הנמכת רכב ע"י קיצור קפיצים

[נהג רגוע]

במחשבה שניה אני חושש שהמשטח שישאר אחרי החיתוך לא יהיה נרחב כמו המשטח המקורי ולכן כן תהיה בעיה לתפוס את הקצה בצורה בטוחה.

 

לגבי קבוע הקפיץ, מה שכתבתי נכון, ואילו חוק-הוק לבדו ממש לא מראה את כל התמונה.

 

יש פה מחשבון (java) לקפיצים :

http://www.engineersedge.com/calculators/comp_spring_k_pop.htm

תשנה את מספר הכריכות הפעילות "n" מ 10 ל 8, כאשר כל שאר נתוני הקפיץ זהים, ותלחץ על הכפתור השמאלי "find K constant"

ואז תראה את הקשיחות עולה מ 18.75 ל 23.43

 

וכדי להבין למה קפיץ קצר יותר דווקא קשיח יותר, אתה יכול לחשוב על חבל גומי.

אם יש לך גומיה באורך 10 ס"מ, נניח ותצליח בכוח הידיים להאריך אותה ל 20 ס"מ.

אם הגומיה הגיעה מראש באורך 40 ס"מ, הכוח שלך יספיק להאריך אותה ל 80 ס"מ.

כלומר אותו כוח גורם ליותר תזוזה כאשר הקפיץ (קפיץ גומי בדוגמא) ארוך יותר.

ולכן קפיץ קצר יותר דווקא קשיח יותר.

[itzik901]

המחשבון רק מוכיח מה שאני אומר.

 

תסתכל מה אתה עושה בעצם, אתה מוריד את מספר הטבעות ומשאיר את שדה ההתנגדות של ההקפיץ זהה (החלק עם הPSI), ואז המחשבון מחשב לך כמה צריך להגדיל את קבוע הקפיץ על מנת לשמור על רמת ההתנגדות למרות שהורדת 2 טבעות.

 

הדרך הנכונה להשתמש במחשבון היא, פשוט להוריד כמה טבעות, ואז ללחוץ על שדה ההתנגדות (החלק עם הPSI) תראה איך ההתנגדות צונחת.

 

מבין?

[שמר]

טוב, חפרתי קצת, נראה שהנהג הרגוע צודק - לפחות באופן עקרוני.

* חיתוך כריכות מקפיץ ישנה את קבוע הקפיץ (RATING) ויעלה אותו. אפשר לקרוא עוד קצת בשרשור הזה בפולגז.

* חיתוך הקפיץ בעזרת ברנר ישנה את תכונות הקפיץ בצורה שתהפוך אותו למסוכן (פריך? בכל מקרה הוא יאבד את יכולתו לספוג זעזועים). אם כבר לחתוך - באמצעות מספריים או דיסק חיתוך דק או מסור סרט (ולדאוג לקירור).

* אם משנים את הקפיץ, בין אם באמצעות קיצורו, ובין אם באמצעות החלפתו לאחד ייעודי, יש להחליף גם בולמים למתאימים, כאן מוטי מיאטה (הי"ד) מסביר למה.

* חיתוך קפיץ במכונית נוסעים יפגע בד"כ בצורתו ובהתאמת קצהו לתושבת בבית הבולם/תחתית הבולם, ולכן לא מומלץ. קפיץ שיעוף מהתושבת ישאיר אתכם עם רכב חסר מתלה למעשה.

* קפיצים במכוניות נוסעים הינם פרוגרסיביים בד"כ ולא לינאריים (כדי לעמוד בעומסים משתנים בכבישים ציבוריים/דרכי עפר וכו').

חיתוך של הקצה יפגע בפעולה הפרוגרסיבית בצורה שקשה לחזותה בלי נסוי וטעייה. הרבה טעייה.

* קצת פחות חשוב, אבל בכ"ז - חיתוך הקפיץ יפגע בציפוי שלו (גלוון או פתרון אחר). לאורך זמן - זה עלול להוות פתח להתפתחות חלודה ורקבונות. שוב - לא מומלץ.

