AUTO.RIA – Какие существуют типы подвесок?

Как устроена подвеска автомобиля?

Конструкция автомобильной подвески может быть разной, зависимо от типа, но кроме общего назначения любого типа подвески она имеет и схожие элементы. Одинаковыми для всех типов подвесок являются элементы обеспечения упругости, распределения направления сил, гасящие элементы и стабилизации поперечной устойчивости.

---

Покупка авто: какой тип привода выбрать?

---

Элементы, обеспечивающие упругость служат буфером между кузовом автомобиля и неровностями дорожного покрытия. Это элементы, первыми воспринимающие качество дороги и передают их на кузов в более мягкой форме. К ним относятся:

• Пружины — работают во время сжатия. Бывают постоянной и переменной жесткости (с разной толщиной прута). В пружину устанавливается отбойник, сглаживающий колебания. Отбойник необходим, когда пружина сжата практически полностью.
• Рессоры — набор упругих металлических листов, стянутых стремянкой. Каждый лист имеет разную длину.
• Торсионы — представлены в виде трубы, внутри которой расположены скрученные стержни. Силу раскручивания торсионов используют в качестве элементов упругости.
• Пневмо- или гидровневматический элемент — имеет форму баллона. Давление в нем создается за счет работы двигателя автомобиля.

Подвеска автомобиля. Крупно изображен сайлент-блок

---

Элементы, распределяющие направления сил также служат креплением подвески к кузову. Кроме того, эти детали передают силы на кузов и правильно располагают колеса относительно кузова по вертикали и горизонтали. Эти элементы — сдвоенные рычаги, а также рычаги поперечной и продольной установки.

Амортизатор или гасящий элемент для противодействия элементам упругости. Амортизатор нужен для сглаживания колебаний. Амортизатор выполнен в виде металлической трубы с элементами крепления. В амортизаторе применяется принцип гидравлического сопротивления. Различают масляные, газомасляные и пневматические амортизаторы. Некоторые амортизаторы имеют возможность настройки жесткости.

---

Что такое амортизатор?

---

Стабилизирующие элементы поперечной устойчивости выполнены в виде штанги в сборе с креплением к кузову. Штанга соединяет рычаги противоположных колес. Элементы стабилизации предназначены я того, чтобы распределять боковую нагрузку автомобиля в поворотах, а также для уменьшения кренов кузова.

Элементы подвески крепятся к кузову и опорам колеса с помощью болтов, сайлент-блоков и шаровых опор:

• Сайлент-блоки впрессованы в рычаги и крепятся к кузову или подрамнику болтовыми соединениями.
• Шаровые опоры выполнены в виде шарнирного механизма, крепящегося к рычагам и к опоре колеса. Шаровые опоры могут быть установлены на передней и задней подвеске.

Шаровая опора автомобильной подвески

---

Основные типы подвесок автомобиля

Особенность конструкции подвески может заключаться в два основных вида — это зависимая или независимая подвеска.

Зависимая подвеска — это жесткое соединение противоположных колес одной оси. Во время перемещения одного колеса в поперечной плоскости вызывает перемещение и второго колеса.

---

Независимая подвеска имеет сложную конструкцию. В такой подвеске колеса одной оси перемещаются независимо друг от друга. Из-за этого улучшается плавность хода автомобиля.

---

Независимая подвеска имеет множество вариантов исполнения и четкого подразделения на типы:

• С качающимися полуосями.
• Пружинная торсионная (на продольных рычагах).
• С косыми рычагами.
• С продольными и поперечными рычагами.
• С двойными продольными и поперечными рычагами.
• Торсионно-рычажная подвеска.
• Подвеска типа «Макферсон».
• Пневматическая и гидропневматическая подвеска.
• Адаптивная подвеска.

 

Что и почему ломается в подвеске

При всем разнообразии современных автомобилей, у них есть много общего. Например, конструкции подвесок: на самом деле их не так много. Одной из самых популярных остается традиционный Мак-Ферсон, реже встречаются многорычажные, еще реже — пневматические. Ресурс подвески сильно зависит от качества дорог по которым приходится ездить. В России оно традиционно невысокое, дополненное суровым климатом с морозами и реагентами. Неисправности подвески обычно легко диагностируются, причем если проводить проверку при каждом ТО (как и положено по картам регламентного обслуживания), неприятных сюрпризов на дороге можно избежать.

При ремонте подвески не стоит экономить на качестве новых деталей. Ведь зачастую работы по замене элементов стоят дороже самих запчастей. Приобретая деталь сомнительного качества, вы экономите только «в моменте»: очень скоро вам придется еще раз ехать на сервис, чтобы снова ее менять и опять платить за это деньги. Так что лучше сразу устанавливать оригинал или качественный аналог: в конечном итоге именно так вам удастся сэкономить.

Почему ломается подвеска автомобиля и сколько должны служить детали? Однозначно ответить на эти вопросы сложно: все зависит от производителя, его поставщиков, конструкции машины и, конечно, отношения водителя. Расскажем о главных элементах в подвесках легковых автомобилей, их роли в работе ходовой части и симптомах, по которым можно определить неисправность. Но не забывайте: далеко не все проблемы легко обнаружить «на слух». Например, порванный пыльник шаровой опоры не выдает себя ровным счетом никак — такой дефект можно обнаружить только на подъемнике.

Стабилизаторы поперечной устойчивости

Как понятно из названия, эти детали подвески созданы для того, чтобы стабилизировать автомобиль, обеспечивать его хорошую устойчивость при прохождении поворотов. Конструктивно это, грубо говоря, П-образная штанга, которая крепится к кузову машины с помощью тяг («косточек»). Эти тяги являются, пожалуй, самым быстроизнашиваемым элементом в подвеске: в зависимости от стиля езды и качества дорог, их ресурс может составлять 30 000 – 50 000 км. Благо, стоят они обычно недорого и ремонт много времени не занимает.

Многие уверены, что в отличие от пружин, амортизаторов и шаровых опор, стабилизаторы поперечной устойчивости далеко не самый важный элемент. На самом деле это, конечно, не так: ведь речь идет не только о комфорте движения, но и о безопасности. Потеря устойчивости в повороте может привести к опрокидыванию автомобиля.

Симптомы неисправности:

• Потеря стабильности при быстром прохождении поворотов — «рыскание» машины.
• Частое срабатывание противозаносной системы без видимого повода.

Амортизаторы

Эти элементы созданы для гашения колебаний от неровной дороги. В простейшей конструкции жидкость внутри амортизатора при его работе проходит через систему отверстий, в результате часть энергии колебаний рассеивается в виде тепла.

Чаще всего в амортизаторах изнашиваются уплотнительные кольца поршня и клапаны. Другой популярный сценарий — выкипание жидкости. Оно может произойти при длительной езде в жару по неровной дороге: масло вспенивается, начинает проникать через уплотнения, эффективность амортизации при этом сильно снижается. Визуально «вскипевший» амортизатор можно узнать по слою грязи, налипшей на испачканный маслом корпус.

Симптомы неисправности:

• Автомобиль после прохождения неровности еще некоторое время раскачивается.
• Увеличиваются крены в поворотах.
• Слышны стуки при езде по неровной дороге.

Сайлент-блоки

Сайлент-блок — простой (несмотря на загадочное название) элемент. Фактически это две металлические втулки (внутренняя и внешняя), между которым находится резиновая вставка. Такие блоки очень широко используются в подвесках любых типов: именно с их помощью крепятся рычаги, стабилизаторы, реактивные тяги. Другое название сайлент-блоков — резинометаллические шарниры.

Качественные сайлент-блоки изнашиваются, в среднем, за 40 000 – 60 000 тыс. км пробега. Сам шарнир обычно стоит недорого, но в последнее время автопроизводители все чаще решают интегрировать их в рычаги подвески. В таких случаях при выходе из строя одного сайлент-блока приходится менять весь рычаг. Гаражные умельцы предлагают удалить блок и запрессовать новый, но смысла в этом нет: довольно скоро замены попросят соседние шарниры.

Симптомы неисправности:

• Слышны стуки при езде по неровной дороге.
• Машина хуже слушается руля.
• Заметны отклонения от траектории при движении прямо.

Шарниры

Помимо резинометаллических шарниров, есть еще и просто металлические. Это те самые шаровые опоры или рулевые наконечники, с заменой которых вам, возможно, приходилось сталкиваться. Конструктивно шарнир — это шаровый палец, запрессованный в корпус. Он может вращаться в разных плоскостях на небольшие углы, при этом место соединения пальца и корпуса прикрыто кожухом, защищающим от грязи.

Ресурс шарнира достаточно большой – он зависит, главным образом, от состояния дорог и стиля вождения. Оказывает влияние и состояние других элементов подвески: например, пружин и амортизаторов. Ведь при их износе перемещения пальца становятся больше – значит, и изнашивается он сильнее.

Впрочем, шарнир может выйти из строя и гораздо быстрее обычного. Треснувший или порвавшийся пыльник уже не обеспечивает защиту от грязи, поэтому в пару трения попадает губительный абразив. Нормальный практикой стал обязательный осмотр целостности пыльника при ремонте: специалисты ГК «Фаворит Моторс» делают это каждый раз, когда проводят обслуживание подвески авто.

Симптомы неисправности:

• Слышны стуки на неровностях.
• Слышен скрип при повороте руля.
• Поведение машины на прямой нестабильно.

Пружины

Пружины подвески — это те детали, которые отвечают за комфорт на плохой дороге. Они принимают на себя основную нагрузку при контакте колес с ухабами. Соответственно, чем больше циклов сжатия-растяжения выполняют пружины, тем сильнее они теряют упругость и хуже демпфируют неровности. Казалось бы, не такая уж критичная неисправность, но слабые пружины создают дополнительную нагрузку на амортизаторы, сайлент-блоки и остальные элементы подвески. Очень редко, но встречаются поломки пружин — чаще всего от перегруза.

Симптомы неисправности:

• Дорожный просвет при загрузке заметно уменьшается.
• Появляются частые «пробои» при переезде неровностей.
• В поворотах появляются сильные крены.

Другие элементы подвески

Мы рассмотрели поломки основных деталей и узлов подвески, но есть и множество других. Например, опоры амортизаторов — они не реже самих амортизаторов выходят из строя, причем проявляется это все теми же стуками. Самостоятельно понять, что нуждается в замене, не так просто, поэтому при появлении посторонних звуков, скрипов и ненормального поведения автомобиля рекомендуем обратиться в ближайший дилерский центр ГК «Фаворит Моторс» для проведения полноценной диагностики.

Как продлить жизнь подвеске?

Это может прозвучать банально, но главное правило — помнить о регулярной диагностике ходовой части и не откладывать ремонт «на потом». Настоятельно советуем записываться на диагностику перед длительными поездками, чтобы в долгой дороге не остаться с забитой подвеской на обочине. Важно не оставлять без осмотра машину, попавшую в глубокую яму — настолько страшную, что есть сомнения. В этом случае узлы подвески надо проверять в сервисе и опять же не откладывать это «на потом».

