотоциклов величина коэффициента устойчивости обычно составляет 6,3-7,0%. Непоколебимые круизеры славятся большими величинами — свыше 7%, а дляюрких спортбайков он — в пределах 5%. У гоночных мотоциклов он меньше 6%, и на таких машинах «чайникам» лучше не ездить.Величины геометрических параметров некоторых характерных представителей различных классов мотоциклов приведены таблице.

У некоторых (уже стареньких) спортбайков (Ducaii 996 и Ducaii 748, Bimota SB8) предусмотрены регулировки угла наклона рулевой колонки и, соответственно, вылета за счет того, что подшипники рулевой колонки установлены в эксцентриковых обоймах. Например, у Ducati 996 угол наклона меняется от 23,5 до 24,5 градусов, а вылет -до 97 мм. Той же цели можно добиться.. регулировкой задней подвески: чем выше задран «задок» мотоцикла, тем меньше угол наклона рулевой колонки и, соответственно, вылет. Тако«го же эффекта можно достичь, если опустить траверсы по трубам телескопической вилки.

Опытные мотогонщики используют для повышения юркости мотоцикла… передний тормоз. Вот как исполняют этот фокус Входят в поворот и торможением добиваются «проседания» передней вилки. Тем самым уменьшают угол наклона рулевой колонки и вылет — следовательно, облегчают себе управление мотоциклом….

mmoto.tk

Устойчивость и управляемость мотоцикла - Байкер

Раскачиванию мотоцикла по вертикали препятствуют, в основном, гидравлические гасители (демпферы) амортизаторов, — они именно «гасят» колебания, поглощая их энергию и превращая ее в тепло. Если они в порядке, вертикальные колебания мотоцикла — при разумном стиле езды даже по нашим дорогам ! — обычно не выходят за пределы, далее которых — потеря устойчивости, нарушение управляемости и авария. Если амортизаторы неисправны (например, вытекла жидкость), гашение колебаний может оказаться совершенно недостаточным, в результате чего мотоцикл уподобляется необъезженному мустангу, удержать который на кочках дороги крайне трудно. С другой стороны, колеса могут настолько сильно отскакивать от неровностей, что, утратив контакт с покрытием, способствуют заносу мотоцикла, потере управляемости, как на льду. Однако, прочтя эти строки, кто-то поопытней скажет: «Это еще что! Вот раскачка в поперечном направлении, влево — вправо, действительно страшная штука!»

Что верно, то верно. Тем более, что каких-либо серьезных устройств, которые бы боролись с поперечными колебаниями, отечественные мотоциклы традиционно не имели и не имеют. Пресловутый «сухой» демпфер не в счет. Толку от него мало. Если поперечное раскачивание в силу каких-либо причин принимает резонансный вид, это запросто приводит к аварии. Опасной, так как это редко случается на низких скоростях.

Немного подробней? — Пожалуйста. Известно, что кроме колебаний отдельных частей машины по свойственным им формам возможны и так называемые связанные колебания всей системы как целого. Вообразите, например, что ваш мотоцикл вычерчен на вертикальном листе ватмана (вид сбоку). И этот чертеж весь — от переднего колеса с вилкой до заднего «маятника» с колесом — с какой-то единой частотой закручивается «винтом» из стороны в сторону. Довольно часто именно такая картина и наблюдается, — колебательная система включает в себя переднее колесо, вилку, раму, бак с бензином, мотор, глушители, седло с водителем, багажник с грузом, заднюю вилку с колесом. Мелкие детали опускаем.

Без специального исследования никто заранее не скажет, доля какой детали в этих колебаниях будет больше или меньше, — это сложный процесс. Если при разработке мотоцикла конструктор закроет на эту перспективу глаза, будущие владельцы могут столкнуться с яркими, но абсолютно никому не нужными приключениями.

