Елементи підвіски та параметри ( види ) розрахунку

 

№пп	Елементи підвіски	Параметри (види) розрахунку та визначення	Примітка
1	Пружний елемент.	Жорсткості прогину та напруги згину ресори, пружини або кута скручування торсіону.
2	Амортизатор	Опору амортизатора, теплоти та міцності деталей.
3	Направляючий пристрій.	Міцності злому.
4	Стабілізатор поперечної стійкості.	Кута скручування та міцності на згинання.

                                                                 

 Властивості пружного елемента оцінюють характеристикою пружних властивостей підвіски.

У зв’язку з тим, що характеристика металевого пружного елемента лінійна то вона не може забезпечити криволінійну характеристику підвіски.

Для наближення характеристики пружних властивостей підвіски з металевим пружним елементом до бажаної, застосовують подвійні пружні елементи або ресори з корегуючими пружинами. Як правило, подвійні пружні елементи застосовують у задніх підвісках вантажних автомобілів. Навантаження, при якому вступає в роботу додаткова ресора оберають в межах 0,6…0,75 статичного навантаження, яке припадає на задній міст повністю навантаженого автомобіля.

Рис 51. Бажані характеристики пружних властивостей підвісок.

Рис 52. Кінематична схема і характеристика одинарного

стального пружного елемента.                                                              

Рис 53. Кінематична схема і характеристика подвійного стального елемента:

       де - деформація основного пружного елемента;

        - спільна деформація основного і додаткового пружних елементів.

Рис 54. Кінематична схема і характеристики підвіски з корегуючими

пружинами, які працюють на розтяг та стиск.

Рис 55. Кінематична схема і характеристика стального пружного

елемента з гумовим буфером – обмежувачем: де 1– стальний

пружний елемент; 2– гумовий буфер – обмежувач;

– деформація стального пружного елемента;

-спільна деформація стального і гумового пружних елементів.

 

Бажану, нелінійну в усьому діапазоні деформацій, характеристику пружних властивостей підвіски можна отримати, застосовуючи пневматичні пружні елементи.

Стабілізатор поперечної стійкості не впливає на пружну характеристику підвіски і застосовуються для зменшення поперечного крену підресорених мас автомобіля під дією бокової сили.

                                                                          

             Рис 56. Схема встановлення стабілізатора поперечної стійкості.

1- колеса автомобіля. 2 – стійка. 3 – стабілізатор

поперечної стійкості.

 

Розглянемо схему навантаження листової ресори.

Рис 57. Розрахункова схема сталевої напівеліптичної ресори.

Рис 58. Схема визначення довжини листів ресори.

Така ресора розглядається як балка, що лежить на двох опорах і прогин якої визначається як          

де

довжини передньої та задньої частин ресори.

Е – модуль повздовжньої пружності, для сталі Е = 210 Гпа.

сумарний момент інерції поперечного перерізу ресори.                                                                   

довжина ресори.                                                                                                                                    

Для симетричної ресори, у якої прогин

 

На прогин ресори найбільш істотно впливає опір переміщенню її кінців.                                                

                                                 

де

- коефіцієнт форми кінця ресори.

У зібраній ресорі найбільше навантаження має корінний лист.

 Напруження згину в ньому

де

- товщина корінного листа.                                                     

При симетричній ресорі

Ресора складається з окремих листів зібраних у пакет. При деформації ресори, довжина листів змінюється і листи ковзають один відносно іншого. Підвищене тертя між листами затрудняє їх відносне переміщення і є однією з причин поломки листів.

Для зменшення тертя поверхні листів змащують графітним мастилом або встановлюють між листами чи в кінці листів неметалеві прокладки. 

В останні роки велику увагу приділяють створенню одно та мало листових ресор, що виключають або істотно зменшують між листове тертя та мають малу металоємність.

Циліндричні пружини порівняно з листовими ресорами мають більшу енергомісткість і меншу масу. Вони більш довговічні, прості у виготовленні та експлуатації, мають мінімальне внутрішнє тертя. Однак через те, що пружини не можуть виконувати функції спрямовуючого пристрою, доводиться такий пристрій спеціально вводити до складу підвіски. В результаті цього пружинна підвіска виявляється складнішою за ресорну.                                                                          

 Торсіони порівняно з спіральними пружинами дають більше можливості в компонуванні підвіски. Їх розташовують вздовж або поперек автомобіля.

Амортизатори

 Призначення – слугують як гасильний пристрій коливань автомобіля та допомагають зменшити боковий крен, змінити висоту розташування підресорених частин автомобіля тобто дозволяють автомобілю адаптуватися до умов руху.

Вимоги – протота та технологічність виготовлення, надійність та довговічність, простота обслуговування, можливість використання в автоматичних системах керування рухом.

Класифікація –за способом дії: одно або двух сторонньої дії, за конструкцією: телескопічні або важільні, за робочим тілом:рідинні або газові, магнітні.

