טיפים ומדריכים
תפקוד ותחזוקה של מערכת המתלים ברכב
29 ביולי, 2021
לַחֲלוֹק:
עקרון הליבה
עקרון העבודה
מערכת המתלים תומכת בגוף ושומרת על הצמיגים מחוברים לכביש
מערכת המתלים קיימת משתי סיבות: לבודד את חוסר האחידות של הכביש כדי להפוך את הנהיגה לנוחה יותר, ולשמור על מגע הצמיגים עם הכביש כאשר הרכב נוסע על פני משטחים לא אחידים. עבור נהגים המתמקדים בהתנהגות הרכב, לשיפור המתלים יש מטרה אחת ברורה: לשפר את השליטה.
קפיצי מתלה הם לרוב קפיצי סליל מכיוון שהם קלים לייצור, יעילים בביצועיהם וזולים. בפיזיקה, קפיץ אוגר אנרגיה. כאשר מופעל כוח קבוע על הקפיץ, הוא מתעוות. כאשר הכוח מוסר, הקפיץ נוטה לחזור למצבו המקורי.
עם זאת, כאשר קפיץ מתאושש, משרעת התנודה יכולה לחרוג מאורכו המקורי. התנגדות החיכוך ובולם הזעזועים מאטים את התנודה החופשית של הקפיץ. זו הסיבה שבולם הזעזועים חיוני: הוא שולט בתנועת הקפיץ לאחר הפגיעה.
קפיץ טיפוסי הוא קפיץ ליניארי. משמעות הדבר היא שכמות הדחיסה והעיוות תחת כוח פועלת לפי חוק הוק: F=KX, כאשר F הוא הכוח המופעל, K הוא מקדם האלסטיות, ו-X הוא העיוות. לדוגמה, אם קפיץ ליניארי הנושא 40 ק"ג דוחס על ידי 1 ס"מ, כל ס"מ נוסף 40Kg של משקל יגדיל את הדחיסה בעוד 1 ס"מ.
בשימוש בפועל ברכב, קפיצי המתלים מתמודדים עם יותר מעומס אנכי פשוט. אפילו כאשר הקפיץ מתוח במלואו, הוא נשאר תחת לחץ כך שהוא נשאר במקומו על המכונית. בתכנון קונבנציונלי של מתלים עם קפיץ ובולם זעזועים, הקפיץ תומך בגוף וסופג פגיעות מכבישים לא אחידים וכן כוחות מתאוצה, האטה, בלימה ופניות.
מה שחשוב ביותר הוא שמירה על מגע מתמיד בין הצמיג לכביש תוך כדי שליטה ברעידות. שיפור המגע בין הצמיגים לכביש הוא שיקול עיקרי כשמנסים לשפר את התנהגות הרכב.
התנהגות האביב
תפקידם של קפיצים
קשיחות הקפיץ משפיעה על הנוחות, האחיזה, גובה המרכב וההתנהגות
התפקידים העיקריים של קפיצים הם לשמור על נוחות הרכב ולשמור על מגע מלא של הצמיגים עם הקרקע. שימוש בקפיצים לא נכונים עלול לפגוע הן באיכות הנהיגה והן בהתנהגות הרכב.
אם הקפיצים נוקשים לחלוטין, מערכת המתלים לא תפעל כראוי. קפיצים נוקשים יכולים לפגוע בנוחות ובהתנהגות הרכב בו זמנית. כאשר המכונית קופצת מעל משטח לא אחיד, הצמיגים יכולים לרדת מהקרקע. אם זה קורה במהלך האצה, בלימה או פניות, המכונית מאבדת אחיזה.
אם הקפיצים רכים מדי, המתלים עלולים להגיע לתחתית, כלומר להיגמר להם מהלך. אם קורה שהקפיץ מגיע לתחתית במהלך פניות, מקדם הקפיץ הופך למעשה לאינסופי מכיוון שאין מקום נותר לדחיסה. העברת משקל מיידית עלולה לגרום לאובדן אחיזה.
מהלך בולם ארוך אולי יסייע במניעת פגיעה בקרקעית הגלגל, אך גוף הגלגל הופך גבוה יותר. גוף גלגל גבוה פירושו מרכז כובד גבוה יותר, ומרכז כובד גבוה יותר משפיע באופן מכריע על ביצועי הטיפול. מסיבה זו, בולמים רכים מדי עלולים ליצור מכשולי טיפול.
אם הכביש שטוח לחלוטין, לא יהיה צורך בקפיצים ובמתלים. כאשר הכבישים משובשים יותר, יש צורך בקפיצים רכים יותר כדי לעזור לצמיגים להישאר במגע עם הכביש, ויש להגדיל את מהלך הקפיץ. קשיות הכביש קובעת את קשיחות הקפיץ, אך מידת הרכות של הקפיץ היא נושא קריטי שלעתים קרובות דורש ניסיון מיצרני מכוניות וקבוצות מרוצים.
באופן כללי, קפיצים רכים יותר מספקים נוחות טובה יותר ואחיזה טובה יותר בכבישים משובשים. עם זאת, הם עלולים לגרום למתלים להתנדנד יותר מעלה ומטה בכבישים רגילים, דבר המשפיע על התנהגות הרכב. ברכבים עם רכיבים אווירודינמיים חזקים, קפיצים רכים עלולים גם לגרום לשינויי גובה במהירות גבוהה, מה שמוביל למאפייני התנהגות רכב שונים במהירויות נמוכות וגבוהה.
לקפיצים שני תפקידים עיקריים: הם מרפדים את המתלים או השלדה מהקרקע כדי לשמור על נוחות, והם עוזרים לשמור על הצמיגים על הקרקע כאשר המכונית נוסעת על משטחים לא אחידים. מטרות אלו יכולות להתנגש, ולכן ייתכן שיידרשו גורמי גמישות שונים.
