तकनीक: अनस्प्रंग मास का महत्व

अनस्प्रंग द्रव्यमान, जिसे कभी-कभी अनस्प्रंग वजन भी कहा जाता है, सड़क के उतार-चढ़ाव के बाद वाहन के तत्वों के द्रव्यमान का गठन करता है। इसके विपरीत, पहियों पर लटके वाहन के अन्य तत्वों के द्रव्यमान को "स्प्रंग द्रव्यमान" कहा जाता है।

मोटरसाइकिल पर, अनस्प्रंग वजन में पहिए, टायर, ब्रेक रोटर, कैलीपर्स, लोअर फोर्क ट्यूब और स्विंगआर्म का हिस्सा शामिल होता है। उछला हुआ वजन वह सब कुछ है जो झटके द्वारा समर्थित है - इंजन, चेसिस, ईंधन और राइडर।

यह अनस्प्रंग द्रव्यमान महत्वपूर्ण है क्योंकि यह टायरों को ट्रैक पर रखने की सस्पेंशन की क्षमता से निकटता से संबंधित है।

हमें सीज़र के पास लौटना होगा...

एक सरल उदाहरण: प्राचीन रोम में रथ दौड़ के लिए उपयोग किए जाने वाले घोड़े के रथ में कोई निलंबन नहीं होता है, इसलिए इसका सारा वजन अनियंत्रित होता है। इस प्रकार, पूरे टैंक को ट्रैक के उतार-चढ़ाव का पालन करना चाहिए, जिससे ड्राइविंग में कठिनाई होती है। यदि घोड़े चल रहे हैं और रथ के पहिये एक बड़े उभार से टकराते हैं, तो पहिये क्षण भर के लिए सड़क छोड़ सकते हैं, केवल गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से वे वापस जमीन पर आ जाते हैं।

थोड़ा सिद्धांत

पहिया जितना भारी होगा, उसे गति देने या उसी गति को रोकने के लिए उतनी ही अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी। इस प्रकार, एक भारी पहिये को मोटर से अधिक टॉर्क की आवश्यकता होती है जो त्वरण को सीमित कर देगा। इसके विपरीत, एक हल्का पहिया तेज़ त्वरण की अनुमति देता है।

1 किलोग्राम के पहिये की तुलना में 100 किलोग्राम के पहिये को घूमने से रोकना आसान है क्योंकि इसमें जड़ता कम विकसित होती है। पहिया जितना भारी होगा, ब्रेकिंग उतनी ही कम प्रभावी होगी। ब्रेक लगाते समय आवश्यक पकड़ को भूले बिना...

इसके अलावा, पहिया एक अनियंत्रित, घूमने वाला द्रव्यमान है। घूर्णन गति में कोई वस्तु जड़त्व प्राप्त कर लेती है। एक पहिये की कुल गतिज ऊर्जा E को दो योगदानों में विभाजित किया गया है:

- अनुवाद ऊर्जा, क्योंकि पहिया आगे बढ़ता है। यह गतिज ऊर्जा इसके द्रव्यमान और इसकी अनुवाद गति (1/2.m.v²) पर निर्भर करती है।

– घूर्णी ऊर्जा, क्योंकि यह घूमती है। घूमते हुए द्रव्यमान में गतिज ऊर्जा होती है जो उसके जड़त्व आघूर्ण और उसकी गति (1/2.J.w²) पर निर्भर करती है।

एम के साथ: एक पहिये का द्रव्यमान / वी: अनुवाद गति / जे: पहिया की जड़ता का क्षण / डब्ल्यू: घूर्णन गति

त्रिज्या R (द्रव्यमान m के एक पहिये के आकार का अनुमान) के एक बेलनाकार आकार के लिए हम जड़ता के क्षण की गणना इस प्रकार करते हैं: J = 1/2.m.R²

