Влияние Способа Установки Рессоры На Плавность Хода Автомобиля
Техника - Подвеска

Характеристика упругости подвески может существенно отличатся от характеристики рессоры. При линейной характеристике упругости рессоры характеристика подвески может быть нелинейной. Это различие в характеристиках зависит от способа закрепления рессоры и от того, как она связана с рамой или кузовом автомобиля.

Влияние способа крепления рессоры на оси. Участок рессоры, закрепленный на оси, нельзя рассматривать как абсолютно жесткий, так как стремянки (или шпильки), какими бы ни были они прочными и как бы туго не были затянуты, всегда испытывают упругие деформации под действием очень больших усилий на кромках этого участка рессоры. Тем не менее затянутый участок не имеет возможности свободно деформироваться, вследствие чего снижается рабочая длина рессоры и изменяется характеристика подвески. Испытания показывают, что характеристика рессоры с закрепленным средним участком остается линейной. Изменяется только в зависимости от длины заделки (расстояние между осями стремянок) жесткость рессоры.

Длина затянутого участка рессоры в подвесках существующих автомобилей изменяется в широких пределах. В некоторых грузовых автомобилях длина затянутого участка задней рессоры достигает 15% и более всей длины рессоры, а в некоторых автобусах – не превосходит 6%.

Чтобы при проектировании рессор иметь возможность оценить влияние конкретной длины заделки на жесткость данной рессоры, по экспериментальным данным для рессор построена зависимость с жесткости рессоры от отношения длины заделки к общей длине рессоры . Более полные исследования показали, что величина пассивного (не рабочего) участка рессоры, закрепленной на оси, существенно зависит от момента затяжки стремянок и толщины рессоры.

Зависимость жесткости с рессоры от отношения d/L

Рисунок 1. Зависимость жесткости с рессоры от отношения d/L

Зависимость жесткости с рессоры от отношения d/L

Рисунок 2. Зависимость длины пассивного участка (в % от длины накладки) от момента М затяжки стремянок и толщины Н рессоры.

Если рессора прикреплена к оси через резиновые прокладки, то величина пассивного участка примерно на 50% меньше, чем при жестком креплении.

Влияние длины серег и угла их расположения. Опыты и теоретические исследования показали, что в зависимости от стрелы выгиба рессоры, характеризующей ее форму в ненагруженном состоянии, нагрузки, длины серег и угла их расположения, характеристика подвески заметно изменяется. Рессору можно устанавливать в подвеске на одной или двух серьгах. При нагрузке рессоры, установленной на одной серьге, происходит следующее. С изменением нагрузки на подвеску расстояние между центрами ушков рессоры изменяется, что приводит к изменению углового положения серьги. Если плоскость серьги не перпендикулярна прямой, соединяющей центры ушков рессоры, то сила действующая вдоль серьги, будет иметь составляющую, параллельную этой прямой, и любая деформация рессоры вызывает сближение или расхождение ушков. Исключением является выпрямленное положение рессоры.

Зависимость жесткости с рессоры от отношения d/L

Зависимость жесткости с рессоры от отношения d/L

Рисунок 3. Листовая рессора с различным расположением сережки

При расположении по схеме а сережка не влияет на жесткость рессоры. В схеме б сережка наклонена на -42°. Появление составляющей, вызывающей сжатие коренного листа, уменьшает ее жесткость. Если жесткость рессоры такова, что число ее собственных колебаний равно 68 в минуту, то при наклоне сережки на -42° оно снизится до 57 в минуту. Если сережке придать наклон в обратную сторону, то коренной лист рессоры будет испытывать растяжение, а жесткость рессоры повысится. При наклоне сережки той же рессоры на 34° число собственных колебаний возрастет до 76 в минуту. Схему г применяют редко, так как в этом случае при значительной разгрузке подвески серьга может перейти в крайнее положение и начать работать на растяжение.

