Садясь в машину, каждый опытный автомобилист обращает в первую очередь внимание на плавность хода транспортного средства, что обеспечивается его подвеской. Чаще всего этот автомобильный узел построен с использованием амортизаторов с пружинами. Но есть и такая категория машин, где необходимо обеспечить высокий уровень грузоподъемности и надежности подвески. Для этого вместо пружин используются рессоры. Что такое рессора и где они применяются? Именно об этом пойдет речь далее
Раньше практически все советские автомобили имели в своем строении заднюю, а иногда и переднюю рессорную подвеску. Но со временем, ее практически полностью вытеснил пружинный вариант. Так почему же такое произошло? Какие есть минусы именно для легковых машин?
Рессора – это элемент подвески автомобиля, компенсирующий удары, толчки и колебания, возникающие из-за неровностей на дорогах. Есть несколько типов автомобильных рессор: двойные эллиптические, трехчетвертные, четвертные, поперечные, половинные, но все они служат одной цели – обеспечивают транспортному средству плавное движение, а вам – комфортную поездку.
Интересный факт! Не смогла обойтись без рессоры и обычная деревенская телега. Первые примитивные аналоги амортизаторов представляли собой обычную цепь или кожаный ремень.
Устройство и принцип работы автомобильной рессоры
Подвеска в вашем авто не является принципиально сложной инженерной конструкцией. Из чего состоит рессора, знает практически каждый автолюбитель. Обычно это листы из специальной стали разной длины, которые фиксируются хомутами. В легковых автомобилях рессора чаще всего крепится под мостом, а в грузовых – над ним. Концы рессор присоединяют к кузову с помощью шарниров. Автомобильная рессора передает нагрузку на ходовую часть от кузова или рамы. Есть также конструкции, где листовая рессора работает на изгиб, словно упругая балка. Обычно в ней используется несколько листов. Но в последнее время наметилась тенденция более частого применения монолистовых рессор. В таких конструкциях большая роль отводится амортизаторам, которые серьезно помогают гасить колебания кузова. Важно! Импортные рессоры лучше гасят вертикальные колебания. Они предельно компактны и могут использоваться без амортизаторов.
Определение траектории перемещения ушков листовой рессоры
Если поперечно расположенная листовая рессора, закрепленная в двух точках, одновременно заменяет верхний или нижний рычаги, то в этом случае конструктор должен знать траектории центров ушков рессоры при работе подвески на поворотах. Это необходимо для определения мгновенного центра поворота, а также для того, чтобы рассчитать изменение развала и схождения колес.
Точки замеров, образующие траекторию перемещения, получают с помощью пружинных весов. В качестве исходного положения принята выпрямленная рессора (). Величина нагрузки при этом не играет роли.
Рисунок 8 – Центр дуги, описываемой ушком рессоры, закрепленной в двух точках, как правило, смещен в сторону от мест закрепления
В качестве исходных параметров используются величины ходов сжатия f1 и отбоя f2 подвески в направлении оси Y, а измеряемой величиной является боковое смещение Δl обоих салазок, что дает соответствующее значение X. В процессе изучения оба места закрепления D1 (слева) и D2 (справа, на рисунке не изображено) должны параллельно нагружаться или разгружаться. Затем рессору вычерчивают в выпрямленном состоянии в масштабе 1:1, чтобы, исходя из этого положения, иметь возможность нанести полученные значения X в соответствии со значениями Y. Начало координат располагается в центре ушка рессоры. Соединив отдельные точки, получим с обоих концов рессоры дугообразную кривую. Центр кривизны служит кинематическим центром вращения.
Аналогичный процесс может быть применен также при центральном закреплении рессоры, независимо от того, является это закрепление жестким или упругим ().
Рисунок 9 – При жестком закреплении середины рессоры центр дуги, описываемой при работе подвески ушком, располагается вне заделки
При поперечно расположенных листовых рессорах таким же путем осуществляется определение центра поворота. При продольных листовых рессорах определяют траекторию, которая потребуется для уточнения перемещения неразрезной балки, закрепленной на рессорах. В последнем случае рессора должна быть изображена на чертеже в соответствии с ее положением в автомобиле.
