Рычажная вилка


28.11.2011
Работы над новым лигерадом начались с экспериментов над рычажной вилкой.
За два дня я сделал прототип вилки, который в ходе испытаний будет дорабатываться, чтобы найти оптимальные соотношения плеча, размера и толщины резинового элемента.
В ходе разработки геометрии всего лигерада опыты будут проводиться на раме М-2, которая станет прототипом для новой рамы после того, как положение основных узлов будет определено.
Рычажная вилка имеет ширину всего 10 см, так что теперь можно будет опустить кареточный узел примерно на 15 см к колесу. Делая вилку я старался сохранить трейл, чтобы он был такой же, как в обычной вилке. Первые испытания вилки показали, что лигерад хорошо управляется, ведёт себя почти также, как и со старой вилкой. Ход старой вилки – 3 см. Ход новой такой же, но есть хорошие перспективы увеличить ход. Я планирую увеличить ход хотя бы до 6-ти см. Для этого сделаю ещё одно посадочное место для резинки ближе к шарниру. Резинка помещена в подобие жёлоба – чтобы уменьшить вероятность её раскрашивания. На всякий случай сделал ограничительные упоры, чтобы при отсутствии резинки колесо не тёрлось о вилку. Пока всё идёт хорошо. Особенно меня радует возможность возобновить эксперименты и перспективы сделать обтекаемый скоростной лигерад для повседневной езды.

29.11.2011
Засыпая накануне вечером я всё думал о новой вилке, и мне очень захотелось установить вместо резинки пружину от дешёвого «амортизатора». В уме прикинул, что места под рамой лигерада ещё много.
Утром немного поэкспериментировал с трейлом (это потребовало много резания и сварки). Сначала сделал лишком большой вынос – удержаться на прямой при этом было трудно, я всё время вилял мелкими зигзагами. В итоге я уменьшил трейл, доведя его до того же значения, которое было при обычной заводской вилке (замерил расстояние между осями колёс и таким образом выяснил смещение переднего колеса с разными вилками).
Но резинкам вместо пружины доверять я всё же не захотел. Мне показалось, что с ними нельзя добиться большого хода вилки, ведь рабочий ход резинки на сжатие всего 5 мм.
По этому я начал считать длину ответного рычага для пружины. Расстояние между шарниром и осью колеса – 28 см, ход подвески я хотел получить равным 8-ми см, пружина имеет размеры 7 см в свободном состоянии, и 5 в сжатом. То есть её ход – 2 см. А мне нужно получить ход колеса 8 см, значит в 4 раза больше. То есть при длине рычага с колесом в 28 см рычаг с пружиной должен быть в 4 раза короче – 7 см.
Приблизительно прикинул положение пружины. Увидел, что её можно поднять выше, но стало лень переделывать нижнюю часть вилки, по этому оставил как есть. Сделал полочку для упора пружины на рамке вилки и на ответной части – маятнике. Для пружины сделал гнездо на подобие орехокола. В начале я считал, что расстояние 7 см от оси маятника должно быть измерено к центру пружины. Собрал вилку, но оказалось, что она слишком мягкая. Я своим весом легко продавливал её до упора и она билась в ограничители. Но всё же решил проехаться так – пробивает на каждой ямке и каждом выступе – не годится.
Потом вернулся в мастерскую подумать. Видимо вся сила сжатия передаётся не на центр пружины, а на её ближний к шарниру край, а он получился на два сантиметра ближе, то есть вместо 7-ми см там было 5. Пришлось удлинить рычаги на 2 см. Опять много резал и варил, но в результате получилось именно то, что нужно. Теперь продавить вилку до упора своим весом я не мог, но она легко поддавалась в начале. Это значит, что она будет отрабатывать мелкие неровности не подбрасывая лигерад.
С волнением поставил вилку (тормозов ещё нет), выкатил лигерад (на улице ветер 11 м\с, но солнечно и тепло +7), при посадке на кресло аппарат приятно осел и покачнулся на двух пружинах. В начале мне показалось, что вилка хлипоквата и я боялся что не смогу нормально управлять лигерадом.
Стартую и начинаю педалировать. Появляется еле заметная раскачка носа, как лодка на волнах. Но ощущения приятные. Меня тянет вправо (видимо где-то есть косина в вилке), но сейчас это не важно. Разгоняюсь и ищу ямы на дороге. Проезжаю по первой яме. В первый момент я подумал, что проскочил мимо, по тому что перед лигерада никак не отреагировал, и только когда до ямы доехало заднее колесо я понял, что проехал правильно. Несколько раз повторяю опыт с разными ямами – наезд передним колесом почти не чувствуется! Такое впечатление, что перед пролетает над ямами! Делаю круг по 4-м улицам и возвращаюсь к своему дому. Там я положил для тестов доску на дорогу. Доска толщиной 3 см. На скорости проезжаю по доске, опять проезд переднего колеса практически не ощущается, чувствуется небольшой толчёк от задней подвески. Несколько раз проезжаю по этой доске, свесившись из кресла, чтобы было видно переднее колесо – подвеска мгновенно отрабатывает препятствие! Чем больше скорость тем менее заметны небольшие ямки, они почти не ощущаются! Пробую резкие манёвры – всё в порядке, лигерад не раскачивается в некотролируемую змейку. Вроде бы всё в порядке. Выезжаю на гравийную насыпку – тряски почти нет, несмотря на езду по камням размерами с куриное яйцо! Возвращаюсь на асфальт и с разгону влетаю в канаву глубиной 25 см. На ней, конечно, вилка бьёт по упорам.
Есть и неприятные моменты – на маленькой скорости (около 10 км\ч) при прохождении глубоких ям пружина усиливает выброс из ямы, лигерад начинает прыгать и раскачиваться вверх-вниз. Но на скорости более 15 и более ехать несравнимо комфортнее, чем на обычной вилке с ходом 3 см.
Теперь нужно устранить косину в вилке, установить держатели для тормозов, заварить все временные швы, и поставить обратный упор, чтобы пружина не выпадала когда я понимаю лигерад (вилка раскрывается полностью).

