อ่าน 3 นาที
การสั่นสะเทือนด้วยความเร็ว
อาการสั่นขณะความเร็วสูง (หรือที่รู้จักกันในชื่อ shimmy , tank-slapper , [ 1 ] หรือ death wobble )...
การสั่นสะเทือนด้วยความเร็ว
อาการสั่นขณะความเร็วสูง (หรือที่รู้จักกันในชื่อshimmy , tank-slapper , [ 1 ]หรือdeath wobble ) คือการสั่นไปมาอย่างรวดเร็วของล้อรถที่เกิดขึ้นขณะขับด้วยความเร็วสูงและอาจนำไปสู่การสูญเสียการควบคุม อาการนี้แสดงออกเป็นการสั่นอย่างรวดเร็ว (4–10 Hz) ของล้อที่สามารถบังคับทิศทางได้เป็นหลัก และเกิดจากปัจจัยหลายประการรวมกัน รวมถึงการรบกวนเริ่มต้นและการหน่วง ที่ไม่เพียงพอ ซึ่งสามารถสร้างเอฟเฟ กต์เรโซแนนซ์ได้ ในตอนแรก ส่วนที่เหลือของรถจะไม่ได้รับผลกระทบมากนัก จนกระทั่งเปลี่ยนเป็นการ สั่นของรถในแนวดิ่ง ที่มี แอมพลิจูดเพิ่มขึ้นทำให้สูญเสียการควบคุม
ยานพาหนะที่อาจประสบกับการสั่นสะเทือนนี้ ได้แก่รถจักรยานยนต์และจักรยานสเก็ตบอร์ดและในทางทฤษฎี ยานพาหนะใดๆ ก็ตามที่มีจุดหมุนพวงมาลัยเพียงจุดเดียวและมีอิสระในการหมุนของล้อพวงมาลัยมากพอ รวมถึงยานพาหนะบางประเภทที่มีล้อลงจอดแบบสามล้อซึ่งความไม่เสถียรอาจเกิดขึ้นได้ที่ความเร็วต่ำกว่า 80 กม./ชม. (50 ไมล์ต่อชั่วโมง) ทั้งนี้ไม่รวมถึงรถยนต์ ส่วนใหญ่ ความไม่เสถียรเริ่มต้นส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ความเร็วสูงและคล้ายกับที่เกิดขึ้นกับล้อรถเข็นและล้อลงจอดของเครื่องบิน[ 2 ] [ 3 ]
ทฤษฎี
การสั่นอย่างต่อเนื่องมีองค์ประกอบที่จำเป็นสองอย่าง ได้แก่ ระบบ อันดับสองหรือสูงกว่าที่มีการหน่วงน้อยกว่า ค่าที่กำหนด และ กลไก ป้อนกลับเชิงบวก ตัวอย่างของระบบอันดับสองที่มีการหน่วงน้อยกว่าค่าที่กำหนดคือระบบสปริง-มวลซึ่งมวลสามารถกระดอนขึ้นลง (สั่น) ได้เมื่อแขวนอยู่กับสปริง
หากไม่สามารถออกแบบระบบให้ปราศจากอาการสั่นได้อาจใช้ อุปกรณ์ที่เรียกว่า ตัวหน่วงการบังคับเลี้ยว ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือ ตัวกรองแบบร่องที่ออกแบบมาเพื่อหน่วงอาการสั่นที่ความถี่ธรรมชาติที่ทราบ[ 4 ]
อาการสั่นมักเกี่ยวข้องกับการเสียรูปของยางรถยนต์ อย่างไรก็ตาม ยังสามารถสังเกตได้ในล้อที่ไม่สามารถเสียรูปได้ (เช่น ล้อเหล็ก) ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้โดยการนำแรงเสียดทานแห้งหลายองค์ประกอบมาใช้[ 5 ]นอกเหนือจากแรงปกติที่พิจารณาในเอกสาร
