דיון להבנת מערכת מתלים (קפיצי עלים) באופן מעמיק

[נמרוד]

רכב "נוח" יסגור מתלה בקפיצה. בגלל זה אני מרשה לו לשקוע יותר במצב סטטי (עד 50%). רכב מירוץ יהיה בעל מהלך פתיחה שהוא בין 0.3 ל0.4 מהמהלך הכולל- ואכן זה קבוע קפיץ גדול, וקצת יוצא מתחום התדרים שרשמת, אבל הוא יכול לספוג קפיצה- שוב...

אסף.

תסתכל על המספרים - אני יכול לקחת רכב עם תדר נמוך מאד - רכב רך מדי אפילו, שמהלך הפתיחה שלו 25 ס"מ. אתה רוצה יחס של 1:2 בין פתיחה לסגירה? אז המהלך הכולל יהיה 75 ס"מ =====> 30 אינץ' - מזכיר לך את עולם מרוצי המדבר?

יותר מזה - קח את הרכבים עם המהלך הענק עוד יותר - 35-38 אינץ', כמעט מטר שלם, כמו הטרגי הזה תוצרת האחים גייזר:


תמיד נראה לי מוזר ולא פרופורציוני כמה נמוך הם יושבים. אבל זה מסתדר עם מה שאני כותב - מהלך הפתיחה במקרה הזה, אני מנחש שהוא משהו כמו רבע בלבד מסך מהלך המתלה - אני מוכן לשים כסף שהשקיעה הסטטית של הסרן האחורי ברכב הזה היא לא יותר מ25 ס"מ, למרות שהמהלך הכולל הוא אולי 90.

[asafk]

וזה מסתדר- רכב מירוץ עם 0.3 מהמהלך הכולל לפתיחה- זה בסדר- ככה נשאר הרבה לנחיתה מקפיצות- וזה מה שכתבתי קודם. 25% במקום 30%? קניתי.

תחשוב על דיפנדר סטנדרטי- רכב עם מהלך יפה, לא? המהלך הכולל של הקפיץ הקדמי הוא 6" שהם בערך 15 ס"מ. מהלך כולל. מחולק בערך חצי לכל צד. יוצא מחוץ לתחום שכתבת- אבל בשיטה שלי, זה מסתדר- כי זאת שיטה נוחה בלי לשבור את הראש להגיע לתוצאות נכונות.
ברכב מירוץ המהלך הכולל גדול יותר, ונותנים יותר לסגירה מאשר לפתיחה. עדיין יהיה לו יותר לפתיחה מאשר לרכב "נוח" עם מהלך קטן. כשאתה אומר "בין 10 ל25 ס"מ ", זה תחום מאוד מאוד גדול, ומסתדר גם עם השיטה שלי, כמעט לכל רכב בגודל נורמלי. אבל עדיין מהלך של סמוראי (לא "רכב בגודל נורמלי") סטנדרטי הוא קצת יותר מ10... אז אני לא מצפה שהכל יהיה לכיוון אחד.

אסף.

[נמרוד]

מה מהלך המתלה הכולל ומנ השקיעה הסטטית של הדפנדר שלך? תמדוד מחר בבוקר, מה'כפת לך? אני מתקשה להאמין שבגלגל יש 15 ס"מ בלבד. לא בדפנדר. אולי בסמוראי ולכן הוא כזה מעפן.

[asafk]

עזוב שלי. בסטנדרטי- יש מהלך כולל של 6 אינצ' שהם 15 ס"מ מקדימה- וכיוון שהבולם בתוך הקפיץ והקפיץ בדיוק מעל הסרן, וקרוב מאוד לגלגל- זה גם בגלגל. המהלך פתיחה הוא בין 50% ל40%- תלוי בדגם. שלי יותר גרוע. עם מהלך של 8", שהם 20 ס"מ, יש בערך 20% לפתיחה וזה לא משהו (הקפיץ קשה מדי- בגלל שאמורים להיות על הפרונט משקל של פגוש וכננת וחלק מהכלוב התהפכות- ואת כולם עדיין אין).