Например, мотоцикл имеет не особенно жесткую раму. Еще хуже, когда к ней добавится такая же вилка и т.д., усугубит дело и хлипкий багажник. Чем меньше жесткость этих элементов, тем ниже частота колебаний. Она настолько низка, что ее, как правило, не возбуждает двигатель ни на каких режимах. Зато эти колебания вполне могут быть спровоцированы неисправными колесами, а чаще всего — неровностями дороги. Вибрации, колебания, возбуждаемые двигателем или колесами, нетрудно рассчитать заранее, с ними можно бороться или, как говорят инженеры, от них можно «отстроиться». Но никто у нас не может сказать, во что превратится любая дорога через полгода или год, как она будет влиять на поведение автомобиля или мотоцикла.

По нашим приближенным замерам и расчетам частота собственных колебаний рассмотренной выше системы может оказаться довольно низкой, — на некоторых мотоциклах с простой «одинарной» рамой, к тому же нагруженных туристским скарбом, t1 она может составлять что-нибудь около 2 колебаний за секунду. Если путь, проходимый колесом за один оборот, составляет примерно 1,7—2 метра, то колебания с частотой 2 за секунду неисправное колесо может вызвать при скорости около 12—15 км/час. Действительно, если колесо, скажем, «восьмерит», то именно на таких невысоких скоростях иногда возникают неприятные ощущения. Но, как говорится, не смертельные. Мы, например, эти вещи наблюдали на «Яве-350» модели 360/00.

Гораздо опаснее другое явление, наблюдавшееся на том же мотоцикле при скорости около 115 км/час, то есть около 32 м/сек. В этом случае тоже происходили поперечные колебания с вышеуказанной частотой. Значит, их возбуждала сама дорога, покрытие которой имело продольные волны длиной около 16 метров. Они на наших дорогах совсем не редки, имейте это в виду. Продолжение.

Статьи по теме:

Мотоцикл плохо управляется, неустойчив. Почему?

Устойчивость и управляемость мотоцикла

Неустойчивость мотоцикла

Раскачивание мотоцикла.

ultrabiker.com

Устойчивость мотоцикла | "Кавказ-м"

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 повороте. Износ рулевых подшипников у мотоцикла солидного возраста влияет на одноколейность движения, что недопустимо. Это может возникнуть и при деформациях рамы, маятника или вилки, неточной регулировки натяжения цепи или неискусно проведенной починки колес. Потеря одноколейности, а вследствие этого и устойчивости двухколесного мотоцикла возможна и при неравномерной нагрузке или сильном боковом ветре.

Следует всегда иметь в виду, что устойчивость мотоцикла-одиночки во время движения во многом определяется опытом водителя. Чем лучше у водителя развит вестибулярный аппарат и зрение, чем больше практика вождения, тем вернее приемы управления и тем больше может быть скорость безопасной езды. Безусловно, что трех-четырех колесные мотоциклы обладают собственной статической устойчивостью и более безопасны при движении.

Боковое колесо мотоцикла с прицепом устанавливают под небольшим углом, не более 5 град, что обеспечивает компенсацию стремления поворота мотоцикла в сторону прицепа вследствие неравномерной загрузки. Так же необходим наклон прицепа на такой же угол, что обеспечивает возникновение момента силы тяжести относительно оси руля. При правильно установленных углах схождения и развала мотоцикл наиболее устойчив и может осуществлять прямолинейное движение без использования рук водителя.

Трех- и четырехколесные мотоциклы в поведении на поворотах существенно отличаются от двухколесных. У них нет возможности отклоняться в сторону, и вследствие этого происходит перераспределение нагрузки между колесами. Для смещения силы тяжести водитель может перемещать свое тело. Перенося свой вес или вес пассажира внутрь поворота, и увеличивая этим нагрузку на внутреннее колесо, мотоциклист увеличивает устойчивость при повороте в сторону коляски. Такой прием используют опытные мотогонщики.

При повороте мотоцикла в сторону, противоположную прицепу на устойчивость влияет сила инерции. Она увеличивает опрокидывающий момент, так как направлена в одну сторону с центробежной силой. При сложении двух сил возникает равнодействующая, которая и дает возможность опрокидывания по оси. Ускорение хоть и уменьшает вероятность падения, но увеличивает вероятность заноса мотоцикла. Если трехколесный мотоцикл оснащен механизмом привода к боковому колесу, то он более управляем и устойчив.

