Расколбас руля (Воблинг на мотоцикле) и что с ним делать

[ProgressRT 0]

по материалам аварии, произошедшей с одной из мото-гражданок, просили создать тему

"Расколбас руля и что с ним делать"

 

как вы посоветуете поступить?

[Azazello 48]

Приведу статьи на эту тему:

 

ВОББЛИНГ - ЭТО РАСКОЛБАС, А НЕ МЕЖДОМЕТИЕ    

О РУЛЕВЫХ ДЕМПФЕРАХ

Тот, кто ездил на современном спортбайке, знает на собственном опыте или уж точно слышал от друзей, что при приземлении после "свечи" или просто на неровной дороге переднее колесо начинает "колбасить": руль бьется в конвульсиях от упора до упора, и зачастую такой "цирк" заканчивается падением. Если полагаете, что подобное случается только с "чайниками", то ошибаетесь. Причина "расколбаса" кроется не столь в драйверских способностях водителя, сколько в конструктивных особенностях современных спортбайков. Для достижения острой управляемости байка угол наклона рулевой колонки делают небольшой (22-24 градуса от вертикали). А чем он меньше, тем меньше вылет вилки и тем меньшая сила возвращает переднеее колесо вместе с вилкой в исходное положение после проезда неровностей.

Если вспомнить физику колебаний, становится ясно, что "вобблинг" (так называют это явление профессионалы) - ничто иное, как неизбежные гармонические резонансные колебания вилки. Чтобы они возникли, нужен сильный начальный импульс - будь то наезд на кочку или касание дороги чуть повернутым относительно направления движения передним колесом после "козления". А чтобы колебания продолжались, требуется действие внешней квазиупругой силы (уж простите за "страшную" терминологию, но "слова из песни не выкинешь"), коей являются напряженные руки пилота, пытающегося стабилизировать неуправляемый байк.

В 1996 году Suzuki сделала шикарный мотоцикл TL1000S - великолепный, злой "литровый" твин, с узкой и лёгкой алюминиевой рамой, спортивной геометрией шасси. Мотоцикл, не напрягаясь, "козлил" с газа на первых двух передачах. Соответственно, при активной езде выход из поворота на одном заднем колесе "прилагался" к мотоциклу бесплатным сыром в красочной упаковке. Дебют был удачным - все писали хвалебные отзывы и пели дифирамбы. Но когда мотоцикл пошел в продажу, начались проблемы: на нем стали биться люди. Причем с пугающей регулярностью. (Как же изъяны машины проморгали эксперты мотоизданий на презентационных тестах?.. Всё просто - на то они и эксперты, что умеют ездить и не придают значения мелким недостаткам, считая их особенностями или не более, чем "чертами характера" мотоцикла, но в руках рядового пользователя мелочи выливались в серьезные последствия). Японский концерн просчитался с геометрией рулевой системы. Маленький вылет передней вилки, хорошие подшипники в рулевой колонке и мощный мотор сложились в убойный коктейль, который завоевал титул "Расколбас года". И до сих пор TL1000S вспоминают как самый "колбасный" мотоцикл всех времен и народов.

В английском языке существуют четыре термина, и все они переводятся на русский как "расколбас". Давайте рассмотрим их в порядке нарастания эффекта.

1. Шимми (Shimmy). Это небольшая тряска руля при езде по неровностям. Явление возникает, когда наезжаешь на продольную по отношению к направлению движения линию срезанного асфальта или трещину в покрытии. Как правило, шимми ничем опасным не грозит - просто возникает тряска руля. Неприятно, но не смертельно. Старайтесь не напрягать руки - сама угаснет.

2. Вобблинг (Wobbling). "Bo блин!" тут не причем, как и русское "вобла", если решите, что явление, обозначенное этим термином, сродни движению рыбы в воде. Вобблинг - это уже резонансные колебания. "Лечатся" они тем, что добавляешь газа или притормаживаешь задним тормозом. Механическое средство борьбы с явлением - рулевой демпфер: он заставляет вобблинг "скиснуть" на втором-третьем колебании или вовсе не позволит возникнуть.