אסף.

[danip]

אני קצת מבולבל... :shock:

אתמול ערגלתי את הקפיצים. כתוצאה מכך השקיעה הסטטית של הרכב קטנה יותר (הרכב גבוה יותר). האם זה אומר ששיניתי את קבוע הקפיץ האם קשתיות הקפיץ משפיעה על קבוע הקפיץ? הרי לפי הטענות של אסף קבוע הקפיץ תלוי בעובי העלים, רוחבם, מספר העלים בקפיץ ואורך הקפיץ (ואני מרשה לעצמי להוסיף סוג המתכת) ,לא?

יום טוב דני

[קיד]

אני קצת מבולבל... :shock:

אתמול ערגלתי את הקפיצים. כתוצאה מכך השקיעה הסטטית של הרכב קטנה יותר (הרכב גבוה יותר). האם זה אומר ששיניתי את קבוע הקפיץ ....
יום טוב דני

לא.
עכשיו יש לך קפיץ רך "דרוך". זה שונה מאוד מקפיץ קשה רפוי.
הסבר:קפיץ באורך מטר בעל קבוע של 10 ק"ג לס"מ. משקל 500 ק"ג. הקפיץ שקע 50 ס"מ.
כעת תוסיף50 ק"ג אקסטרא (רק עשירית מהמשקל הראשוני) ותקבל עוד 5 ס"מ שקיעה.
בדוגמא זו הקפיץ רך, דרוך המון, אבל בתוספת משקל, הוא יעבוד.
דוגמא ב'. קפיץ באורך מטר בעל קבוע 25 ק"ג לס"מ. משקל 500 ק"ג. הקפיץ שקע 20 ס"מ. כעת תוסיף 50 ק"ג אקסטרא ותקבל 2 ס"מ שקיעה בלבד. לכאורה, הרכב יראה גבוה וקרבי, אבל הקפיץ לא יעבוד. הקפיץ לא ידע "להרגיש" תוספת משקל.
יש להבין שתוספת משקל היא לא בהכרח הכבדה על הרכב מלמעלה, אלא הכבדה דינמית על הרכב מלמטה.
עירגול הקפיצים שביצעת, מתאים לדוגמא הראשונה. לא שינית את קבוע הקפיץ. נשארת עם קפיץ רך, רק ארוך, ודרוך הרבה.
זה נוח מאוד, אבל זה לא יודע להתמודד עם מפגש מהיר במהמורות, אשר בהם משקל הרכב מוכפל לפחות פעם אחת.

כעת הרכב נחת מקפיצה, בה נניח שהוכפל משקלו.
נחזור לדוגמא הראשונה:
הכפלת משקל הרכב, תסגור את כל מהלך הקפיץ.

דוגמא ב', הכפלת משקל הרכב, תגרום לקפיץ לסגור רק 50% ממהלכו.

דוגמא א' תהיה קפיץ יום-יומי נעים.
דוגמא ב' תהיה קפיץ מרוצי שטח, שיעקור לך את הסתימות מהשיניים.

רוצה שילוב בין השנים? זה הזמן לעבור למערכת קפיצים פרוגרסיבית.

[danip]

קיד תודה על ההסבר

סליחה על הבורות אך מהי מערכת פרוגרסיבית? :oops:

בברכה דני

[אלון_ק]

מערכת בה ככל שהעומס מתגבר, כן התנגדות המערכת עולה. בדר"כ מושג ע"י שימוש בקפיץ בעל תכונות פרוגרסיביות.
דמיין לך קפיץ סליל עם עובי שווה לכל אורכו. הקבוע שלו הוא באמת קבוע, לא משתנה. אבל אם הכריכות שלו היו עבות בקצה אחד ודקות בשני היתת מקבל קבוע משתנה; בתחילה היה נסגר או נפתח החלק הדק, אח"כ האמצע ובסוף החלק הקשה. זה פרוגרסיבי.