При увеличении или уменьшении нагрузки на автомобиль или колебаниях положение сережки и жесткость рессоры будут меняться. В большинстве случаев размеры сережки и изменение прогиба таковы, что увеличение или уменьшение жесткости рессоры при ее деформации невелико. Мало меняется также жесткость и при обычных рычажных подвесках. Следовательно целесообразно оценивать упругие свойства подвески, пользуясь не характеристиками упругого элемента, а характеристикой упругого устройства подвески. Это устройство оцениваем при помощи упругой характеристики – зависимости между вертикальной нагрузкой и деформацией подвески, измеренное непосредственно над осью колеса. Упругая характеристика подвески позволяет найти следующие параметры, характеризующие упругое устройство подвески: жесткость, статический прогиб, динамический ход (прогиб) до верхнего и нижнего ограничителей.

Развитие упругого устройства подвески характеризуется постепенным увеличением статических прогибов подвесок. Величина статического прогиба в среднем равна 80-150 мм при зависимой подвеске колес и 150-300 мм при независимой. Увеличение статического прогиба достигается главным образом за счет уменьшения жесткости подвески. При пневматических и гидропневматических подвесках жесткость можно сделать сколь угодно малой, а при металлических упругих элементах жесткость ограничена напряжениями в элементах и их габаритными размерами (рессоры, стержни). Динамические прогибы ограничены также характеристиками направляющего устройства подвески.

Статические прогибы подвесок грузовых автомобилей составляют обычно для передней подвески 75-100 мм, а для задней 70-120 мм. В среднем можно считать, что подвески грузовых автомобилей в 2-4 раза жестче, чем подвески легковых автомобилей. При увеличении статического прогиба подвески, т.е. при уменьшении ее жесткости, возникают следующие трудности:

  • С увеличением статического прогиба необходимо увеличивать и динамический прогиб (сохраняя динамическую емкость подвески), чтобы движение по неровной дороге не сопровождалось частыми ударами в ограничители;
  • Возрастание статического и динамического прогиба ведет к заметному изменению высоты автомобиля при колебаниях и различных нагрузках. При независимой подвеске изменяется также дорожный просвет;
  • При увеличении вертикальных перемещений колес ухудшается кинематика их перемещений и появляются неточности в кинематике рулевого привода. Эти недостатки особенно заметны при независимой подвеске и листовых рессорах как направляющем устройстве;
  • Напряжение в упругих элементах увеличивается, а иногда затрудняется размещение длинных листовых рессор или стержней;
  • При резком торможении автомобиль испытывает сильные «клевки», а на поворотах из-за уменьшения поперечной жесткости подвески – значительный крен.

Существует несколько конструктивных приемов, позволяющих увеличить статический прогиб подвески, не ухудшая ее качества. Основной прием для подвески передних колес заключается в переходе от зависимой подвески к независимой, представляющей собой более совершенное направляющее устройство. Поэтому в период замены зависимой подвески независимой наблюдалось резкое уменьшение жесткости. Чтобы уменьшить изменение высоты автомобиля в зависимости от нагрузки, иметь малый динамический прогиб и сохранить достаточную динамическую емкость подвески, необходимо получить для нее нелинейную характеристику и ввести регулирование постоянства высоты кузова в зависимости от величины статической нагрузки.

У легкового автомобиля, предназначенного для эксплуатации по усовершенствованным дорогам, удовлетворительная плавность хода может быть получена при S = 15…30 см и S = 10…15 см. Характеристика подвески по результатам эксплуатации должна примерно соответствовать кривой 1, показанной на рис. В пределах ±60% динамического прогиба изменение жесткости подвески по сравнению со значением, соответствующим статической нагрузке, не должна превышать 20%. Вне этих пределов изменения прогиба жесткость должна плавно увеличиваться.

Таким образом, при движении в обычных условиях колебания автомобиля происходят при почти постоянной жесткости подвески и могут быть приближенно рассматриваться как линейные. Если амплитуды колебаний колеса или кузова значительны, то жесткость подвески возрастает, а воздействие колебаний на пассажиров усиливается. Конструируя подвески, стремятся к тому, чтобы при максимальных нагрузках, иногда превышающих статические в 3-4 раза, не происходили удары в ограничители хода.