Ελατήρια ανάρτησης

7 Δεκ 2011 από lk

Πολλοί από εμάς κινούνται εδώ και χρόνια με μοτοσικλέτα, άλλαξαν διάφορα μοντέλα, την χρησιμοποιούν καθημερινά, για πολλούς είναι το χόμπι και η αγάπη τους, ενώ άλλοι απέκτησαν μόλις πριν λίγο την πρώτη μηχανή τους. Από όλους μας όμως λίγοι μόνο γνωρίζουμε ακριβώς ορισμένα κατασκευαστικά δεδομένα της μοτοσικλέτας τους. Οι περισσότεροι έχουν μόνο κάποιες συγκεχυμένες απόψεις για τα χαρακτηριστικά του δίτροχού τους ή και πλήρη άγνοια, με αποτέλεσμα να κάνουν λάθος επιλογές, ακόμα και λανθασμένες αγορές.

Γι’ αυτό θα προσπαθήσουμε σε μια σειρά απλών άρθρων να εξηγήσουμε τα βασικά στοιχεία που επηρεάζουν σημαντικά την οδική συμπεριφορά του δίτροχου, όπως η γεωμετρία της ανάρτησης, ενώ στην παρακάτω ενημέρωση θα αναφερθούμε στα ελατήρια.

 

Τα ελατήρια της ανάρτησης.    

Ένα ελατήριο είτε λίγο πιέζεται είτε πολύ, δίνει πάντοτε μια ίδια δύναμη αντίστασης η οποία υπολογίζεται με τον τύπο:

F = c · s,    όπου

F   είναι η δύναμη που επιδρά επί του ελατηρίου,

c   μια σταθερή που εξαρτάται από τη διάμετρο του σύρματος με το οποίο είναι κατασκευασμένο το ελατήριο και το μήκος του σύρματος, αλλά και τη διάμετρο του ελατηρίου (όπως θα δούμε παρακάτω) και

s   η μείωση του μήκους του ελατηρίου που προκύπτει όταν πιέζεται με κάποια δύναμη.

Όταν το ελατήριο πιέζεται ενεργεί ως μια μεταλλική ράβδος της οποίας τα δύο άκρα  περιστρέφονται με αντίθετη κατεύθυνση. Ίδιας μορφή στρέψη επενεργεί και στη διατομή ενός ελατηρίου, πράγμα εύκολα κατανοητό, αν φανταστούμε ένα ελατήριο με μισή μόνο έλικα.

Με βάση τα παραπάνω, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του ελατηρίου, τόσο μικρότερη είναι η στρέψη του σύρματος για μια δεδομένη διαδρομή (συμπίεση) ενώ  και ο μοχλός στρέψης σε μεγάλες διαμέτρους ελατηρίου είναι μεγαλύτερος, ώστε η στρέψη κατά μια δεδομένη γωνία να απαιτεί μικρότερη δύναμη.  Άλλωστε για ένα συγκεκριμένο μήκος ελατηρίου, με την αύξηση της διαμέτρου του ελατηρίου αυξάνει και το μήκος του σύρματος, επομένως το ελατήριο γίνεται πιο μαλακό, αφού και η  μεταλλική ράβδος δείχνει μαλακότερη, όσο αυξάνει το μήκος της.

Σύμφωνα λοιπόν με τα παραπάνω μία προοδευτική δύναμη ενός ελατηρίου, δηλαδή μια δύναμη ανά εκατοστό διαδρομής, που να αυξάνεται όσο συμπιέζεται το ελατήριο, επιτυγχάνεται με τους εξής τρόπους:

1. Εάν κατά τη συμπίεση του ελατηρίου οι έλικες πατούν σταδιακά, η μία επάνω στην άλλη, ώστε να μειώνεται σταδιακά το ελεύθερο μήκος του σύρματος   που μπορεί να υποστεί στρέψη και να σκληραίνει έτσι το ελατήριο όλο και περισσότερο ανά εκατοστό συμπίεσης.
2. Εαν η διάμετρος ενός ελατηρίου μικραίνει κωνικά από έλικα σε έλικα, έτσι ώστε και η δύναμη αντίστασης να αυξάνεται λόγω της μείωσης του μήκους σε σχέση με ένα κυλινδρικό ελατήριο, αλλά και να δημιουργείται προοδευτικότητα λόγω της ενεργοποίησης ελίκων με συνεχώς μειούμενη διάμετρο.  Πέραν αυτών σε ένα κωνικό ελατήριο οι έλικες έχουν τη δυνατότητα να πατούν σταδιακά στη βάση του, αντί να πατούν η μία επάνω στην άλλη.

Αν τώρα θέλουμε να έχουμε αναρτήσεις που κατά βούληση γίνονται πότε σκληρές και πότε μαλακές, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ελατήρια με προοδευτικότητα.  Στα ελατήρια αυτά μπορούμε με ένα σύστημα προέντασης (βιδώνοντας περισσότερο ή λιγότερο την μία βάση του ελατηρίου έναντι της άλλης) να μικρύνουμε το ενεργό μήκος τους, έτσι ώστε να εκμεταλλευτούμε την περιοχή μεγαλύτερης προοδευτικότητας.  Εάν δηλαδή χωρίς προένταση με τα 70 κιλά του συνοδηγού  το ελατήριο θα χαμήλωνε κατά 2 πχ εκατοστά, μετά την προένταση θα χαμηλώσει για το ίδιο βάρος μόνο κατά 1,5 εκατοστά. Θα συμπεριφέρεται δηλαδή ως ένα σκληρότερο ελατήριο.

Σε αντίθεση με τις σούστες πολλαπλών φύλλων, που χρησιμοποιούνται σε φορτηγά και οι οποίες με την τριβή ανάμεσα στα φύλλα, αποσβένουν τους κραδασμούς από τις ανωμαλίες του οδοστρώματος, τα ελατήρια δεν έχουν τριβές και απαιτούν οπωσδήποτε αμορτισέρ για την απόσβεση κραδασμών.