Из всего вышесказанного следует вывод, что при движении любого мотоцикла коэффициента трения между колесом и дорожным покрытием определяет скорость движения на повороте и величину минимально допустимого радиуса поворота.

Источник: motoinstructor.ru

www.kavkaz-m.ru

Каталог мотоциклов характеристики цена фото

От чего они зависят

Очевидно, каждый из нас в том или ином возрасте задавался вопросом, почему велосипед или мотоцикл, имеющий всего две точки опоры, не падает, когда начинает двигаться. Многие нашли объяснение этому явлению, познакомившись с чудесными свойствами волчка или юлы. Однако позже, сидя за рулем мотоцикла, мы не раз падали, иногда так и не уяснив причину, вызвавшую проявление какой-то дурной черты его характера. Хорошо, если все кончалось благополучно, а могло быть... Страшно подумать.

Что же влияет на устойчивость и управляемость мотоцикла, от которых зависит безопасность движения, как сделать, чтобы верный «конь» не оступался? Мы уже не раз говорили о дороге, о сцеплении шин с разными покрытиями, и, конечно, большинство водителей знает о коварстве песка, воды и льда под колесами. Сегодня рассмотрим, как отражается на управляемости и устойчивости мотоцикла его техническое состояние и нагрузка.

Предоставляем слово нашему постоянному автору инженеру Э. В. КОНОПУ. Иллюстрации к статье сделал он сам.

Сначала вспомним, что обеспечивает мотоциклу устойчивость при движении. Имея лишь две точки опоры, он находится в неустойчивом равновесии, которое восстанавливается за счет непрерывного смещения центра тяжести по отношению к линии следов колес. Следовательно, устойчивость мотоцикла поддерживается необходимым в каждый момент наклоном корпуса водителя и поворотом руля (колеса).

Этому помогают специально подобранные наклон оси вращения и вылет ВА (рис. 1) передней вилки, обеспечивающие автоматический поворот переднего колеса в сторону наклона мотоцикла благодаря силе Y1. Такое же действие оказывает сила P1 — составляющая веса деталей, вращающихся вокруг оси рулевой колонки: вилки, колеса, фары и т. д.

Рис. 1. Схемы сил, действующих на переднее колесо вертикально стоящего (а) и наклоненного (б) мотоцикла: С — центр тяжести веса деталей, вращающихся вокруг оси рулевой колонки: См — сила тяжести этих деталей; Z1 — сила реакции опоры; В — точка опоры колеса: А — точка пересечения оси рулевой колонки с дорогой; Р| — составляющая силы G1; Y1 — составляющая реакции Z1.

Другим фактором, от которого зависит устойчивость, является гироскопический момент вращающихся масс — колес и (если коленчатый вал расположен перпендикулярно продольной оси мотоцикла) маховиков двигателя. Гироскопический момент, препятствуя резкому наклону, помогает водителю сохранять равновесие. Поэтому, чем быстрее движется мотоцикл, тем больше усилий требуется, чтобы наклонить его в сторону. Вот почему увеличение диаметра колес улучшает устойчивость мотоцикла-одиночки.

Итак, конструкция ходовой части обеспечивает такое действие сил при случайных наклонах мотоцикла, которое способствует быстрому и легкому восстановлению равновесия.

Устойчивым принято считать тот мотоцикл, который при мннимальном вмешательстве водителя сохраняет направление движения и свое положение по отношению к дороге.

Если, добиваясь равновесия, водитель вынужден сильно отклонять корпус или поворачивать руль, — мотоцикл считают недостаточно устойчивым. Это может определяться различными причинами, вызывающими нарушение его «геометрии», — неправильной регулировкой положения колес, износом, повреждением, поломкой узлов ходовой части, а также неправильным размещением или слишком большим весом груза и т. д. Рассмотрим некоторые из этих причин.