 

בקיצור - אם יש למישהו זמן, יכולת ורצון להתעסק עם פו"ה רצופים של הקפיצים על בסיס ניסוי וטעייה - כנראה שאפשר לחתוך קפיצים ולהנמיך את המכונית בצורה סבירה (כמובן - תוך הח' הבולמים בכל פעם כדי שיתאימו לקפיץ) באופן תיאורטי.

 

 

מעשית - אני לא רואה איך מישהו כאן מסוגל לבצע פרוייקט כזה, וגם נושא הבטיחות (של "ישיבת" הקפיץ בתוך התושבות) הוא מאוד מציק.

 

המלצה חמה - לא לחסוך כאן, ולקנות סט קפיץ / בולם ייעודי להנמכה. בחיתוך והנמכה חאפריים אפשר בקלות לפגוע באחיזה וביכולתו של המתלה לבצע את תפקידו. במקרים קיצוניים זה אפילו עלול לגרום לאובדן אחיזה ולתאונה חלילה.

[itzik901]

שמר הם טועים שם בפול גז, כמו "נהג רגוע" הם מסתמכים על מחשבון שהם לא יודעים איך להשתמש בו, הקבוע לא ישתנה עקב הקיצור, ההתנגדות של הקפיץ כן (לרעה כמובן).

[MaorXXX]

גם אם זה קטן ישתנה, עדיין זה לא אומר כלום.

קח קפיץ פרוגרסיבי מונמך והוא יהיה יותר קשיח מהקפיץ שתחתוח.

לא אמרו שהיא אפשר לעשות את זה או שהיא אפשר לנסוע ככה, אבל לפי דעתי לא שווה את הסיכון.

מי שרוצה לעשות את זה ברכב שלו, אני ישמח אם הוא ישתף אותי בתוצאות.

[שמר]

שמר הם טועים שם בפול גז, כמו "נהג רגוע" הם מסתמכים על מחשבון שהם לא יודעים איך להשתמש בו, הקבוע לא ישתנה עקב הקיצור, ההתנגדות של הקפיץ כן (לרעה כמובן).

 

איציק,

לדעתי המילה "קבוע" מטעה. קבוע קפיץ - לוקח שחשבון גם את אורכו. המילה RATING (או דירוג) באנגלית מתאימה יותר, אבל הם צודקים, חפש קצת באינטרנט.

[NadavRally]

לאחר בירורים מקיפים,

 

קבוע הקפיץ (RATING) אכן ישתנה בצורה ישירה לשינויי כמות הכריכות.

 

משמע, אם היו לנו 10 כריכות עם קבוע 10 (נגיד) וקיצרנו ל5 כריכות אז הקבוע יהיה 20.

 

המשמעות של זה היא שאם נאמר שמנו על קפיץ (נאמר הקפיץ הראשון) משקולת של 100 ק"ג והוא התכווץ ב10 סנטימטרים, אז אותו הקפיץ לאחר הקיצור (בחצי) ירד בחמישה סנטימטרים.

 

שאף אחד לא יבין שאני ממליץ לחתוך קפיצים!

 

אתם מוזמנים לעיין פה http://www.bluecoilspring.com/rate2.htm?b1b7cb08

 

ההסבר האינטואיטיבי שלי לזה הוא שיש פחות חומר שמקבל את העיוותים ולכן יש יותר התנגדות לעיוות.

 

בברכה

נדב

[kookoo]

אם מורידים מספר כריכות מהקפיץ, אז מקטינים את מספר הכריכות הפעילות, כלומר לקפיץ תהיה פחות התנגדות (פחות כריכות שיכולות להפעיל כוח נגדי) אך ידרש כוח רב יותר לבצע מהלך זהה לקפיץ המקורי.