रैखिक गति और घूर्णी गति के बीच संबंध बनाने के लिए निम्नलिखित संबंध का उपयोग करें: v = R w, फिर प्रत्येक घूमते पहिये द्वारा वाहन में जोड़े गए समतुल्य द्रव्यमान M का अनुमान लगाया जाता है:

1/2 M.v² = 1/2 (1/2.m.R²).(v/R)², जो M = 1/2 m देता है

इसका मतलब यह है कि प्रत्येक पहिया अपने जड़त्व आघूर्ण (घूर्णन) के कारण वाहन में समतुल्य द्रव्यमान M = 1/2 m जोड़ता है। यह मोटरसाइकिल के 2 पहियों के योग में आता है: T = 2.M = 1.m। दूसरे शब्दों में, मोटरसाइकिल पर पहियों का समतुल्य द्रव्यमान (एम = एक पहिये का द्रव्यमान) 2 मीटर + 1 मीटर = 3 मीटर (स्थैतिक द्रव्यमान का 2 मीटर और घूर्णी जड़ता के कारण 1 मीटर) के बराबर है।

सभी गणनाओं को दोहराकर, दोनों पहियों को 2 किलोग्राम तक हल्का करने में सक्षम होने से, हम 1 किलोग्राम जड़ता बचाते हैं, जो नगण्य से बहुत दूर है।

यदि अनस्प्रंग द्रव्यमान महत्वपूर्ण है, तो पहिये को सड़क के उतार-चढ़ाव का पालन करने में कठिनाई होगी: सदमे अवशोषक द्वारा अवशोषित होने पर एक उतार-चढ़ाव प्रभाव पैदा होगा। यदि जड़ता सदमे अवशोषक की अवशोषण क्षमता से अधिक है, तो पहिया सड़क में प्रत्येक अपूर्णता पर उतार सकता है, या यहां तक ​​कि दोलन को कायम रख सकता है (और बकबक का कारण बन सकता है)। अनस्प्रंग द्रव्यमान जितना कम होगा, शॉक अवशोषक उतनी ही आसानी से और तेज़ी से घटना को पकड़ लेगा और टायर उतना ही अधिक जमीन के साथ संपर्क बनाए रखेगा।

इस प्रकार, पहिये का द्रव्यमान कम होने के कारण, हम धक्कों के पीछे कम उड़ान भरने के लिए डंपिंग की कठोरता को तदनुसार बढ़ा सकते हैं। फिर हम पुण्य चक्र में प्रवेश करते हैं: टायर अधिक लचीला हो सकता है क्योंकि इसमें कम अनियमितताएं होती हैं, और इसलिए यह हल्का होता है। रिम और भी बेहतर ढंग से निलंबित होगा। स्प्रिंग्स और शॉक अवशोषक कम महत्वपूर्ण बलों से गुजरेंगे क्योंकि उनमें संघर्ष करने के लिए कम जड़ता है और उन्हें अधिक हल्के ढंग से आयाम दिया जा सकता है। बाइक हल्की है और इसकी पकड़ भी बेहतर है।

इंजन के साथ सादृश्य

यहां वाल्व पैनिक (जिसकी तुलना "फ्लोटिंग" वाल्व से की जा सकती है) के साथ एक सादृश्य बनाया जाना है। इंजन के इनटेक और एग्जॉस्ट वाल्व घूमने वाले कैम द्वारा सक्रिय होते हैं, और कैम लोब एक प्रकार की "सड़क में टक्कर" से ज्यादा कुछ नहीं है, सिवाय इसके कि यह बहुत चिकना है। वाल्व स्प्रिंग सामान्य रूप से वाल्व तंत्र को कैम लोब के संपर्क में रखने के लिए पर्याप्त कठोर होता है, लेकिन यदि इंजन अपने आकार से बहुत अधिक गति करता है, तो कैम इतनी तेज़ी से घूम सकता है कि वाल्व एक पल के लिए कैम प्रोफ़ाइल पर "तैरते" हैं। वाल्वों की यह घबराहट उन्हीं नियमों का पालन करती है जैसे वाहनों के पहिये धक्कों के ऊपर से गुजरते हैं।

इंजन पर वाल्व के मामले में, इंजीनियर चलने वाले हिस्सों को जितना संभव हो उतना हल्का बनाना चाहते हैं ताकि वाल्व स्प्रिंग कैम के संपर्क में रह सके। मोटरसाइकिल के अनस्प्रंग द्रव्यमान के साथ भी यही किया जाता है।

समाधान क्या हैं?