Устойчив только исправный

«Геометрия» бывает далека от идеальной у нерадивых или неопытных хозяев — из-за повреждений ходовой части, неправильной регулировки некоторых узлов. Так, иногда новичок уже при первой подтяжке цепи смещает заднее колесо из плоскости симметрии мотоцикла, как это показано на рис. 2. Если, например, заднее колесо отклонено влево, то для движения в прямом направлении придется в ту же сторону поворачивать руль. В этом случае на переднее колесо и вилку начинают действовать уже знакомые нам силы, стремящиеся отклонить руль влево. Водитель, разумеется, этому препятствует, крепко вцепившись в него руками. Мотоцикл уравновешен, но устойчив ли?

Рис. 2. Колеса находятся в разных плоскостях. Из-за этого появляется сила, стремящаяся повернуть руль.

Большинство мотоциклистов знает, что, если при установившемся движении, когда машина хорошо уравновешена, вдруг повернуть руль, не наклонившись предварительно в ту же сторону, мотоцикл «повалится» в противоположную. Используя это, гонщики, когда нужно резко «положить» машину в вираж, ускоряют ее наклон мгновенным небольшим поворотом руля в сторону, противоположную наклону. В нашем примере освобожденный руль повернется влево, а мотоцикл, теряя равновесие, начнет валиться вправо. Теперь вы видите, что езда с неправильно установленными колесами утомительна и небезопасна.

Другой причиной неправильного положения колес является износ некоторых узлов и деталей. Решающее значение следует придавать состоянию шар-нирнбго узла задней качающейся вилки, подшипников рулевой колонки, направляющих втулок в перьях передней вилки. Не гордитесь тем, что вам удалось наездить 50 000 километров, «ничего не делая» с мотоциклом: его ходовая часть после этого может потребовать такого ремонта, который перечеркнет все ваши «достижения»!

Состояние подшипников рулевой колонки непосредственно сказывается на точности управления мотоциклом и, как результат, на его устойчивости. Лунки на дорожках качения не позволяют добиться плавного поворота руля: в одном положении он заедает, а в другом вся передняя вилка качается из-за люфтов в рулевой колонке. С такими подшипниками ни о какой «ювелирной» технике вождения не может быть и речи: водитель ездит на авось, приспосабливаясь к постоянному стремлению мотоцикла рыскать из стороны в сторону.

Перетяжка или, напротив, чрезмерное ослабление подшипников ускоряет их износ. Между тем правильная регулировка требует только внимания — не больше. Делают это так. Установив мотоцикл на центральную подставку, чтобы переднее колесо не касалось земли, и полностью освободив или сняв демпфер, постепенно затягивают гайку рулевой колонки, добиваясь минимального зазора в подшипниках. В рулевой колонке не должно быть люфта, но в то же время ось вилки должна вращаться в подшипниках легко и без заеданий. Цель можно считать достигнутой, если руль от легкого касания плавно перемещается около любого положения.

Износ втулок в узле крепления задней маятниковой вилки проявляется при резком ускорении, особенно на низших передачах: мотоцикл заметно тянет влево. Дело в том, что при разгоне на первой передаче вторичная цепь передает к задней звездочке большое усилие (400—450 кг), под действием которого маятниковая вилка вместе с колесом отклоняется вправо (рис. 3). Равновесие мотоцикла нарушается, и он валится влево.

Рис. 3. Износ деталей в соединении задней вилки с рамой приводит к смещению заднего колеса.

В этом случае никакие «методы» ремонта, кроме замены изношенных деталей, не дают желаемого результата. С сожалением отмечаем, что, несмотря на неоднократные предостережения, иные владельцы ЯВ по-прежнему пытаются устранять люфт в креплении маятниковой вилки, затягивая гайку стяжного болта. А ведь он служит лишь для подтягивания резиновых уплотнений и не оказывает никакого влияния на величину зазоров между втулками и их осью, от которой и зависит люфт. Завершается такой «ремонт» обрывом стяжного болта. «Проверка» посредством покачивания маятниковой вилки из стороны в сторону ненадежна, так как не каждый водитель способен приложить к ней усилия, соизмеримые с реальными, рабочими.

