>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Гоночные мотоциклы

       

30. Экипажная часть

Исходным материалом для изготовления рам гоночных мотоциклов служат цельнотянутые трубы из высококачественной, например хромомолибденовой стали. Рамы должны обладать большой жесткостью, так как деформации рамы ухудшают управляемость и устойчивость мотоцикла.

Этому требованию хорошо удовлетворяют двойные рамы (типа дуплекс); часто применяют рамы, у которых передние трубы соединяются с верхней частью головной трубы, а верхние трубы — с нижним концом головной трубы, как показано на рис. 119.

Рис. 119. Трубчатая рама гоночноrо мотоцикла MV класса 500 см3 (нижняя часть рамы сделана съемной для удобства замены двигателя)

Такая конструкция, предложенная фирмой «Нортон» в 1950 г., удобна для установки компактного топливного бака с плоским дном, без седловины, уменьшающей его полезный объем. Рамы в большинстве случаев сварные. Некоторые фирмы (NSU, «Хонда») применяли рамы открытого типа (рис. 120), в которых силовой агрегат служит связующим звеном.

Рис. 120. Рама гоночного мотоцикла «Хонда»

В последние годы были успешно испытаны рамы так называемого типа монокок («Нортон», «Осса» и др.). В них основным несущим элементом является коробчатая конструкция из тонкого листового материала (сталь, алюминий). Детали такой рамы (рис. 121) соединяются заклепками или сваркой. Известны гакже комбинированные конструкции рам. В их устройство входят трубчатые элементы и детали из листового материала, а иногда и литые детали из легких сплавов.

Рис. 121. Мотоцикл «Нортон» класса 750 см3 с рамой типа монокок

Если 20 лет тому назад еще существовали принципиально различные конструкции подвески заднего колеса, то в настоящее время по существу применяется только один тип подвески, с так называемой качающейся вилкой (см. рис. 120, 121), показавший на практике наилучшие результаты и, кстати сказать, мало отличающийся от подвесок современных дорожных мотоциклов. При такой системе достигается хорошее направление заднего колеса.

Ось качания вилки располагают на раме в непосредственной близости от центра вала коробки передач, благодаря чему изменения в натяжении цепи при колебаниях колеса с амплитудой до 75—100 мм сводятся к минимуму.

Ходовые качества мотоцикла в значительной степени зависят от постоянства контакта между ведущим колесом и дорогой, который может быть обеспечен только при наличии эффективных амортизаторов. В настоящее время универсальное распространение получили гидравлические телескопические амортизаторы, аналогичные применяемым на дорожных мотоциклах. Амортизатор помещают внутри винтовой пружины переменной жесткости и, таким образом, получаются компактные, легко заменяемые элементы подвески, которые шарнирно укрепляются между концами качающейся вилки и задним кронштейном рамы. Для снижения массы пружины подвески не закрывают кожухами; этим улучшается также охлаждение амортизаторов, необходимое для рассеивания тепла, которое выделяется за счет значительного количества механической энергии, поглощаемой амортизаторами.

Не менее важное значение для ходовых качеств мотоцикла имеет надежный контакт между дорогой и передним колесом, поддерживаемый упругими элементами передней вилки. Кроме общеизвестных передних вилок телескопического типа, наиболее часто применяемых и на гоночных мотоциклах, встречаются передние вилки рычажного типа, имеющие незначительную неподрессоренную массу, что весьма существенно для эффективной работы подвески на высоких скоростях. Рычажные передние вилки делятся «а два основных вида: с длинными рычагами (рис. 122), образующими качающуюся переднюю вилку, и с короткими рычагами (NSU, «Гуцци»), связанными между собой только осью переднего колеса (см. рис. 12).

Рис. 122. Рычажная передняя вилка с длинными рычагами, установленная на мотоцикле «Нортон» с прицепной коляской (передняя труба рамы большого сечения служит масляным баком)

Опыт эксплуатации гоночных мотоциклов показал, что телескопические передние вилки обычного типа обеспечивают более высокую устойчивость движения; передние вилки рычажного типа применяются теперь только на мотоциклах с колясками (BMW), а на одиночках используются очень редко.

Все передние вилки снабжаются эффективными гидравлическими амортизаторами телескопического типа, аналогичными по устройству амортизаторам задней подвески и конструктивно составляющими неотъемлемую часть вилки.

В табл. 41 приведены параметры передних вилок некоторых гоночных мотоциклов.

