別在彈簧上打盹~~(再論M-C-K阻尼震盪) @ 二匹貓 's Blog :: 隨意窩 Xuite日誌
  • 2008-03-24 21:57 別在彈簧上打盹~~(再論M-C-K阻尼震盪)
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    我要評分:
     續前篇  FOX F100RLC 輕表現



    地表上,如要討論空氣力學 貓認為方程式賽車絕對是個典範
    而越野避震系統呢?   

    跟著RALLY走就對了!




    以下,貓剪了三段WRC的影片
    (版權已不可考,如有侵權請予告知)
    影片中我們可以觀察到經過專業技師調教過的懸吊系統在越野彈跳中的表現







    乾淨俐落! 我想多數車友一定跟貓有同樣的感覺吧






    所以,這一次貓再來討論懸吊系統中極具關鍵的角色:阻尼(damping)


    由前篇 我想大家對阻尼器應有初步的認識了
    在這一篇貓再進一步討論由阻尼器所產生的  "阻尼力"



    這有點抽象!

    阻尼力其實說起來是一種反作用力(減速)
    這是阻尼力的公式:
    F阻尼=-cv

    - 代表反作用
    c 為阻尼係數
    v 為阻尼器移動速度


    影響c的因素有 阻尼油黏滯值;阻尼孔大小,孔數量,孔深度;溫度...
    一般阻尼器都是由改變阻尼孔大小或數量來改變c

    這應不難理解
    而一般騎乘過程
    中我們不太會去改變c值




    重點在於,一般車友 都容易把阻尼力與 前叉的衝擊力 的相關性 搞混

    注意到了嗎?
    F=-cv 這個公式中,並未提到前叉的衝擊力

    所以,阻尼力跟風阻的概念是相似的
    不管體積如何大的車輛,只要沒有速度就不會有風阻
    在阻尼的實驗中,日常生活中的門弓器就是很好的例子
    當我們用很慢卻很大的力氣去推門,其實並不會遭遇很大的阻尼力
    相反,用很小力量可是卻快速的推門,阻尼力就跟速度成正比增加了



    回到前叉觀點

    以一般無壓縮阻尼的前叉而言:
    其實,會影響回彈阻尼的是前叉受衝擊後要回彈的速度(v)
    這並無關於衝擊的大小





    有壓縮阻尼前叉呢?

    聰明的前叉設計師,便利用阻尼力與速度的特性
    設計出各式的閥門來達成控制壓縮時阻尼啟動時機

    低速壓縮(low speed compression);高速壓縮(high speed compression)
    便誕生了!


    以FOX RLC 前叉而言
    R=Rebound 表示可調式回彈阻尼
    L=Lock 表示可鎖著(貓不喜歡用 "鎖死"來形容)
    C=low speed Compression 表示可調低速壓縮阻尼

    R=Rebound;L=Lock 這二種功能應該不用多說了
    在前一篇應該有解釋了


    這一次就來解釋常讓車友們似懂非懂的低速壓縮(low speed compression)

    low speed compression如要貓來定義,
    貓比較想定義為:慢速衝擊時的阻尼
    這應會比較通俗易懂些

    蠻多車友都誤認為把low speed compression調緊是讓前叉變硬
    其實,這樣的說法是不精確的,前叉軟硬應是彈性體(氣壓,彈簧)所主導的跟low speed compression其實沒啥關係


    low speed compression調緊時,代表的是當遇到比較慢的衝擊時,前叉要壓縮會遭遇比較大的阻尼

    須注意的是,慢的衝擊並不等於比較小的衝擊(例如:下階梯)
    比較快的衝擊也不等於大衝擊(例如:林道下坡)


    而所謂快速的的衝擊,都是以百分之幾秒為單位的
    這樣的衝擊速度一般而言都不是人力可達到的

    也因如此因人類踩踏的晃動,刻意用力試壓前叉....等
    這些人工的衝擊,其實都算是慢速的衝擊
    所以,人們主觀上易誤認為前叉變硬了


    有些聰明的車友便利用調整low speed compression來增加踩踏時的慢速晃動阻尼,而模擬出"踩踏平台" "微能量損耗"

    當然,在避震狂熱份子眼裡 這些都只是一種妥協罷了









    又要正名了!