30.11.2011
Закончился 3-й день работы над рычажной вилкой. Сегодня было намного больше испытаний (проехал примерно 10 км).
Сперва устранил косину (зажал вилку за шарнир в больших тисах и ровнял вставленным между перьями ломом). Жёсткость треугольной части оказалась очень хорошей. Чтобы её выровнять пришлось приложить немало усилий с большим плечом.
После этого поставил вилку и поехал проверять. Погода опять была хорошей, даже лучше, чем вчера, даже не верится, что завтра начнётся зима.
Пока ехал по одиночным ямам – всё было в порядке. Я выехал за село на подъём, чтобы разогнаться с пологого спуска. Примерно в середине села есть участок асфальта, который много раз латали. На нём обычно начинается сильная тряска. С холма я развил скорость более 30-ти км\ч (точно не скажу по тому что спидометр ещё не подключил), и когда заехал на выщербленный участок чуть не потерял контроль! Подвеска затрепетала с большой частотой, и лигерад буквально понесло в сторону, как на льду. Я едва удержал его. А ведь это было всего около 30-ти км\ч, и на прямой. А если скорость будет больше, и такое случится в повороте? В общем вывод очевиден – так ездить нельзя. В начале я сильно расстроился. Стал думать о необходимости установки гидравлического амортизатора, а это целая история, увеличение и без того немалого веса, дальнейшее усложнение. Я стал уже рассматривать вариант возврата к резинке вместо пружины. Хоть ход и меньше, но должно быть стабильнее…
Но потом я вспомнил, что уже сталкивался с точно таким же явлением раньше, при чём на этом же лигераде! В тот раз это было на задней подвеске. Разгоняться с холмов было противопоказано из-за возможности улететь с дороги из-за высокочастотного резонанса в задней подвеске. Но ведь я как-то решил эту проблему тогда, по тому что уже больше года гонял со склонов порой развивая скорость более 60-ти км\ч. И я вспомнил, в чём было дело тогда – в недостаточноё жёсткости самой задней вилки при воздействии боковой нагрузки – перпендикулярной лигераду. Когда я сделал заднюю вилку из круглой трубы довольно большого диаметра – я решил эту проблему.
В этот раз оказалось, что причина та же. Внимательно посмотрев на свою новую вилку я понял, что неподрессоренная её часть состоит из обычной велосипеднйо вилки, но лежащей горизонтально, в то время как она предназначена для вертиклаьной нагрузки. Её перья не предназначены выдерживать нагрузки в такой плоскости. В обычном её положении такая нагрузка вообще отсутствует. Естественно перья вилки у меня слегка гуляли (изгибались и пружинили), и это вызвало резонанс при езде. Я подошёл к лигераду и ударил по переднему колесу вбок. Оно легко отклонилось примерно на 1 см, и ещё около половины секунды продолжало вибрировать в этой плоскости! Решение проблемы очевидное – сделать и эту часть треугольной. Я приварил две профильные трубы 15*15*1.5 внизу, сделав таким образом треугольники. Даже после первых прихваток при ударе кулаком колесо больше не поддавалось. Это было очень хороший знак. Я снял вилку и полностью приварил новые распорки.
После этого опять поехал на тот же участок дороги. На этот раз полный контроль! Никаких намёков на резонанс, даже на самых сильных колдобинах, хотя я развил ещё большую скорость, чем в прошлый раз. На радостях ещё погонял по щебёночной дороге. Ближе к вечеру закончил установку и настройку тормозов. Очень интересный эффект – при торможении колесо старается приподнять лигерад (как бы увлекает подвижную часть вилки по ходу своего вращения через зажатые тормоза). Этот эффект компенсирует увеличение давления на перёд лигерада при торможении, и устраняет «клевок», который обычно есть у всех аппаратов, которые тормозят передним тормозом.
Вилка почти готова. Осталось только сделать ограничитель обратного хода, установить датчик спидометра и можно будет менять геометрию самой рамы – опускать каретку.
04.12.2011

