Подвеска, ее работа, устройство и классификация

При движении автомобиля по дороге с неровной поверхностью возникают различные силы взаимодействия колес и дороги, которые можно свести к трем составляющим: вертикальной, про­дольной и поперечной, или боковой. Передача этих сил и их мо­ментов происходит через детали подвески.

Вертикальные силы и их моменты динамического характера обусловлены неровностями дороги.

Продольные составляющие сил и их моменты вызываются в основном тяговыми и тормозными силами, но определенное влияние на них оказывают кинематические особенности подвески.

Поперечные составляющие и их моменты создаются такими боковыми силами, как, например, инерционные силы при движе­нии на повороте, аэродинамические силы от бокового ветра и т. п.

Для передачи сил, действующих на колеса, раму и кузов авто­мобиля, и придания их кинематическому и динамическому воздей­ствию желаемой формы служит подвеска, представляющая собой совокупность деталей, связывающих колеса с рамой или кузовом автомобиля.

Подвеской автомобиля называется совокупность устройств, обес­печивающих упругую связь между несущей системой и мостами или колесами автомобиля, уменьшение динамических нагрузок на несу­щую систему и колеса и затухание их колебаний, а также регулиро­вание положения кузова автомобиля во время движения.

По назначению детали подвески делятся на упругий элемент, вклю­чающий в себя стабилизатор поперечной устойчивости, направляю­щее устройство и гасящее устройство. Упругий элемент передает вертикальные нагрузки и снижает уровень динамических нагрузок, возникающих при движении автомобиля по неровностям поверх­ности дороги, обеспечивая при этом необходимую плавность хода автомобиля.

Направляющее устройство подвески передает несущей системе автомобиля силы и моменты между колесом и кузовом и определяет характер перемещения колес относительно несущей системы автомо­биля. В зависимости от конструкции направляющее устройство пол­ностью или частично освобождает упругий элемент от дополнитель­ных нагрузок, передаваемых колесами раме (кузову) автомобиля.

Гасящее устройство, а также трение в подвеске обеспечивают затухание колебаний кузова и колес автомобиля, при котором меха­ническая энергия колебаний переходит в тепловую. Подвески по типу упругого элемента подразделяются на рессорные, пружинные, торсионные, резиновые, пневматические, гидравлические и комби­нированные.

В зависимости от типа направляющего устройства все подвески делятся на зависимые и независимые. Особенностью зависимой подвески колес является наличие жесткой балки, связывающей ле­вое и правое колеса, поэтому перемещение одного колеса в попереч­ной плоскости передается другому. При независимой подвеске от­сутствует непосредственная связь между колесами. Каждое колесо данного моста перемещается независимо одно от другого.

Независимые подвески по характеру перемещений, сопутствующих вертикальному подъему колеса, подразделяются на подвески с перемещением колеса в поперечной, продольной плоскости или в двух плоскостях (поперечной и продольной) и свечные.

Гасящее действие в подвеске обеспечивается главным образом амортизатором. В настоящее время наибольшее распространение получили гидравлические амортизаторы. По характеру работы раз­личают амортизаторы одностороннего и двустороннего действия. Амортизаторы одностороннего действия создают сопротивление и гасят колебания только при ходе отбоя, а двустороннего действия — как при ходе отбоя, так и при ходе сжатия. По конструктивному признаку разли­чаются амортизаторы телескопические и рычажные.

Классификация подвесок:

1. По типу упругого элемента:

- металлические (листовые рессоры, спиральные пружины, торсионы);

- пневматические (резинокордные баллоны, диафрагменные, комбинированные);

- гидравлические (без противодавления, с противодавлением) ;

- резиновые элементы (работающие на сжатие, работающие на кручение).

2. По схеме управляющего устройства:

- зависимые с неразрезным мостом (автономные, балансирные для подрессоривания 2-х близко расположенных мостов);

- независимые с разрезанным мостом (с перемещением колеса в продольной плоскости, с перемещением колеса в поперечной плоскости, свечная, с вертикальным перемещением колеса).

3. По способу гашения колебаний:

- гидравлические амортизаторы (рычажные, телескопические);

- механическое трение (трение в упругом элементе и направляющем устройстве). Для получения мягкой подвески нужно, чтобы потери на трение не превышали 5%. Повышенная плавность приводит к ухудшению кинематики перемещения колес, ухудшению устойчивости и увеличения бокового крена колес.

4. По способу передачи сил и моментов колес:

- рессорная, штанговая, рычажная.

5. По наличию шкворня:

- шкворневая, бесшкворневая.

Порядок проведения расчета

Выбрать исходные данные согласно варианту задания.

1. Определение основных параметров подвески

Качество подвески определяется с помощью упругой характеристики, представляющей собой зависимость вертикальной нагрузки на колесо (G) от деформации (прогиба f) подвески, измеряемой непосредственно над осью колеса. Параметрами характеризующими упругие свойства подвески, являются:

- статический прогиб fст;

- динамический ход (прогиб) (fдв и fдн -до верхнего и нижнего ограничителей хода);

- коэффициент динамичности ;

- жесткость подвески Ср;

- силы трения 2F.

На рис .2.1. показана примерная характеристика подвески.

Статический прогиб – это прогиб под действием статической нагрузки, приходящейся на колесо:

Желательно, чтобы эффективный статический прогиб соответствовал следующим данным:

для легковых автомобилей – 150¸300 мм;

для автобусов – 100¸200 мм;

для грузовых автомобилей – 80¸140 мм.

Динамические прогибы сжатия fд можно принять в следующих пределах:

- для легковых автомобилей fдв=fд=(0,5¸0,6) fст;

- для грузовых автомобилей fдв=fд=fст;

- для автобусов fдв=fд=(0,7¸0,8) fст.

Динамические качества подвески оценивает коэффициент

При движении по неровным дорогам с увеличением амплитуды колебаний подвески ее жесткость должна увеличиваться. При малых значениях наблюдаются частые удары в ограничитель и подвеска «пробивается».

Оптимальное значение равно 2,5¸3.