Как ни странно, подвеска часто страдает от современных технологий. Машины становятся тише и водители меньше слышат о том, что творится под колесами. Глубокие ямы остаются незамеченными, как и проблемы, которые копятся под днищем.

Любопытно, что сильнее всего подвеска изнашивается у внедорожников. Даже в том случае, если машина «городская». Приобретая «джип», некоторые водители уповают на его стойкость к любым ударам дороги. Внедорожники действительно имеют большие возможности за пределами асфальта, однако подвеска требует такого же бережного отношения, как и «обычный» автомобиль.

Впрочем, иногда неровности возникают внезапно, и нет возможности их предугадать. В таких случаях многие водители активно тормозят «до последнего», в надежде максимально сбросить скорость. Под действием сил инерции передние пружины подвески сжимаются и едва могут погасить энергию удара, который бьет по уже сжатой пружине. Чтобы этого избежать, возьмите за правило отпускать педаль тормоза непосредственно перед контактом колес с неровностями.

Остается порекомендовать соблюдать правила эксплуатации автомобиля: не перегружать его выше нормы, контролировать давление в колесах согласно прописанным в руководстве по эксплуатации, использовать диски и шины предусмотренного производителем размера. У аккуратных водителей детали подвески могут прослужить в 1,5-2 раза дольше, сэкономив им деньги.

Подвеска автомобиля.

Подвеска автомобиля



Назначение и типы подвесок

Подвеской называется совокупность механизмов и устройств, соединяющих несущую систему (раму или кузов) автомобиля с его колесами. Подвеска предназначена для обеспечения плавности хода автомобиля и повышения безопасности его движения.

Плавностью хода называют свойство автомобиля гасить динамические воздействия, передаваемые колесам от неровности дороги во время движения. Кроме того, обеспечивая постоянный контакт колес с дорогой, подвеска способствует повышению безопасности движения, поскольку отрыв колес (или даже одного колеса) от дорожного полотна способен привести к потере управляемости автомобилем.

Через подвеску вес автомобиля передается на колеса и распределяется между ними. В то же время удары и толчки, возникающие при движении по неровностям дороги, передаются прежде всего элементам подвески, и уже через них на несущую систему автомобиля.

Наличие подвески обеспечивает возможность вертикального перемещения колес относительно корпуса автомобиля.

***

Составные элементы подвески

Подвеска разделяет все массы автомобиля на две части: подрессоренные и неподрессоренные.

Подрессоренными называют массы частей автомобиля, опирающиеся на подвеску. К подрессоренным массам автомобиля относятся кузов, рама, а также расположенные на них механизмы.

Неподрессоренные массы – массы частей автомобиля, расположенные между подвеской и дорогой – колеса, мосты, тормозные механизмы и пр.

В состав подвески входят:

• упругие элементы, которые смягчают толчки и удары, возникающие при движении автомобиля по неровностям дороги;
• гасящие элементы, предназначенные для быстрого гашения колебаний, возникающих в результате работы упругих элементов при прохождении колесами неровностей дороги;
• направляющие устройства, которые определяют характер перемещения колес относительно несущей системы автомобиля и дороги, а также передают продольные и поперечные усилия, возникающие между колесами и кузовом автомобиля;
• стабилизирующие устройства, которые уменьшают боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля при прохождении поворотов и на косогорах.

К упругим элементам подвески могут относятся рессоры, пружины, торсионные валы, пневмобаллоны, а также различные демпфирующие элементы, например, выполненные из резиновых материалов.

К гасящим элементам относятся амортизаторы различных конструкций.

Направляющими устройствами являются рычаги и реактивные штанги. Часто роль направляющего элемента выполняет сама рессора. К направляющим элементам следует относить и балки мостов, однако, по установившимся определениям их относят к другим составным частям автомобиля.

Иногда стабилизирующие устройства могут выполнять часть функций упругих элементов подвески.
Стабилизирующее устройство 4 (рис. 1) или стабилизатор поперечной устойчивости является дополнительным упругим элементом в подвеске легкового автомобиля и представляет собой упругий стержень, установленный поперек автомобиля. Средней частью такой стабилизатор связан с кузовом, а концами – с направляющими устройствами 1 – рычагами подвески.
При боковых кренах концы стабилизатора перемещаются в разные стороны: один опускается, другой поднимается. Вследствие этого средняя часть стабилизатора закручивается, препятствуя тем самым крену и поперечным колебаниям кузова автомобиля.

***



Типы автомобильных подвесок

Автомобильные подвески классифицируются по различным определяющим показателям.

По типу направляющего устройства различают независимые, зависимые подвески, при этом зависимые подвески в свою очередь подразделяются на автономные и балансирные.

По типу применяемых упругих элементов различают рессорные, пружинные, торсионные, пневматические, гидропневматические и комбинированные подвески.

По наличию в конструкции гасящего устройства подвески бывают с амортизаторами и без амортизаторов.

По применяемым стабилизирующим устройствам различают подвески со стабилизаторами и без них.

***

Принципиальная схема работы подвески автомобиля

Крутящий момент М_к на ведущих колесах создает между ними и дорогой силу тяги Р_т, которая приводит к возникновению толкающей силы Р_х. Толкающая сила передается на кузов автомобиля через направляющее устройство (рычаги), а при возникновении толчков от неровности дороги деформируется упругий элемент 1 (в данном случае пружина) 2, смягчая эти толчки. Колесо при этом перемещается в вертикальной плоскости вокруг точек О₁ и О₂.

Чтобы после сжатия пружины кузов вместе с ней совершал затухающие колебания и не раскачивался долгое время, между кузовом и балкой моста установлен амортизатор. Поршень амортизатора, закрепленный через шток к кузову, перемещается с сопротивлением в цилиндре, закрепленном на мосту, что и приводит к быстрому гашению колебаний кузова.

Кинематическая схема подвески определяет характер связи отдельных колес между собой и с рамой автомобиля, а также кинематику перемещения колес относительно рамы. В зависимости от этого подвески делят на зависимые и независимые.

В зависимой подвеске (рис. 2, а) колеса располагаются на общей оси и колебания одного колеса в вертикальной или горизонтальной плоскостях неизбежно вызывает колебания второго колеса, поскольку между ними существует жесткая кинематическая связь.

При независимой подвеске (рис. 2, б) каждое колесо автономно соединяется с кузовом или рамой посредством рычагов или отдельных элементов связи, и перемещение одного колеса не вызывает существенного перемещения другого.

Для трехосных автомобилей наиболее типична автономная зависимая подвеска передних колес (рис. 3) и зависимая балансирная подвеска колес среднего и заднего мостов.

При балансирной подвеске средний и задний мост образуют балансирную тележку, которая может качаться вместе с рессорами на оси 2 (по принципу детских качелей), в результате чего обеспечивается постоянный контакт всех колес с дорогой, даже если автомобиль движется по неровной дороге. Этим обеспечивается высокая проходимость автомобиля и хороший контакт всех колес тележки с дорогой.

***

Упругие элементы подвески



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Упругие элементы автомобильной подвески.

Упругие элементы подвески



К наиболее распространенным упругим элементам автомобильной подвески относятся рессоры, пружины, торсионные валы и пневматические баллоны. Возможно выполнение упругих элементов и других типов – пневматических цилиндров, резиновых демпферов, гидропневматических устройств и т. п., но такие упругие элементы в конструкции современных автомобильных подвесок практически не применяются, если не считать таковыми резиновые буферы, отбойники, сайлентблоки и подушки рессор, которые тоже предназначены для снижения жесткости при взаимодействии элементов подвески с частями неподрессоренных масс и несущей системы.

***

Рессоры

Автомобильная рессора представляет собой пакет стальных листов выгнутой формы и различной длины, скрепленных между собой. Листы могут иметь прямоугольное, трапециевидное, Т-образное сечение и сечение в виде короба с полками.

Изгиб рессорных листов чаще всего выполняется плавной эллиптической конфигурации, поэтому такие рессоры называют полуэллиптическими. Встречаются рессоры и других форм, некоторые из которых предствлены на рисунке параграфа.
Кривизна разных листов рессоры не одинакова и зависит от их длины – она увеличивается с уменьшением длины листов, чем обеспечивается их плотное прилегание в собранном виде и разгрузку крайнего (самого длинного) листа 1, который называется коренным.

Листы рессор в собранном виде фиксируются с помощью стяжного болта 2 (рис. 1, а) и хомутов 3. В конструкции некоторых автомобильных рессор стяжной болт не предусматривается. Фиксация рессорных листов от взаимного относительного перемещения может осуществляться посредством специальных бобышек и углублений, выполненных в листах.

Коренной лист 1, имеющий наибольшую длину и толщину, крепится своими концами к кузову, а средней частью – к мосту. Как правило, один конец коренного листа крепится к кузову жестко, а другой свободно опирается на специальный кронштейн несущей системы (рамы или кузова) или крепится посредством серьги, что позволяет ему перемещаться при деформации рессоры.
Иногда оба конца рессоры крепятся к раме или кузову автомобиля посредством кронштейнов с массивными резиновыми подушками, что позволяет обоим концам рессоры перемещаться при ее деформации.

Поскольку конструкция рессорной подвески предотвращает продольное перемещение мостов с колесами относительно несущей системы автомобиля (рамы, кузова), такая подвеска не нуждается в направляющих элементах. Исключение составляют балансирные рессорные подвески, удерживающие на двух рессорах два моста, образующих тележку. При этом жесткая связь рессоры с мостами отсутствует и возможно их продольное перемещение относительно рамы автомобиля.
Поэтому в балансирных рессорных подвесках в качестве направляющих элементов применяют специальные штанги, шарнирно соединенные с мостами балансирной тележки и рамой автомобиля.

Поскольку между листами рессоры во время работы присутствуют силы трения, способствующие гашению колебаний, рессора выполняет часть функции гасящего элемента подвески. Трение между рессорными листами приводит к из интенсивному изнашиванию и потере упругих свойств, что может вызвать поломку отдельных листов и даже всей рессоры. Поэтому листы рессор при сборке смазывают графитной смазкой, обеспечивающей снижение сил трения и стойкой к неблагоприятным дорожным условиям (грязь, влага).
На легковых автомобилях для уменьшения трения между листами могут устанавливаться антифрикционные (чаще всего – полимерные) прокладки или шайбы, которые крепятся к листам посредством специальных технологических выступов, отверстий или ниш.

Рессорные листы изготавливают из высококачественной пружинной стали, обладающей повышенными упругими свойствами. Тем не менее, в процессе длительной эксплуатации, особенно, в тяжелых дорожных условиях, рессора теряет свои упругие свойства и эллипсоидную форму. В таких случаях рессора подвергается ремонту – разбирается на листы и каждый из них прокатывается в специальных станках для восстановления эллиптичной формы, которая обеспечивает надлежащую упругость.

Рессорные стали

Для изготовления рессор применяются специальные пружинно-рессорные стали, обладающие рядом свойств, среди которых следует отметить упругость и твердость. Марки сталей, наиболее широко применяемые для изготовления рессорных листов отечественных автомобилей, приведены ниже.

