EXT Racing Shox很榮幸為大家分享有關避震器的技術知識,在這裡我們會以儘可能簡單、容易理解,並且科學的方式來向您介紹您車上的避震器以及它的工作原理。這是我們的第一期分享,讓我們來看看一切的基礎:阻尼。
「阻尼是指從振動系統當中抽取能量」。
從WRC拉力賽車到山地車,避震器在車上的主要作用就是阻止被彈簧支撐的質量和不受彈簧支撐的質量進入諧振,而這是每一個振動的系統必然擁有的物理特性。
「諧振是指振動系統對相同的輸入反饋最大的時候」。
基本上一個系統進入諧振後即使沒有外部輸入也會繼續進行振動,所以需要阻尼來控制這種動態。
阻尼的第二個作用是控制在剎車、過彎以及其他操控動作等造成的重心轉移的速率。車輛的各種部件,例如質量、彈簧、阻尼合在一起構成了一套複雜的振動系統。而針對這套系統的輸入,就是路面顛簸、車手的操控動作等。
|無阻尼系統與有阻尼系統的對比
這套系統也適用於山地車避震系統
受彈簧支撐的質量(簧上質量):車手、車架以及安裝在車架上、受懸掛系統支撐的所有部件,例如車把、座墊、腳踏等。
彈性體:線圈彈簧或者空氣彈簧
阻尼元素:各種用於消耗能量的液壓部件
不受彈簧支撐的質量(簧下質量):車上不受懸掛系統支撐的部分,直接由輪胎支撐的部分,它們直接跟隨輪組的運動而運動,例如輪組、碟剎盤、後撥、車架後叉及部分連杆等。
需要注意的是輪胎也是一套彈簧-阻尼系統,它對整個系統也產生直接的影響。
所有從地面輸入的力都通過輪胎傳導,而影響車手和輪胎的,最主要的力是:
關於阻尼我們還需要解釋一下這一元素是如何將動能轉化為其他能量吸收,並且讓您騎得更快更舒適。阻尼力受到避震器內部的一些重要組件的影響。
避震器的必要組件:
活塞和活塞杆:它們相互連接,並通過車架的活動部件(連杆)連接著車輪。它們的運動導致避震器內避震油的流動。
閥孔:它們在主活塞和其他的油路閥門上。可以認為它們是整個基礎的、簡單的振動系統的核心。
吸震介質:當油流過閥孔時,內部產生壓力差,從而產生影響避震器動態的力。在上面的圖片中,我們展示了一套阻尼系統的基本設計,但是在下一期當中我們將會看到如何通過控制閥孔截面積來產生需要的阻力。
油壺:這個組件用於容納在活塞杆進入避震器內部時被它的體積所擠出的避震油,以及針對避震油受熱膨脹進行補償。它可以是設計在避震器主體外部,也是可以整合在內部(串聯形式)。油壺內充有氣體,為整個避震器加壓。它必須有一定的氣壓以抑制一些負面效應(我們將在以後說明),但是它也給整個系統引入了「彈簧效應」,這在活塞杆上就產生了一定的預壓力,從而降低了它的靈敏度。
下面的圖片簡明地展示了避震器如何通過物理學原理工作以及它的幾個參數:
下面我們來看一些直接影響避震器的物理規律。
流過避震器主活塞的油量可以用以下公式表達:
Q=(Apist-Arod)*v
公式中Apist是活塞截面積,Arod是活塞杆截面積,而v是活塞杆的速度。
閥孔也在其他閥門中存在,而在活塞上它的主要作用是在活塞前後創造壓力差,並在避震器內產生額外的壓力,以幫助主活塞產生足夠的阻尼力,同時也有助於防止其他負面效應的產生(空泡)。
一般單筒結構的避震器中,流過壓縮阻尼閥門(此處指位於油壺和避震器主體之間的固定閥門)的油是由於活塞杆的運動帶來的。
它可以用下面的公式計算:
Q=Arod*v
Arod是指活塞杆截面積,而v是活塞杆的速度。
油流過閥孔產生的壓力差,受一系列因素的影響。它取決於閥孔的設計和控制方式。最原始的閥孔就是一個固定截面積的孔。我們可以用下面的公式計算壓力差
DeltaP=K*(Q/Aori)^2
在這裡K是避震油的特性和液力學特點決定的係數,Q是油的流量,Aori則是閥孔截面積。
在這裡我們注意到壓力和油的流量是呈平方關係,並且與閥孔截面積成反比。
在下一期當中我們將會探究一直避震器是怎樣產生阻尼曲線,以及採用不同設計和零件來控制閥孔截面積和壓力差。
編譯:Sarge Luo
資料來源:EXT Tech Lab