Иногда приходится слышать жалобы на то, что мотоцикл валится при пользовании тормозом переднего колеса. Как правило, возникает этот дефект в случае износа верхнего узла крепления перьев вилки (или при ослаблении резьбовых соединений), нижнего узла, включая обе подвижные трубы и ось колеса, и направляющих втулок. Большая часть конструкций вилок рассчитана так, что момент от силы торможения колеса больше прилагается к одному перу, из-за чего вилка нагружается несимметрично и поэтому закручивается (рис. 4). При торможении переднего колеса одно из перьев уходит назад несколько больше другого, колесо отклоняется на некоторый угол, а мотоцикл, теряя устойчивость, тянет в другую сторону. Добросовестная затяжка резьбовых соединений нижнего узла вилки позволяет почти поровну «поделить» момент от силы торможения между обоими перьями.

Рис. 4. При торможении переднего колеса со слабо затянутой осью вилка закручивается, колесо поворачивается и мотоцикл тянет в сторону.

Демпфер, руль и щиток

Многие модели мотоциклов оснащаются демпфером. Он служит для уменьшения колебаний руля при движении по плохим дорогам, при боковом порывистом ветре. На дорожной машине демпфер имеет простейшую конструкцию. Он работает за счет сил сухого трения, из-за чего при затянутом винте трудно повернуть руль плавно на небольшой угол. Поэтому на мотоцикле-одиночке управление становится грубым, неточным, а это отрицательно сказывается на устойчивости машины, особенно при малых скоростях, когда почти отсутствует стабилизирующий гироскопический момент колес.

Учитывая состояние покрытия и скорость движения, водитель должен в одних случаях затягивать винт демпфера, в других — ослаблять. Двигаясь, например, по хорошему шоссе, винт демпфера можно полностью освободить.

На некоторые спортивные мотоциклы вместо такого демпфера устанавливают специальные гидрогасители колебаний руля, свободные от недостатков демпфера сухого трения. Однако из-за сложности и большой стоимости на дорожных мотоциклах они, как правило, не применяются.

Водителям, которым часто приходится ездить по бездорожью, можно рекомендовать руль увеличенных размеров и жесткости. Он способствует более точному управлению мотоциклом, уменьшению раскачивания от порывов ветра и неровностей дороги. В итоге — большая устойчивость.

Пример конструкции такого руля приводился в журнале «За рулем» (1970, № 3). Что касается различных экзотических конструкций, постоянно рождающихся в любительских мастерских, то они обычно способны поразить воображение окружающих, а не облегчить управление. Кстати, ряд полезных советов мотоциклистам — конструкторам рулей дает в своей книге «Мотоцикл без секретов» заслуженный мастер спорта И. М. Григорьев (Издательство ДОСААФ, Москва, 1973).

Совершенно исправный мотоцикл может утратить значительную долю своей устойчивости после установки дополнительного оборудования: дуг, багажников, различных щитков, конструкция которых не отвечает определенным требованиям. Наибольшую роль здесь играет ветровой щиток: маловыгнутый, плохо обтекаемый, неправильно установленный, он не только хуже защищает водителя от пыли и грязи, но и может вызывать неприятные колебания руля, тем большие, чем выше скорость движения. «Плоский» щиток, установленный почти вертикально поперек воздушного потока, сильно его за-вихряет и сам из-за этого испытывает хаотические рывки, передающиеся на мотоцикл. К тому же при такой установке «центр парусности» щитка смещен вперед по отношению к оси вращения вилки, делая из нее своеобразный флюгер. Щиток стремится повернуть вилку на 180°, что отрицательно сказывается на устойчивости, особенно при большой скорости движения (рис. 5, а).

Рис. 5. Неправильное (а) и правильное (б) положение щитка.

Этих недостатков не имеет обтекаемый щиток, установленный даже более наклонно, чем вилка (рис. 5, б). В этом случае улучшается и защита водителя от потока пыли и грязи, так как он находится в наиболее «спокойной» зоне, непосредственно за щитком.

Хорошо сконструированный обтекаемый ветровой щиток не только не вносит помех в управление мотоциклом, но даже может значительно улучшить его характеристики, повысив скорость, снизив расход топлива и др. Вспомните обтекатели гоночных мотоциклов.