• ГАЗ-24 Волга, Москвич (412, 2140 и др.) — Сталь 50ХГА
• ГАЗ (52, 53 и др.) — Сталь 50ХГ
• МАЗ, ЗИЛ-130 и модификации — Сталь 60С2
• КамАЗ — передние — Сталь 60С2, задние — Сталь 60С2ХГ

Достоинства и недостатки рессорных подвесок

К преимуществам листовых рессор можно отнести следующие свойства:

• способность одновременно выполнять функции упругого, направляющего и гасящего элементов;
• простота изготовления и хорошая ремонтопригодность.

Недостатки рессор:

• повышенная масса;
• сравнительно небольшая долговечность;
• наличие сухого трения между листами, требующего применения смазки и, соответственно, технического обслуживания;
• сравнительно невысокий диапазон вертикальных перемещений мостов относительно несущей системы и, соответственно, ограниченное обеспечение плавности хода автомобиля.

К недостаткам рессорной подвески следует отнести, также, опасные последствия, к которым может привести поломка рессоры при движении автомобиля, поскольку она выполняет функции направляющего элемента моста.

***



Пружины

Пружины (рис. 1, б) в качестве упругого элемента применяются, как правило, на независимых подвесках. Наибольшее распространение получили цилиндрические витые пружины, изготавливаемые из стального прутка круглого сечения. Поскольку особенности конструкции пружины позволяют получать более широкий диапазон перемещений элементов подрессоренных и неподрессоренных масс автомобиля, пружинные подвески способны обеспечивать лучшую плавность хода по сравнению с рессорной подвеской.
Упругий элемент в виде пружины состоит из одной детали, поэтому отсутствует трение, присущее листам рессоры. Благодаря этому пружина не нуждается в каком-либо уходе в период эксплуатации.
Тем не менее, как и рессорные листы, пружина способна терять форму (проседать) и упругость, поэтому после определенного периода эксплуатации может быть отремонтирована восстановлением первоначальной высоты путем растяжки.
Пружинные упругие элементы менее подвержены поломкам по сравнению с рессорными листами, поэтому их можно считать более надежными.

При установке на автомобиль пружины в качестве упругого элемента, она верхним концом упирается в специальные элементы несущей системы (рамы, кузова), выполненные в виде колпака или чашки, а нижним концом – опирается на аналогичные элементы моста или нижних рычагов подвески.

Демонтаж пружины из подвески, как и ее монтаж, требуют соблюдения определенных мер предосторожности, поскольку сжатая пружина при высвобождении может травмировать работника.

Технология изготовления пружин подвески

Поскольку пружина являются ответственным элементом подвески, от работы которого зависят не только комфорт, но и безопасность движения, при изготовлении пружин используют специальные стали и технологии.
В качестве примера ниже приведена технология изготовления пружин для подвески отечественных автомобилей марки «ВАЗ».

Для изготовления пружин подвески автомобилей марки «ВАЗ» используют прокатанный пруток круглого сечения из пружинной стали марки 60С2ГФ. Сначала прутки обрабатывают на токарном станке до нужного диаметра, затем нагревают и навивают спиралью.
После этого заготовку закаливают, отпускают и подвергают дробеструйной обработке в специальной камере, очищая от окалины, упрочняя поверхность и повышая усталостную прочность.

После дробеструйной обработки пружину подвергают холодной осадке (заневоливанию) — трижды сжимают до соприкосновения витков. Заключительный этап изготовления заключается в нанесении на пружину защитного эмалевого или эпоксидного покрытия для предотвращения коррозии.
Готовую пружину обязательно подвергают контрольному испытанию статической нагрузкой. При этом нагружают пружину определенным усилием (в соответствии с моделью пружины) и измеряют ее длину после сжатия — осадка пружины от контрольной нагрузки должна находиться в пределах установленных заводским стандартом требований.

Достоинства и недостатки пружинных подвесок

Преимущества пружины:

• небольшая масса;
• сравнительно высокая долговечность;
• высокая плавность хода;
• относительная простота в изготовлении;
• отсутствие потребности в смазочных материалах и техническом обслуживании.

Недостатком пружины по сравнению с рессорой является невозможность использовать ее в качестве направляющего элемента подвески, поэтому в пружинных подвесках необходимы отдельные направляющие элементы в виде тяг, распорок и т. п., удерживающие колеса от продольных перемещений при движении. Это приводит к усложнению конструкции подвески. Кроме того, из-за отсутствия в пружине трения в составе пружинной подвески обязательно применяются специальные гасящие элементы – амортизаторы, поскольку колебания в пружине затихают значительно дольше, чем, например, в рессоре.

***

Торсионы

Торсионные подвески находят применение на многоосных автомобилях с независимой подвеской, на легковых автомобилях малого и большого класса, а также на некоторых типах автомобильных прицепов. На многих моделях спортивных и гоночных автомобилей этот тип подвески применяется из-за малых габаритов и массы.
Широко применяются торсионные подвески на военной технике и машинах высокой проходимости.

Торсион представляет собой стальной упругий стержень, работающий на скручивание, который может быть выполнен сплошным или пустотелым.
Для крепления торцов торсиона на его концах выполняются утолщения со шлицами или в форме шестигранника.
Одним концом торсион входит в ответные шлицы на несущей системе (раме или кузове) автомобиля, а другим – в шлицы рычага подвески. При перемещении колеса по неровностям дороги торсион закручивается, обеспечивая упругую связь колеса с рамой или кузовом автомобиля.

Торсионы имеют те же преимущества, что и пружины, однако они более компактны, что позволяет размещать их в различных местах автомобиля. Кроме того, они лучше защищены от механических повреждений.
Тем не менее, они менее долговечны, чем пружины и дороже в изготовлении, чем листовые рессоры.

***

Пневматические подвески

Пневматической называется подвеска, в которой роль упругого элемента выполняет сжимающийся газ, обычно воздух, но могут применяться и другие газы, например, азот. Рабочий газ заключен в резинотканевый баллон — пневмобаллон (рис. 1, г), который может иметь различную форму и конструкцию.
Кордная ткань выполняется из полиамидных волокон (нейлона или капрона) и защищена от повреждений поверхностными слоями резины.

Положительным качеством пневмобаллонной подвески является возможность изменения давления рабочего газа в баллонах, что позволяет изменять несущую способность и упругие свойства подвески в автоматическом режиме, в зависимости от степени загрузки транспортного средства. Давление в баллонах регулируется специальным регулятором положения несущей системы (кузова или рамы) в зависимости от статической нагрузки (количества пассажиров или груза).

При увеличении нагрузки, кузов проседает и воздействует на датчик или чувствительный элемент регулятора, после чего впускной клапан регулятора открывается и подает в пневмобаллоны дополнительно сжатый воздух (или газ) из пневмосистемы автомобиля (или из емкости для хранения запаса газа), повышая давление в пневмобаллонах, после чего несущая способность подвески увеличивается. При уменьшении нагрузки на кузов регулятор выпускает часть воздуха из пневмобаллонов, уменьшая жесткость подвески.

Преимущества пневматической подвески:

• возможность изменения жесткости при различных нагрузках в кузове;
• сохранение постоянства ходов подвески;
• получение переменного и поддержание постоянного дорожного просвета;
• небольшая масса;
• относительно высокий срок службы (в три-пять раз выше, чем у листовых рессор).

Тем не менее, такие подвески применяются ограниченно по причине сложности и, соответственно, стоимости изготовления.
Пневматические подвески находят применение в некоторых марках автобусов, грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности, а также прицепах и полуприцепах.
По понятным причинам, пневматическая подвеска применима на транспортных средствах, оборудованных компрессором для получения сжатого газа. Перевозка запаса сжатого газа в отдельных баллонах приводит к существенному усложнению конструкции транспортного средства.

***

Амортизаторы подвески



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Подвеска колес автомобиля. Устройство, назначение, элементы подвески

Автомобильная подвеска – это основной элемент ходовой части машины. Она несет функцию смягчения и уничтожения колебаний, передающихся на кузов машины во время движения по дороге. С помощью подвески автомобиль имеет возможность осуществлять вертикальные, продольные, угловые и поперечно – угловые колебания. Все эти колебание вкупе составляют плавность хода автомобиля.

Для того, чтобы лучше понять, что из себя представляет подвеска, разберем, как вообще колеса машины взаимодействуют с кузовом. У любого наземного транспортного средства колеса жестко прикреплены к его кузову и все, на что он «наступает» в период своего движения, «отзывается» на нем. Пассажиры, в свою очередь, также ощущают неровности и препятствия, с которыми сталкивается и по которым движется автомобиль.

Для долгой службы наших машин разработчики и производители предусмотрели то, чтобы колеса были нежестко связаны с кузовом. Если поднять автомобиль в воздух, то все колеса (задние и передние) отвиснут и будут находиться в «подвешенном» состоянии, болтаться на различных рычагах и пружинах. Все это в совокупности и составляет подвеску колес автомобиля. Разумеется, все эти шарниры и рычаги внутри исполнены прочно, но конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова, то есть, наоборот, у кузова есть возможность перемещаться относительно колес, движущихся по дороге.

Устройство подвески колес автомобиля

Подвеска подразделяется на зависимую и независимую.

Зависимая подвеска подразумевает то, что оба колеса одной оси машины связываются между собой жесткой балкой, и в случае наезда на неровность дороги одного из колес, другое наклонится на тот же угол.

Независимая подвеска, напротив, не связывает колеса одной оси жестко друг с другом. Если на пути встречается неровность, одно колесо изменяет свое положение, а второе – нет.

При жестком креплении удар о неровность будет отражаться на кузове, немного смягчаясь шиной. У кузова довольно большая амплитуда колебания и весьма ощутимое вертикальное ускорение. Если в подвеску ввести упругий элемент (пружину или рессору), то колебание на кузов уменьшится, но по инерции затянется во времени, делая управление транспортным средством сложным, а движение – опасным. С такой подвеской машина колеблется в разные стороны, и вероятность того, что может произойти «пробой» при резонансе, высока.

В устройство нынешних подвесок для того, чтобы избежать вышеперечисленных ситуаций, внедрили демпфирующий элемент – амортизатор. Он должен контролировать упругость пружины, которая  поглощает большую часть энергии колебания. При движении на неровности пружина сжимается. После сжатия, дабы прийти в свою нормальную форму, она начнет увеличиваться; большую часть энергии зарождающегося колебания «забирает себе» амортизатор.

Правильное и надежное взаимодействие колес с дорогой осуществляется при помощи: шин, основных упругих элементов подвески (пружиной, амортизатором), вспомогательных элементов (буферами сжатия, резинометаллическими шарнирами), а также совокупностью и взаимодействием всех этих элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.

Итак, для того, чтобы ваш автомобиль приносил вам безопасность и комфорт, пространство между кузовом и дорогой должно быть заполнено:

• Шинами;
• Основными упругими элементами;
• Дополнительными упругими элементами;
• Направляющими устройствами подвесок;
• Демпфирующими элементами.