דרך אחת לאזן את המטרות הללו היא להשתמש בקפיצים בעלי מקדם קפיץ מורכב, המכונים גם קפיצים פרוגרסיביים. קפיצים פרוגרסיביים מגדילים את מקדם כוח הקפיץ ככל שהקפיץ נדחס. קשה לתכנן ולייצור אותם, אך הם יכולים לשלב רכות ראשונית עם עמידות חזקה יותר לדחיסה.
בכבישים משובשים, הקפיץ הרך יותר הראשוני משפר את אחיזת הצמיגים. ככל שהדחיסה עולה, מקדם האלסטיות העולה מסייע לשמור על יציבות המרכב ומונע מהמתלה או הקפיץ להגיע לתחתית. זה יכול לאפשר לקפיץ בגובה נמוך יותר להפחית את מרכז הכובד תוך שמירה על מהלך מתלה קצר מבלי להגיע לתחתית.
כדי ליצור קפיץ פרוגרסיבי, מקדם האלסטיות חייב להשתנות עם הדחיסה. קפיצים פרוגרסיביים רבים משתמשים בקפיצים בעלי פסיעה לא שווה או בקוטר משתנה. כאשר קפיץ בעל פסיעה לא שווה נדחס, חלק מהסלילים יוצרים מגע, ומשנים את מספר הסיבובים האפקטיבי ואת מקדם האלסטיות K. דרך ישירה נוספת לשנות את מקדם האלסטיות היא על ידי שינוי קוטר הסלילים העליונים והתחתונים.
הערות שינוי
שינוי קפיץ
החלפות קפיצים יכולות לשפר את ההתנהגות אך גם לשנות התנהגויות רבות של הרכב.
המטרה העיקרית של שינוי קפיצים היא לשפר את התנהגות הרכב, בדרך כלל באמצעות שימוש בקפיצים נוקשים יותר או קצרים יותר. קפיצים שולטים בגורמים רבים הקשורים להתנהגות הרכב, ולכן שינויים בקפיצים יכולים ליצור שינויים מורכבים בהתנהגות הרכב.
הגברת הנוקשות יכולה לשפר את יכולת המתלים להתנגד לגלגול ולהפחית את גלגול המרכב בפניות. הפחתת גובה הנסיעה מורידה את מרכז הכובד, מפחיתה את העברת המשקל בפניות ויכולה לשפר את היציבות. גובה נמוך יותר עשוי גם ליצור את האפקט האסתטי הרצוי.
יחד עם זאת, אין להתייחס לשינוי קפיצים כאל שינוי ויזואלי פשוט. מכיוון שקפיצים משפיעים על נוחות, אחיזה, מהלך מתלים, התנהגות דחיפה תחתונה ומגע עם הצמיגים, כל שינוי צריך להתחשב בסביבת הכביש של הרכב ובשימוש בפועל.
פתרון בעיות ותחזוקה
פתרון בעיות
האזינו לצלילים חריגים ובדקו את מצב בולם הזעזועים
תופעת תקלה נפוצה אחת היא שכאשר המכונית נוסעת ורועדת מעלה ומטה, מתלה הרכב משמיע צליל נקישה או צליל חבטה. זה בדרך כלל מצביע על כך שהמתלה הרכב אינו פועל כראוי, במיוחד כאשר הצליל מתחזק בכבישים לא אחידים.
סיבות נפוצות לכשל במתלים
- נזק לבולם זעזועיםבולם הזעזועים עלול להיכשל באופן פנימי או לדלוף שמן.
- שרוול בולם זעזועים שבורשרוול פגום יכול ליצור רעש ורפיון.
- ברגי הידוק רופפיםחומרה רופפת עלולה לגרום לתנועה וצליל חריגים.
בולם הזעזועים הרגיל יהיה חם בזמן פעולתו. אם הוא לא מתחמם, או אם מתגלה דליפת שמן, ייתכן שהבולם ניזוק. במהלך הבדיקה, יש לבדוק גם את מצב שרוול בולם הזעזועים. אם השרוול שבור, יש להחליפו יחד עם בולם הזעזועים בזמן.
מערכת המתלים יושבת בין הגלגלים לגוף הרכב. היא נושאת את גוף הרכב וסופגת רעידות כדי לספק נוחות נסיעה. היא משפיעה גם על נוחות הנסיעה, היציבות וביצועי האחיזה. המערכת כוללת בולמי זעזועים, קפיצים, מוטות נגד התגלגלות, מוטות חיבור ורכיבים מכניים אחרים.
אם המרכב נוטה יתר על המידה במהלך פנייה חדה, בולם הזעזועים, מוט המייצב או רכיבי מנגנון ההכוונה עלולים להינזק. יש לבדוק את התסמינים הללו במקום להתעלם מהם, מכיוון שמצב המתלים משפיע ישירות על החלקות והיציבות של הרכב.
תַקצִיר
מערכת מתלים בריאה מאזנת נוחות, מגע עם הצמיגים ושליטה
מערכת המתלים של הרכב היא יותר מסתם מערכת של קפיצים ובולמי זעזועים. היא תומכת בגוף הרכב, סופגת פגיעות מהכביש, שומרת על הצמיגים מחוברים לקרקע ומשפיעה על נוחות, יציבות, תנועה, אחיזה ותמרון.
הבנת קשיחות הקפיצים, התנהגות הקפיצים המתקדמת, מצב בולמי הזעזועים, רעשים חריגים ובדיקות בלמים קשורות מקלה על זיהוי בעיות מוקדם ושמירה על התנהגות רכב בטוחה יותר בכבישים אמיתיים.