Не допускать резонанса!

Перейдем теперь к случаям внезапной потери устойчивости при движении мотоцикла. Речь пойдет не об очевидных причинах, таких, как прокол шины, блокирование колеса оборвавшейся цепью, а о тех, которые на первый взгляд мало связаны с происшедшим падением.

Есть немало водителей, главным образом мототуристов, которым знакомо следующее. Полностью загруженный мотоцикл движется по шоссе со скоростью 100 км/час. Ничто, кажется, не предвещает беды. Внезапно на волнистом участке мотоцикл начинает раскачиваться из стороны в сторону, сначала слабо, затем все сильнее, вырывая руль из рук и «рисуя» на дороге черный след в виде змейки. И вот — головокружительное, не поддающееся описанию падение! В чем тут дело?

Рис. 6. Мотоцикл с искривленной рамой (а), поврежденным амортизатором (б) или несимметрично нагруженный (в) раскачивается в стороны на волнистой дороге. Ц. т. — центр тяжести; А, А1, А2 — точки опоры на разных участках дороги.

Оказывается, на дорожном покрытии, имеющем продольные волны, мотоцикл может раскачиваться не только вверх — вниз, но и в поперечном направлении. Самые разнообразные причины этого явления часто объединяет одно: при определенных условиях на движущийся мотоцикл передаются переменные по величине и направлению силы, действующие под углом к плоскости, в которой лежат точки опоры колес и центр тяжести машины. Так, если деформирована («закручена») рама, то при движении по волнам точка А контакта колеса с дорогой (рис. 6, а) колеблется в наклонной плоскости, не проходящей через центр тяжести. Это нарушает равновесие и вызывает колебания мотоцикла из стороны в сторону.

Или возьмем амортизатор, в котором сломана пружина. Он практически не несет нагрузки, поэтому перемещение колеса вверх при наезде на гребень сопровождается поворотом его плоскости вокруг исправного амортизатора (рис. 6, б). Точка А смещается в сторону, равновесие мотоцикла нарушается. Если на дороге встретится ряд таких «волн», мотоцикл станет раскачиваться.

Так же раскачиваться может и совершенно исправный мотоцикл, когда движется с наклоном к волнистой дороге: на повороте, в случае несимметричной загрузки (размещения не равных по весу и размерам предметов с боков) мотоцикла (рис. 6, в), при неправильной посадке водителя и т. п. Частота этих колебаний, называемых «вынужденными», зависит от длины волн на поверхности дороги и от скорости.

Кроме них, мотоцикл испытывает и «собственные колебания» подрессоренных частей на подвесках, колебания, частота которых зависит от жесткости пружин (повышается при более жестких пружинах) и веса мотоцикла (уменьшается с увеличением веса).

При определенных длине волн на дороге и скорости движения «вынужденные» колебания могут происходить с частотой «собственных» — тогда наступает явление «резонанса», и колебания в вертикальной плоскости достигают максимума. Неправильно загруженный или имеющий дефекты ходовой части мотоцикл начинает в этих условиях сильно раскачиваться и в поперечном направлении. Если эти колебания по частоте совпадут с собственными поперечными колебаниями (что зависит от жесткости рамы и обеих вилок), возникает резонанс поперечных колебаний, еще более опасный, чем резонанс вертикальных. В результате мотоцикл раскачивается поперек дороги с такой силой, что водитель оказывается не в состоянии справиться с управлением, даже очень крепко держа рукоятки руля. Если продолжать движение с прежней скоростью, углы отклонения переднего колеса вскоре достигают предела, после которого шина начинает проскальзывать по покры-

тию, оставляя на дороге черный зигзагообразный след. В этом случае падения избежать удается не каждому. Заметив подозрительно нарастающие колебания руля, водитель должен немедленно сбавить скорость, для чего бывает достаточно просто убрать «газ».

На твердом и сухом покрытии от момента начала раскачивания до полной потери управления, как показывает опыт, может пройти 4—5 секунд, а за это время можно успеть принять правильное решение.