3. Вэйви (Weave). B него может трансформироваться вобблинг и перерасти в виляние задом, если очень сильно сжимать руль напряженными руками или же в случае, если затянуть регулятор демпфера до максимума. Это когда не один руль ходит ходуном, а "колбасит" весь мотоцикл вместе с мотоциклистом. Чтобы выйти из этих колебаний, нужно ослабить хватку руля, расслабить руки и плечи, немного притормозить задним тормозом. И не затягивать регулировку демпфера до упора!

4. "Тэнкслэппинг" (Tankslapping). Это уже неизлечимо и с вероятностью 95% приводит к падению. Система достигла максимальной амплитуды резонансных колебаний, руль уже вырвало из рук и бьет от отбоя до отбоя. Единственное, что можно сделать - нажать на задний тормоз. Но надеяться, что это поможет, не приходится. Будьте готовы начать скольжение по асфальту или крутить в воздухе пируэты (мои вам соболезнования). От этого не спасает ничто - ни демпфер, ни затягивание подшипников рулевой колонки, ни руление расслабленными руками. Ни один из мотоциклов не избавлен от подобных неприятностей, другое дело, что вероятность попасть в подобную ситуацию очень мала, и чем современнее мотоцикл - тем она меньше.

Но вернемся к Suzuki. Для устранения проблемы с TL1000S (на нем вобблинг нередко перерастал в "тэнкслэппинг") на мотоцикл начали штатно устанавливать рулевой демпфер. Не сказать, что он низвел "на нет" сюрпризы с управляемостью на аппарате, но помог существенно - жалобы прекратились. С тех пор Suzuki устанавливает демпферы на все спортивные мотоциклы. На всякий случай.

Это самые простые гидравлические демпферы - нерегулируемые (рис. А). Шток с поршнем (2) ходит в закрытом корпусе-цилиндре (1), внутри - масло. В поршне расположены перепускные клапаны (4). Сальники (3) с обеих сторон корпуса, они не дают маслу вытечь. Необслуживаемо, но недорого, и работает надежно. Не очень удобно то, что для каждой модели требуются клапаны с индивидуальными характеристиками, масло "индивидуальной" вязкости. И невозможно самостоятельно регулировать. Номинально устройство есть, оно работает, но многих не устраивает. Поэтому его нередко меняют на регулируемые (рис. Б и В) варианты.

Регулировки сечения перепускных клапанов можно встроить в поршень (рис. Б) и вывести регулировочный винт (5) на конец штока (это решение использует HyperPro). A можно иначе - сделать поршень сплошным, в корпусе проточить "обводной канал" (6) и установить клапан с регулировкой (4 и 5) на корпус (1), как это делает Ohlins. Второй вариант несколько сложнее в производстве, но надёжнее в эксплуатации - именно поэтому демпферы "Ёлинс" считаются в России самыми надежными.


DEAN, Москва

 

Вобблинг

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

 

Вобблинг (англ. wobbling, wobble, «шимми», в народе — расколбас) — эффект возникновения на большой скорости нарастающих колебаний (~4-10Гц) переднего колеса мотоцикла, велосипеда или шасси самолета относительно курсового направления. Другое название — «шимми» — происходит от популярного в начале XX в. танца, для которого характерно быстрое покачивание плечами вправо-влево.

Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми»

Вобблинг опасен тем, что возникает только на больших скоростях движения. Он требует немедленных действий от водителя и даже они не гарантируют успех. Самые опытные гонщики могут попасть в такую ситуацию, что регулярно наблюдается в соревнованиях на трассах шоссейно-кольцевых мотогонок. В авиации были случаи разрыва колёс и излома стоек шасси.

Подробней в контексте управления мотоциклом.