ניקח את הדוגמא של שמר, קפיץ 10 כריכות פעילות באורך חצי מטר, צריך להפעיל עליו 100 ניוטון למ"מ בשביל מהלך של 10 ס"מ. נקצר את הקפיץ ב2 כריכות ונגיד לצורך העניין שזה קיצר 10 ס"מ מאורך הקפיץ הרפוי, כעת ישנן פחות כריכות פעילות שיפעילו התנגדות ללחץ עליהן ולכן יותר קל לגרום לקפיץ להגיב, אך מצד שני בשביל להשיג אותו מהלך את 10 ס"מ כמו בקפיץ המקורי ידרש כוח רב יותר כי טווח הכיווץ הנדרש של כל כריכה כעת הוא גדול יותר, כמו כל עצם ככל שהעיוות שאנו רוצים ליצור גדל כך הכוח היחסי הנוסף שאנו צריכים להוסיף גדל.

 

נ.ב.

אני היחיד שתוהה כיצד הקפיץ ישב בצורה תקינה לאחר שיחתכו ממנו את ה"תחת" שלו והוא יצטרך לעמוד על רגל משוננת?

[dny]

לגבי הקשחת הקפיץ עקב קיצורו - רבותי, זה לא מסובך. לא צריך מחשבים מיוחדים ולא צריך יום לימודים ארוך. הקפיץ הוא פשוט מוט פלדה ארוך שמתכופף כאשר לוחצים עליו (משקל המכונית). העובדה שהוא מפותל לצורת סליל אינה שייכת לענין.

 

ועכשיו שאלה קטנה: מה יותר קל לכופף, מוט פלדה ארוך או קצר?

 

באמת, זה לא מסובך.

 

כל ההערות בענין ירידת הכוח של הקפיץ בגלל ירידת מספר הכריכות חסרות ביסוס.

 

דני

 

נ.ב. לענין התאמת הקפיץ לאחר קיצורו - זה תלוי בהרבה גורמים. אם משנים את הבולם כך שמהלכו קצר יותר, מן הסתם אין בעיה. אם לא - זה כבר תלוי בכמה מקצרים ובמהלך הבולם המקורי לעומת אורך הקפיץ הרפוי. לקבוע באופן גורף שזה "לא יעבוד" אין הצדקה. מי שלא רוצה לקצר לבד - שישלם.

[kookoo]

מוט פלדה קצר או ארוך? אתה כל כך לא בכיוון.

[נהג רגוע]

מוט פלדה קצר או ארוך? אתה כל כך לא בכיוון.

 

למה לפסול בביטול כזה?

לדעתי הבנתי מה הוא אומר.

יותר קל לכופף סרגל מתכת ארוך מאשר כשתופסים חצי סרגל ומנסים לכופף רק חצי.

יותר קל להאריך גומיה שלמה מאשר לתפוס חצי ממנה ולהאריך רק חצי.

בדיוק באותה צורה, יותר קל להאריך( או לכווץ) קפיץ ארוך מאשר קפיץ מקוצר.

 

אם כל מולקולה של פלדה מתארכת ב 20% עקב עומס מסוים, אז כשיש יותר מולקולות (קפיץ ארוך יותר) אותם ה 20% שווים יותר סנטימטרים. אולי יכול להיות מטעה שהמולקולות לא מתחלקות בעומס. כלומר לא מדובר במצב שבו יש יותר מולקולות ולכן כל אחת מרגישה פחות. כולן מרגישות בדיוק אותו עומס ללא תלות במספר בכריכות בקפיץ. ממש כמו בשרשרת, כל החוליות מרגישות את אותו עומס. זה שתאריך את השרשרת לא יחזק אותה. אם יש בה חוליה חלשה היא עדיין תקרע.

 

לסיכום, אותו עומס (למשל משקל הרכב שעובר מימין לשמאל בסיבוב) יגרום ליותר סנטימטרים של כיווץ הקפיץ, אם מדובר בקפיץ ארוך.

וכמובן גם להיפך.

[itzik901]

מה פתאום! לצורה של קפיץ יש התפזרות עומס שונה לחלוטין ותכונות אלסטיות, אין בכלל מקום להשוואה.

[נהג רגוע]

מה פתאום! לצורה של קפיץ יש התפזרות עומס שונה לחלוטין ותכונות אלסטיות, אין בכלל מקום להשוואה.