    一般有配備阻尼器的前叉,其彈性體(儲能器)有2種
    1.利用氣壓(air spring)
    2.線圈彈簧(coil spring)


    利用氣壓儲能的稱為氣壓前叉,這應該沒問題

    貓發現,蠻多車友都會把線圈前叉稱為油壓前叉
    這種說法應是錯誤的

    依前篇,我們可以發現不論氣壓前叉,線圈前叉
    其實都是需要加前叉油來達成阻尼器運作

    而且,在這裡是利用前叉油的在阻尼孔間的流動來達到避震消能目的
    這裡的前叉油跟油壓煞車的煞車油是完全不同的

    一個是用來流動(控速),一個是用來壓的(力傳導)



    如要精確定義這2種前叉的運作機轉:

    1.氣壓儲能,油控阻尼(air spring)

    2.線圈儲能,油控阻尼(coil spring)



    那氣壓前叉與線圈前叉有什麼相異處呢?

    一般而言,氣壓當然會比實體的線圈來得輕
    這沒爭議,貓也沒意見


    線圈除了重之外,難道就沒好處了嗎?
    很多車友一定會回答:線圈的壓縮比較"線性"

    線性? 好籠統的答案     

    實際一點,線性在off road 上有什麼優勢?



    那氣壓前叉比起線圈前叉又有什麼好處呢?
    是調整上比較多樣,也比較方便?



    注意到了嗎?在上列的解答裡 貓加了很多問號????

    下圖:是配備鈦彈簧的 Cane Creek Double barrel 後避震




    先從鈦彈簧談起,老實說用鈦材料去做彈簧對於性能上能有多少提升
    貓是持保留的看法

    輕量?

    下圖是日本開發出來的中空鋼材彈簧

    http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20071024/141174/

    啥~!

    別再懷疑人家的強度了

    因為這條是用在 汽車上的




    與其在高貴材料上動腦筋,挖消費者的荷包
    貓覺得倒不如把心思放在彈簧圈捲的技術上吧!



    彈簧常數k值 (kgf/mm)是最能代表  "一段"  彈簧的特性了
    單位為kgf/mm:當 "某段" 彈簧被壓縮時,每增加1mm行程之負荷力


    再來我們來看相關於k值的公式

    k = ( G × d^4 )  /  ( 8 × D^3× N )
    G= 線材之鋼性模數
    d = 線徑
    D =中心徑
    N =有效圈數

    從上面這個公式我們可知,以同樣線材及線徑來看
    當彈簧直徑越大那k值越小
    圈數越密k值也越小


    以上圖 Cane Creek Double barrel 的彈簧來看
    它從頭到尾都是同一線材,線徑,圈距  所以它的k值是固定的(直捲式彈簧)

    也是大家所稱的  "比較線性"






    下圖為不等距彈簧,且中心徑也有變化

    http://www.aaimotors.tw/Products/pDetail.aspx?pid=020F010003&type=F&cid=01


    不等距彈簧在圈數比較少的地方,比較難壓縮,圈數越多的地方比較好壓縮



    如果,我們在同一條線圈彈簧上
    圈捲數,圈捲直徑 甚至 線徑,鋼材
    我們做適度的變化,那你還覺得線圈前叉能調整的係數比氣壓前叉少嗎?

    畢竟氣壓前叉,注定一輩子都被波以爾P1V1 =  P2V2  鉗制




    "線性" 一定比較好嗎?

    還是其實我們都被廠商牽著鼻子走






     

    http://bbs.kshot.net/showtopic-18196.html

    http://bzj.newmaker.com/disp_art/1220008/5375.html


    http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BB%E5%B0%BC
    倪振華編著,《振動力學》,西安交通大學出版社,西安,1990,
    ISBN 7-5605-0212-1/O·44 R. W. Clough, J. Penzien, Dynamics of Structures, Mc-Graw Hill Inc., New York, 1975, ISBN 0-07-011392-0。(中文版:R.W.克拉夫,J.彭津著,王光遠等譯,《結構動力學》,科學出版社,北京,1981)
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