[אלון_ק]

זה קיים כמובן גם בקפיצי עלים וזה נראה די כמו סליל: הקפיץ עבה יותר באמצע והולך ונהיה דק לקראת הקצוות.
זה גם קורה במידה מסויימת בכל קפיצי העלה שיש לך היום, כי אם תסתכל על החבילה כחלק אחד אתה מייד תראה שהקצה (המאיה והקונטרה, נאמר) דקות יותר מכל הקפיצים ביחד, מן הסתם. זה די זניח בהשוואה למערכת פרוגרסיבית שתוכננה להיות כזו.

[danip]

בוקר טוב

יש לי עדיין מספר שאלות לא פתורות...

1. נניח כי אני מתכנן מהלך גלגל של X ס"מ איזה מהלך מתלה/קפיץ אני צריך ? יש נוסחאות שמתארות את זה?
2. האם יש דרך להעריך את המהלך שיתן יחס טוב ביותר של עבירות לעומת בטיחות בכביש? (הרכב משמש אותי באופן יום יומי כך שאני לא יכול להשתגע יותר מדי )

אם יש עוד דברים שאתם רוצים להוסיף/להעיר תרגישו חופשיים

בברכה דני

[עודדוש]

שלום
אני לא כל כך מסכים עם מה שקיד כתב. לדעתי קבוע הקפיץ גדל כיוון שהשקיעה הסטטית קטנה. שני הדברים קשורים זה בזה. בקפיץ לינארי קבוע הקפיץ אינו תלוי בעומס, כלומר כדי לצור שקויעה מסויימת דרוש כח מסוים ואין זה קשור אם הקפיץ דרוך או רפוי בנקודת האפס. לדעתי ערגול משנה את קבוע הקפיץ עקב שינוי גאומטרי- המרווח בין קצות המיה קטן כך שבעצם יש לך קפיץ קצר יותר. אני חושב שגם העיוות הפלסטי שנוצר בעלים (הערגול) מקשיח אותם.
דרך אגב אני ממליץ על הנמכת הבמפ סטופ.
תודה רבה
עודד

[אלון_ק]

1. ההבדל בין מהלך הגלגל למהלך הקפיץ הוא בעיקר התוספת שמתקבלת משום שהקפיץ נמצא קרוב יותר למרכז הסרן מהגלגל. עבור תנועה מסויימת של הקפיץ תתקבל תנועה גדולה יותר של הגלגל, משום שהוא קרוב יותר לקצה הסרן ולכן אורך רדיוס התנועה שלו גדול יותר מזה של הקפיץ. משום שכאן אני מתייחס לנושא כאל מעגל (נניח שמרכז הסרן לא נע, גלגל אחד עולה והשני יורד ביחס ישר) מדובר במפתח זויתי זהה וככל שהרדיוס גדל גם הקשת בקצה התנועה תגדל.

אתה יכול לחשב את ההפרש הזה בקלות, הוא בדיוק המרחק ממרכז הצמיג למרכז תושבת הקפיץ. ברגע שיש לך את זה ביד, אתה עובר לגיאומטריה פשוטה ומגלה כמה תנועה תתקבל בקשת שהגלגל עושה ביחס לקשת ששיא הקפיץ (נק' החיבור לסרן) ינוע בו. לא אכפת לך מה קורה אם הסרן לא נע כפי שתיארתי כי התנועה המדוברת היא התנועה בה יתקבל מקסימום שינוי, דהיינו מקסימום מהלך.

