Рессора

Рессоры как направляющее устройство подвески

24.09.2008 17:11

MOHCTPOXOD

Рессора как направляющее устройство задней подвески

Преимущество рессоры в простоте конструкции и следующей отсюда дешевизне т.к. она одновременно является и упругим элементом и направляющим устроством подвески (устройством, задающим положение моста относительно шасси автомобиля и кинематику подвески).

Так же податливость рессоры обеспечивает отсутствие разсогласований кинематики подвески при разноименных ходах.

В гаражной среде бытует мнение что если рессора выпрямилась то значит она просела. Для не наклоненной, расположенной над мостом рессоры это не так. В статическом положении подвески она должна быть прямой или даже наоборот выгнутой в сторону большего прогиба. Вот изображение задней подвески УАЗа Хантер или Патриот:

 

Как видно на рисунке, рессора абсолютно прямая. Это необходимое условие того чтобы при крене в повороте задняя ось подвески не разворачивалась в сторону избыточной поворачиваемости, не усугубляла избуточную поворачиваемость, к которой и без того склонен заднеприводный автомобиль.

Рис. Рессора, сжатая не до прямого состояния над мостом при крене доворачивает мост в сторону, противоположную повороту, усугубляя избыточную поворачиваемость

Рис. Если рессора прямая, то при крене кузова мост при крене чуть сдвигается в базу но не доворачивается. (Для получения эффекта компенсации избыточной поворачиваемости рессору можно наклонить вперед)

 

Если рессора ещё более выгнута в сторону сжатия, или наклонена вперед, то она может даже компенсировать избыточную поворачиваемость разворачивая мост в сторону поворота (в сторону недостаточной поворачиваемости).

Рессора может быть установлена как над балкой моста, так и под. Преимущество распложения рессоры под мостом в меньшей подверженности к S-образному изгибу т.к. мост непосредственно прижат к коренному листу и плечо силы, изгибающей рессору меньше. Т.е. Можно использовать более мягкую рессору без применения дополнительных средств предотрващения S-образного изгиба (реактивных тяг). Недостаток в более низком ценре крена подвески и соответственно большем плече крена. Рессора, установленная под мостом может быть выгнута не до прямого состояния при статической подвеске (отсюда возможно и пошла гаражная легенда о «прямых рессорах»). Дело в том что кинематика такой подвески отличается от кинематики подвески с рессорой над мостом. Во-первых рессора как правило наклонена, во-вторых ось моста как правило либо на одном уровне, либо выше передней оси рессоры. Получем тот же необходимый эффект разворота оси в сторону поворота.

Рис. Кинематика подвески с не прямой рессорой, но наклонной и под мостом.

Для уменьшения склонности мягкой рессоры к S-образному изгибу возможно применение специальных реактивных тяг. Один конец тяги крепится к мосту жестко, второй на раму/шасси через серьгу для того чтобы тяга оказывала минимально возможное влияние на кинематику подвески.

Рис. Реактивная тяга

Вид на подрамник:

Обновлено ( 24.09.2008 17:44 )

Определение траектории перемещения ушков листовой рессоры

Если поперечно расположенная листовая рессора, закрепленная в двух точках, одновременно заменяет верхний или нижний рычаги, то в этом случае конструктор должен знать траектории центров ушков рессоры при работе подвески на поворотах. Это необходимо для определения мгновенного центра поворота, а также для того, чтобы рассчитать изменение развала и схождения колес.

Точки замеров, образующие траекторию перемещения, получают с помощью пружинных весов. В качестве исходного положения принята выпрямленная рессора (). Величина нагрузки при этом не играет роли.