Элементы подвески автомобиля

На шины идет основной удар, если машина проехала, к примеру, по бездорожью и встретила на своем пути препятствие. Они смягчают удар от профиля дороги настолько, насколько могут это делать, ведь их упругость ограничена. Шины могут послужить индикатором исправности подвески: если шины быстро износились, это означает, что показатели силы сопротивления амортизаторов в автомобиле упали.

Основные упругие элементы (рессоры, пружины) стараются держать кузов машины на одном уровне, что обеспечивает ему упругую связь с дорожным покрытием. Упругость пружин со временем ухудшается по причине старения металла или из – за перегрузки. Со временем все это приводит к снижению качества характеристик машины: уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса. Вес автомобиля удерживают пружины, а не амортизаторы. Если автомобиль «проседает» без внушительного груза в нем, это означает, что пора менять пружины.

Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или буферы сжатия) имеют функцию подавления высокочастотных колебаний и вибраций от взаимодействия с металлическими деталями. Без вспомогательных элементов срок эксплуатации элементов подвески уменьшается. Рекомендуется регулярно проверять состояние соединений подвески. Это обеспечит более высокий уровень работоспособности всему автомобилю, и срок службы амортизаторам.

К направляющим устройствам относятся: система рычагов, рессоры или торсионы. Они должны обеспечивать кинематику перемещения колес относительно кузова. Функция этих устройств заключается в том, чтобы как можно дольше сохранять плоскость вращения колеса, движущегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое в вертикальном положении. При нарушении геометрии направляющегося устройства, автомобиль начинает «плохо себя вести»: качество деталей подвески падает и происходит износ шин.

Амортизатор уничтожает колебания кузова, которые вызваны неровностями дороги и инерционными силами.

Демпфирующий элемент (амортизатор) гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а, следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз.

Стабилизатор поперечной устойчивости машины нужен для улучшения управляемости и уменьшения крена машины на поворотах. Стабилизатор не дает уйти в отрыв автомобилю во время поворота, когда кузов одним своим боком прилегает к дороге, а второй бок «желает» оторваться от земли.

Видео устройство подвески автомобиля

На информационном сайте для автолюбителей «FORAM» вы сможете найти много полезной информации, касающейся ремонта и обслуживания автомобилей.

Выявление основных неисправностей подвески автомобиля

Подвеска – одна из важнейших систем любого автомобиля, она служит, по-простому говоря, связующим звеном между его корпусом и колесами. В связи с этим подвеска принимает на себя все нагрузки, которые появляются при движении машины. Именно благодаря подвеске водитель может чувствовать себя за рулем относительно комфортно даже на очень неровных дорогах. Однако даже в том случае, если автомобиль эксплуатируется на ровных дорогах, подвеска может ломаться в силу самых разных причин. А учитывая тот факт, что в нашей стране даже относительно хорошие дороги все же оставляют желать лучшего, то ремонтировать подвеску приходится практически регулярно. Конечно, при бережной эксплуатации автомобиля срок жизни этой системы со всеми ее узлами и деталями может быть достаточно долог, но далеко не все водители соблюдают правила вождения, и тогда узлы подвески выходит из строя очень быстро.

Подвеска подразделяется на переднюю и заднюю. Передняя подвеска более уязвима, так как она принимает на себя все удары при передвижении автомобиля по ухабам, но это не значит, что задняя подвеска защищена лучше – на нее вся эта тряска тоже действует, хотя и немного меньше. Ремонт подвески автомобиля в основном заключается в замене вышедших из строя деталей. Однако часто сразу определить, какая деталь сломалась, не имеется возможности, особенно если автовладелец – новичок и слабо разбирается в устройстве автомобиля. Поэтому наилучший вариант – доверить машину специалисту, который быстро найдет поломку, используя специальное оборудование, и отремонтирует систему.

Но работа специалиста потребует значительных финансовых затрат, и очень многие автомобилисты, чтобы их избежать, стараются решить проблему самостоятельно. В принципе, это не так уж и трудно, если быть уверенным в своих силах и иметь под рукой необходимые инструкции и инструменты. Все необходимые для решения проблемы справочники можно легко отыскать в Интернете. Дело, правда, усложняется тем, что необходимо проверить вручную очень много деталей на предмет их износа или поломки, однако если есть время и не хочется платить большие деньги специалистам, то добиться нужного результата можно и самостоятельно, в этом случае расходы будут только на новые детали.

Итак, ремонт подвески, как, впрочем, и любой другой системы, начинается с диагностики автомобиля. Бывает три основных вида диагностики – компьютерная, стендовая и ручная. Компьютерная диагностика доступна только для водителей новых автомобилей, на которых стоит электронный блок управления (ЭБУ). Но, так как у нас в стране очень многие автомобилисты предпочитают ездить на более простых автомобилях, не оснащенных ЭБУ, то этот вид диагностики не очень распространен. Стендовая диагностика проводится только специалистами на станциях технического обслуживания (СТО), в гаражах частных автовладельцев таких стендов, естественно, нет. Поэтому чаще всего им приходится применять третий вид диагностики, когда ее приходится разбирать вручную и визуально искать деталь, которая послужила причиной проблемы.

Существует список деталей, которые ломаются в первую очередь – это в основном элементы передней подвески, так как именно она, как говорилось выше, испытывает наибольшие нагрузки при передвижении автомобиля. И начинать нужно, естественно, с проверки амортизаторов.

Амортизаторы.

Амортизатор – это, пожалуй, самый «травмоопасный» элемент автомобильной подвески. Он воспринимает на себя все удары, передающиеся на кузов от колес при передвижении по неровной дороге. Соответственно, и поломки амортизаторов происходят чаще, чем остальных узлов. Амортизаторы бывают разборные и не разборные, последние ремонту не подлежат, их необходимо заменять целиком. Разборный амортизатор можно отремонтировать, однако дело это сложное, и специалисты рекомендуют их не чинить, а заменить целиком, пусть это обойдется и дороже, зато будет надежней. Но тут требуется учитывать, что если сломался только один амортизатор, то заменой только его не обойтись – надо заменить и амортизатор другого колеса, расположенного на той же оси с другого борта автомобиля. Это очень важно, потому что если у двух осевых амортизаторов будут хоть немного разные характеристики, появятся проблемы с синхронизацией движения двух «соосных» колес.

Как определить поломку амортизатора? Это может стать понятно довольно быстро, если обратить внимание на поведение автомобиля во время езды. Если авто начинает плохо управляться или кузов неестественно раскачивается, проседает при торможении или разгоне – это первый признак поломки именно амортизаторов. Также при сломанном амортизаторе очень хорошо чувствуются выбоины на дороге, авто заносит на поворотах, в конце концов может явственно ощущаться вибрация, тряска или удары. Если такие признаки появились, то амортизаторы следует проверить прежде всего. Самый простой способ – визуальный их осмотр. Амортизатор, по сути – это герметичная трубка, заполненная маслом, исправный амортизатор не протекает, но если на нем появились потеки масла – значит, герметичность нарушена, амортизатор подлежит немедленной замене. Для того чтобы наверняка удостовериться в том, что это «потек» именно амортизатор, следует его снять и осмотреть более тщательно.

ШРУСы и шаровые опоры.

В подвеске автомобиля имеются детали, которые при износе начинают давать люфт, приводящий в конечном итоге к более серьезным поломкам. Для того чтобы обнаружить неисправные детали, следует поднять автомобиль на домкрате и поочередно проверить все узлы, используя обычную монтировку. Все детали, которые дают хотя бы самый минимальный люфт, подлежат замене немедленно.

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС, или «граната») – выходит из строя очень часто, если автомобиль постоянно ездит по очень плохим дорогам на больших скоростях. Самым слабым местом в этих «гранатах» являются пыльники, защищающие механизм от пыли, песка и влаги, они выходят из строя незаметно, и их порча приводит к очень быстрому износу основных элементов ШРУСа. В принципе, пыльник может порваться и при нормальной эксплуатации (например, при заводском браке), поэтому для того, чтобы предотвратить возникновение проблемы, необходимо как можно чаще осматривать его. Впрочем, сама «граната» не подлежит ремонту, если пыльник получил заметные повреждения, и придется весь элемент менять целиком.

Шаровые опоры. Первым признаком выхода из строя шаровых опор является лязг, который, можно слышать даже при несильном потряхивании корпуса автомобиля во время езды, или же хорошо ощутимая вибрация, передающаяся на руль. Если шаровые опоры новые, и автомобиль эксплуатируется в щадящем режиме, то эти детали изнашиваются очень медленно. Исключение могут составлять опоры невысокого качества, которыми заменили при ремонте старые, более качественные опоры. Но если постоянно ездить по неровным дорогам, не притормаживать перед ямами или гонять по бордюрам (например, стараясь выбраться из уличной пробки), то даже качественные шаровые опоры могут начинать давать люфт очень скоро.

Рычаги подвески.

При нормальной езде рычаги подвески практически не ломаются, но если использовать обычный автомобиль как внедорожник и постоянно ездить на нем по ямам и бордюрам, то эти рычаги очень быстро начнут деформироваться, и в итоге могут сломаться. Самый главный признак поломки рычагов подвески – автомобиль может уводить в сторону при минимальном воздействии на руль управления. Это очень серьезная поломка, и если деформированный рычаг не заменить как можно быстрее, то он, помимо всего прочего, потянет за собой поломки и в системе управления автомобиля.

Прочие детали.

Также необходимо проверить все металлические детали подвески с резиновыми компонентами. Резина – материал, который изнашивается быстрее всех других, и все эти детали могут выходить из строя очень быстро, особенно при ненадлежащем режиме эксплуатации автомобиля. При нахождении на них следов повреждений и износа их следует заменять.

Особенно уязвимы при ненадлежащей эксплуатации автомобиля рулевые наконечники – главные элементы рулевых тяг, передающие усилия с механизма рулевого управления на колеса через поворотные кулаки. Эти детали сами по себе ломаются нечасто – их ресурс может достигать 40 тысяч километров пробега. Однако элемент этот многосоставной, и самым слабым местом в нем также является пыльник – резиновая прокладка, которая защищает пружины механизма от влаги и пыли. Однако резина, даже модифицированная, может разрушаться при воздействии на нее пыли, влаги, реактивов, которыми посыпают зимой улицы. Если при осмотре рулевого наконечника были обнаружены дефекты пыльника, то придется менять всю деталь – она не ремонтируется.

Итак, мы описали основные неисправности деталей и узлов подвески автомобиля и рассмотрены главные признаки их неисправностей. Как можно понять, практически все неисправности подвески устраняются не путем ремонта, а исключительно заменой пришедших в негодность деталей. Естественно, ремонт и замена – это разные вещи, а потому просто заменить сломанную деталь, в принципе, не составит труда даже новичку. Главное – отнестись к делу ответственно, проверять все детали на наличие дефектов внимательно и производить их замену тщательно, без спешки и согласно инструкциям.