אחרי שהחלטת כמה מהלך גלגל אתה רוצה וחישבת כמה מהלך קפיץ אתה רוצה, נותר לך רק לחזור לשיטה של אסף מההתחלה ולבחור את הקפיץ הרצוי לך. אני הייתי מתכנן הפוך, כדי להמנע מבעיות אחרות שיופיעו בדיעבד - דרייבשאפט שלא מגיע למהלכים כאלו, בולמים שצריכים שינוי מיקום וכו'. אני מציע שתתחיל מהמגבלות שלך, תחליט מה אתה לא הולך לשנות ותתקדם משם, זה יתן לך גבולות למהלך האפשרי (שום דבר לא מונע ממך היום להחליט שאתה רוצה מהלך של 18 אינץ', נכון?). תושבות בולמים קל מאוד לשנות וזה שינוי הפיך לחלוטין, אם זה מדאיג אותך. דרייבשאפט זה קצת $$, צינורות בלמים הם לא בעיה וזולים יחסית, אבל בולמים טובים עולים הרבה, במיוחד אם אתה מתחיל לחפש כאלו ארוכים מאוד (ע"ע המתלים שארז בונה).

2. כן, מהלך מינימאלי=בטיחות מקסימלית בכביש. בשביל זה המציאו מוטות מייצבים, אין לך שום בעיה לתכנן מוט שירסן אותך טוב לפחות כמו המערכת המקורית. אתה רק צריך שהוא יגביל את המהלך לזה של המקורי או פחות, אבל זה יהיה לא הכי נח - אתה תרגיש מכה כשהוא יפתח עד הסוף, זה מאוד מורגש כשהוא מגביל את המהלך. זה הרבה יותר נח ממצב רגיל, אבל זה לא כמו לנסוע בלי... אתה מוזמן לסיבוב.

[danip]

תודה אלון

באמת נראה לי שבקרוב אקפוץ להגיד שלום ולבחון קצת יותר טוב את המערכת מתלים שלך...

דני

[danip]

עודד

הבאמפ סטופ כבר מונמך :wink: תודה

בקשר למה שכתבת על השינוי בקבוע הקפיץ אני גם חשבתי בכיוון הזה אבל אני עדיין לא בטוח שזה נכון. נחכה לתגובה

בברכה דני

[קיד]

שלום
אני לא כל כך מסכים עם מה שקיד כתב. לדעתי קבוע הקפיץ גדל כיוון שהשקיעה הסטטית קטנה.

זה בדוק מדעית ע"י מדידת האורך החופשי?

שני הדברים קשורים זה בזה. בקפיץ לינארי קבוע הקפיץ אינו תלוי בעומס, כלומר כדי לצור שקויעה מסויימת דרוש כח מסוים ואין זה קשור אם הקפיץ דרוך או רפוי בנקודת האפס.

ממש לא. אם הקפיץ דרוך יותר מאשר העומס האמיתי, אזי לא תהיה שקיעה כלל.
נא חשב: קבוע קפיץ * מהלך = כוח. אם כוח זה גדול / שווה לכוח הנורמלי, אזי אין שקיעה.

לדעתי ערגול משנה את קבוע הקפיץ עקב שינוי גאומטרי- המרווח בין קצות המיה קטן כך שבעצם יש לך קפיץ קצר יותר.עודד

אתה שומע את מה שאתה אומר? לפי דבריך, למעשה בזמן פעולת הקפיץ, עקב השינוי הגאומטרי במיתלים, ישתנה גם קבוע הקפיץ :?: :?: ברור לך שזה קישקוש.
אתה יכול לבוא ולטעות שהשינוי הגאומטרי משנה את הכוח שנוצר במערכת המתלה, זה יהיה נכון. אבל כעת תעשה אינטגרציה של כל הגורמים המשפיעים. רוצה דוגמא? כאשר הקפיץ לחוץ, הנדנדה (שאקל) מקבלת זוית קדימה. נא חשב את הרכיב האופקי הנוצר בנדנדה, כתלות במתיחות בנדנדה שנובעת מהתארכות הקפיץ קדימה. נא הוסף כוח זה לטובתו של הקפיץ. מסיבה זו בדיוק הנדנדה היא קדמית. למשל בבלימה, הכוח האופקי יסייע לקפיץ, וימנע מהרכב לצלול מטה.

אני חושב שגם העיוות הפלסטי שנוצר בעלים (הערגול) מקשיח אותם.