Вобблинг — это явление, когда рулевое колесо после отрыва от дорожного покрытия приземляется уже под некоторым углом относительно курса движения мотоцикла. При этом, в результате наклона вилки, возникает импульс, толкающий руль в противоположную отклонению сторону, что на относительно малых скоростях способствует сохранению равновесия и направления движения. Но если скорость значительно превышает расчётную, то при определённой массе мотоцикла импульс получается достаточно сильным, чтобы руль отклонился дальше, чем курсовое направление. Следует учесть, что в момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии уходит в амортизатор и в раму, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний рулевого колеса относительно курса. Началом для такой реакции могут послужить: неровности дороги, состояние дорожного покрытия, качество протектора, динамика разгона и т. д.

Борьба с вобблингом

Способы пресечения шимми на самолётах ещё во время Великой Отечественной войны изучал М. В. Келдыш, за что в 1946 году получил Сталинскую премию.

С точки зрения ТАУ, шимми — это неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. — и действия водителя. Лучший способ бороться с вобблингом — не допускать его возникновения. Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.

Возможности выхода из воблинга: на начальной стадии — открытие газа (ускорение), расслабление рук, перенос веса тела ближе к задней оси мотоцикла. В последующем (на «раскачке»): на прямых — резкий задний тормоз, на поворотах — общепринятой тактики не существует.

[ProgressRT 0]

ну вот уже и есть ответы и очень грамотные.

Единственное что нужно отменить, это начало статьи - после опускания мотоцикла из свечи.

 

Следовательно чтобы избежать воблинга, нужно избегать отрыва переднего колеса от дорожного покрытия.

А это в свою очередь требует отличных навыков контролирования ручки газа, то что на адванс райдинге носит название - чувство ускорения / чувство газа.

[Karlson 2]

как вы посоветуете поступить?

этот вопрос лучше чем вот это Ваше утверждение )) из той темы ))

Легкий вобл можно искоренить взявшись покрепче за руль.

там-же был ответ  

http://moto.swissblog.ru/kak-prekratit-raskolbas-mototsikla-wobbling.html

 а есть еще такая книжечка )))

http://www.moto-instruktor.su/wp-content/uploads/2011/09/nick_ienatsch_rus.pdf

[Azazello 48]

 Итак, первоочередные факторы влияющие на появление вобблинга это вынос вилки. Чем длиннее вилка и чем больше угол вилки к вертикали, тем меньше шанс получить расколбас. При маленьких углах это может стать причиной падения, да еще и какого Спецэффекты в виде фейерверков из пластика и стекол фар... ммм. Но не будем о грустном и дорогом

 

Для примера берем стрит-байк на котором удобнее всего ездить по городу, вертикальность вилки обеспечивает отличную маневренность, но плохую управляемость на больших скоростях. С другой стороны отсутствие ветрозащиты в классиках не позволяет разогнать данный девайс до скоростей спорт-байка, поэтому мы жертвуем скоростью в пользу управления. 

 

Теперь пару слов о физике вобблинга. При потере контакта переднего колеса с дорогой (избыточный газ, кочки, ямки) колесо подлетает над землей, но при постановке обратно, положение колеса не всегда идеально, и иногда даже смещения в пару миллиметров от продольной оси может неплохо ударить по рулю в момент приземления. Руль выпрямляется и мотоцикл продолжает ехать по своей траектории. Но на сцену выходит зло, в виде человека, который считает, что управляет мотоциклом, схватившись за руль мертвой хваткой и не считая нужным выслушивать бред о том что колесо стоит раком, он продолжает этим всем "управлять". Своим телом передает удары и колебания руля на корпус мотоцикла, тем самым запуская машину вобблинга. Эти колебания руля происходят поочередно вправо и влево и имеют прогрессивную амплитуду, то есть если оно уже началось, то погасить его будет уже практически невозможно, особенно это касается людей склонных к страху и панике, потому, что открыть, в этот момент газ, очень непростая для психики задача. 

 

Что делать если вобблинг таки начинается? Путь прост, открываем газ и джем пока колебания прекратятся.

