Мифы о пружинах и амортизаторах

[green_weevil]

Почитывая посты в фордопружинах и полусубаруподвеске уже не раз натыкаюсь на то что очень уважаемые форумчане(надеюсь они включатся в дискуссию) утверждают что на раскачку автомобиля влияют какие то там характеристики энергоемкости пружины 🤦‍♂️ . Это конечно очень сильно ломает мозг, т.к. всегда считал что за раскачку отвечают аммортизаторы, а понятие энергоемкость относится к подвеске вцелом, пружина имеет характеристику жесткости.
Нарыл петлю гестерезиса характеристики упругости подвески легкового автомобиля:



Ширина лепестка - это по сути работа амортизатора. Если увеличивать жесткость пружины без замены аморта лепесток сузится - получим раскачку. Если пружина будет слишком мягкой лепесток расширится, подвеска станет дубовой.
Если оставляем неизменной пружину и более ватный аморт - тут лепесток сужается, получаем раскачку.
Блин, хотел во флейме 🤦‍♂️

[=LD=]

Блин, хотел во флейме 🤦‍♂️

Ваше желание исполнено

[opossum]

.....  лепесток сузится - получим раскачку. Если пружина будет слишком мягкой лепесток расширится, подвеска станет дубовой.

а не наоборот?  🤔
на дубовость подвески большей степени влияют амы, точнее их потроха ( газ-масло ) ну мне думается так.

[green_weevil]

а не наоборот?  🤔
на дубовость подвески большей степени влияют амы, точнее их потроха ( газ-масло ) ну мне думается так.

Ну Geyf отмечая излишнюю жесткось фобоса говорит про раскачку, пока подтверждается теория 😆.
Ах да, про дубовость. Из графика следует так. Я это давно еще на велосипедной вилке проверял, у меня она давление долго не держала, сдувалась (газовая вилка). Так чтобы по шоссе нормально ехать и чтобы вилка не раскачивалась я почти до конца закручивал клапан чтобы сделать помедленней отскок (регулировка демпфирования), тем самым сделав её дубовой. Т.е. получается слабая пружина + сильный аморт = дубовая подвеска.

[Perezx]

Как-то все очень просто - одна кривая и все тут.
Берем в руки амортизатор. Он максимально распрямлен, шток торчит на строго определенную длину. Начинаем заталкивать шток. Усилие, в общем случае, переменное, зависит от:
- расстояния, которое прошел шток; причем зависимость нелинейная,  непропорциональная, "горбиком" с разницей в 20% примерно
- скорости движения штока; нелинейно, зато пропорционально: чем быстрее - тем больше усилие;
- температуры
Короче, трехмерный график.
В конце концов, мы полностью затолкаем шток внутрь. Амортизатор дальше сжать нельзя. Вычтем по 20% с каждого края - получим рабочий интервал амортизатора. Взглянув в наш трехмерный график (заранее запасшись данными о температуре и ускорениии, с которым болтается кузов), мы узнаем, какой массой можно нагрузить амортизатор, чтобы отрабатывать нагрузки. Но! он ведь будет держать эту массу в самом верхнем положении, значит, вверх у подвески хода не будет. Так не пойдет.
Берем пружину. С ней все проще: пропорциональная (но нелинейная) зависимость от хода сжатия - и все.
Вычисляем: полностью разжатая пружина не должна выдергавать шток из амортизатора, полностью сжатая (под максимально допустимой нагрузкой) - давать амортизатору складываться полностью. Геометрические размеры и нагрузки нам известны, остается подгонять жесткость пружины и жесткость амортизатора. Наша задача - добиться того, чтобы амортизатор выбирал весь свой рабочий ход (раз), разница в потенциальной энергии в нижнем и верхнем положении была максимальна (два), крутизна зависимости накопленной энергии от хода подвески росла вместе с ходом подвески (три).
Все очень просто, если делать руками, и очень сложно, если считать на ЭВМ 😀

[green_weevil]

Как-то все очень просто - одна кривая и все тут.

Зато все логично и понятно 😂 Эта кривулина насколько я понял одна из основ подвескостроения, во всяком случае с неё начинается методичка по расчету цилиндрических пружин подвески автомобиля МГТУ "МАМИ".
Далее согласен с тем что смоделировать работу подвески - сложно, остается методом проб и ошибок последовательно подбирать компоненты.
В моем случае, я имел изначала сток пружины и аммортики каяба газ-масло. Подвеска была дубовая и ватная (удары в кузов - сильные амморты и крены в поворотах - слабые пружины). Я решил сделать ход конем: сменил пружины на фм2 (усилен) и аморты марк (масло). Подвеска по началу казалась офигенной, но потом я понял что получилась все таки вата - крены стали меньше, стыки не чувствуешь, но и на волнах и ухабах энергоемкости не хватает. Налицо слишком сильные пружины и слабые амморты. В итоге у меня теперь 2 пути: сток пружины + марк, либо фм2 + каяба. Во втором случае придется пилить пружину, но подвеска должна получиться позабористее 😆.

[Magikan]

мое имхо по пружинам\амортам.