 На сучасних автомобілях широко застосовують гідравлічні телескопічні амортизатори, які прості у виготовлені, мають велику довговічність і забезпечують стабільність характеристики у діапазоні частот коливань до 20 Гц.

Робочі процеси та основи розрахунків

Рис 59. Орієнтовні характеристики амортизаторів.

Опір амортизатора

                                             

коефіцієнт опору.  

- швидкість переміщення поршня амортизатора.

показник степеня. При  =1 характеристика амортизатора лінійна,

при >1,0 – прогресивна, при <1,0 – регресивна.

За співвідношенням коефіцієнтів на ходах стиску  і відбою амортизатори можуть бути двосторонньої дії з симетричною чи несиметричною   характеристикою або односторонньої дії .

Наібільш поширені амортизатори двосторонньої дії з несимметричною характеристикою і розвантажувальними клапанами.

Рис 60. Характеристика амортизатора двосторонньої дії.

Проектуючи автомобіль і добираючи амортизатори, виконують гідравлічний розрахунок дроселюючої системи і вибирають розміри перехідних перерізів з

ГОСТ 11728-73 добирають базові розміри амортизатора – діаметр та хід порш-ня. Оскільки механічна енергія коливань, яка поглинається амортизатором, перетворюється в теплову, то амортизатор нагрівається під час руху. Тому габаритні розміри амортизатора уточнюють виходячи з умови забезпечення його нормального теплового режиму. Розрахунок амортизатора завершують розрахунком на міцність його деталей. Правильність добору амортизатора і його відповідність характеристиці пружних властивостей підвіски перевіряють експериментально.

Аналіз конструкції підвіски

Мета аналізу конструкції підвіски є визначення оптимального варіанту конструкції підвіски для пружного з’єднання несівної системи автомобіля з колесами та забезпечення плавного руху.                                                 

При аналізу конструкції підвіски враховуються конструктивні параметри автомобіля, вимоги до підвіски, які перераховані раніше Пункт ’’Вимоги до підвіски“) та результати розрахунків.

Незалежні пружинні підвіски застосовуються в більшості легкових автомобілів, забезпечують непогані пружні характеристики підвіски та зменшують вагу непіресорених мас. Застосування балансирної підвіски в трьохосних автомобілях високої прохідності дозволяє в два раза зменшити вертикальне переміщення кузова.

 При встановленні пневматичних, гідравлічних, гідропневматичних підвісок є можливість регулювати висоту долу та застосовувати автоматичні системи керування, які дозволяють стабілізувати положення кузова та виключати  

(зменшити) крени, клювки, присідання, тощо (адаптивні підвіски).  

До позитивної сторони підвіски відноситься:

1. По пружному елементу:

- застосування листових ресор дозволяє одночасно виконувати функції пружного елемента, напрямного елемента та гасильника коливань. 

- Застосування пружин та торсіонів забезпечує велику питому енергоємність по порівнянні з рессорами, а також забезпечує різноманітні варіанти використання направляючих пристроїв.

- Застосування торсіонів робить підвіску більш компактною та покращує доступ до елементів ходової системи при обслуговуванні.

- Застосування пневматичних, пневмогідравлічних пружних елементів дозволяє покращити плавність ходу та впроваджувати автоматизацію робочих процесів в підвісці.  

2. По направляючому пристрою:

  -   Застосування листових рессор забезпечує жорстку фіксацію моста.

3. По пристроям гасіння коливань:

- Застосування амортизатора- стійки (телескопічної), яка поєднує в собі функції напрямного пристрою та пристрою гасіння коливань. 

 - Застосування амортизаторів з рідиною, яка намагнічується та змінює характеристику амортизатора, або амортизаторів, які з’єднані з іншими амортизаторами в одну систему, дає змогу застосування автоматичного керування робочими процессами підвіски.                                                       

До негативної сторони підвіски відноситься:

1. По пружному елементу:

- Малий амортизаційний ресурс.

- Велика металоємність листових ресор.

- При застосуванні ресор та торсіонів необхідно застосовувати автономні направляючі пристрої.

- При застосуванні пневматичних, гідропневматичних пружних елементів необхідний запас повітря під тиском та насоси перекачування рідини з однієї емності до іншої.

- Застосування адаптивних підвісок ускладнює конструкцію.

1. По напрямному пристрою:

- Застосування ресор потребує їх мащення, зношуються пальці ресор.

- Злам корінного листа ресори приводить до порушення фіксації моста.

- В балансирній підвісці вантажних автомобілів необхідно встановлювати шарнірні штанги.

- Застосування гумових втулок на осях незалежних підвісок, іх знос та невеликий амортизаційний ресурс приводять до порушення кінематики руху коліс, ускладенню керування та зменшення амортизаційного ресурсу ходової системи.

- Застосування кульових шарнірних з’єднань напрямних пристроїв з цапфою колеса при несвоєчасних обслуговуваннях приводить до ускладення керування та виривання шарніра. 

3.  По пристроям гасіння коливань:

 - Складність ущільнення.

 - Недостатній амортизаційний ресурс.

 - Непридатність до ремонту.