Если же данная процедура кажется для вас сложной, спешим вас обрадовать: мастера сервиса G-Energy Service в Волжском с удовольствием помогут вам с ремонтом подвески автомобиля. Запишитесь прямо сейчас и отдыхайте пока другие работают! Удачи на дорогах!

ТАКЖЕ ВАМ МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНО:

Упругие элементы подвески: функционал и характеристики

Рессора/пакет рессор стали применяться изначально не просто так, поскольку, кроме собственно основных функций, именно рессорный тип элемента выполнял еще одну роль – направляющую, соответственно, от сопутствующих рычагов/тяг можно было отказаться. Понятно, что многорычажка с этой миссией справится намного точнее и удачнее, но по тем стародавним временам сие было и не нужно. А в случае пакета рессор подобный тип упругих элементов еще и неплохо гасит колебания (разумеется, до определенного предела) за счет трения между листами.

Так что, несмотря на завидное долголетие, рессоры до сих пор повсеместно применяются, особенно на коммерческой технике. Разумеется, можно вместо рессор поставить пневмобаллоны, добавить продвинутую многорычажку, но зачем?.. Не всегда подобное деяние имеет смысл, поскольку небольшие развозные грузовики не эксплуатируются на Нюрбургринге и не развивают космические скорости на дорогах. Потом, дешевизна и ремонтопригодность для бизнеса явления архиважные, поэтому в большинстве случаев в классе 1,5–3,0 тонны назад ставят именно рессоры – хватает и упругих, и направляющих качеств. С помощью пакета рессор можно легко повышать/понижать грузоподъемность без особых затрат, чем повсеместно и пользуются изготовители подобной техники.

Рессоры очень охотно применяют производители недорогого сегмента автомобилей повышенной проходимости, например, у современных пикапов в большинстве своем сзади стоят именно рессоры вкупе с неразрезным мостом – дешево и сердито. Конструкция практически неубиваемая, и лишнего ничего нет – оторвать и сломать на бездорожье абсолютно нечего, ну или это будет очень непросто.

Забавно, но столь древний тип упругого элемента применяется даже в автоспорте. Если, к примеру, поставить рессору не вдоль, а поперек, то она вполне способна решить вопрос в составе сложной и продвинутой независимой конструкции. Chevrolet Corvette, безусловно, можно отнести к самым современным суперкарам – все технические решения, применяемые на данном автомобиле, зачастую опережают время. Так вот, отличительной особенностью этой машины всегда была именно рессорная подвеска, правда, рессоры там из композитных материалов и стоят не вдоль, а поперек, и тем не менее. Corvette Stingrey, к примеру, держит большее боковое ускорение, нежели одноклассник Porsche Carrera S, и при этом Chevrolet существенно дешевле.

Очень интересным упругим элементом можно назвать торсион. Стальной стержень или прокат сложной формы, работающий на кручение, – это уже классика автомобилестроения. Торсионы применяются повсеместно: полунезависимая подвеска – отличительная особенность обычно недорогих и/или бюджетных автомобилей. При правильной настройке, кстати, дышащая в затылок многорычажным конструкциям, в качестве основного элемента использует торсионную балку, связывающую задние колеса. Стабилизатор поперечной устойчивости тоже работает на кручение, ну а об использовании торсионов в качестве непосредственно упругих элементов мы поговорим отдельно.

Торсион хорош всем, ну почти, его единственный, но существенный минус – дороговизна, вследствие очень высоких требований к качеству изготовления. А дальше сплошь плюсы: компактность – можно поставить где угодно, регулируемый преднатяг, позволяющий в определенных пределах регулировать клиренс, легкость замены в случае поломки (хотя поломки крайне редки), и вообще, если в подвеске используются торсионы, ремонт значительно упрощается. Ни продольные, ни поперечные силы на торсион не действуют – чистое кручение. Из-за расположения и конфигурации, а также повышенной прочности торсионы часто применяют в передней подвеске тяжелых рамных внедорожников и пикапов – неубиваемость многократно повышается. Все мы знаем конструкцию классического пикапа – впереди двухрычажка на торсионах, сзади – неразрезной мост на рессорах. Это вовсе не значит, что торсионы как-то особо заточены под бездорожье, вовсе нет, их характеристики прекрасно подходят для любых типов автомобилей. Например, концерн Honda всегда активно использовал данный тип подвески, особенно в те стародавние времена ярко выраженной спортивной составляющей.

Но самый распространенный вариант упругого элемента – это пружина. Именно пружинные подвески захватили большую часть рынка, причем вполне заслуженно. В производстве пружины обходятся сравнительно недорого, обеспечивается вполне приемлемая долговечность, пружины не нуждаются в техническом обслуживании, в отличие, к примеру, от пакетов рессор, которые время от времени все же необходимо смазывать. И что немаловажно – по нынешним временам им можно придавать прогрессивные характеристики или частично, а то и полностью нейтрализовать ненужные паразитные силы, возникающие в особых типах подвесок. Прогрессивные характеристики можно обеспечить разной толщиной прутка. Зачем? Повышение комфортности. Автомобиль не пересчитывает все стыки и ямки дороги, отрабатывая мелочь тонкими витками, зато, когда понадобится серьезное усилие на высокой скорости или на бездорожье, в ход вступают более толстые витки пружины. Дабы скорректировать прогрессивные характеристики, пружинам зачастую придается бочкообразная или коническая, а не цилиндрическая форма, применяются переменный шаг витков, двойные спирали… За все то время, что стандартная пружина провела на автомобиле, она неустанно дорабатывалась и совершенствовалась.

Иногда пружинам придается сложная форма для нейтрализации вредных нагрузок. Например, в некоторых моделях машин амортизаторы установлены не вертикально, а под углом, что создает дополнительную боковую нагрузку на амортизатор. Дабы тот раньше времени не вышел из строя, в пару ему ставят пружину С-образной формы, нейтрализующую вредные вектора сил. Компания Bilstein называет такой тип упругого элемента «банан».

Некоторые производители заявляют о сроке службы своих пружин в 200 000 км, однако всегда приходится оговариваться: в случае постоянной полной загрузки, плохих дорог, экстремально холодных температур состояние подвески в целом и в частности пружин необходимо контролировать. Поломка может привести к потере управляемости в самое неподходящее время. Очень опасным моментом для данного упругого элемента является банальная коррозия – она может существенно ослабить пружину и вполне способна спровоцировать поломку. Зная это, производители серьезно защищают свой продукт: цинковое фосфатирование, по сути гальваническая защита, дополнительная окраска специальными сверхпрочными красками, содержащими эпоксидную смолу. Однако от плохих дорог не защищает ничто – каждый пробой может сопровождаться сколами защитного покрытия, далее коррозия и см. выше.

В общем, как и любой компонент автомобиля, упругие элементы, вне зависимости от типа, тоже необходимо время от времени контролировать, дабы избежать ненужных неприятностей.

Как работает автомобильная подвеска | HowStuffWorks

Если не присутствует амортизирующая структура , автомобильная пружина будет выдвигаться и высвобождать энергию, которую она поглощает от неровностей, с неконтролируемой скоростью. Пружина будет продолжать подпрыгивать со своей собственной частотой до тех пор, пока не будет израсходована вся первоначально вложенная в нее энергия. Подвеска, построенная только на рессорах, обеспечила бы чрезвычайно подвижную езду и, в зависимости от местности, неуправляемую машину.

Введите амортизатор или демпфер, устройство, которое контролирует нежелательное движение пружины посредством процесса, известного как демпфирование .Амортизаторы замедляют и уменьшают величину вибрационных движений, превращая кинетическую энергию движения подвески в тепловую энергию, которая может рассеиваться через гидравлическую жидкость. Чтобы понять, как это работает, лучше всего заглянуть внутрь амортизатора, чтобы увидеть его структуру и функции.

Амортизатор представляет собой масляный насос , расположенный между рамой автомобиля и колесами. Верхнее крепление амортизатора соединяется с рамой (то есть с подрессоренным весом), а нижнее крепление соединяется с осью рядом с колесом (т.е.е., неподрессоренная масса). В двухтрубной конструкции , одном из наиболее распространенных типов амортизаторов, верхняя опора соединена со штоком поршня, который, в свою очередь, соединен с поршнем, который, в свою очередь, находится в трубке, заполненной гидравлической жидкостью. Внутренняя трубка известна как напорная трубка, а внешняя трубка известна как резервная трубка. Резервная трубка хранит излишки гидравлической жидкости.

Когда автомобильное колесо наталкивается на неровность дороги и заставляет пружину скручиваться и раскручиваться, энергия пружины передается амортизатору через верхнее крепление, вниз через шток поршня в поршень.Отверстия перфорируют поршень и позволяют жидкости просачиваться, когда поршень перемещается вверх и вниз в напорной трубке. Поскольку отверстия относительно крошечные, через них проходит лишь небольшое количество жидкости под большим давлением. Это замедляет поршень, что, в свою очередь, замедляет работу пружины.

Амортизаторы работают в двух циклах — цикл сжатия и цикл растяжения . Цикл сжатия происходит, когда поршень движется вниз, сжимая гидравлическую жидкость в камере под поршнем.Цикл расширения происходит, когда поршень движется к верху напорной трубки, сжимая жидкость в камере над поршнем. Типичный легковой автомобиль или легкий грузовик будет иметь большее сопротивление во время цикла растяжения, чем во время цикла сжатия. Имея это в виду, цикл сжатия контролирует движение неподрессоренной массы транспортного средства, в то время как растяжение контролирует более тяжелую подрессоренную массу.

Все современные амортизаторы чувствительны к скорости. — чем быстрее движется подвеска, тем большее сопротивление оказывает амортизатор.Это позволяет амортизаторам адаптироваться к дорожным условиям и контролировать все нежелательные движения, которые могут происходить в движущемся транспортном средстве, в том числе отскок, раскачивание, клевание при торможении и приседание с ускорением.

Как работает автомобильная подвеска | HowStuffWorks

Если не присутствует амортизирующая структура , автомобильная пружина будет выдвигаться и высвобождать энергию, которую она поглощает от неровностей, с неконтролируемой скоростью. Пружина будет продолжать подпрыгивать со своей собственной частотой до тех пор, пока не будет израсходована вся первоначально вложенная в нее энергия.Подвеска, построенная только на рессорах, обеспечила бы чрезвычайно подвижную езду и, в зависимости от местности, неуправляемую машину.

Введите амортизатор или демпфер, устройство, которое контролирует нежелательное движение пружины посредством процесса, известного как демпфирование . Амортизаторы замедляют и уменьшают величину вибрационных движений, превращая кинетическую энергию движения подвески в тепловую энергию, которая может рассеиваться через гидравлическую жидкость. Чтобы понять, как это работает, лучше всего заглянуть внутрь амортизатора, чтобы увидеть его структуру и функции.