คำอธิบายอีกประการหนึ่งคือ การแกว่งของความเร็วเป็นการ แยกสาขาแบบฮอปฟ์ ( Hopf bifurcation ) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางคณิตศาสตร์ที่จุดคงที่เสถียรของระบบพลวัตสูญเสียความเสถียรเมื่อพารามิเตอร์เปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดวงจรจำกัด (เส้นทางที่ระบบดำเนินตามซ้ำ ๆ วนกลับมาที่ตัวเองในรูปแบบที่คาดการณ์ได้ ซึ่งพฤติกรรมอื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียงมักจะเลียนแบบเมื่อเวลาผ่านไป) ในกรณีของการแกว่งของความเร็ว ระบบจะเปลี่ยนจากสถานะหนึ่ง (การขับขี่ที่เสถียร) ไปเป็นสถานะที่สอง (การแกว่งที่มีแอมพลิจูดคงที่) เมื่อพารามิเตอร์หนึ่ง (ความเร็วไปข้างหน้า หรือความเร็วลม) ผ่านจุดวิกฤต [ 6 ] : 1 [ 7 ] : 1
ในยานพาหนะสองล้อ
การสั่นหรือการโยกเริ่มขึ้นเมื่อความผิดปกติเล็กน้อยบางอย่างเร่งให้ล้อหมุนไปด้านใดด้านหนึ่ง ความผิดปกตินั้นอาจเป็นล้อที่ไม่กลม ไม่ตรง หรือไม่สมดุล [ 6 ] ขณะที่ล้อหมุน มันจะส่ง แรงเป็นวัฏจักรไปยังโครงรถ ซึ่งหากตรงกับ ความถี่เรโซแนนซ์ของระบบ (รถและอุปกรณ์เสริมที่ติดอยู่) ก็สามารถทำให้เกิดการสั่น ไหวของความเร็วได้[ 6 ]ในระหว่างการหมุนของล้อ แรงคืนตัวจะถูกนำมาใช้ในเฟสเดียวกับความคืบหน้าของความผิดปกติ และล้อจะหมุนไปอีกด้านหนึ่งซึ่งกระบวนการจะซ้ำอีกครั้ง หากมีการหน่วงในระบบบังคับเลี้ยวไม่เพียงพอ การสั่นจะเพิ่มขึ้นจนกว่าระบบจะล้มเหลว ความถี่ของการสั่นสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนความเร็วไปข้างหน้า ทำให้จักรยานแข็งขึ้นหรือเบาลง หรือเพิ่มความแข็งของระบบบังคับเลี้ยว ซึ่งผู้ขับขี่เป็นส่วนประกอบหลัก[ 2 ]แม้ว่าอาการสั่นหรือโยกเยกจะสามารถแก้ไขได้ง่ายโดยการปรับความเร็ว ตำแหน่ง หรือการจับแฮนด์ แต่ก็อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้หากปล่อยไว้โดยไม่ควบคุม[ 8 ]
โดยทั่วไปแล้ว การสั่นสะเทือนขณะเร่งความเร็วมีโอกาสเกิดขึ้นน้อยกว่าในจักรยานเสือภูเขาเมื่อเทียบกับจักรยานเสือหมอบ เนื่องจากเฟรมของจักรยานเสือภูเขามักมีการลดแรงกระแทกจากระบบกันสะเทือน มากกว่า และปุ่มยางยังช่วยลดแรงกระแทกระหว่างตัวรถกับพื้นถนนอีกด้วย[ 6 ] : 1
เนื่องจากความถี่ของการสั่นไหวไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของจักรยาน ผลกระทบไจโรสโคปิกจึง "เห็นได้ชัดว่าไม่จำเป็นต่อปรากฏการณ์" [ 2 ]พบว่าปัจจัยที่มีอิทธิพลสูงสุด 5 อันดับแรกต่อการสั่นไหว ได้แก่ ความแข็งด้านข้างของยางหน้า ตัวลดแรงสั่นสะเทือนของพวงมาลัย ความสูงของจุดศูนย์กลางมวลของจักรยาน ระยะห่างของจุดศูนย์กลางมวลของจักรยานจากล้อหลัง และความแข็งในการเข้าโค้งของยางหน้า[ 3 ] [ 9 ]
เอกสารวิชาการที่ตรวจสอบการสั่นไหวผ่านการทดลองทางกายภาพและการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์สรุปว่า: "ลักษณะยางหน้า ความเฉื่อยของเฟรมด้านหน้า และความแข็งแกร่งของแชสซีมีอิทธิพลต่อโหมดการสั่นไหว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แสดงให้เห็นว่า [โดย] การเพิ่มแรงดันลมยางหน้า ความแข็งแกร่งของแชสซี และความเฉื่อยของเฟรมด้านหน้าเกี่ยวกับแกนพวงมาลัย และการลดความแข็งแกร่งของการลื่นไถลด้านข้างของยางหน้า จะช่วยปรับปรุงการลดทอนโหมดการสั่นไหว ส่งเสริมเสถียรภาพของยานพาหนะ" [ 10 ]