कोई चमत्कारिक समाधान नहीं है, आपको सभी गैर-निलंबित तत्वों पर वजन बचाना होगा।

नेमि इसे एल्यूमीनियम या यहां तक ​​कि मैग्नीशियम से बनाकर जितना संभव हो उतना हल्का बनाया जाता है। टायर 1970 के दशक के प्रत्येक विकर्ण का वजन 4.5 किलोग्राम तक होता था, जिसमें एक आंतरिक ट्यूब का अतिरिक्त वजन (प्रति ट्यूब एक अच्छा किलो जोड़ें) शामिल था। का आगमन ट्यूबलेस रिम्स 1980 के दशक में आंतरिक ट्यूब पर प्रतिबंध लगा दिया गया और 1984 के बाद विकर्ण टायर निर्माण से अर्ध-रेडियल निर्माण में परिवर्तन ने प्रत्येक टायर के वजन को 1.5 किलोग्राम तक कम करना संभव बना दिया।

लेस पहिये की धुरी ठोस, भारी लेकिन बहुत लचीले, को हल्के लेकिन अधिक कठोर ट्यूबलर एक्सल द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

लेस ब्रेक डिस्क 1972 में 7 मिमी मोटे थे। तब से उनकी जगह बहुत हल्की और संकरी 5,5 मिमी मोटी डिस्क ने ले ली है। मोटोजीपी के मामले में, धातु को डिस्क से बदल दिया जाता है carbone अल्ट्रा-लाइट (बारिश में भी)।

लेस ब्रेक कैलिपर्स भी बहुत विकसित हुए हैं. 1970 के दशक की शुरुआत में, उनमें से प्रत्येक का वजन 1.5 किलोग्राम तक हो सकता था। लेकिन आकार और तनाव विश्लेषण (सीएडी, कंप्यूटर एडेड डिजाइन के माध्यम से) के माध्यम से, उन्हें बहुत कम वजन - लगभग 500 ग्राम - के लिए परिष्कृत किया गया है, जबकि अभी भी उत्कृष्ट ब्रेक लीवर अनुभव देने के लिए कठोरता है।

के रूप में पांचा वह स्वयं बन गई उलटा, यानी शीर्ष पर तेल युक्त भाग के साथ ताकि यह हल्का भाग (पिस्टन) हो जो निलंबित न हो। यह एक अलग तेल भंडार के साथ शॉक अवशोषक के साथ और भी बेहतर है, जो चेसिस पर तय किया गया है और इसलिए पूरी तरह से निलंबित है।

यदि हम वाल्वों के साथ सादृश्य पर लौटते हैं, तो हल्के वज़न की प्रक्रिया में रॉकर आर्म्स और उनकी छड़ों से ओवरहेड कैमशाफ्ट वाले हल्के वाल्वों में संक्रमण होता है। पुरानी प्रणाली में, कैम एक लिफ्टर या कैम फॉलोअर को ऊपर उठाता था, जो बदले में एक पुश रॉड को ऊपर उठाता था। पुश रॉड ने रॉकर आर्म को झुका दिया, जिसके दूर के सिरे ने, वाल्व स्टेम के सिरे से टकराते हुए, वाल्व को ऊपर उठा दिया।