Амортизатор представляет собой масляный насос , расположенный между рамой автомобиля и колесами. Верхнее крепление амортизатора соединяется с рамой (т. Е. С подрессоренным весом), а нижнее крепление соединяется с осью рядом с колесом (т. Е. С неподрессоренным весом). В двухтрубной конструкции , одном из наиболее распространенных типов амортизаторов, верхняя опора соединена со штоком поршня, который, в свою очередь, соединен с поршнем, который, в свою очередь, находится в трубке, заполненной гидравлической жидкостью.Внутренняя трубка известна как напорная трубка, а внешняя трубка известна как резервная трубка. Резервная трубка хранит излишки гидравлической жидкости.

Когда автомобильное колесо наталкивается на неровность дороги и заставляет пружину скручиваться и раскручиваться, энергия пружины передается амортизатору через верхнее крепление, вниз через шток поршня в поршень. Отверстия перфорируют поршень и позволяют жидкости просачиваться, когда поршень перемещается вверх и вниз в напорной трубке. Поскольку отверстия относительно крошечные, через них проходит лишь небольшое количество жидкости под большим давлением.Это замедляет поршень, что, в свою очередь, замедляет работу пружины.

Амортизаторы работают в двух циклах — цикл сжатия и цикл растяжения . Цикл сжатия происходит, когда поршень движется вниз, сжимая гидравлическую жидкость в камере под поршнем. Цикл расширения происходит, когда поршень движется к верху напорной трубки, сжимая жидкость в камере над поршнем. Типичный легковой автомобиль или легкий грузовик будет иметь большее сопротивление во время цикла растяжения, чем во время цикла сжатия.Имея это в виду, цикл сжатия контролирует движение неподрессоренной массы транспортного средства, в то время как растяжение контролирует более тяжелую подрессоренную массу.

Все современные амортизаторы чувствительны к скорости. — чем быстрее движется подвеска, тем большее сопротивление оказывает амортизатор. Это позволяет амортизаторам адаптироваться к дорожным условиям и контролировать все нежелательные движения, которые могут происходить в движущемся транспортном средстве, в том числе отскок, раскачивание, клевание при торможении и приседание с ускорением.

Система подвески и ее 7 частей

Задача системы подвески автомобиля — поддерживать плавность движения автомобиля, а также удерживать его под контролем во время движения по дороге.Хотя многие автовладельцы знают о важности этой системы, они могут не знать обо всех сложных деталях, которые работают вместе. Auto Specialty of Lafayette, Inc. обслуживает каждый из компонентов, перечисленных ниже, когда подвеска вашего автомобиля нуждается в столь необходимом обслуживании.

1. Пружины

Пружины помогают поглощать удары при движении автомобиля по ухабистым дорогам, выбоинам или другим неровным поверхностям. Эти металлические катушки изгибаются, поэтому ни водитель, ни пассажиры не чувствуют удара.

2. Колеса

Колеса и шины — единственная часть подвески, которая касается земли. Они не только несут ответственность за перемещение вашего автомобиля, но и работают вместе с системой подвески, обеспечивая плавность хода.

3. Амортизаторы

Амортизаторы работают с пружинами и поглощают удары при движении по дороге. Без этих основных компонентов и автомобиль, и пассажиры будут подпрыгивать вверх и вниз каждый раз, когда вы едете по пересеченной местности.

4. Стержни

Стержни — это металлические звенья, которые соединяют вместе все различные части системы подвески. Эти важные компоненты рассчитаны на весь срок службы автомобиля. Единственный способ, которым они могут сломаться, — это если ваша машина попала в аварию.

5. Шарниры, подшипники и втулки

Различные шарниры, подшипники и втулки соединяют стержни с остальными компонентами подвески, хотя это не единственная их функция. Эти важные элементы обеспечивают скольжение и скручивание, которые необходимы для правильной работы системы подвески.

6. Система рулевого управления

Хотя система рулевого управления не является непосредственным компонентом системы подвески, на нее воздействует всякий раз, когда какая-либо часть подвески выходит из строя. Вместе рулевое управление и подвеска заставляют колеса и шины вращаться и двигаться.

7. Рама

Рама является основным элементом системы подвески. Он несет на себе весь вес подвески, сохраняя при этом все части соединенными и работающими должным образом.

Специалисты по подвеске

Свяжитесь с нами сегодня по телефону (765) 477-7300 , чтобы записаться на прием.Мы также обеспечиваем обслуживание выхлопной системы, ремонт дизельных двигателей и базовое обслуживание, такое как замена масла и автоматическая настройка. Мы обслуживаем клиентов в Крофордсвилле, Индиана, и во всех близлежащих районах.

«7 частей подвески автомобиля (и их функции)». Интернет-статья. Автомобильный узел Oards. 16 апреля 2020 г. Web. 04 августа 2020

Каковы общие проблемы с подвеской? | Новости

Система подвески автомобиля предназначена для максимального увеличения трения между дорожным покрытием и шиной автомобиля, повышения комфорта пассажиров и обеспечения устойчивости рулевого управления.Подвески автомобилей претерпели значительные изменения за прошедшие годы, и современные автомобили имеют более совершенные системы подвески, чем когда-либо прежде. Однако, несмотря на все улучшения в системах подвески, время от времени все еще возникают проблемы. Компоненты подвески, включая пружины, амортизаторы (или стойки на некоторых автомобилях), стабилизаторы поперечной устойчивости, рычаги управления и другие части, похожи на боевые части, служащие на передовой: их ежедневно бьют с выбоин на улицах, железнодорожных путях, под дождем. , снег, дорожная соль, гравий, всевозможная грязь и сажа, а также случайные куски металлолома или другой мусор, которые водители видят слишком поздно, чтобы избежать их.

Связано: AAA: Ямы — денежная яма для автомобилистов

В этих условиях практически любая часть системы подвески может быть повреждена или изношена за годы эксплуатации. Как узнать, есть ли проблемы с подвеской вашего автомобиля? Существует ряд симптомов и шумов, которые должны стать вашим сигналом для обращения к автомобильному врачу. Вот некоторые типичные проблемы, с которыми вы, вероятно, столкнетесь, если ваша подвеска нуждается в ремонте:

• Плохая центровка колес: Вы можете не думать о своих колесах, когда может быть проблема с подвеской, но вы должны это сделать.Колеса должны быть направлены в правильном направлении (буквально) и выровнены для схождения, развала и кастинга. В противном случае ваше рулевое управление не будет центрировано, когда вы едете прямо, и износ шин увеличится. Колеса выбиваются из-за выбоин и бордюров, но выравнивание колес не исправит поврежденные пружины, рычаги управления или другие детали, влияющие на центровку. При покупке новых шин рекомендуется проверить центровку, чтобы проблемы с подвеской не сократили срок службы протектора.
• Амортизаторы: Их действительно следует называть «амортизаторами», и когда они изнашиваются, вы должны заметить больше подпрыгивания после неровностей и сильную тряску на неровной дороге, потому что они не могут удерживать шины на месте. тротуар.В амортизаторах содержится жидкость, которая гасит отскок, и, как только они начнут протекать, характеристики подвески ухудшатся.
• Стойки: Если подвеска вашего автомобиля имеет подкосы, а не амортизаторы, стук при наезде на неровности является обычным признаком неисправности. Стойка в сборе является жизненно важным элементом системы подвески многих легковых, грузовых автомобилей и внедорожников, поэтому, если вы подозреваете проблему, немедленно обратитесь к механику. Если эта важная часть вашей подвески выйдет из строя, вы не сможете безопасно управлять автомобилем.
• Пружины: Пружины — важная часть подвески вашего автомобиля. Именно они удерживают вес автомобиля и по мере износа могут прогнуться или сломаться. Если ваша машина стоит на ровной поверхности, но один угол ниже других, это признак поврежденной пружины. Вы можете измерить высоту углов, чтобы убедиться в визуальной подсказке. Вы также можете услышать лязг на неровностях, и машина может не уверенно повернуть, потому что поврежденная пружина не может контролировать вес, который она поддерживает.
• Шаровые опоры: Это точки поворота, которые прикрепляют подвеску к колесам, они поглощают часть ударов от движения вверх-вниз и вращаются при изменении угла поворота. Вы поймете, что их нужно заменить, когда услышите их скрип и скрип, особенно при повороте. Вы поймете, что слишком долго ждали, если шаровой шарнир сломается и детали подвески будут волочиться по асфальту. Механик может сказать, нужна ли им замена, по величине движения колеса, которое они могут усилить вручную, или, в некоторых случаях, по индикаторам износа на шаровых шарнирах.
• Рычаги управления: Это шарниры, которые удерживают колеса на раме и соединяют рулевое управление с колесами, поэтому, когда вы поворачиваете одно, реагирует другое. Втулки нижнего рычага подвески являются важными компонентами подвески, и они более подвержены износу на автомобилях с передним приводом, чем на автомобилях с задним приводом. Втулки представляют собой резиновые и / или металлические детали, которые помогают поглощать удары, а при их износе они могут вызвать проблемы с ездой и управлением, а также ускорить износ шин. То же самое можно сказать и о согнутом рычаге управления.Признаки износа включают стук или дребезжание –, потому что колеса движутся вперед и назад при ускорении и торможении – и неплотное и неточное рулевое управление.

Редакционный отдел Cars.com — ваш источник автомобильных новостей и обзоров. В соответствии с давней политикой этики Cars.com редакторы и рецензенты не принимают подарки или бесплатные поездки от автопроизводителей. Редакционный отдел не зависит от отделов рекламы, продаж и спонсируемого контента Cars.com.

Подвески (компоненты) — обзор

4.10.4 Статический анализ

Как обсуждалось в этой главе, отправной точкой для исследований нагружения компонентов подвески является использование эквивалентных статических сил для представления нагрузок, действующих через опорное колесо, связанных с реальной нагрузкой. -мирые условия вождения. В этом примере метод векторного анализа используется для проведения статического анализа, при котором вертикальная нагрузка в 10000 Н прикладывается к пятну контакта шины, что является репрезентативным по величине нагрузок, используемых для случая столкновения 3G на типичном транспортном средстве этого типа. размер.

В этом анализе мы игнорируем силу тяжести и собственный вес компонентов подвески, поскольку этот вклад имеет тенденцию быть незначительным по сравнению с общими нагрузками транспортного средства, реагирующими на пятно контакта шины и рассеиваемыми в систему подвески. Для полноты картины влияние собственного веса будет включено в последующую демонстрацию динамического анализа.

Перед попыткой любого векторного анализа для определения распределения сил необходимо подготовить диаграмму свободного тела и соответствующим образом пометить тела и силы, как показано на рисунке 4.87.

РИСУНОК 4.87. Схема свободного тела для анализа статических сил системы подвески на двойных поперечных рычагах.