Рисунок 8 — Центр дуги, описываемой ушком рессоры, закрепленной в двух точках, как правило, смещен в сторону от мест закрепления

В качестве исходных параметров используются величины ходов сжатия f1 и отбоя f2 подвески в направлении оси Y, а измеряемой величиной является боковое смещение Δl обоих салазок, что дает соответствующее значение X. В процессе изучения оба места закрепления D1 (слева) и D2 (справа, на рисунке не изображено) должны параллельно нагружаться или разгружаться. Затем рессору вычерчивают в выпрямленном состоянии в масштабе 1:1, чтобы, исходя из этого положения, иметь возможность нанести полученные значения X в соответствии со значениями Y. Начало координат располагается в центре ушка рессоры. Соединив отдельные точки, получим с обоих концов рессоры дугообразную кривую. Центр кривизны служит кинематическим центром вращения.

Аналогичный процесс может быть применен также при центральном закреплении рессоры, независимо от того, является это закрепление жестким или упругим ().

Рисунок 9 — При жестком закреплении середины рессоры центр дуги, описываемой при работе подвески ушком, располагается вне заделки

При поперечно расположенных листовых рессорах таким же путем осуществляется определение центра поворота. При продольных листовых рессорах определяют траекторию, которая потребуется для уточнения перемещения неразрезной балки, закрепленной на рессорах. В последнем случае рессора должна быть изображена на чертеже в соответствии с ее положением в автомобиле.

Как работает стабилизатор поперечной устойчивости

При повороте автомобиля одна стойка поднимается, а вторая опускается, то есть они смещаются в противоположные стороны, средняя часть стабилизатора, которая называется стержень, начинает закручиваться.

Как следствие с той стороне, где автомобиль «кренился» на бок, стабилизатор приподнимает кузов, а с противоположной стороны  – опускает кузов. Чем больше величина наклона, тем сильнее сопротивление стабилизатора. Затем автомобиль выравнивается, снижается крен во время поворота и улучшается качество сцепления колес с дорогой.

Если вы хотите разобрать работу стабилизатора поперечной устойчивости более подробно, эта информация вам пригодится.

Для создания сопротивления крена автомобиля применяется торсион, который крепится в ступичном узле колеса.

Торсион работает на скручивание, создает сопротивления крену автомобиля. Крепится торсион в ступичном узле левого колеса, далее проходит в направлении движения до шарнирного узла крепления к кузову, далее в латеральном направлении к противоположному борту автомобиля, где крепится зеркально аналогично первому борту. Отрезки торсиона, проходящие в направлении движения, работают как рычаги при работе подвески в вертикальном направлении. При отсутствии крена оба отрезка поворачиваются на один и тот же угол, торсион не скручивается и проворачивается в узлах крепления к кузову как целое. При крене автомобиля левый и правый отрезки торсиона поворачиваются на различные углы, скручивая торсион и создавая упругий момент, сопротивляющийся крену. На зависимых задних подвесках часто отсутствует, вместо этого продольные рычаги прикрепляются к балке жестким соединением, способным передавать крутящий момент. Таким образом, вся балка в сборе с продольными рычагами выступает торсионом.

На передних  подвесках типа Мак Ферсон «рычажные» отрезки торсиона часто применяются как один из 2 нижних рычагов подвески, также передавая продольные (в направлении движения) силы от ступицы на кузов.

Стабилизаторы могут устанавливаться или на обе оси, или только на одну (обычно на переднюю).

Листовые рессоры

Листовые рессоры применяют в современном подвижном составе редко. Рессоры сочетают в себе свойства упругих элементов и гасителей колебаний. Однако недостатками таких рессор являются большая трудоемкость их изготовления и ремонта, значительная масса, непостоянная сила трения между листами (например, у новых рессор пассажирских вагонов она равна 6–8% статической нагрузки, а в процессе эксплуатации повышается до 20–25%, что нередко приводит к выключению рессор). Листовые рессоры не смягчают горизонтальные толчки.

По форме различают листовые рессоры незамкнутые (подвесные) (рис. 1, а) и замкнутые (эллиптические) (рис. 1, б). Незамкнутая листовая рессора состоит из нескольких наложенных один на другой листов разной длины, соединенных посередине шпилькой и хомутом. Для устранения бокового сдвига листам часто придают желобчатый профиль. Верхний коренной лист имеет на концах ушки или утолщения. Подкоренной лист (один или два) обрезан под прямым углом, остальные наборные листы рессоры обрезаны по трапеции.