На мокрой, скользкой дороге падение происходит быстрее — уже в самом начале раскачивания, при гораздо меньших угловых колебаниях руля. Сочетание дождя с сильным порывистым боковым ветром еще более осложняет положение водителя.

Теперь ясно, что все эти критические положения вызваны неисправностями машины, которым некоторые мотолюбители не придают должного значения, как и опасности ее перегрузки.

Легкий и одновременно жесткий нормально нагруженный современный мотоцикл во всем диапазоне скоростей, как правило, не подвержен грозным явлениям резонанса. Увеличение нагрузки на мотоцикл и, особенно, перегрузка вынесенного назад багажника резко снижают собственную частоту колебаний. Неправильное размещение груза может настолько снизить ее, что даже при умеренной скорости наступит резонанс поперечных колебаний, при котором трудно избежать падения. Тяжелый груз нужно крепить как можно ближе к общему центру тяжести мотоцикла. Если мототурист путешествует без пассажира, вещи следует размещать на его сиденье, оставляя для багажника лишь самые легкие.

Не перегружайте мотоцикл! — взывает инструкция. Между тем многие продолжают конструировать багажники, рассчитанные на перевозку чудовищных грузов, забыв, что возможности самой ходовой части мотоцикла не безграничны. Перегрузка приводит к преждевременной усталости и поломкам пружин амортизатора, к деформации рамы, вилок и т. д. И вот мотоцикл, всегда такой надежный, вдруг подводит хозяина.

Помните об этом, собираясь в дорогу!

Э. КОНОП, инженер

1974N05P38-39, 1974N06P20-21

bazamoto.ru

Устойчивость, управляемость и как ими пользоваться | OPPOZIT.RU | мотоциклы Урал, Днепр, BMW

(мото 0б/94 16)

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, BMW...) 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 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, самаобеспечивает 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. 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 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 скоростивыполняется практически без наклона мотоцикла. Напротив, с ростом скорости центробежная силанастолько 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). 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.

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. 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 достигнутьне 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.

Устойчивость мотоцикла зависит также от того, как он нагружен. Здесь можно говорить о разныхфакторах, с этим связанных. Иной раз сама посадка водителя не способствует повышениюустойчивости,— кто-то, например, любит сидеть асимметрично, чуть-чуть бочком! Изящно, даже красиво, если плюнуть на устойчивость. Физике же все равно...

рис.6. Крен при прямолинейном движении из-за ассиметричной нагрузки мотоцикла

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 равновесиянаклонен влево, ширина покрышек проявляется в том, что пятна контакта колес еще большесмещаются 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 профилемшин, их частичным проскальзыванием, дополнительной деформацией и т.п., мы имеемправо пренебречь.)

Итак, силы Y1, Ya и G действуют не в плоскости симметрии мотоцикла, а посему передняя вилкадолжна повернуться влево. Если ее освободить, отпустив руль, мотоцикл скорей всего привезет вас нетуда, куда вам хотелось. Он неустойчив. Даже не разбираясь в этих тонкостях, каждый ощущалнеустойчивость из-за асимметричной нагрузки — когда руль упорно «тянет» в одну сторону, непозволяя 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 свозможностью падения дамы на спину.

oppozit.ru

Устойчивость, управляемость и как ими пользоваться | OPPOZIT.RU | мотоциклы Урал, Днепр, BMW

(мото 0б/94 16)

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

Силы X1 и Х2 — продольные реакции на колесах при прямолинейном движении мотоцикла.

А что будет происходить, если вы станете поворачивать руль, не нарушая вертикального положения мотоцикла?

рис.3. Смещение пятна контакта передней шины как результат работы вылета вилки во время ее поворота.

Неплохо?!

рис.4. "Двухколейность" мотоцикла как следствие неправильной установки колес, деформаций рамы, вилок и т.д.

рис.5. К вопросу о правильной сборке колеса.

рис.6. Крен при прямолинейном движении из-за ассиметричной нагрузки мотоцикла

oppozit.ru

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.

,,,, < Предыдущая Следующая >

volgamoto.ru