Для сил действие-противодействие, показанных между телами на рис. 4.87, будет применяться третий закон Ньютона. Взаимодействие, например, в точке D между телом 3 и телом 4 требует, чтобы {F _D43 } ₁ и {F _D34 } ₁ были равными и противоположными равными. Таким образом, вместо включения шести неизвестных F _D43x , F _D43y , F _D43z , F _D34x , F _D34y и F _D34z , мы можем сократить это число до трех неизвестных F _D43x , F D43y , F _D43z .Аналогичным образом, глядя на соединения в точках G и H, мы видим, что для всех соединений с корпусом 4 применяется следующее:

(4,261) (4,262) (4,263)

В этой модели мы рассматриваем соединения и крепления как шарнирные соединения или эквивалентные сферические соединения в модели MBS. Для рулевой тяги, Body 5, оба конца рычажного механизма шарнирно соединены, и сила по определению должна, если мы позволим себе игнорировать силу тяжести в данном исследовании, действовать вдоль оси HJ. Аналогичным образом сила, действующая на корпус 7 у основания стойки в точке C, должна быть равна и противоположна силе, действующей сверху на корпус 6 в точке I.

(4,264) (4,265)

Число неизвестных можно уменьшить еще больше, если использовать масштабные коэффициенты для использования знания о том, что направления действия сил известны.

(4,266) (4,267)

Это приводит к следующему набору из 20 неизвестных, которые необходимо найти для решения статического равновесия:

Задача может быть решена путем составления уравнений равновесия для тел 2, 3 и 4. Использование масштабных коэффициентов для моделирования сил, действующих вдоль тела 5 и стойки, тел 6 и 7, означает, что эти тела не могут использоваться для генерации каких-либо полезных уравнений для решения проблемы.Таким образом, мы смогли составить 18 уравнений следующим образом.

Для тела 2 суммирование сил и принятие моментов относительно точки G дает

(4,268) (4,269)

Для тела 3 суммирование сил и взятие моментов около точки D дает

(4,270) (4,271)

Для тела 4 суммирование сил и принятие моментов относительно точки G дает

(4,272) (4,273)

Это оставляет нам требование создать еще два уравнения для решения. Ответ приходит от более тщательного изучения соединений или креплений между верхними и нижними поперечными рычагами и наземной частью.Четыре возможных решения для моделирования MBS показаны на рис. 4.88.

РИСУНОК 4.88. Стратегии моделирования креплений поперечных рычагов. (a) Поперечный рычаг на двух втулках. (b) Поперечный рычаг на двух шарнирах. (c) Поперечный рычаг, установленный на одном поворотном шарнире. (d) Поперечный рычаг, установленный с помощью сферического шарнира и примитива линейного шарнира

На Рисунке 4.88 (a) поперечный рычаг установлен с использованием двух силовых элементов втулки. В этой конфигурации поперечный рычаг установлен на упругом основании, а корпус имеет шесть степеней свободы твердого тела относительно той части, на которой он установлен, которая в данном примере является неподвижной наземной частью.Если фактический поперечный рычаг установлен на транспортном средстве таким образом, это будет предпочтительным решением для моделирования MBS, если, как обсуждалось ранее, моделирование было направлено на получение точного прогноза сил реакции крепления. Перемещение поперечного рычага относительно детали, на которой он установлен, регулируется податливостью втулки. Обычно это обеспечивает относительно небольшое сопротивление вращению вокруг оси, проходящей через втулки, при сильном сопротивлении движению в других пяти степенях свободы.

На Рисунке 4.88 (b) поперечный рычаг ограничен сферическим шарниром в каждом месте расположения втулки. Каждое сферическое соединение ограничивает три степени свободы. Фактически это эквивалентно нашей векторной модели, показанной в виде диаграммы свободного тела на рис. 4.88, где в настоящее время у нас есть три силы реакции ограничения в каждом из наших мест крепления A, B, E и F. Проблема с этим подходом заключается в том, что Первоначально поперечный рычаг имеет шесть степеней свободы, а два шаровых шарнира удаляют три, каждый из которых оставляет для тела поперечного рычага локальный баланс с нулевыми степенями свободы.Это явно неверно, поскольку в отсутствие трения или других сил поперечный рычаг физически не ограничен от вращения вокруг оси через два шаровых шарнира.

Это классическая задача моделирования MBS, в которой мы ввели избыточное ограничение или чрезмерно ограничили модель. Также следует отметить, что это является корнем нашей потребности в еще двух уравнениях для ручного анализа, каждое уравнение связано с локальным чрезмерным ограничением каждого поперечного рычага. Ранние версии программ MBS, таких как MSC ADAMS, были довольно неумолимыми в этих обстоятельствах, и любая попытка решить такую ​​модель приводила к сбою решателя с соответствующими сообщениями об ошибках.Более современные версии могут выявлять и удалять избыточные ограничения, позволяя продолжить решение. Хотя это, несомненно, увеличивает удобство построения моделей, оно действительно изолирует менее опытных пользователей от лежащей в основе теории и проблем моделирования, которые мы в настоящее время обсуждаем. В любом случае, если требуемый результат заключается в прогнозировании нагрузок в точках крепления, устранение избыточных ограничений, хотя и не влияет на кинематику, нельзя полагаться на правильное распределение усилий на крепления.

На Рис. 4.88 (c) два соединения на поперечных рычагах представлены одним поворотным шарниром. Это метод, предложенный ранее в качестве подходящего начала для прогнозирования кинематики подвески, но он снова не будет полезен для прогнозирования сил реакции крепления. В этой модели единый поворотный шарнир будет нести комбинированные поступательные силы реакции на обеих опорах с дополнительными моментными реакциями, которых не было бы в реальной системе.

Окончательное представление показано на рисунке 4.88 (d) позволяет использовать модель, которая использует жесткие ограничивающие элементы и может прогнозировать силы реакции на каждой опоре без использования подхода «как есть», включающего податливость втулки или введение избыточных ограничений. Это достигается путем моделирования одного крепления со сферическим соединением, а другого крепления с примитивом встроенного соединения, как описано ранее в главе 3. Встроенный примитив ограничивает две степени свободы для сохранения положения крепления на оси через два местоположения крепления. Это ограничение не препятствует поступательному перемещению по оси через опоры, так как этот «толчок» реагирует на одиночное сферическое соединение.Таким образом, этот выбор жестких ограничений дает нам решение, которое не является чрезмерно ограниченным. Хотя подход MBS лучше всего использует модель с двумя втулками для прогнозирования сил реакции опоры, модель на рис. 4.88 (d) дает нам понимание проблемы чрезмерных ограничений и методологию, которую мы можем адаптировать для продвижения векторного аналитического решения. .

Если мы вернемся к аналитическому решению и рассмотрим нижний поперечный рычаг Body 2, мы увидим рисунок 4.89, что сопоставимый подход к использованию примитивного ограничения встроенного сочленения MBS состоит в том, чтобы гарантировать, что линия действия одной из сил реакции опоры, скажем {F _F21 } ₁ , перпендикулярна оси EF через два крепления на поперечных рычагах.

РИСУНОК 4.89. Сопоставимые многотельные системы (MBS) и аналитические модели крепления поперечных рычагов.

Таким образом, мы можем вывести два последних уравнения, необходимых для продолжения аналитического решения, используя знакомый подход с векторным скалярным произведением, чтобы ограничить силу реакции в опоре перпендикулярной оси, проходящей через опоры, скажем, в точке B для верхнего поперечный рычаг и точка F на нижнем поперечном рычаге.

(4,274) (4,275)

Установив 20 уравнений, необходимых для решения, можно составить уравнения, начиная с силового равновесия тела 2.

(4,276) (4,277) (4,278)

Суммирование сил в Уравнение (4.278) приводит к первой системе из трех уравнений:

(4.279) (4.280) (4.281)

Взяв моменты вокруг точки G для сил, действующих на тело 2, получим

(4.282) (4.283) (4.284)

Умножение матрицы в уравнении (4.284) дают следующую систему из трех уравнений:

(4.285) (4.286) (4.287)

Рассмотрим следующее тело 3 и уравнения, необходимые для равновесия сил.

(4.288) (4.289) (4.290)

Суммирование сил в уравнении (4.290) приводит к следующей системе из трех уравнений:

(4.291) (4.292) (4.293)

Принимая моменты вокруг точки D для сил, действующих на Тело 3 дает

(4,294) (4,295) (4,296)

Умножение матриц в уравнении (4,296) дает следующую систему из трех уравнений:

(4,297) (4,298) (4,299)

Рассмотрим последнее тело 4 и необходимые уравнения. для силового равновесия.

(4.300) (4.301) (4.302)

Суммирование сил в уравнении (4.302) приводит к следующей системе трех уравнений:

(4.303) (4.304) (4.305)

Принимая моменты вокруг точки G для сил, действующих на Тело 4 дает

(4,306) (4,307) (4,308)

Умножение матриц в уравнении (4,308) дает следующую систему из трех уравнений:

(4,309) (4,310) (4,311)

Наконец, применяя скалярное произведение векторов, чтобы убедиться, что что отсутствие тяги для силы {F _F21 } ₁ , действующей вдоль оси EF, дает

(4.312) (4.313) (4.314)

Для данной системы подвески линия EF параллельна оси x модели, что дает тривиальный результат F _F21x , равный нулю. В этом случае мы можем игнорировать F _F21x в следующем матричном решении системы уравнений.

Ось AB для верхнего поперечного рычага не параллельна оси модели, поэтому применение векторного скалярного произведения, чтобы гарантировать, что {F _B31 } ₁ перпендикулярно линии AB, дает окончательное уравнение, необходимое для решения оставшейся части. 19 неизвестных.

(4,315) (4,316) (4,317)

Теперь можно составить 19 уравнений в матричной форме, готовой к решению.

(4.318)

Исследование квадратной матрицы в уравнении (4.318) указывает на большое количество нулевых членов, поэтому матрица называется разреженной. Как обсуждалось в главе 3, это типичная характеристика матриц, сгенерированных в MBS, и одна из причин, по которой могут быть развернуты быстрые и эффективные методы обращения матриц. Общий результат состоит в том, что программы MBS, по-видимому, решают довольно сложные инженерные задачи с гораздо меньшими требованиями к вычислительным затратам, чем другие сопоставимые методы CAE, такие как нелинейный КЭ-анализ.Решение уравнения (4.318) дает следующие ответы для 20 неизвестных:

Теперь можно использовать два найденных масштабных коэффициента, f _S1 и f _S2 , для вычисления векторов сил {F _H54 } ₁ и {F _C37 } ₁ .

(4,319) (4,320)

В целом векторы сил следующие:

Сравнение сил, найденных в точках внутри системы подвески, из предыдущих расчетов, и сил, найденных с использованием эквивалентной модели MSC ADAMS, показано в таблице. 4.13.