עירגול הוא עיוות פלסטי, אבל הוא בהחלט לא "הקשיית מעוותים", ובטח שלא חישול, או חיסום או טיפול טרמי.
העירגול לא משנה את המבנה הגרעיני של הפלדה, ולא משנה את הכרבה הכימי.

שינוי קבוע של קפיץ יכול לבוא משתי סיבות:
1) שינוי שטח החתך של הקפיץ.
2) שינוי הפלדה.

ובמקרה של קפיצים ספירליים יש גורם נוסף:
יחס הפוך לקוטר הכריכות.

בברכה,
קיד.

[עודדוש]

שלום

זה בדוק מדעית ע"י מדידת האורך החופשי?

לא, רק על סמך מה שדני כתב פה, ולכן אם השקיעה הסטטית לא השתנתה קבוע הקפיץ לא השתנה.

ממש לא. אם הקפיץ דרוך יותר מאשר העומס האמיתי, אזי לא תהיה שקיעה כלל.
נא חשב: קבוע קפיץ * מהלך = כוח. אם כוח זה גדול / שווה לכוח הנורמלי, אזי אין שקיעה.

קודם כל עלה מעורגל הוא לא קפיץ דרוך הוא פשוט עלה בעל רדיוס קטן יותר. שנית נניח קפיץ לינארי עם קבוע של 1 ק"ג/מ"מ. כדי לצור שקיעה של 1 מ"מ צריך משקולת של 1 ק"ג. נניח שמעמיסים אותו ב 5 ק"ג עכשיו הקפיץ דרוך ב 5 מ"מ, אולם עדיין כדי לגרום לו לשקיע של 1 מ"מ יש להוסיף משקולת של קילו והשקיעה הכוללת תהיה 6 מ"מ, זאת כיוון שקבוע הקפיץ לא השתנה (בהנחה שלא נוצר עיוות פלסטי). בקפיצי עלים זה לא המצב כיוון שהם אינם לינארים וקבוע הקפיץ גדל ככל שהשקיעה גדלה ולכן אחרי שקיעה של 5 מ"מ תדרש משקולת כבדה יותר כדי לגרום לשקיעה נוספת של מ"מ לעומת המצב ההתחלתי.

אתה שומע את מה שאתה אומר? לפי דבריך, למעשה בזמן פעולת הקפיץ, עקב השינוי הגאומטרי במיתלים, ישתנה גם קבוע הקפיץ ברור לך שזה קישקוש.

יכול להיות שזה קשקוש אולם לדעתי כיוון שקפיץ עלה עובד על מנגנון של כפיפה, ככל הוא מתיישר מומנט הכפיפה גדל כיוון שהזרועה גדלה. מכיוון שקפיץ מעורגל הוא סגור יותר דרוש כח גדול יותר כדי לצור אותה שקיעה.
ישנן עוד סיבות לכך שקפיץ מעורגל קשה יותר. תחשוב על האידיאל שבו קפיץ עלה במצב אפס (לאחר השקיעה הסטטית הראשונית) רצוי שיהיה כמעט ישר וזאת על מנת להרוויח מקסימום מהלך ונוחות לעומת אותו קפיץ קשתי יותר.
תודה רבה
עודד

[נמרוד]

אתה שומע את מה שאתה אומר? לפי דבריך, למעשה בזמן פעולת הקפיץ, עקב השינוי הגאומטרי במיתלים, ישתנה גם קבוע הקפיץ ברור לך שזה קישקוש.

יכול להיות שזה קשקוש אולם לדעתי כיוון שקפיץ עלה עובד על מנגנון של כפיפה, ככל הוא מתיישר מומנט הכפיפה גדל כיוון שהזרועה גדלה. מכיוון שקפיץ מעורגל הוא סגור יותר דרוש כח גדול יותר כדי לצור אותה שקיעה.
ישנן עוד סיבות לכך שקפיץ מעורגל קשה יותר. תחשוב על האידיאל שבו קפיץ עלה במצב אפס (לאחר השקיעה הסטטית הראשונית) רצוי שיהיה כמעט ישר וזאת על מנת להרוויח מקסימום מהלך ונוחות לעומת אותו קפיץ קשתי יותר.
תודה רבה
עודד

