Elastické závěsné prvky

Tuhost pružného prvku (pružiny) znamená, jakou silou je třeba na pružinu/leták vyvinout, aby ji zatlačil o jednotku délky (m, cm, mm).
Například tuhost 4 kg/mm ​​znamená, že pružina/listová pružina musí být stlačena silou 4 kg, aby se její výška zmenšila o 1 mm. Tuhost se také často měří v kg/cm a N/m.

Abyste si mohli zhruba změřit tuhost pružiny nebo listové pružiny v garáži, můžete se na ni například postavit a vydělit svou váhu množstvím, o které byla pružina/listová pružina pod závažím stlačena.
Výhodnější je položit pružinu ušima na podlahu a postavit se doprostřed.
Je důležité, aby alespoň jedno ucho mohlo volně klouzat po podlaze. Před odstraněním výšky průhybu je lepší pružinu trochu odrazit, aby se minimalizoval účinek tření mezi plechy.

Hladká jízda.

Jízdní vlastnosti jsou hrbolaté auto.
Hlavním faktorem ovlivňujícím „třepání“ vozu je frekvence vlastních kmitů odpružených hmot vozu na zavěšení. Tato frekvence závisí na poměru stejných hmot a vertikální tuhosti zavěšení. Tito. Pokud je hmotnost větší, může být větší i tuhost. Pokud je hmotnost menší, vertikální tuhost by měla být menší.
Problém u lehčích vozidel je v tom, že i při příznivé světlé výšce je světlá výška vozidla na zavěšení vysoce závislá na množství nákladu. A zatížení je proměnnou složkou odpružené hmoty.
Mimochodem, čím více nákladu je v autě, tím je pohodlnější (méně se třese), dokud se odpružení plně nestlačí.

Pro lidské tělo je nejpříznivější frekvence přirozených kmitů ta, kterou zažíváme při pro nás přirozené chůzi, tzn. 0.8-1.2 Hz nebo (zhruba) 50-70 vibrací za minutu.
Ve skutečnosti je v automobilovém průmyslu při snaze o nezávislost na zatížení považováno za přijatelné až 2 Hz (120 vibrací za minutu).
Konvenčně se vozy, jejichž poměr hmotnosti a tuhosti je posunut směrem k větší tuhosti a vyšším frekvencím vibrací, nazývají tuhé a vozy s optimální tuhostí charakteristickou pro jejich hmotnost se nazývají měkké.

Počet kmitů za minutu pro vaše zavěšení lze vypočítat pomocí vzorce:
N=300*SCRT(C/F)
kde:
N – počet vibrací za minutu (je žádoucí dosáhnout 50-70)
SCRT – druhá odmocnina
C — tuhost pružného prvku zavěšení v kg/cm (Pozor! V tomto vzorci kg/cm a ne kg/mm)
F – hmotnost odpružených částí působících na daný pružný prvek v kg.

Charakteristika vertikální tuhosti zavěšení

Charakteristikou tuhosti zavěšení je závislost průhybu pružného prvku (změna jeho výšky vůči volnému) f na skutečném zatížení na něj F.
Příklad charakteristiky:

Přímý úsek je rozsah, kdy funguje pouze hlavní pružný prvek (pružina).
Charakteristika konvenční pružiny je lineární.
Bod fst (který odpovídá Fst) je poloha odpružení, když vůz stojí na rovné ploše v naloženém stavu s řidičem, spolujezdcem a rezervou paliva. V souladu s tím je vše až do tohoto bodu ústup. Vše po tom je kompresní zdvih. Věnujme pozornost tomu, že přímá charakteristika pružiny jde daleko za charakteristiku odpružení do mínusu. Ano, úplnému uvolnění pružiny brání omezovač odskoku a tlumič.
Mimochodem o omezovači odskoku. To zajišťuje nelineární snížení tuhosti v počáteční části, působící proti pružině. Omezovač kompresního zdvihu se zase aktivuje na konci kompresního zdvihu a pracuje paralelně s pružinou a poskytuje zvýšenou tuhost a lepší energetickou kapacitu odpružení (sílu, kterou může odpružení absorbovat svými elastickými prvky)

Vinuté pružiny.