Рис. 1 – Листовые рессоры: а – незамкнутая; б – замкнутая

Подвесные листовые рессоры имели наибольшее распространение в нетележечных вагонах, кроме того, их применяли и в тележках четырехосных вагонов. Эти рессоры собраны из нескольких наложенных друг на друга, изогнутых по дуге окружности, постепенно укорачивающихся стальных листов. Посередине листы соединяются шпилькой и прочно насаженным на них (надевается в горячем состоянии) стальным хомутом. Верхний лист, называемый коренным, имеет на концах ушки, которыми рессора шарнирно соединяется с рамой вагона. Лист, прилегающий к коренному листу, называется подкоренным, остальные листы называются наборными.

Изготовляют листовые рессоры преимущественно из желобчатой рессорной стали, профиль которой способствует удержанию листов от перемещения относительно друг друга в поперечном направлении. Кроме желобчатой, используется и плоская полосовая сталь.

Листовая рессора характеризуется размерами в свободном состоянии и под нагрузкой. Расстояние между центрами ушков коренного листа в выпрямленном состоянии называется длиной рессоры. У грузовых вагонов она обычно составляет 1040–1100 мм, а у пассажирских – 1000–1800 мм и реже 2000 мм. Расстояние между центрами ушков коренного листа ненагруженной рессоры называется длиной хорды. Расстояние, измеряемое посередине рессоры, между прямой, проходящей через центр ушков, и верхним (коренным) листом в свободном состоянии рессоры называется фабричной стрелой прогиба. Расстояние от прямой, проведенной через центры ушков коренного листа, до нижней поверхности хомута, которой он опирается на буксу, называется высотой рессоры.

Под действием нагрузки происходит выпрямление рессоры и вследствие этого уменьшение фабричной стрелы. Величина осадки рессоры под грузом, определяемая как разница между фабричной стрелой и стрелой в нагруженном состоянии, называется прогибом. Величина его имеет большое значение для спокойного хода вагона.

Зависимая подвеска с направляющими рычагами

Вероятности потерять управление над мостом нет в случае из подвеской с направляющими рычагами.  Это самый распространенный тип зависимой подвески. Всего в этой подвеске 5 рычагов: четыре продольных и один поперечный.

Благодаря наличию рычагов обеспечивается отличная выносливость к следующим типам усилий:

  • Вертикальные;
  • Продольные;
  • Боковые;

Для того чтобы придать упругость подвески применяется пружина, а для гашения ударов – амортизатор.

Наличие поперечного рычага не дает оси автомобиля смещаться. Сам рычаг называется тяга Панара. Этот вид тяги по-разному может работать при поворотах налево или направо. Более удачными механизмами для зависимой подвески автомобиля являются механизмы Скотта-Рассела и Уатта. Ниже приведены описания нескольких типов зависимой подвески.

Подвеска Уатта

Механизм Уатта – два горизонтальных рычага, которые прикреплены на шарнирах в вертикальном положении. Сам рычаг закрепляется по центру балки и может вращаться. Когда наступает момент неравномерного движения, например при повороте, вертикальный рычаг поворачивается и все компенсирует.

Подвеска Скотта-Рассела

Механизм Скотта-Рассела – это два рычага: короткий и длинный. Длинный рычаг крепится к кузову, а короткий – к центру и краю моста. Главная особенность этого механизма – эластичное крепление к балке, благодаря чему автомобиль лучше держит курс движения и лучше управляется.

Подвеска Де Дион

Также отличной разновидностью зависимой подвески является подвеска Де Дион. Ее разработали на фирме Де Дион Бутон в 1896 году. Она представляет собой конструкцию, где корпус отделен от оси. Благодаря этому моменту снижается масса неамортизируемых деталей. Чаще всего этот вид подвески применяли в автомобилях Alfa Romeo. Разумеется, ее устанавливали только назад.