लेकिन एक आधुनिक ओवरहेड कैंषफ़्ट प्रणाली में, पुशरोड और रॉकर आर्म का अतिरिक्त भार समाप्त हो जाता है, और कैम वाल्व को सीधे संचालित करता है, सबसे खराब स्थिति में बहुत हल्के डिटेंट के माध्यम से, वाल्व फ्लोट को रोकने के लिए वाल्व स्प्रिंग के केवल आधे दबाव की आवश्यकता होती है और वाल्व को कैम लोब के निरंतर संपर्क में रखें।

इसलिए, मोटरसाइकिल के अनियंत्रित वजन को हल्का करके, किसी दी गई उबड़-खाबड़ सड़क पर "टायरों को तैराने" के लिए अधिक गति की आवश्यकता होती है, और जब कोई टायर क्षण भर के लिए सड़क की सतह को छोड़ देता है, तो यह बहुत तेजी से संपर्क में आता है।

 

 

 

आइए कुछ सिद्धांत पर वापस जाएं... त्वरण, जिसकी गणना जी में की जाती है, त्वरित वस्तु के द्रव्यमान और उसे तेज करने के लिए आवश्यक बल के बीच का अनुपात है (इस मामले में, निलंबन के वसंत का बल) . एक मोटोजीपी बाइक का वजन लगभग 250 किलोग्राम (सवार के साथ) होता है, और यह देखते हुए कि वजन समान रूप से वितरित किया जाता है, इसका मतलब है कि प्रत्येक पहिया 125 किलोग्राम वजन का समर्थन करता है। यह मानते हुए कि अनस्प्रंग द्रव्यमान 12,5 किलोग्राम प्रति पहिया है (गणना को सरल बनाने के लिए), तो यदि पहिया एक टक्कर पर जाने के बाद "तैरता" है, तो इसे ट्रैक संपर्क पर वापस लाने के लिए 125/12,5 = 10 जी लगेगा। कल्पना कीजिए कि अगर अनस्प्रंग असेंबली का वजन दोगुना या 25 किलोग्राम हो, तो इसे जमीन पर वापस लाने के लिए आवश्यक त्वरण 20 ग्राम होगा, वह भी दोगुना!

इससे स्पष्ट रूप से पता चलता है कि कम अनस्प्रंग वजन वाली मोटरसाइकिल भारी पहियों वाली मोटरसाइकिल की तुलना में "व्हील फ्लोट" के बिना, किसी न किसी कोने से बहुत तेजी से गुजर सकती है।

इससे यह भी पता चलता है कि क्यों चेसिस में कुछ पार्श्व लचीलेपन वाली मोटरसाइकिलों में कठोर चेसिस वाली मोटरसाइकिलों की तुलना में अधिक मोड़ने की गति (उच्च झुकाव कोण पर) हो सकती है। एक चेसिस कठोर होती है क्योंकि परिभाषा के अनुसार यह झुक नहीं सकती, धक्कों पर उछल नहीं सकती, सड़क की सतह से संपर्क खो सकती है और बग़ल में कूद सकती है। एक अधिक लचीली चेसिस कांटे या स्विंगआर्म के लचीलेपन को टक्कर लेने के बजाय उसकी भरपाई करने की अनुमति देती है। यह लचीली चेसिस टायरों को छोटे उभारों को बेहतर ढंग से अवशोषित करने की अनुमति देती है।

निलंबन अकेले ही इसे क्यों नहीं संभाल लेता? आधुनिक टायर 60 डिग्री से अधिक झुकने वाले कोणों की अनुमति देते हैं, निलंबन धक्कों से काफी अलग दिशा में चलता है (टक्कर ट्रैक पर लंबवत होता है, जब बाइक झुकती है तो निलंबन कम या ज्यादा क्षैतिज रूप से काम करता है)। और भले ही हम बहुत जटिल भौतिक प्रणालियों का मॉडल बनाने में कामयाब हो जाएं, फिर भी इस तरह की घटनाओं की सटीक गणना करना बहुत जटिल है, क्योंकि ट्रैक पर ड्राइवर की भावना और कौशल से बढ़कर कुछ भी नहीं है...