Výhoda pružiny oproti listové je, že za prvé nemá vůbec žádné tření a za druhé slouží pouze jako čistě elastický prvek, přičemž listová pružina slouží i jako vedení (páky) odpružení. Díky tomu je pružina zatěžována pouze jedním způsobem a dlouho vydrží. Jedinou nevýhodou odpružení ve srovnání s odpružením listovými pružinami je jeho složitost a vysoká cena.

Vinutá pružina je vlastně torzní tyč stočená do spirály. Čím delší je tyč (a její délka se zvětšuje s rostoucím průměrem pružiny a počtem závitů), tím měkčí je pružina s konstantní tloušťkou závitu. Odstraněním závitů z pružiny uděláme pružinu tužší. Instalací 2 pružin v sérii získáme měkčí pružinu. Celková tuhost sériově zapojených pružin: C=(1/C1+1/C2). Celková tuhost paralelně pracujících pružin je C=C1+C2.

Běžná pružina má obvykle průměr mnohem větší, než je šířka listové pružiny, a to omezuje možnost použití pružiny místo listové pružiny u původně vozidla s listovými pružinami, protože nevejde mezi kolo a rám. Instalace pružiny pod rám také není jednoduchá, protože Má minimální výšku rovnou své výšce se všemi zavřenými cívkami a navíc při instalaci pružiny pod rám ztrácíme možnost nastavit výšku zavěšení, protože Nemůžeme posunout horní misku pružiny nahoru/dolů. Instalací pružin dovnitř rámu ztrácíme úhlovou tuhost odpružení (zodpovědné za náklon karoserie na odpružení). To udělali na Pajeru, ale do zavěšení přidali tyč stabilizátoru, aby se zvýšila tuhost v zatáčkách. Stabilizátor je škodlivé vynucené opatření na zadní nápravě je lepší ho nemít vůbec a na přední nápravu buď zkusit nemít, nebo ho mít, ale udělat ho co nejměkčí.

Je možné vyrobit pružinu malého průměru tak, aby pasovala mezi kolo a rám, ale aby nedošlo k jejímu vyšroubování, je nutné ji uzavřít do vzpěry tlumiče, která zajistí (na rozdíl od volné polohy pružiny) striktně paralelní vzájemnou polohu horní a spodní misky pružiny. S tímto řešením se však samotná pružina mnohem prodlouží a navíc je potřeba další celková délka pro horní a spodní závěsy vzpěry tlumiče. V důsledku toho není rám vozu zatěžován nejpříznivěji, protože horní opěrný bod je mnohem výše než podélník rámu.

Vzpěry tlumičů s pružinami mohou být i 2-stupňové se dvěma za sebou instalovanými pružinami různé tuhosti. Mezi nimi je jezdec, což je spodní miska horní pružiny a horní miska spodní pružiny. Volně se pohybuje (klouže) po těle tlumiče. Při běžné jízdě fungují obě pružiny a poskytují nízkou tuhost. Když je kompresní zdvih zavěšení vážně přerušen, jedna z pružin se uzavře a pouze druhá pružina pokračuje v činnosti. Tuhost jedné pružiny je větší než tuhost dvou pružin pracujících v sérii.

Nechybí ani sudové pružiny.

Jejich závity mají různé průměry a to umožňuje zvýšit kompresní zdvih pružiny.
K uzavření cívek dochází při mnohem nižší výšce pružiny. To může stačit k instalaci pružiny pod rám.

Válcové vinuté pružiny se dodávají s proměnným stoupáním.
Jak dochází ke kompresi, kratší otáčky se uzavírají dříve a přestávají fungovat, a čím méně otáček funguje, tím větší je tuhost.
Tímto způsobem je dosaženo zvýšení tuhosti při kompresních zdvihech zavěšení blízkých maximu a zvýšení tuhosti je hladké, protože cívka se postupně uzavírá.