Подвеска Де Дион считается средней между зависимыми и независимыми подвесками. Все детали этой подвески способствуют облегченному ходу и высокой управляемости. Ввиду того, что купить Де Дион довольно дорого, ее используют очень редко, и то, на спортивных машинах.

Зависимая подвеска очень стара и ее история начинается еще от телег и повозок. Несмотря на это, ее можно до сих пор встретить на некоторых машинах.

Основные преимущества зависимой подвески:

  • Большой ход, благодаря чему можно преодолевать большие препятствия;
  • Простая конструкция;
  • Отличная устойчивость и прочность;
  • Неизменность ширины колеи, что для бездорожья является отличным фактором;

Основной недостаток – жесткая связь колес, из-за чего они двигаются по очень похожему курсу, даже при прохождении препятствий. Вместе с большим весом конструкции, этот момент не может положительно сказываться на стабильности движения и управляемости.

Ниже можете посмотреть видео, как работает зависимая подвеска автомобиля.

Контроль и испытание рессор

Изготовленные рессоры при приемке осматривают, проверяют их основные размеры, плотность посадки хомута, твердость, после чего испытывают на прессе.

Форма и размеры рессор, а также допуски на них должны соответствовать утвержденным чертежам и техническим условиям. Отклонения по длине, хорды рессоры в свободном состоянии не должны превышать:

  • ±3 мм у рессор длиной хорды до 600 мм;
  • ±5 мм – от 600 до 1500 мм;
  • ±7 мм – свыше 1500 мм.

Отклонения стрелы прогиба против альбомных размеров допускаются у подвесных (незамкнутых) листовых рессор до 5 мм, эллиптических – для пассажирских вагонов до 12 мм и для грузовых – до 6 мм.

Хомут должен быть расположен в середине рессоры. Несимметричность осей опорных поверхностей коренных листов, а также несимметричность концов ступенчатой части рессоры по отношению к оси хомута не должна превышать 3 мм. Посадка хомута должна быть плотной; допускаются зазоры: между хомутом и коренным листом не более 0,1 мм глубиной до 15 мм, а между хомутом и нижним листом не более 0,3 мм; между хомутом и боковыми гранями отдельных несмежных листов 0,5 мм любой глубины и между хомутом и листами в его углах – не более 1,5 мм.

Прилегание смежных листов должно быть достаточно плотным как в свободном, так и в нагруженном состоянии рессоры. Допускаются зазоры между листами непосредственно около хомута до 0,2 мм, а на остальной длине листа – 1,5 мм. Величина зазора между поверхностями листов рессоры проверяется плоским щупом шириной 10 мм, а в углах хомута – прутком круглого сечения диаметром 1,5 мм. Зазоры между наконечниками и листами замкнутых многорядных рессор допускаются до 0,4 мм, причем щуп толщиной 0,2 мм не должен доходить до тела заклепки или болта. Чеканка или дополнительное обжатие ослабших заклепок не допускается.

Возвышение одного хомута над другим в многорядной рессоре не должно превышать 3 мм. Разность высот отдельных секций до их сбора в полукомплект не должна превышать 2 мм. Смещение одного хомута относительно другого в эллиптических рессорах допускается не более 4 мм. Зазоры между хомутами смежных секций должны быть в пределах 2 мм.

Правильность положения хомута на рессоре проверяют шаблоном, при этом разность расстояния между центром хомута и центром расстояния между ушками или концами рессор должна быть не более 5 мм.

Все рессоры, признанные годными, после наружного осмотра и обмера испытывают на прессах, чтобы проверить отсутствие у них остаточной деформации (осадки.) под пробной нагрузкой и определить прогиб под рабочей статической нагрузкой.