ในอุปกรณ์ช่วยเคลื่อนที่แบบล้อเดียว
การทรงตัวขณะเร่งความเร็วเกิดขึ้นกับจักรยานล้อเดียวไฟฟ้า ( EUC ) และสเก็ตบอร์ดล้อเดียว (เช่นOnewheel ) "ในการแก้ไขการทรงตัวของ Onewheel จำเป็นต้องจัดตำแหน่งเท้าทั้งสองข้างใหม่โดยขยับทีละน้อยไปยังตำแหน่งที่ให้จุดศูนย์ถ่วงที่เหมาะสม ตัวควบคุมของ Onewheel ออกแบบมาเพื่อปรับสมดุลบอร์ดจากด้านหน้าไปด้านหลังเท่านั้น โดยไม่มีการควบคุมการเคลื่อนไหวจากด้านข้าง" [ 11 ]
ดูเพิ่มเติม
- พลศาสตร์ของจักรยานและรถจักรยานยนต์
- แคสเตอร์ฟลัตเตอร์
- การหางปลา
- การแกว่งของการล่าสัตว์
- การสั่นที่เกิดจากนักบิน
- การสั่นด้วยตนเอง
- การปรับสมดุลล้อ
- รถพ่วง (ยานพาหนะ)
- พลศาสตร์ยานยนต์
ลิงก์ภายนอก
- จักรยานสั่นคลอนขณะเร่งความเร็ว
- [แฟลช] วิดีโอแสดงภาพรถจักรยานยนต์และผู้ขับขี่ประสบอุบัติเหตุเนื่องจากอาการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงจนควบคุมไม่อยู่
- ภาพเคลื่อนไหวของการสั่นไหว
- ภาพเคลื่อนไหวแสดงอาการสั่นไหวอย่างรุนแรงก่อนตาย
- วิดีโอแสดงภาพการชนกันของจักรยานทรงเพรียวความเร็วสูงที่ทำให้เกิดอาการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงจนอาจถึงแก่ชีวิตได้
- วิดีโอรถบรรทุกที่เกิดอาการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงจนควบคุมไม่ได้
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การสั่นสะเทือนด้วยความเร็ว
อาการสั่นขณะความเร็วสูง (หรือที่รู้จักกันในชื่อ shimmy , tank-slapper , [ 1 ] หรือ death wobble )...
ทฤษฎี
การสั่นอย่างต่อเนื่องมีองค์ประกอบที่จำเป็นสองอย่าง ได้แก่ ระบบ อันดับสองหรือสูงกว่า ที่มีการหน่วงน้อยกว่า ค่าที่กำหนด และ กลไก ป้อนกลับเชิง บวก ตัวอย่างของระบบอันดับสองที่มีการหน่วงน้อยกว่าค่าที่กำหนดคือ ระบบสปริง-มวล ซึ่งมวลสามารถกระดอนขึ้นลง (สั่น)...
ในยานพาหนะสองล้อ
การสั่นหรือการโยกเริ่มขึ้นเมื่อความผิดปกติเล็กน้อยบางอย่างเร่งให้ล้อหมุนไปด้านใดด้านหนึ่ง ความผิดปกตินั้นอาจเป็นล้อที่ ไม่กลม ไม่ ตรง หรือ ไม่สมดุล [ 6 ] ขณะ ที่ล้อหมุน มันจะส่ง แรงเป็นวัฏจักรไปยังโครงรถ ซึ่งหากตรงกับ ความถี่เรโซแนนซ์ ของระบบ...
ในอุปกรณ์ช่วยเคลื่อนที่แบบล้อเดียว
การทรงตัวขณะเร่งความเร็วเกิดขึ้นกับจักรยานล้อเดียวไฟฟ้า ( EUC ) และสเก็ตบอร์ดล้อเดียว (เช่น Onewheel ) "ในการแก้ไขการทรงตัวของ Onewheel จำเป็นต้องจัดตำแหน่งเท้าทั้งสองข้างใหม่โดยขยับทีละน้อยไปยังตำแหน่งที่ให้จุดศูนย์ถ่วงที่เหมาะสม ตัวควบคุมของ Onewheel...