สปริง เรื่องเข้าใจง่าย (1)

ฉบับนี้มาว่าด้วยเรื่องของการเลือกใช้ สปริง ชิ้นส่วนหลักของระบบกันสะเทือน และรองรับน้ำหนัก องค์ประกอบสำคัญของระบบช่วงล่าง หลักการทำงานของ สปริง (SPRING) จะทำงานในลักษณะยุบและยืดตัว เมื่อล้อรถวิ่งผ่านพื้นผิวถนนที่ขรุขระ ทำให้สามารถดูดซับ (ABSORB) แรงเต้นของล้อที่กระทำกับพื้นผิวถนนให้ลดลง แถมยังซับแรงสั่นสะเทือนไปยังตัวถังรถให้น้อยที่สุด รูปแบบของสปริง เรามักเข้าใจว่า "สปริง" คือ เหล็กที่จับมาขดเป็นวง นิยมเรียกกันว่า สปริงขด หรือ คอยล์สปริง (COIL SPRING) ทำงานในลักษณะยืดและยุบ ความเป็นจริงแล้ว สปริงมีอยู่หลายประเภท หลายรูปแบบ หลายลักษณะ จนหลายท่านเข้าใจผิด คิดว่าชิ้นส่วนเหล่านี้ไม่ใช่สปริง สปริงที่นิยมใช้อยู่ในปัจจุบัน มีอยู่หลายชนิด ซึ่งมีรูปทรงต่างกันไป แต่ยังคงคุณสมบัติรองรับแรงกระแทกเช่นเดิม ได้แก่ แหนบ (LEAF SPRING) ทำหน้าที่รับน้ำหนักและลดแรงสั่นสะเทือนโดย "โค้งหรืองอตัว" ของแผ่นแหนบ ทอร์ชันบาร์ (TORSION BAR) จะรับแรงสั่นสะเทือนโดยการ "บิดตัวของเพลา" สปริงลม (AIR SPRING) จะลดแรงสั่นสะเทือนจากการ "อัดตัวของลม" ในถุงลม สปริงยาง (RUBBER SPRING) และไฮดรอนิวแมทิค (HYDROPNEUMATIC) จะดูดซับแรงสั่นสะเทือน โดยการอัดตัวของแกสไนโตรเจน และของเหลว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งาน ค่า K ของสปริงรถยนต์ คืออะไร ? สำหรับผู้ผลิตรถยนต์ ค่า k ของสปริงรถยนต์ที่ใช้ในระบบรองรับน้ำหนัก เมื่อออกแบบทุกครั้ง วิศวกรจะต้องกำหนดค่า K ของสปริงให้เหมาะสมกับการใช้งาน และน้ำหนักของรถยนต์ เพื่อให้ได้สมรรถนะการขับขี่ การยึดเกาะถนนที่ดี รวมถึงการทรงตัว และความนุ่มนวลในการขับขี่ รถยนต์แต่ละยี่ห้อจะมีค่า K ที่แตกต่างกัน ถึงแม้รถบางรุ่นที่ใช้ตัวถังเดียวกัน อาจเลือกใช้สปริงที่มีค่าต่างกัน ขึ้นอยู่กับการพิจารณาจาก ขนาดของเครื่องยนต์ ตำแหน่งการจัดวางเครื่อง การออกแบบระบบขับเคลื่อน ระบบกันสะเทือน น้ำหนักรถยนต์ รวมทั้งความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกขณะใช้งาน หากกล่าวถึงค่า K ที่พูดกันอย่างถูกต้อง ก็คือ ค่าความแข็ง/อ่อนคงที่ของสปริง (SPRING RATE) ซึ่งเป็นไปตาม "กฎของฮุก" (HOOK'S LAW) โดยสปริงจะยุบตัวเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักที่กดทับ โดยจะใช้หน่วยเป็น กก./มม. หรือ นิวตัน/มม. และ ปอนด์/นิ้ว โดย 1 กก./มม. จะเท่ากับ 56 ปอนด์/นิ้ว และ 9.86 นิวตัน/มม. ซึ่งค่านี้จะมีผลกับความนุ่มนวลของช่วงล่างโดยตรง ตัวอย่างการเปรียบเทียบค่าของสปริง 2 ขด สปริงของรถรุ่นเดียวกัน แต่ค่า K ต่างกัน คือ - ตัวแรกอยู่ที่ 18 กก./มม. - ตัวที่ 2 อยู่ที่ 21 กก./มม. จากค่าของสปริงทั้ง 2 ชุด อธิบายได้ว่า เมื่อมีน้ำหนัก ขนาด 18 กก. มากดทับ สปริงชุดแรกจะยุบตัวลง 1 มม. ในขณะตัวที่ 2 ต้องใช้น้ำหนักถึง 21 กก. สปริงจึงจะยุบตัวลงมา 1 มม. ซึ่งเท่ากับว่าสปริงชุดที่ 2 แข็งกว่าสปริงชุดแรกนั่นเอง หลักพื้นฐานในการเลือกสปริง ในปัจจุบันจะเห็นได้ว่า คนชอบแต่งรถกัน เมื่อซื้อรถยนต์มาใหม่ ก็อยากที่จะนำไปตกแต่งระบบช่วงล่าง เปลี่ยนล้อ และยาง ให้มีขนาดหน้าสัมผัสที่กว้างขึ้น เพื่อให้มีพื้นที่สัมผัสพื้นถนนได้มาก จนถึงการเปลี่ยนสปริงชุดใหม่ พร้อมเซทชอคอับใหม่ทั้ง 4 ต้น ให้ทำงานสัมพันธ์กับชุดสปริง แล้วจะพิจารณาอย่างไรว่า ค่า K สปริงแต่ละแบบ เหมาะสมกับการใช้งานประเภทใด เบื้องต้นให้วิเคราะห์ตามนี้ - สปริงค่า K แข็ง เหมาะสำหรับรถยนต์ที่ใช้ความเร็วสูง จะช่วยให้ยึดเกาะถนน แต่หากใช้งานทั่วไปที่ ความเร็วต่ำจะขาดความนุ่มนวล (ทั้งนี้ขึ้นกับปัจจัยอื่นประกอบ) - สปริงค่า K อ่อน เหมาะกับรถยนต์ที่ใช้ความเร็วต่ำ ซึ่งให้ความนุ่มนวล แต่เมื่อใช้ความเร็วสูงๆ จะทำให้รถมีอาการโยนตัว หรือโคลงได้ง่าย จากหลักเบื้องต้นทั้ง 2 ข้อ หากผู้ใช้รถมีความประสงค์ที่จะดัดแปลงระบบช่วงล่าง ให้แตกต่างจากโรงงานผู้ผลิต ควรคำนึงถึงค่า K ว่าเหมาะสมกับการใช้งานจริงหรือไม่ หรือสอบถามผู้ที่ชำนาญก่อนตัดสินใจ แง้มปฐมบทว่าด้วยเรื่องของการเรียนรู้เกี่ยวกับค่า K ของระบบสปริง ซึ่งในหลักทฤษฎีทั่วไปของการวัดค่าระบบสปริงจะใช้แนวเดียวกัน (แม้แต่ในอาวุธปืน) แต่ในรถโฟร์วีลดไรฟ ยังมีปัจจัยอีกหลายด้านที่ต้องนำมาประกอบการเลือกใช้ค่า K ของระบบสปริงให้เหมาะสม เพราะไลฟ์สไตล์การขับขี่รถของแต่ละคนแตกต่างกัน ดังนั้นจึงควรใส่ใจในการเติมเต็มความรู้ในเรื่องนี้ไว้บ้าง รู้ไว้มีแต่ได้ครับ ฉบับหน้าเนื้อหาเข้มข้นสุดๆ...อย่าพลาด !