Испытываемую рессору устанавливают ушками вниз на подвижные опоры балки пресса (рис. 1) и сжимают пробной нагрузкой не меньше двух раз. После снятия нагрузки измеряют высоту стрелы в свободном состоянии, затем рессору вновь плавно нагружают до величины пробной нагрузки, снимают нагрузку и вновь измеряют высоту стрелы, которая должна быть не менее высоты, полученной после первичного двукратного сжатия.

Рис. 1 – Расположение рессоры на прессе для испытаний и последовательность проверки ее на отсутствие остаточной деформации

У рессор, выдержавших испытание на остаточную деформацию, проверяют прогиб под рабочей нагрузкой следующим образом. Ее плавно нагружают до рабочей нагрузки и измеряют величину прогиба. После этого нагрузку повышают до пробной, затем плавно снижают до рабочей и вторично замеряют прогиб. Разность между полусуммой измеренных прогибов и расчетным прогибом, указанным в чертеже, отнесенная к величине рессорного прогиба, не должна превышать ±8%. Так, например, если расчетный прогиб 13-листовой рессоры (сечение листов 76×13 мм) двухосных грузовых вагонов fр = 62 мм, прогиб под статической рабочей нагрузкой f1 = 59 мм, а прогиб после пробной нагрузки и снижения ее до рабочей f2 = 56 мм, то разность между полусуммой измеренных прогибов и расчетным прогибом рессоры будет

а искомое отношение составит

что находится в пределах, установленных ГОСТ 1425–76.

На верхней поверхности хомута прошедшей испытание подвесной рессоры, а у эллиптической – на боковой поверхности хомута ставится клеймо, марка или условный номер завода-изготовителя, дата испытания (месяц и год). Затем рессоры для защиты от коррозии покрывают черной краской. При массовом или серийном выпуске завод-поставщик обязан проводить испытание на выносливость не менее одной рессоры каждого типа в год.

Виды стабилизатора поперечной устойчивости

Существует два вида стабилизатора поперечной устойчивости: передний и задний стабилизаторы. В некоторых легковых автомобилях задняя поперечная стальная распорка не устанавливается, а передний стабилизатор устанавливается на всех современных автомобилях.

Активный стабилизатор поперечной устойчивости

Активный стабилизатор поперечной устойчивости дает возможность управлять изменением жесткости под разный тип дорожного покрытия и характер движения. Для более резких поворотов выставляется максимальная жесткость, на грунтовой дороге средняя жесткость, а по бездорожью функция отключается.

Кольцевые рессоры

Кольцевые рессоры применяются преимущественно в случаях, когда требуется обеспечить высокую жесткость в малых габаритах (например, в некоторых конструкциях поглощающих аппаратов автосцепки). Достигается это за счет рационального использования материала колец и наличия сил трения между кольцами. Для обеспечения стабильного трения и предотвращения заклинивания применяется смазка.

Кольцевые рессоры (рис. 4, а) представляют собой жесткий упругий элемент для восприятия сжимающих осевых нагрузок. Кольцевая рессора состоит из набора термически обработанных колец, соприкасающихся коническими поверхностями Под действием нагрузки Р, несмотря на значительные силы трения на конусных поверхностях колец, препятствующие их относительному скольжению, они вдвигаются одно в другое. Кольца, передавая усилия своими коническими поверхностями, деформируются: внешние подвергаются упругому растяжению, а внутренние – упругому сжатию. В результате общая высота рессоры H уменьшается. После снятия нагрузки, так как угол конусности β больше угла трения р = arct μ (где μ – коэффициент трения скольжения), рессора восстанавливает свои прежние размеры за счет сил упругости. Взаимное перемещение колец обычно незначительно (1,5–4,5 мм), вследствие чего для получения достаточного прогиба необходимо иметь большое количество колец.

Рис. 4 – Кольцевая рессора и диаграмма ее работы

Величина работы сил трения между кольцами (рис. 4, б), совершаемой при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки.

Ссылка на основную публикацию