Speciální typy pružin však nejsou snadno dostupné a pružina je v podstatě spotřební materiál. Mít nestandardní, těžko dostupný a drahý spotřební materiál není příliš pohodlné.

listové pružiny

Hlavní výhodou pružin je, že plní současně funkci pružného prvku a funkci vodícího zařízení, což má za následek nízkou cenu konstrukce. To má však nevýhodu – několik typů zatížení najednou: tlačná síla, vertikální reakce a reakční moment mostu. Pružiny jsou méně spolehlivé a méně odolné než vinuté pružiny. Téma pružin jako vodícího zařízení bude posouzeno samostatně v části „závěsná vodicí zařízení“.

Hlavním problémem pružin je, že je velmi obtížné udělat je dostatečně měkké. Čím jsou měkčí, tím déle je třeba je vyrobit a zároveň začnou vyčnívat za převisy a stávají se náchylnými k ohybu ve tvaru písmene S. Ohýbání ve tvaru písmene S je, když se působením jalového momentu můstku (opak točivého momentu na můstku) navinou pružiny kolem samotného můstku.

Také pružiny mají tření mezi listy a je nepředvídatelné. Jeho hodnota závisí na stavu povrchu plechu. Navíc všechny nerovnosti mikroprofilu vozovky, velikost narušení nepřesahující velikost tření mezi plechy, se přenášejí na lidské tělo, jako by tam žádné odpružení nebylo.

Pružiny mohou být vícelisté nebo malolisté. Malé listy jsou lepší, protože protože mají méně listů, je mezi nimi menší tření. Nevýhodou je složitost výroby a podle toho i cena. List malé listové pružiny má proměnnou tloušťku a s tím jsou spojeny další technologické potíže při výrobě.

Pružina může být i jednolistá. Není v něm vůbec žádné tření. Tyto pružiny jsou však náchylnější k ohybu ve tvaru písmene S a obvykle se používají v závěsech, kde nejsou vystaveny reaktivnímu točivému momentu. Například v závěsech nehnaných náprav nebo tam, kde je převodovka hnací nápravy spojena s podvozkem a nikoli s nosníkem nápravy, jako příklad – zadní zavěšení „De-Dion“ u vozů Volvo řady 1 s pohonem zadních kol.

Proti únavovému opotřebení plechů se bojuje výrobou plechů trapézového průřezu. Spodní plocha je užší než horní. Většina tloušťky plechu tedy pracuje spíše v tlaku než v tahu a plech vydrží déle.

Proti tření se bojuje instalací plastových vložek mezi listy na koncích listů. Plechy se v tomto případě za prvé nedotýkají po celé délce a za druhé kloužou pouze ve dvojici kov-plast, kde je koeficient tření nižší.

Dalším způsobem, jak bojovat proti tření, je husté namazání pružin a jejich uzavření do ochranných pouzder. Tato metoda byla použita na GAZ-21 2. série.

Proti ohybu ve tvaru S se bojuje tím, že je pružina asymetrická.
Přední konec pružiny je kratší než zadní a je odolnější vůči ohybu.
Celková tuhost pružiny se přitom nemění. Aby se vyloučila možnost ohýbání ve tvaru písmene S, jsou instalovány speciální trysky.

Na rozdíl od pružiny nemá listová pružina minimální výšku, což kutilskému staviteli zavěšení značně usnadňuje práci. Nicméně, jeden by měl být extrémně opatrný při zneužívání tohoto, protože Pokud se pružina počítá na základě maximálního napětí pro plné stlačení před uzavřením jejích závitů, pak je pružina navržena pro plné stlačení, což je možné v zavěšení vozidla, pro které byla navržena.

Rovněž není možné manipulovat s počtem listů. Faktem je, že pružina je navržena jako jeden celek na základě podmínky stejné ohybové odolnosti. Jakékoli porušení vede ke vzniku nerovnoměrného napětí po délce plechu (i když jsou plechy spíše přidávány než odebírány), což nevyhnutelně vede k předčasnému opotřebení a selhání pružiny.