 

Второе мы даже не допускаем появления вобблинга установкой демпфирующего устройства на руль. Как работает демпфер и как он устроен. Начнем со второго. Это обычный амортизатор, просто устанавливается поперек оси вращения рулевой стойки.  Есть несколько вариантов демпферов:

 

• Линейные
• Прогрессивные
• Роторные (роторный можно смело относить к линейным, но выглядит он как прогрессивный)

 

Прогрессивные демпфера работают только в случае возникновения колебаний. Другими словами что бы, что-то погасить, нужно сначала это "что-то"  запустить. Это самый "нервный" вид демпферов потому, как очень страшно, после начала расколбаса, ждать пока какое-то устройство возможно его погасит Так работают все электронные демпферы, пример тому - штатный демпфер от Хонды.

Компьютер говорит демпферу насколько сильно нужно зажать руль. Специальный датчик демпфера не даст даже запустить мотоцикл если демпфер вышел из строя. Преимущества этих видов гасителей в том, что руль крутить можно легко и мотоцикл управляется при маневрировании на низких скоростях очень хорошо, по при езде по неровной дороге на больших скоростях очень часто замечаешь как работает это устройство. Вобблинг начинается и прекращается. Немного неприятно это замечать. 

 

Линейные работают по принципу обычного амортизатора.

Полая трубка наполненная маслом в котором ходит шток с перепускными клапанами. То есть пропуская через клапан масло направо и налево, он достаточно туго двигается и следовательно при начале вобблинга он просто не может начать вращать руль быстро и следовательно даже начало вобблинга уже невозможно самом по себе. По такому же принципу работают роторные демпферы.


В отличии от линейных, в роторном вместо штока двигается пластина с клапанами. 

 

Иногда мотоцикл в базе комплектуется демпферами, но в большинстве своем они не регулируемые, тюннинг комплекты демпферов имеют регулировку на зажатие, то есть можно регулировать усилие вращения руля и следовательно управлять работой демпфера на разных скоростях.

 

Теперь стОит затронуть вопрос установки демпферов на мотоцикл. Основное правило заключается в том чтобы демпфер гасил колебание руля и не передавал его на раму, то есть, по логике он ставится именно между рулевой стойкой и рамой. Часто фемфера ставят сверху над траверсой, но можно его ставить в различных местах, например под пластик сбоку, под приборку. Вопрос только в удобстве регулировки. Если ручка крутится часто потому, как приходится ездить и медленно в пробках и быстро за городом то лучше его глубоко не прятать, если же демпфер не ругулируемый или настраивается редко (например мотоцикл используется только на треке), то можно смело его прятать внутрь. Вопрос тут тоьлко в конструкции крепления демпфера, вернее его крепления. Одну часть демпфера закрепляется на траверсе а вторая крепится на раме. Примеры установки можно посмотреть на картинках.

Часто мне задают вопрос, можно ли демпфер от одной модели мотоцикла ставить на другой. Отвечаю. Конечно можно, сами гасители одинаковые, отличия только в креплении самого демпфера к мотоциклу. Поэтому, если кому-то в наследство подарили демпфер, то смело его прикручиваем на свой мот. Единственно, что это лучше делать там, где люди понимают, как его ставить на мотоцикл, потому как крепление под него прийдется изобретать или же купить их под свою модель мотоцикла.

Dez (Сергей Герман)

[Karlson 2]

Следовательно чтобы избежать воблинга, нужно избегать отрыва переднего колеса от дорожного покрытия.

совсем спорное утверждение )))) так как воблинг может случится даже без отрыва переднего колеса от дорожного покрытия))

очень много факторов влияющих на шанс возникновения данного явления ) начиная от конструкции мотоцикла его технического состояния заканчивая состоянием дорожного покрытия ))

но вот то что отрыв переднего колеса существенно увеличивает шанс возникновения воблинга тут Вы правы )

[Azazello 48]

Колебательные движения мотоцикла.