Таблица 41.
Геометрические параметры передних вилок

Многие гоночные мотоциклы имеют рулевые демпферы фрикционного типа, удобно регулируемые на ходу и улучшающие управляемость мотоцикла при высокой скорости движения; однако существуют образцы очень быстроходных мотоциклов («Гуцци», 250 см3) без таких приспособлений. На некоторых мотоциклах (BMW, 500 см3; MZ 250 см3) применялись гидравлические рулевые демпферы телескопического типа, шарнирно соединявшиеся g передней вилкой и рамой мотоцикла; их устройство в принципе такое же, как и у амортизаторов подвески колес.

Иначе устроен гидравлический рулевой демпфер мотоцикла «Ямаха» (рис. 123). Под рулевой головкой рамы установлена коробка, заполненная маслом; она связана е рамой и поэтому не может поворачиваться. В коробку входит нижний конец рулевой колонки, снабженный винтовыми шлицами большого шага. На шлицы надет дисковый поршень, который делит коробку на две полости и может перемещаться только в осевом направлении. При поворотах руля поршень демпфера движется вверх или вниз; масло перетекает через калиброванные отверстия в диске поршня из одной полости в другую. Сопротивление жидкости предотвращает резкие колебательные движения руля.

Рис. 123. Гидравлический рулевой демпфер мотоцикла «Ямаха»

Для уменьшения момента инерции и массы колес их ободья изготовляют из дюраля; профиль обода выполняют фасонным о усилительными кольцевыми ребрами по краям. Во избежание появления тряски и колебательных явлений, вредных для устойчивости мотоцикла и утомляющих гонщика, колеса о шинами подвергаются тщательной балансировке. В этой целью на ободьях укрепляют контргрузы или наматывают на спицы свинцовую проволоку с последующей обмоткой изоляционной лентой. После балансировки колесо должно находиться в состоянии безразличного равновесия.

Существенными преимуществами обладают литые колеса из алюминиевых или магниевых сплавов (рис. 124); обычно они имеют пять—семь спиц двутаврового или крестовидного сечения. Каждое колесо такого типа уменьшает массу неподрессоренных деталей на ~1,6 кг. Масса колеса из алюминиевого сплава составляет 3,3—3,5 кг, из магниевого — около 2,3 кг. При литых колесах становится возможным использование бескамерных шин, что, в свою очередь, уменьшает массу неподрессоренных деталей.

Рис. 124. Литое колесо из легкого сплава

Хорошие тормоза способствуют увеличению средней скорости в дорожных гонках, причем значительная доля тормозного эффекта создается передним тормозом, так как интенсивное замедление связано с резким увеличением нагрузки на переднее колесо. По этой причине передний тормоз нередко выполняют более мощным. Диаметр тормозных барабанов достигает 220—250 мм, а по ширине тормозной барабан иногда занимает всю ступицу колеса.

На мотоциклах с мощными двигателями часто встречаются двусторонние передние тормоза. При такой конструкции с каждой стороны широкого тормозного барабана устанавливается по две колодки; в приводе тормоза предусматривается устройство, уравновешивающее нагрузку обеих пар колодок. Двусторонний тормоз равномерно нагружает реактивным моментом перья передней вилки; кроме того, он отличается мощным действием.

Частое и интенсивное торможение в дорожных гонках вызывает сильный нагрев барабана и тормозных накладок, что может иметь следствием явление «фединга», т. е. прогрессивного ослабления тормозного эффекта после повторных торможений. Во избежание этого предусматривается интенсивное охлаждение тормозов. Наружную поверхность тормозных барабанов снабжают ребрами. Материалом для изготовления барабанов служат алюминиевые сплавы, высокая теплопроводность которых способствует снижению температуры. Применяют также внутреннюю вентиляцию тормозов. На передней части крышки колодок ставят приемный воздушный патрубок (рис. 125), обращенный открытым концом вперед для улавливания встречного потока воздуха. Чтобы струя воздуха могла выходить из барабана, на задней части диска предусматривают соответствующие отверстия или прорези. Во избежание засорения тормозов входные и выходные отверстия для воздуха закрывают сеткой.

Рис. 125. Передний тормоз гоночного мотоцикла BMW класса 500 см3 (с обеих сторон предусмотрены воздухоприемные патрубки для охлаждения тормоза)

На гоночных мотоциклах довольно часто применяют двухкулачковые уравновешенные тормоза с двумя заклиниваемыми колодками, имеющими самостоятельные тормозные кулачки для каждой колодки. Этот тип тормоза (рис. 126) отличается увеличенным тормозным моментом и более равномерным износом тормозных накладок. Равномерное нажатие на колодки достигается приводом, в котором на рычаг одного кулачка действует усилие троса, а на рычаг другого — реакция оболочки троса (рис. 126, а); существуют также конструкции, обеспечивающие равномерность нажатия колодок за счет регулировочных устройств в рычажном приводе обоих кулачков (рис. 126, б). На некоторых мотоциклах с успехом использовали гидравлический привод обоих тормозов (DKW, 350 см3), удобный для распределения тормозного эффекта между передним и задним колесами; особенно удобна эта система привода применительно к мотоциклам с колясками.