במקרה הזה, עודד צודק. קבוע הקפיץ משתנה עם המהלך, עם השתנות הקשת של הקפיץ, עם השתנות של זוית השאקל. יש על זה הרבה תיאוריה, די מסובכת. קפיצי עלים בדרך כלל תוכננו להיות Rising Rate במידה מסוימת. חבל רק שהתיאוריות האלו פשוט נמחקו מהספרים יחד עם כל הנושא של קפיצי עלים לרכב. צריך לחפור בספרים הישנים בספריית הטכניון כדי למצוא מידע רציני על קפיצי עלים. מעבר ליכולותי להכנס לזה יותר מדי, וזה גם לא יעזור - לכל צורך מעשי - ג'יפים, משאיות - ההנחה שהקפיץ כן לינארי מספיק טובה. לפני 40-50 שנה כשגם מכוניות כביש היו עם קפיצי עלים, והתחיל לחקור ולכתוב את המדע שנקרא דינמיקה של כלי רכב, נכנסו לדברים האלו. המסקנות אגב, היו חד משמעיות - לזרוק את קפיצי העלים לפח...

[קיד]

נמרוד,
הקפיץ לינארי.
מערכת ההפעלה אינה לינארית.
תתלה משקולת מאחת מעיני הקפיץ ותבדוק. מקדם ההתקשחות הוא ממש זניח.

להבדיל מקפיצים ספירליים, בהם ככל שהקפיץ נלחץ, זוית המעלה של הכריכות קטנה, ולכן כוח הפיתול על החוט גדל.

נמרוד, אין מערכת מתלים לינארית. גם עם נושא העומס יהיה כרית אויר. תמיד מערכת החיבורים תיהיה בעלת רדיוס עקמומיות כזה או אחר. זה קורה בזרוע אחורית של אופנוע ובמתלה בעל מוט פיתול של טנדר.
כמובן צריך לזכור שכל פעולת מתלה, משנה את מרכז הכובד של הרכב, ואת הזוית שלו כלפי הקרקע. ערגול קפיצים אגרסיבי סביר להניח גרם להרמת האף של הרכב, הסיט את מרכז הכובד לאחור, ונדמה לנהד שהרכב יותר קשיח עקב קבלת מהמורות דרך מערכת ההיגוי אל הידים.
בברכה,
קיד.

[עודדוש]

שלום
אני רוצה לחדד את נושא העקרונות, או כללי האצבע לתכנון, כאשר רוצים לשפר את מהלך המתלה. אצלי ברכב הקפיצים עורגלו וכיום הנדנדה כמעט מאונכת לקרקע (רכב לא עמוס), כלומר הזוית בינה למיה גדולה מ 90 מעלות. ברצוני להאריך את המיה (וקונטרה מיה כמובן) כך שהזוית בינה לנדנדה תקטן ועדיין לשמור על אותו גובה רכב. בצורה זו גם הרויח רכות וגם אשפר את מהלך המתלה לפתיחה, המהלך לסגירה לא ישתנה, מוגבל ע"י הבמפסטופ שהונמך . השאלה היא מה הזוית האופטימלית אם יש כזאת?
תודה רבה
עודד

[אלון_ק]

הזוית האידאלית היא 90 מעלות.

המהלך לסגירה לא ישתנה

ישתנה גם ישתנה, אתה שוכח את הצד השני של המאיה שמחובר לנק' קבועה. מצד שני זה מאוד טוב לך, כי מהלך הסגירה חשוב לא פחות (ואולי יותר).

אם אתה מאריך מאיה וקונטרה מאיה ע"י הזמנה של כאלו חדשות לפי מפרט שלך, אל תשכח להוסיף למפרט הזה שהקונטרה תעטוף את המאיה בשני הצדדים (Double mil' wrap). זה לא יעלה לך עוד כסף אבל זה שווה עוד הרבה מאוד.