Všechno nejlepší, co lidstvo na téma vícelistových pružin vymyslelo, je v pružinách z Volhy: mají lichoběžníkový průřez, jsou dlouhé a široké, asymetrické a s plastovými vložkami. Jsou také 2krát měkčí než pneumatiky UAZ (v průměru). 5-ti listové pružiny ze sedanu mají tuhost 2.5 kg/mm, 6-ti listové pružiny z kombi mají tuhost 2.9 kg/mm. Nejměkčí pružiny UAZ (zadní Hunter-Patriot) mají tuhost 4 kg/mm. Pro zajištění příznivého výkonu potřebuje UAZ 2-3 kg/mm.

Charakteristiky pružiny mohou být stupňovité pomocí pomocné pružiny nebo předpružiny pružiny. Přídavný prvek většinou není aktivní a neovlivňuje charakteristiku odpružení. Uvádí se do provozu při velkém kompresním zdvihu, ať už při nárazu na překážku nebo při nakládání vozidla. Celková tuhost je pak součtem tuhostí obou pružných prvků. Pokud se jedná o pružinovou podložku, je zpravidla upevněna uprostřed k hlavní pružině a při stlačení její konce dosedají na speciální dorazy umístěné na rámu vozu. Pokud se jedná o pružinovou pružinu, pak se její konce během kompresního zdvihu opírají o konce hlavní pružiny. Je nepřijatelné, aby podložka pružiny dosedala na pracovní část hlavní pružiny. V tomto případě je porušena podmínka stejné odolnosti proti ohybu hlavní pružiny a dochází k nerovnoměrnému rozložení zatížení po délce plechu. Existují však provedení (obvykle na lehkých SUV), kde je spodní list pružiny ohnut v opačném směru a jak postupuje komprese (kdy hlavní pružina nabývá tvaru blízkého jejímu tvaru), doléhá k ní a tím plynule začíná pracovat a poskytuje plynule progresivní charakteristiku. Takové pružiny jsou zpravidla navrženy speciálně pro maximální poruchy odpružení a nikoli pro nastavování tuhosti v závislosti na stupni zatížení vozidla.

Pryžové elastické prvky.

Jako doplňkové se zpravidla používají pryžové elastické prvky. Existují však provedení, ve kterých guma slouží jako hlavní elastický prvek, například starý Rover Mini.

Nás však zajímají pouze jako doplňkové, běžně známé jako „nárazníky“. Na automobilových fórech často najdete slova „odpružení prorazí až na doraz“, po kterém následuje vývoj tématu o potřebě zvýšit tuhost odpružení. Ve skutečnosti jsou tam tyto gumičky instalovány tak, aby mohly být proniknuty, a když jsou stlačeny, zvyšuje se tuhost, čímž je zajištěna potřebná energetická kapacita odpružení bez zvýšení tuhosti hlavního elastického prvku, který je vybrán na základě podmínky zajištění potřebné plynulosti jízdy.

U starších modelů byly dorazy pevné a obvykle ve tvaru kužele. Tvar kužele umožňuje plynulou progresivní odezvu. Tenké části se rychleji smršťují a čím silnější zbývající část, tím tvrdší elasticita.

V současnosti je nejpoužívanějším typem nárazníků stupňovitý typ, který má střídající se tenké a tlusté části. V souladu s tím jsou na začátku zdvihu všechny části stlačeny současně, pak se tenké části uzavřou a nadále se stlačují pouze tlusté části, jejichž tuhost je zpravidla větší, tyto nárazníky jsou uvnitř prázdné (vzhledově širší než obvykle) a umožňují vám dosáhnout většího zdvihu než obvyklé nárazníky. Podobné prvky jsou instalovány například na nových modelech UAZ (Hunter, Patriot) a Gazelle.

Pro kompresi i odraz jsou instalovány nárazníky nebo omezovače zdvihu nebo dodatečné elastické prvky. Uvnitř tlumičů jsou často instalovány tlumiče odskoku.

O nejčastějších mylných představách.

1. „Pružina se potopila a změkla“: Ne, tuhost pružiny se nemění. Mění se pouze jeho výška. Zatáčky se přibližují k sobě a stroj klesá níž.