Vittore Cossalter, Roberto Lot

 

Оригинал статьи находится здесь

Предположим, что мотоцикл движется прямо по ровной гладкой дороге с постоянной скоростью. Водитель считается твердым телом, жестко прикрепленным к раме, не оказывающим влияния на мотоцикл. Для упрощения, мотоцикл имеет жесткую подвеску. С точки зрения кинематики это пространственная система, движение которой может быть описано следующими четырьмя параметрами:

• угол поворота руля
• угол наклона мотоцикла
• угол поворота мотоцикла
• боковое перемещение центра масс

Рис. 1

Систему "мотоцикл" можно рассматривать как состоящую из двух частей:

• задняя часть, включая водителя, двигатель, бак, сиденье и заднее колесо
• передняя часть, включая вилку, руль и переднее колесо

Задняя часть и передняя часть соединены между собой двумя подшипниками рулевой колонки на оси поворота руля.

Во время движения шины могут скользить в стороны. При этом возникают боковые силы, которые являются линейными функциями от углов бокового скольжения и угла наклона мотоцикла. Эти силы, с практической точки зрения, могут считаться возвращающими (стабилизирующими) силами, подобными силам, производимым пружинами.

Рис. 2

Учитывая принятые упрощения, ось рулевой колонки считается закрепленной так, что она не может иметь боковых движений. Таким образом, мотоцикл считается состоящим из двух разъединенных частей, каждая из которых имеет только одну степень свободы:

Передняя часть колеблется вокруг оси рулевой колонки. На нее действует восстанавливающая (стабилизирующая) боковая сила переднего колеса (с нормальным вылетом как рычагом).

Задняя часть тоже колеблется вокруг оси рулевой колонки, на нее действует восстанавливающая (стабилизирующая) сила заднего колеса (с рычагом, пропорциональным колесной базе).

Рис. 3

Две колебательные моды:

Колебание передней части мотоцикла вокруг оси рулевой колонки называется воблингом (wobbling)

колебание задней части мотоцикла вокруг оси рулевой колонки называется вивингом (weaving)

Частота воблинга:

а_n - нормальный вылет,

I_f - момент инерции передней части относительно оси рулевой колонки,

k_lf - жесткость передней шины,

e - угол наклона рулевой колонки (кастор).

Частота вивинга:

l рычаг силы заднего колеса, по отношению к оси рулевой колонки,

I_rмомент инерции задней части относительно оси рулевой колонки,

k_lr жесткость задней шины.

В реальности, эти моды не совсем такие, с учетом факта, что ось рулевой колонки не заблокирована.

Воблинг - это по существу поворотные колебания в передней вилке. Эти колебания никак не связаны с задней частью.

Типичные частоты меняются от 4 Гц на тяжелых мотоциклах до 9 Гц на легких.

Частота воблинга растет вместе с увеличением вылета и увеличением инерции передней части. Она зависит, в основном, от жесткости передней шины. На частоту воблинга также оказывает влияние боковая жесткость передней вилки.

Когда скорость мотоцикла лежит в пределах 10-20 м/с (40-80 км/ч), воблинг демпфирован слабо и может становиться неустойчивым (то есть амплитуда колебаний будет расти). Установка рулевого демпфера улучшает демпфирование и, соответственно, уровень устойчивости.

Рис.4 Воблинг

Вивинг - это движение из стороны в сторону всего мотоцикла определяемое совокупностью закручивающих и наклонных колебаний со значительным боковым смещением оси рулевой колонки.

Вивинг имеет естественную частоту, растущую от, приблизительно, 0.2 Гц на маленькой скорости до 3-4 Гц на большой скорости. Эго величина зависит от многих факторов:

• положение центра масс задней части,
• инерция колес,
• угол наклона оси рулевой колонки (кастор),
• величина вылета.

Вивинг может быть неустойчив на маленькой скорости. На большой скорости его трудно контролировать, так как его частота может быть слишком большой для реакции водителя.

Рис.5 Первая мода вивинга

Рис. 6 Вторая мода вивинга

Теперь рассмотрим неколебательные моды.

Хорошо известно, что мотоциклы без управляющих действий водителя неустойчивы в плоскости бокового наклона. Эта мода, то есть движение, является неколебательной, и заключается в опрокидывании мотоцикла.