Рис. 126. Схемы двухкулачкоиых тормозов

На многих гоночных мотоциклах применяются дисковые тормоза (рис. 127). В таких устройствах на ступице колеса закреплен плоский диск, который может зажиматься с боков плоскими колодками. Диск изготовляют из чугуна или дюраля, покрытого твердым хромом. Масса дюралевого диска около 0,4 кг, чугунного 1,2 кг. Преимущества дисковых тормозов заключаются в меньшей массе, стабильной эффективности при повторном интенсивном торможении, хорошем охлаждении и удобстве замены тормозных колодок. Обычно дисковые тормоза имеют гидропривод.

Рис. 127. Дисковый тормоз заднего колеса

Различают два конструктивных варианта привода. В первом из них (рис. 128, а) при нажатии на рычаг тормозная жидкость из главного тормозного цилиндра, закрепленного на руле, подводится по шлангу к тормозным цилиндрам, предусмотренным с обеих сторон суппорта, охватывающего диск; поршни прижимают фрикционные накладки с одинаковой силой к обеим сторонам диска. Второй вариант (рис. 128, б) имеет в суппорте только один тормозной цилиндр, а вторая тормозная накладка устанавливается непосредственно на противоположной внутренней стенке суппорта. В этом случае во избежание поперечного изгиба диска применяется шарнирное крепление суппорта, позволяющее ему самоустанавливаться относительно диска; с той же целью может быть использовано скользящее шлицевое соединение тормозного диска со ступицей.

Рис. 128. Гидропривод дисковоготормоза

На мотоциклах классов 250—750 см3 диаметр дисков составляет 200—300 мм. Наиболее быстроходные мотоциклы нередко снабжают двойными дисковыми тормозами на переднем колесе — по одному диску с каждой стороны ступицы (см. рис. 121). Для внутреннего охлаждения в дисках предусматриваются радиальные сверления.

Табл. 42 дает представление об основных размерах и применяемости различных конструкций тормозов гоночных мотоциклов.

Таблица 42.
Тормоза дорожногоночных мотоциклов

В улучшении динамических качеств быстроходных мотоциклов большую роль играют шины. Новые составы резины повысили коэффициент сцепления шины с дорогой, что имеет большое значение для устойчивости мотоцикла, особенно на поворотах. В то же время повысилась долговечность шин, подверженных сильному истиранию под действием частых интенсивных торможений и больших крутящих моментов, передаваемых ведущим колесом. Одновременное решение этих двух задач представляет большие трудности, так как Солее мягкие сорта резины, способствующие улучшению сцепления шины с дорогой, значительно быстрее изнашиваются.

Поэтому специальные гоночные шины изготовляют из наиболее высококачественных сортов резины; для каркаса используют нейлоновую ткань. Применение нейлона позволяет сделать покрышку более прочной, легкой и эластичной; такие шины меньше нагреваются во время работы.

Употребительные размеры шин гоночных мотоциклов приведены в табл. 43. Протектор передней шины снабжают преимущественно продольными канавками против бокового скольжения колеса.

Таблица 43.
Размеры шин дорожногоночных мотоциклов

Для большей эффективности торможения на средней части протектора все же делают и поперечные канавки (рис. 129, а). Для лучшего сцепления с дорогой при наклонном положении мотоцикла на поворотах целесообразно предусматривать кольцевые канавки по краям протектора, где он соединяется с боковинами покрышки. При передаче больших крутящих моментов задней шиной полезно иметь на протекторе поперечные канавки в сочетании с продольными, т. е. рисунок шашечного типа, или зигзагообразные канавки (рис. 129, б и в).

Рис. 129. Протекторы гоночных шин: а — для переднего колеса; б, в — для заднего колеса

При рекордных заездах по очень хорошей дороге на оба колеса ставят шины, имеющие только кольцевые канавки. Крупный неровный рисунок протектора увеличивает сопротивление качению и уменьшает максимальную скорость мотоцикла. Наименьшее сопротивление качению дают шины с совершенно гладким протектором без всякого рисунка; такие шины иногда применяли в трековых гонках и рекордных заездах.