После общего пробега новой вилки в 200 км я выяснил следующее:
Неприятная раскачка всё же была, она возрастала при ритмичном педалировании и иногда доходила до опасных значений. Чтобы устранить её мне пришлось сильно ограничить ход вилки предсжав пружину, но даже при этом постоянно слышны удары о верхний ограничитель в такт педалированию.
Уже давно думаю о гидравлическом демпфере, планирую поискать гидравлические элементы от крышек багажников автомобилей.

27.12.2011
Сегодня установил привезённый отцом гидравлический амортизатор неизвестного происхождения. Особенность его в том, что он имеет тугой ход на сжатие и лёгкий на растяжение. К счастью в моей мудрёной вилке можно было использовать оба направления (найти места для установки и на сжатие и на растяжение).

Первый выезд уже в сумерках показал, что даже при полном ходе в 8 см раскачка исчезла полностью, как и эффект катапульты при езде на малой скорости. Как поведёт себя нововведение при мелких высокочастотных колебаниях – покажут испытания. Выеду как только позволит погода.

28.12.2011

Провёл испытания вилки с гидравлическим демпфером. Результат превзошёл все ожидания! Раскачка передней подвески в исчезла полностью. Я снова вернул вилке ход в 8 см. Появились все эффекты, которые ожидались от установки демпфера. Теперь обратный ход колеса примерно в 3 раза медленнее прямого хода, что гасит колебания уже на 2-й волне.
Сильно улучшилась управляемость на плохой дороге. Теперь я могу держать руки на руле вообще без напряжения даже проезжая по остаткам асфальта. Правда теперь очень хорошо чувствуется несовершенство задней подвески, в которой всё ещё есть некоторая раскачка. К счастью я смог переделать второй гидравлический элемент таким образом, чтобы он гасил колебания в правильную сторону и был пригоден для установки на заднюю вилку.
А изменения в поведении передней вилки такие:
1 – Исчезла раскачка
2 – Исчез эффект катапульты на скоростях более 10 км\ч. На меньшей скорости эффект уменьшен, но всё-же есть.
3 – Улучшилось сцепления с дорогой при мелкой вибрации от неровностей
4 – Теперь при попадании в одиночную яму лигерад слегка проседает в первый момент так как вилка распрямляется медленнее, чем сжимается.

Общий вывод – езда стала намного безопаснее. Гидравлические демпферы это очень хорошая вещь, при чём в них нет ничего сложного.

При съёмках демонстрационного видео я исопльзовал в качестве основного препятствия обычный кирпич, проезжая по нему на скорости от 10-ти до 21 км\ч. Камера снимает 30 кадров в секунду.

Вес этого амортизатора – 200 грамм.

4 коментарі до “Рычажная вилка

  1. Уже не помню, я туда наварил много всяких экспериментальных кусков, наверное уже под 30 кг. На днях начну делать новую раму, на которую переставлю и вилку и обтекатели, надеюсь весь вместе с обтекателями уместится в 30 кг, во всяком случае буду очень стараться.

Коментарі закриті.