На самом деле, мотоцикл в обычном прямолинейном движении в конце концов упадет. Таким образом, мотоцикл - это система с неустойчивым равновесием. Неустойчивость особенно велика в области низких скоростей, где стабилизирующее действие гироскопического эффекта пренебрежимо мало.

Опрокидывающее движение важно для управления мотоциклом. Оно используется и контролируется водителем посредством руления.

Рис. 7 Опрокидывающая мода

Время опрокидывания мотоцикла зависит от множества факторов:

• скорость мотоцикла,
• инерция колес (гироскопический эффект),
• высота центра масс,
• масса мотоцикла,
• боковая инерция мотоцикла,
• угол кастора,
• величина вылета.

Рис. 8 Пример воблинга и вивинга гоночного мотоцикла

Примечания

Мода колебаний - это характерная часть движения системы.

Кастор (castor), он же rake, он же lead. Все эти термины обозначают один и тот же угол e между рулевой колонкой и вертикалью (В журнале "мото" ошибаются, считая их дополняющими друг друга до 90 градусов).

1 Гц - одно колебание в секунду.

http://www.thunder.ru/mods.htm

[ProgressRT 0]

этот вопрос лучше чем вот это Ваше утверждение )) из той темы ))

Легкий вобл можно искоренить взявшись покрепче за руль.

там-же был ответ  

http://moto.swissblog.ru/kak-prekratit-raskolbas-mototsikla-wobbling.html

 а есть еще такая книжечка )))

http://www.moto-instruktor.su/wp-content/uploads/2011/09/nick_ienatsch_rus.pdf

 

обращаю вас к книге "учебник для мотополиции" Motorcycle Road craft - раздел, чувство ускорения, воблинг, причины его возникновения.

 

"легкий вобл можно искоренить покрепче взявшись за руль".

 

Для примера: мой мотоцикл CBR600F, проявляется незапланированный воблинг на скорости движения от 20миль в час (примерно 32км/ч), увеличичивающийся в амплитуде до катастрофических размеров.

Воблинг прекращается сам при скорости движения 65-70 миль в час.

[ProgressRT 0]

а вот если воблинг нарастает, или изначально имеет высокую амплитуду, то как говорят в простонародье - НЕ МЕШАЙ мотоциклу.

 

но важным моментом - понимать, как это все происходит и из-за чего.

 

Соответсвенно, если дорожное покрытие неровное,то при высокой скорости движения есть моменты, когда колеса отрываются от дорожного покрытия. В такие моменты вы не пилот, вы пассажир. И все что у вас остается, это уповать на свой мотоцикл, и свои навыки в момент приземеления.

Азазелло, спасибо огромное за качественные технические статьи.

 

Я надеюсь, что все для себя сделали вывод (выводы)

[ElGato 0]

обращаю вас к книге "учебник для мотополиции" Motorcycle Road craft - раздел, чувство ускорения, воблинг, причины его возникновения.

 

"легкий вобл можно искоренить покрепче взявшись за руль".

 

Для примера: мой мотоцикл CBR600F, проявляется незапланированный воблинг на скорости движения от 20миль в час (примерно 32км/ч), увеличичивающийся в амплитуде до катастрофических размеров.

Воблинг прекращается сам при скорости движения 65-70 миль в час.

Или неправильный перевод, или неправильная фраза (все ошибаются иногда).

Наиболее эффективная борьба с вобблингом, как не странно, заключается именно в отрыве переднего колеса от поверхности земли. Хороший такой, качественный отрыв. Заднее колесо, в отличие от переднего, одну степень свободы (вверх-вниз). Соответственно, если переднее колесо не касается земли (вилли), то движение может идти либо по прямой, либо по дуге (зависит от того, насколько далеко развился колебательный процесс).

Кроме того, из-за наклона оси передней вилки (на автомобилях используют термин "кастор") переднее колесо является самовыравнивающимся, При разгрузке передней подвески, вертикальном положении мотоцикла и отсутствии цепляния за руль колесо вернется в положение вдоль продольной оси мотоцикла.