Специальные шины заднего колеса для гонок на короткие дистанции со стартом с места отличаются почти прямоугольной формой (с небольшой выпуклостью боковин) профиля покрышки, тогда как у других типов шин протектор всегда делают выпуклым в поперечном сечении. Прямоугольный профиль покрышки дает максимальную площадь контакта шины с дорогой и увеличивает приемистость мотоцикла. Для улучшения сцепления с дорогой протектор этих шин изготовляют из мягкой резины.

Английская фирма «Денлоп» изготовляет шины с треугольным профилем (рис. 130), предназначенные для дорожногоночных мотоциклов. Такой профиль значительно увеличивает площадь контакта шины с дорогой при движении мотоцикла с большими наклонами на поворотах. Увеличенная площадь контакта способствует сцеплению шины с дорогой, что позволяет увеличить скорость движения мотоцикла на повороте без бокового скольжения и возможной потери устойчивости.

Рис. 130. Гоночная шина «Денлоп» с треугольным профилем (здесь показано сечение дюралевого обода с усилительпымн ребрами)

Особенно хорошие результаты дает эксплуатация шин треуголь-ного профиля на извилистых дорогах. В то же время замечено, что на маршрутах, допускающих очень высокие средние скорости, износ протектора шин такого типа больше. В первую очередь это относится к мотоциклам с двигателями большой мощности, поскольку у них чаще возникает пробуксовка ведущего колеса. Поэтому в гоночной практике применяются также шины увеличенной ширины со скругленным низким профилем (рис. 131), позволяющим увеличить площадь соприкосновения протектора с дорогой и, следовательно, повысить силу сцепления колеса.

Рис. 131. Профили гоночных шин «Денлоп»: а — треугольный; 6 — уширенный скругленный

Казалось бы, что это противоречит законам физики о силах трения; ведь они устанавливают, что сила трения зависит только от коэффициента трения и нагрузки на соприкасающиеся поверхности. Однако это справедливо для твердых тел, но не распространяется на взаимодействие между шиной и дорогой. Здесь по существу имеет место зацепление протектора шины с мелкими углублениями поверхности дороги, в которые он вдавливается благодаря своей эластичности.

В таких условиях увеличение поверхности контакта увеличивает силу сцепления колеса с дорогой, что позволяет реализовать более высокие ускорения мотоцикла и повысить эффективность процесса торможения.

У гоночных шин отношение высоты профиля к его ширине равно 0,67—0,82. В связи с этим встречается более сложная маркировка шин, например 3,50/4,10—18 или 3,50/5,25—18 («Денлоп», KR 97); здесь первая цифра обозначает высоту профиля, вторая — его ширину и третья посадочный диаметр покрышки. Особенно низким профилем отличаются шины для заднего колеса мотоцикла с коляской. Такая шина «Денлоп» 3,75/8,00—12 мотоцикла URS класса 500 см3 показана на рис. 132; ширина протектора около 200 мм. Шина защищена от нагревания отработавшими газами щитком, приваренным к концам мегафонов.

Рис. 132. Заднее колесо мотоцикла URS с коляской

Контуры сечения низкопрофильных гоночных шин представлены на рис. 133.

Рис. 133. Контуры сечения низкопрофильных гоночных шин

При езде по мокрой дороге весьма важно, чтобы вода имела выход из зоны соприкосновения протектора шины с дорогой. В противном случае может возникнуть весьма опасное явление «аквапланирования», т. е. скольжения шин по пленке воды, что сопровождается потерей управляемости мотоциклом. Отвод воды и непосредственный контакт шины с дорогой обеспечивается системой канавок на поверхности протектора. Некоторые покрышки снабжали распределенными по поверхности протектора цилиндрическими углублениями диаметром 1 мм в количестве около 2500 для принятия воды из зоны контакта шины с дорогой. Протектор с такими углублениями прочнее протектора, расчлененного системой канавок.

Для оптимального сцепления шины с дорогой температура протектора должна быть в пределах 60—100 °С; при этом резина приобретает липкость. В спринте, где результаты заездов иногда почти всецело зависят от сцепления ведущего колеса, практикуется предварительный прогрев резины (burnout); мотоцикл устанавливают в упор в какое-нибудь препятствие и заставляют заднее колесо буксовать, пока не будет достигнута необходимая температура протектора.

Характер взаимодействия между современной гоночной шиной и дорогой обеспечивает очень высокие значения коэффициента сцепления, достигающие 1—1,2, тогда как прежде в расчетах пользовались значением этого фактора, равным 0,6—0,7.

Во всяком случае нет сомнения в том, что улучшение конструкции шин и материалов для их изготовления сыграло немалую роль в повышении средних скоростей, зарегистрированном в последние годы на всех традиционных маршрутах.