Таблица 4.13. Сравнение векторов силы, вычисленных с помощью теории и MSC ADAMS

.173 3412,360

Силы	Векторы силы
	Theory			MSC ADAMS
	F x (N)		F z (N)	F x (N)	F y (N)	F z (N)
F A31		+2006,948 3412,360		645,173 2006,950
F В31		-204,112 3022,800 3353,266			-204,112 3022,800 3353,270
Р C37	116,421	−349,263	−16919,843	116,421	−349,263	−16919.800
F D34	.482	−4680.486	10154.217	−557.482	−4680.490	10154.200
F E21	−557.482	9033 9033 9033 3 3 3
F F21	0,0	−2787,021	91,212	0,0	−2787,020	91,212
F G24 55740.482	4240,932	−138,979	557,482	4240,930	−138,794
F H54	0,0	439,554 −138,794			439,554 −138,940 Автоматическая настройка , часть 2: элементы подвески Это продолжение предыдущей статьи, озаглавленной «Автонастройка, часть 1: основы динамики автомобиля», в которой мы начали всестороннее рассмотрение динамики и точной настройки транспортных средств.В первой статье рассматривались такие темы, как недостаточная поворачиваемость, избыточная поворачиваемость и нейтральное управление, а также комфорт езды и то, как каждая относительно небольшая регулировка может оказать значительное влияние на характеристики автомобиля. В этой статье мы рассмотрим вопрос подвески и разберем его на отдельные элементы подвески, чтобы объяснить, что делает каждая часть и как она влияет на качество вождения и характеристики. Только когда мы разберем элементы современных систем подвески, мы сможем начать понимать, как лучше всего удерживать дорогу при максимальном увеличении производительности и какие компромиссы должны быть приняты для соответствия различным типам транспортных средств.Как вы увидите ниже, относительно небольшая настройка любого из ключевых элементов подвески окажет влияние на различные части автомобиля, и поэтому начинаются испытания. Геометрия подвески и ключевые элементы подвески Рис.1: Двухрычажная подвеска Mercedez-Benz и ключевые элементы подвески (Daimler Media — Modified) Пружина и стабилизатор поперечной устойчивости (ARB) Выбор Как я уже упоминал в первой статье этой серии, пружины должны быть как можно более мягкими, чтобы обеспечить максимальный контакт шины.Однако они должны быть достаточно жесткими, чтобы избежать заземления и чрезмерного перекатывания. Эта жесткость определяет собственную частоту автомобиля, которая обычно находится в диапазоне 1–1,5 Гц. Как видно на рисунке 3, диапазон 1–1,5 Гц дает приемлемое среднеквадратичное ускорение для низких частот. Вы заметите немного более высокую вибрацию в вашем автомобиле, когда вы начнете ускоряться с полной остановки и пройдете через его резонансную частоту. Обычно смена пружины нежелательна при настройке.Обычный процесс — начать с опор втулки, стабилизаторов поперечной устойчивости и амортизаторов, прежде чем переходить к замене пружины. С точки зрения управляемости, пружины и стабилизаторы поперечной устойчивости в основном влияют на устойчивое поведение, например, в середине поворота. Краткое описание: Увеличить недостаточную поворачиваемость Увеличение жесткости переднего ARB Уменьшить жесткость заднего ARB Увеличение избыточной поворачиваемости Уменьшение жесткости переднего ARB Увеличить жесткость заднего ARB Рисунок 2 — Среднеквадратичное ускорение собственной частоты подрессоренной массы (Gillespie, 1992) Выбор демпфера Амортизаторы, также известные как амортизаторы, предназначены для отвода энергии, поглощаемой пружинами.Их влияние важно для поведения автомобиля при движении — Гиллеспи (1992) делит коэффициенты демпфирования, как показано ниже: Низкое демпфирование (10%): приводит к очень высокому пику отклика на низких частотах и ​​хорошей изоляции для высоких скоростей. Низкая пиковая скорость недопустима, и такой порядок демпфирования не используется. Среднее демпфирование (40%): общий диапазон для дорожных автомобилей, сочетающий хорошие низкочастотные и высокочастотные характеристики. Критическое демпфирование (100%): хорошие низкочастотные характеристики и плохие высокочастотные характеристики. Сверхдемпфирование (200%): эта настройка фактически делает демпфер настолько жестким, что не позволяет автомобилю двигаться. Ступицы колес вибрируют сами по себе, вызывая резонанс в диапазоне 3-4 Гц. Помимо того, что он важен для поведения при движении, демпфер является одной из основных возможностей настройки для управления автомобилем в повороте и может влиять на вход или выход из поворота, когда автомобиль катится. Например, если автомобиль имеет слишком большую избыточную поворачиваемость на входе в угол, уменьшение жесткости заднего амортизатора уменьшит вес, передаваемый на заднюю часть, и может помочь уменьшить избыточную поворачиваемость. Рисунок 11 — Влияние изменения демпфирования на трансмиссионную способность подвески (Gillespie) Подушка двигателя Это обычная мелодия для автомобилей, все еще находящихся в стадии разработки. Повышение жесткости или смягчение подвески двигателя автомобиля может кардинально изменить его ходовые качества. Для получения более сложных результатов (и большей сложности конструкции) вместо обычной резиновой втулки можно использовать гидродинамические опоры двигателя. Шины Вы должны быть осторожны при настройке в зависимости от размера шины и состава.Насколько большая шина действительно обеспечивает лучшее сцепление с дорогой, она сильно влияет на комфорт езды. Кроме того, большие шины означают, что трансмиссия перемещает большую инерцию вращения, и требуется дополнительное исследование, чтобы оценить результат по производительности. Давление в шинах также является основным параметром настройки. Это может повлиять на недостаточную поворачиваемость автомобиля, и за ним следует внимательно следить. Геометрия подвески и геометрия рулевого управления Здесь вы найдете большинство параметров, с которыми можно поиграть, хотя их сложнее изменить, когда машина уже построена.Наиболее важные параметры, которые необходимо изменить: . Развал Развал — это величина бокового поворота шины при виде спереди автомобиля. Для дорожных автомобилей развал обычно составляет около 1 ° для компенсации крена кузова в поворотах. Благодаря этому шина имеет максимальный контакт в повороте, что приводит к максимальному боковому ускорению. Рисунок 12 — Компенсация развала (Смит, 1978) Внимание! «Больше — лучше» здесь не действует.Иногда на улице можно увидеть «самонастраивающиеся» автомобили с заметным отрицательным развалом. Дорожные автомобили достигают максимальной тяги развала при расчетном значении. Его увеличение фактически снизит вашу способность сцепления, поскольку у автомобиля будет более короткая резьба шины для обеспечения сцепления. Передаточное число, передаточное число и радиус поворота Основная цель при изменении передаточного числа рулевого управления — сделать автомобиль более отзывчивым и маневренным. Однако будьте осторожны, передаточное отношение рулевого управления также влияет на уклон недостаточной поворачиваемости. Caster — наклон переднего колеса при виде сбоку. Это обеспечивает самоустанавливающийся крутящий момент в системе рулевого управления, который заставляет колеса возвращаться в центральное положение, когда вы отпускаете рулевое колесо. Радиус чистки — это смещение осевой линии колеса и его вращающейся оси на уровне земли. Чем больше радиус скребка, тем больше смещается шина и требуется меньше усилий на рулевое управление при парковке автомобиля. Поскольку это также сильно влияет на стабильность торможения, необходимо найти компромисс. Другие особенности геометрии Подвеска автомобиля может быть настроена таким образом, чтобы обеспечивать геометрию, препятствующую клеванию / приседанию, которая улучшит характеристики автомобиля во время разгона и торможения. Окончательное заключение Постоянное изменение жесткости в поисках оптимальной настройки автомобиля — ежедневная работа специалиста по динамике автомобиля / гоночного инженера. Прекрасная книга, чтобы узнать больше о системах подвески и конструкции и настройке элементов подвески, — это Милликен и Милликен (1995).На рисунке 9 показано влияние нескольких параметров настройки друг на друга. Рисунок 13 — Влияние настройки подвески (Милликен и Милликен, 1993) Список литературы Балквилл, Дж. (2013) « Справочник для учащихся по продвинутому проектированию шасси », версия 8, Оксфорд: Университет Оксфорд Брукс. Кэролл Смит (1978) « Настройтесь на победу, », Калифорния: Общество автомобильных инженеров. Daimler Media Website (http: // media.daimler.com) Гиллеспи, Т. Д. (1992) « Основы динамики транспортного средства, », Уоррендейл: Общество автомобильных инженеров. Милликен, W.F. и Милликен, Д. (1995) « Race Car Vehicle Dynamics », Warrendale: Общество автомобильных инженеров Преимущества кованого алюминия в деталях автомобильной подвески Производство Добиться отличных механических свойств в сочетании с продвинутой геометрией автомобильной подвески или компонента трансмиссии, которые вам нужны, — непростая задача.Ковка может быть технологией, которая экономит ваше время и дает вам необходимую легкую алюминиевую деталь. Кованый алюминий идеально подходит, когда вашему компоненту требуются как производительность, так и безопасность, а также малый вес для энергоэффективности. Как производственный процесс, ковка, вероятно, лучше всего подходит для производства компонентов для автомобилей, велосипедов, мотоциклов и самолетов. Ковка — это процесс, при котором металл нагревается и сжимается до тех пор, пока не будут сформированы детали. Горячая штамповка в закрытых штампах обычно используется для штамповки деталей автомобильной подвески. Вы получаете детали сложной геометрической формы с превосходными механическими свойствами и жесткими допусками. Он конкурентоспособен, например, как процесс производства легких деталей подвески автомобилей. Позволь мне объяснить. Новый высококачественный материал для ковки алюминия При ковке алюминия качество поверхности слитка может стать поверхностью готового продукта. В результате это обычно требует дополнительных этапов процесса — снятия скальпирования, экструзии или механической обработки поверхности. На моей нынешней работе мы с моей командой работали над технологией, называемой литьем под низким давлением, которая устраняет необходимость выполнять эти дополнительные этапы процесса. Что мы делаем, так это устраняем трение, которое обычно возникает на поверхности слитка, когда алюминиевые слитки или бревна отливаются в кузнечную заготовку. Это делает поверхность слитков намного более гладкой. Что еще более важно, по сравнению со стандартной технологией устраняется обогащение частиц на поверхности металла, часто называемое зоной обратной сегрегации.При литье под низким давлением поверхность уже является высококачественной, с низкой шероховатостью и минимальными элементами сегрегации, даже когда производятся современные сплавы. Алюминиевая поковка, конкурентоспособная для деталей автомобильной подвески Это технологическое шаговое изменение, при котором вы удаляете ненужные шаги, о которых я упоминал, и связанные с ними затраты, делает процесс ковки для деталей автомобильной подвески конкурентоспособным. Почему детали подвески? Некоторые причины.Во-первых, детали подвески обычно рассчитаны на динамические усталостные нагрузки. Любое неблагоприятное качество поверхности повлияет на усталостную долговечность подвески. Другая причина заключается в том, что детали подвески, выкованные из алюминия, являются деталями подвески с наименьшим весом в промышленных масштабах, а вес особенно важен для неподрессоренной массы транспортного средства. Кроме того, они обеспечивают лучший отклик автомобиля, поскольку уменьшается инерция деталей, и они уменьшают шум от шасси, что обеспечивает более комфортную поездку.Наконец, благодаря использованию алюминия уменьшенный вес помогает снизить выбросы. Хотите узнать больше? .