сток пружины + плаза спорт - упругая подвеска.
бэхо пружина с той же плазой - жесткая, но работающая подвеска
сток пружина + сток аморт - раскачка.

чото не сходится с первым постом.

[Paulson]

Вторая и третья книги (из 5-ти) серии "Шасси автомобиля" - "Элементы подвески" и "Амортизаторы, шины и колеса"

[Perezx]

Аморты не просто "сильные" или "слабые". Один может иметь требовать бОльшего усилия, чем другой, при медленном нажатии, но "сдуваться" под динамической нагрузкой. К нему надо пружины подохлее, но с более крутой характеристикой жесткости. Поставите с пологой - будет жесткая, но легко пробиваемая подвеска. И это, кстати, тоже может быть оправдано. При езде по ровному асфальту, например. Факторов такое количество, что вынести однозначное суждение, что хорошо, а что плохо - пустая затея.
Мне, например, нравятся фордопружины с аммами бильштайн. Да, мягко. Да, валится в поворотах и никакого драйва. Но, тем не менее, я невозбранно поворачиваю на 90 градусов при 40 км/ч и не вынужден объезжать каждый окурок на дороге. И за 1500 км Москва-Крым ничего не заболело и не отвалилось.

[ABars]

Все нижесказанное исключительно мое ИМХО!

Извините, уважаемый Perezx, нонельзя же так грубо коверкать физику.

...
- скорости движения штока; нелинейно, зато пропорционально: чем быстрее - тем больше усилие;
...

Нелинейно и пропорционально - взаимоисключаюшие понятия.

...
Берем пружину. С ней все проще: пропорциональная (но нелинейная) зависимость от хода сжатия - и все.
...

Помимо того, на что обращалось ваше внимание выше, существует мнение, что если пружина характеристика пружины становится нелинейной, значит деформация её материала перестала быть упругой, и в пружине происходят необратимые изменения.

...
полностью разжатая пружина не должна выдергавать шток из амортизатора
...

Она должна просто выпадать из чашек?

Зато все логично и понятно 😂 Эта кривулина насколько я понял одна из основ подвескостроения, во всяком случае с неё начинается методичка по расчету цилиндрических пружин подвески автомобиля МГТУ "МАМИ".

Это чтобы сразу кузов не погнуть. А потом кучу аммортизаторов и пружин катают по всемозможным дорогам-буеракам и щупают их попкой.

У каждого свои дороги и свои представления о комфорте-управляемости. Дюже сложную тему вы пытаетесь затронуть.

[green_weevil]

мое имхо по пружинам\амортам.

сток пружины + плаза спорт - упругая подвеска.
бэхо пружина с той же плазой - жесткая, но работающая подвеска
сток пружина + сток аморт - раскачка.

чото не сходится с первым постом.

Вы же понимаете что увеличивать жесткость пружины безгранично нельзя. Это я к тому что чтобы сделать работу плазы спорт ватной массы москвича не хватит.

[green_weevil]

Paulson, спасибо за наводку. Почитал, кое в чем разобрался. На графике из первого поста речь идет о силе трения в подвеске, она не имеет ничего общегос демпфировпнием. НО характеристика демпфирования имеет похожий вид. А еще сила пружины тоже влияет на демпфирование, т.е. увеличние жесткосьи пружины приводит к увеличению скорости отбоя, но в то же время снижается скорось сжатия. Большинство гражданских амортизаторов имеют отношение Vсж/Vотб больше 1 (от 3 до 5), а работа подвески считается оптимальной если 1, и это используется в спорте.
Так же амортизаторы бывают односторонние и двусторонние. Самая беда в том что характеристики амортиков нигде не найти.

[Perezx]

Все нижесказанное исключительно мое ИМХО!

Извините, уважаемый Perezx, нонельзя же так грубо коверкать физику.
Нелинейно и пропорционально - взаимоисключаюшие понятия.

Пропорцией называется соотношение y = k * x (ну или в привычной записи x/y = k).
Если k > 0 - пропорция прямая, k < 0 - пропорция обратная.
Если k не константа, зависимость нелинейная. Но если при этом k  меняется в небольших пределах и не меняет знака, термины "прямо пропорционален/обратно пропорционален" применимы.
И при чем тут физика, если речь о математике.

Помимо того, на что обращалось ваше внимание выше, существует мнение, что если пружина характеристика пружины становится нелинейной, значит деформация её материала перестала быть упругой, и в пружине происходят необратимые изменения.

Опять же, k не константа, но пределы изменения невелики и оговариваются отдельно.
Ради интереса измерьте пружинку динамометром и линейкой.

[ABars]

Меня, почему-то, немного не так учили... 🤔

Из Википедии (первое, что попалось под руку):

Прямая пропорциональность — функциональная зависимость, при которой некоторая величина зависит от другой величины таким образом, что их отношение остаётся постоянным. Иначе говоря, эти переменные изменяются пропорционально, в равных долях, то есть, если аргумент изменился в два раза в каком-либо направлении, то и функция изменяется тоже в два раза в том же направлении.

Графиком прямой пропорциональности является прямая линия, проходящая через начало координат.