Весьма существенно правильное давление в шинах. Пониженное давление заметно увеличивает сопротивление качению, легко приводит к повреждениям резины вследствие ее перегрева и создает неустойчивость на поворотах; увеличенное давление хотя и полезно в смысле снижения сопротивления качению, но может вызвать ухудшение контакта между шиной и дорожным полотном вследствие подскакивания колеса.

Рекомендуемое заводами давление в шинах гоночных мотоциклов колеблется d зависимости от размера шин, их типа и нагрузки от 150 до 250 кПа, Давление в шинах рекордных мотоциклов, рассчитанных на очень высокие скорости движения, равно 250—500 кПа и может достигать 800 кПа («Хонда», 1500 см3).

Шины рекордного мотоцикла «Джайронаут» (1300 см3), достигшего скорости почти 400 км/ч, работали с внутренним давлением 630 кПа; они были подвергнуты предварительным стендовым испытаниям при скоростях до 565 км/ч.

Органы управления гоночных мотоциклов в принципе мало отличаются от стандартных. Согласно существующим правилам, ширина руля должна быть не менее 500 мм (в классе 50 см3 — 450 мм). Руль обычно состоит из двух отдельных рукояток, закрепляемых зажимными хомутами на трубах передней вилки; это позволяет регулировать расположение рукояток в соответствии с индивидуальными пожеланиями гонщиков. Расположение рычагов управления на руле соответствует общепринятой схеме. Вращающаяся рукоятка газа катушечного типа обеспечивает полное открытие или закрытие дросселя одним движением руки.

Для удобства управления мотоциклом необходимо, чтобы рукоятка действовала легко и в то же время надежно фиксировалась во всех промежуточных положениях; только на мотоциклах для спидвея требуется закрытие дросселя под действием пружины при отпускании рукоятки. Для фиксирования промежуточных положений в рукоятках газа предусматривается регулируемая фрикционная колодка. На многоцилиндровых рядных двигателях дроссельными золотниками управляет валик, установленный вдоль ряда цилиндров над карбюраторами; этот валик действует на золотники посредством поводков и коротких тяг.

Поворот валика осуществляется двумя тросами от вращающейся рукоятки па руле; один из них служит для поднятия дроссельных золотников, другой — для их опускания. Принудительный привод дросселей при их движении в обе стороны освобождает гонщика от необходимости преодолевать сопротивление нескольких пружин и в некоторой степени предупреждает заедание дросселей, ведущее к авариям двигателя. Для выключения зажигания на руле ставится кнопочный контакт, замыкающий накоротко первичную цепь зажигания, которым пользуются при переключении передач (главным образом с низших на высшие) вместо того, чтобы выключать сцепление.

Необходимой принадлежностью гоночного мотоцикла является тахометр. Он позволяет правильно определить момент переключения передачи, помогает поддерживать нормальный режим работы и предохранять двигатель от чрезмерной частоты вращения.

Тахометр устанавливается в поле зрения гонщика и соединяется с двигателем при помощи гибкого вала или посредством провода, если частота вращения определяется электрическим датчиком.

В качестве седла на гоночных мотоциклах используют продолговатые подушки с упором на заднем конце, наиболее удобные при движении на высоких скоростях.

Для топливных баков характерна узкая продолговатая форма (рис. 134). Вместимость бака, вообще говоря, должна соответствовать дистанции гонки и колеблется в довольно широких пределах. Часто бак крепится к раме мотоцикла легкосъемной металлической лентой, а иногда резиновыми жгутами, что очень удобно для легкого доступа к верхней части двигателя.

Рис. 134. Баки гоночного мотоцикла MV (спереди — масляный, сзади — топливный)

Устройство пробки наливного отверстия бака должно допускать ее снятие или обратную установку одним движением руки во избежание потери времени при промежуточных заправках топливом.

В табл. 44 приведены некоторые сведения о топливных и масляных баках.

Таблица 44.
Вместимость баков дорожногоночных мотоциклов

Масляный бак обычно устанавливают под сиденьем, иногда перед топливным баком (рис. 134) или в спинке сиденья. Материалом для изготовления топливных и масляных баков служит листовой алюминий или пластмасса. В пластмассовом баке мотоцикла «Хонда» сбоку предусмотрена прозрачная вертикальная полоса (см. рис. 79), позволяющая контролировать уровень топлива. Пластмассовый бак считается менее рациональным в противопожарном отношении, так как при авариях он иногда сразу дает большую потерю топлива; в аналогичных условиях металлический бак может сминаться, но не давать течи.

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru