על מערכות מתלים - פרק ד'

מינוחים הכרחיים

על מנת לרדת לעומקם של הדברים אשתמש במונחים מקצועיים ובמספר נוסחאות פשוטות. D – קוטר הקפיץ. -d קוטר התיל ממנו עשוי הקפיץ. K – קבוע הקפיץ. G – בערך 11,500,000 (לקפיצי פלדה), ה-G אינו ערך מוחלט עקב שינויים בסוגי המתכות בהם משתמשים יצרנים שונים. n – מספר הסלילים החופשיים (ערך עגול) ללא סלילי בסיס.

ציור א'

!!uu!!קבוע הקפיץ !u!- קבוע קפיץ הוא מונח המתאר את קשיות הקפיץ או במילים אחרות את התנגדותו של הקפיץ. מידה זו נמדדת בדרך כלל ביחס של lb/in ומשמעותה היא לכמה פאונד נזדקק ע''מ לכווץ (ולמתוח) את הקפיץ באינץ' אחד. נוסחת חישוב קבוע קפיץ לקפיץ סליל היא:

נתון נוסף אותו יש לקחת בחשבון הוא משקל הרכב. הקפיצים אינם תומכים בכל משקל הרכב. ישנו משקל ש !!bb!!!!uu!!אינו!u!!b! נתמך והוא נקרא משקל בלתי-מוקפץ. המשקל המוקפץ הוא המשקל מעל הקפיצים, כולל הקפיצים עצמם.

מגבלות מבנה הקפיץ הסליל

מתלה המשתמש בקפיץ הסליל בנוי בצורה שמגבילה ומייקרת את אפשרויות השיפור, אך אם הוא מתבצע נכון, הוא עולה ברמתו על קפיצי עלים. בכל מערכת מתלים הבנויה עם קפיצי סליל ישנם מוטות רדיוס שתפקידם למקם את הסרן (ראה פרק ב'). לקפיץ יש מהלך תנועה מוגבל גם בכיווץ וגם במתיחה. אם נמתח קפיץ מעבר למהלך שלו נפגע בקפיציות שלו. אם נשפר את הרכב ע''י רכישת והתקנת קפיצי סליל ארוכים יותר, בעלי טווח תנועה גדול יותר, ללא שינוי מוטות הרדיוס - לא עשינו כלום למעשה, המוטות יגבילו את המהלך (כמו שהם מיועדים לעשות ברוב המערכות), ואנחנו לא נרוויח כלום. אם נחליף רק את מוטות הרדיוס נפגע בקפיצים מכיוון שהם ימתחו מעבר לנקודה אליה הם מכוילים להימתח. הווה אומר - על מנת לשפר את מערכת המתלים כמו שצריך יש להחליף הן את הקפיצים, הן את הבולמים והן את מוטות הרדיוס.

סוגי קפיצים

קיימים אינספור סוגי קפיצי סליל, אנחנו נפריד רק לשתי קבוצות עיקריות אשר מורכבות ברכבים : קפיץ פרוגרסיבי וקפיץ רגיל. הרגיל הינו קפיץ אשר המרווח בין כריכה לכריכה זהה לכל אורכו. קפיץ פרוגרסיבי יש שינוי במרווחים ולכן גם שינוי בקבוע הקפיץ בהתאם לעומס אשר מופעל עליו. בציור ב' ניתן לראות כי בקפיץ רגיל ההתכווצות היא ליניארית - 200 ליברות מכווצים את הקפיץ באינץ' אחד, 400 בשני אינץ', וכן הלאה. בקפיץ פרוגרסיבי בשלב מסוים יהיה דרוש יותר עומס על מנת לכווץ את הקפיץ באינץ' נוסף.

ציור ב'

חלוקת עומס בקפיצים

ניתן לשים מספר קפיצים בכל פינה ברכב בשתי צורות, בטור - קפיץ על קפיץ (משיג מהלך קפיץ גדול יותר) או במקביל -קפיץ ליד קפיץ (משיג חלוקת עומס טובה יותר). דוגמא: אם ניקח שני קפיצים שהקבוע שלהם הוא 200 ליברות/אינץ', והאורך שלהם ללא עומס הוא 20 אינץ' ונחבר אותם אחד על השני בטור, נשיג קפיץ באורך 40 אינץ' - אך מה יהיה הקבוע שלו? ובכן הקבוע יהיה 100 ליברות/אינץ' - מכיוון שהכפלנו בשניים את פקטור ה - n. ואם נחבר אותם במקביל (אחד ליד השני), הקבוע שלהם יהיה 400 ליברות/אינץ' מכיוון שלמעשה הכפלנו בשניים את פקטור ה-d.