Обра́тная пропорциона́льность — это функциональная зависимость, при которой увеличение независимой величины(аргумента) вызывает пропорциональное уменьшение зависимой величины(функции).

Формулы почему-то не вставляются. Так что вот: https://ru.wikipedia.org/wiki/%CF%F0%EE%EF%EE%F0%F6%E8%EE%ED%E0%EB%FC%ED%EE%F1%F2%FC

[Perezx]

Ладно, замнем для ясности. Будем читать "y = kx, k >0" там, где я написал "пропорционально".

[Geyf]

Почитывая посты в фордопружинах и полусубаруподвеске уже не раз натыкаюсь на то что очень уважаемые форумчане(надеюсь они включатся в дискуссию) утверждают что на раскачку автомобиля влияют какие то там характеристики энергоемкости пружины 🤦‍♂️ . Это конечно очень сильно ломает мозг, т.к. всегда считал что за раскачку отвечают аммортизаторы, а понятие энергоемкость относится к подвеске вцелом, пружина имеет характеристику жесткости.

Включусь в обсуждение, хотя тема, честно говоря, сложна для простого гуманитария...  🚬
Вот упомянули про фобос в сравнении с фордами. В моем случае и то и другое использовалось с одинаковыми амортами (на тот момент бильштайн).
Так вот, создается впечатление, что пружина, кроме собственно жесткости, еще имеет характеристику линейности этой жесткости во всем диапазоне. И чем она плавнее, тем лучше.
На машине это выглядит так: фобос из состояния покоя прожать нереально - он вроде бы зверски жесткий. На самом деле если он прожался, начинаются странности - мелкая раскачка, и даже пробои - уже в сжатом состоянии. Это хорошо ощущается в нагруженном в повороте колесе, когда оно ловит кочку. Иногда такую же картину замечали на резанных пружинах...
Видимо, когда пружина сделана из овна, характеристикой ее линейности никто не заморачивался...
С фордом все в точности наоборот: сразу прожимается легко, но далее усилие в разы растет - наверное как и должно быть с изделием данного предназначения.
Именно это мы условно подразумеваем под понятием энергоемкости. Понятно, что один и тот же аморт в этих двух случаях ведет себя по-разному...

ЗЫ. Я так понял, график в первом посте взят отсюда? -
https://window.edu.ru/library/pdf2txt/736/78736/59518
Интересно про асимметричность пружины в макферсоне - наконец узнал для чего это делается:


А вот, кстати, цитата оттуда же, подтверждающая правильность пружины форда и ущербность фобоса:
"Для получения высокой плавности хода необходимо иметь ... большую величину статического прогиба пружины. Для современных легковых она принята как 10-25см."
Соотв, максимальная плавность хода достижима в этом диапазоне - это фактически нормальный рабочий ход подвески 15см.
Для фобоса, по ощущениям, статический прогиб где-то 3-15см, что более характерно для грузовиков (там принято 8-12см)  🤣

[Paulson]

С фордом все в точности наоборот: сразу прожимается легко, но далее усилие в разы растет - наверное как и должно быть с изделием данного предназначения.

Просто - "должно быть", без "наверное" 😀

[Geyf]

green_weevil, если говорить о самостоятельном математическом расчете пружин, то здесь очень важен параметр неподрессоренных масс. Допустим, есть некоторые усредненные значения для сток 41 со штампами. А если машин на R15 с 205-ми тапками, с волгосуппортом и вентилями? - все это надо рассчитывать.
Собсно, всегда учитывается любым передовым ино-производителем при расчете комплектации/мощности/колес...

[green_weevil]

Насколько я понял пружина имеет несколько характаристик, собственно все они относятся к геометрическим размерам. Эти размеры подгоняются так, чтобы пружина влезла в подвеску. Основной критерий - влезет/не влезет внешний диаметр. Комбинацией остальных достигается требуемая жесткость (крутизна жесткости), предварительное поджатие, ход подвески. Далее о качестве пружин. Есть понятие модуля упругости, а есть предел текучести. Модуль упругостм как правило характен для марки стали, т.е. он практически одинаков для группы пржинных сталей (но это еще по справочнткам проверить надо). Этот модуль используется для расчета жесткостипружин. Предел текучести в основном определяет качество пружин. Т.е. он зависит от термообработкт. Грубо выражаясь, если металл недокалить то металл получится малопрочным, т.е. в результате работы пружина быстро просядет т.к. деформация из упругой перейдет в пластическую. Если металл перекалить то пружина получится хрупкой и в какой то момент, накопив усталость, начнет терять витки (будут отламываться). Во всех случаях модуль упругости будет одинаков.
Ps. Применительно к пружинам вместо модуля упругости используется модуль сдвига, но это очень родственные характкристики, ноги растут из закона Гука.

[Perezx]

Не-не-не, мы сейчас об износе пружинок не говорим, все пружины новые у нас.
А вот зависимость жесткости (ага!) от сжатия - штука важная. Как раз для того, чтоб она не была постоянной/линейной делают пружины с переменным витком. Вот только Фобосу это нихрена не помогает.