אני מבין שהאינטואיציה שלך זועקת שזה לא יתכן, אבל אתה מוזמן לפנות לספרות הנדסית ולגלות שגם בקפיץ (מוט פלדה מלופף בספירלה בסך הכל) זה בדיוק כמו שכתבתי. (אגב, הסיבה לכך היא חוק-הוק שמישהו הזכיר פה).

[kookoo]

למה לפסול בביטול כזה?

לדעתי הבנתי מה הוא אומר.

יותר קל לכופף סרגל מתכת ארוך מאשר כשתופסים חצי סרגל ומנסים לכופף רק חצי.

יותר קל להאריך גומיה שלמה מאשר לתפוס חצי ממנה ולהאריך רק חצי.

בדיוק באותה צורה, יותר קל להאריך( או לכווץ) קפיץ ארוך מאשר קפיץ מקוצר.

 

אם כל מולקולה של פלדה מתארכת ב 20% עקב עומס מסוים, אז כשיש יותר מולקולות (קפיץ ארוך יותר) אותם ה 20% שווים יותר סנטימטרים. אולי יכול להיות מטעה שהמולקולות לא מתחלקות בעומס. כלומר לא מדובר במצב שבו יש יותר מולקולות ולכן כל אחת מרגישה פחות. כולן מרגישות בדיוק אותו עומס ללא תלות במספר בכריכות בקפיץ. ממש כמו בשרשרת, כל החוליות מרגישות את אותו עומס. זה שתאריך את השרשרת לא יחזק אותה. אם יש בה חוליה חלשה היא עדיין תקרע.

 

לסיכום, אותו עומס (למשל משקל הרכב שעובר מימין לשמאל בסיבוב) יגרום ליותר סנטימטרים של כיווץ הקפיץ, אם מדובר בקפיץ ארוך.

וכמובן גם להיפך.

 

מה שאתה מסביר פה זה בדיוק מה שאני רשמתי הודעה אחת לפני רק שאני לא גלשתי לגודל מולקולרי.

ולגבי הסרגל... WTF?! הקפיצים האלה מורכבים מתרכובות ועוברים תהליכי חיסום תרמיים שהסרגל של המורה מקבל בחילות מרק לחשוב עליהם!

ולגבי הלהרגיש פחות... מהלך המתלה הוא לא מהלך מחייב. אם הרכב מוטה בכוח שיגרום לחץ של לדוגמא סתם מספר 50 ניוטון, תחלק את זה במספר הכריכות הפעילות, 50 לעומת 25, כאשר 50 כריכות סופגות את הכוח כל כריכה צריכה לספוג פחות בשביל "לבלוע" את הלחץ.

[נהג רגוע]

מה שאתה מסביר פה זה בדיוק מה שאני רשמתי הודעה אחת לפני רק שאני לא גלשתי לגודל מולקולרי.

ולגבי הסרגל... WTF?! הקפיצים האלה מורכבים מתרכובות ועוברים תהליכי חיסום תרמיים שהסרגל של המורה מקבל בחילות מרק לחשוב עליהם!

נכון אבל לא עקרוני לקשיחות של הקפיץ. גם סרגל הכי מחוסם בעולם יתנהג כמו שתארתי.

ולגבי הלהרגיש פחות... מהלך המתלה הוא לא מהלך מחייב. אם הרכב מוטה בכוח שיגרום לחץ של לדוגמא סתם מספר 50 ניוטון, תחלק את זה במספר הכריכות הפעילות, 50 לעומת 25, כאשר 50 כריכות סופגות את הכוח כל כריכה צריכה לספוג פחות בשביל "לבלוע" את הלחץ.

טעות מרה! כל הכריכות מרגישות את אותו כוח. הוא פשוט "זורם" דרכם.

ממש כמו שחוט חשמל דק יתחמם ויתלהט כשעובר בו זרם, זה שתאריך את החוט לא יקטין את החום. עדיין בדיוק אותו זרם עובר דרך התוספת חומר שיש בחוט הנוסף.

לא אינטואיטיבי, אני מסכים.