Разновидности рессор
В автомобилестроении нашего времени существует несколько типов рессор, но для обычных серийных авто самое большое распространение получил листовой тип конструкции.
Данная разновидность представляет собой набор стальных листов, которые между собой соединяются специальными хомутами и монтируются на ходовую часть транспортного средства.
Поскольку этот автомобильный узел должен выдерживать повышенные нагрузки, его производят из прочной закаленной стали. По своей форме данная часть ходового агрегата является листами стали прямоугольной формы, которые изогнуты на подобии «серпа».
Чтобы обеспечить всей конструкции дополнительную упругость, каждый лист модифицирован так, что обладает разной степенью изогнутости. Чтобы предотвратить боковое смещение и обеспечить максимально надежную фиксацию, листы имеют форму желоба.
Поскольку рессоры всегда эксплуатируются в условиях постоянных деформирующих движений, то специфика их производства обеспечивает высочайшую стойкость к механическому износу.
В современных моделях легковых автомобилей такой тип узлов используется очень редко. Этому есть несколько причин. Основной из них является то, что легковые машины обычно предназначены для использования на высоких скоростях. При этом к подвеске выдвигаются повышенные требования по надежности и управляемости. Но листовой тип рессор имеет свойство незначительно смещать продольно мест автомобиля, к которому они прикреплены. Это немного ухудшает управляемость машиной на высокой скорости.
Зависимая подвеска с направляющими рычагами
Вероятности потерять управление над мостом нет в случае из подвеской с направляющими рычагами. Это самый распространенный тип зависимой подвески. Всего в этой подвеске 5 рычагов: четыре продольных и один поперечный.
Благодаря наличию рычагов обеспечивается отличная выносливость к следующим типам усилий:
- Вертикальные;
- Продольные;
- Боковые;
Для того чтобы придать упругость подвески применяется пружина, а для гашения ударов – амортизатор.
Наличие поперечного рычага не дает оси автомобиля смещаться. Сам рычаг называется тяга Панара. Этот вид тяги по-разному может работать при поворотах налево или направо. Более удачными механизмами для зависимой подвески автомобиля являются механизмы Скотта-Рассела и Уатта. Ниже приведены описания нескольких типов зависимой подвески.
Подвеска Уатта
Механизм Уатта – два горизонтальных рычага, которые прикреплены на шарнирах в вертикальном положении. Сам рычаг закрепляется по центру балки и может вращаться. Когда наступает момент неравномерного движения, например при повороте, вертикальный рычаг поворачивается и все компенсирует.
Подвеска Скотта-Рассела
Механизм Скотта-Рассела – это два рычага: короткий и длинный. Длинный рычаг крепится к кузову, а короткий – к центру и краю моста. Главная особенность этого механизма – эластичное крепление к балке, благодаря чему автомобиль лучше держит курс движения и лучше управляется.
Подвеска Де Дион
Также отличной разновидностью зависимой подвески является подвеска Де Дион. Ее разработали на фирме Де Дион Бутон в 1896 году. Она представляет собой конструкцию, где корпус отделен от оси. Благодаря этому моменту снижается масса неамортизируемых деталей. Чаще всего этот вид подвески применяли в автомобилях Alfa Romeo. Разумеется, ее устанавливали только назад.
Подвеска Де Дион считается средней между зависимыми и независимыми подвесками. Все детали этой подвески способствуют облегченному ходу и высокой управляемости. Ввиду того, что купить Де Дион довольно дорого, ее используют очень редко, и то, на спортивных машинах.
Зависимая подвеска очень стара и ее история начинается еще от телег и повозок. Несмотря на это, ее можно до сих пор встретить на некоторых машинах.
Основные преимущества зависимой подвески:
- Большой ход, благодаря чему можно преодолевать большие препятствия;
- Простая конструкция;
- Отличная устойчивость и прочность;
- Неизменность ширины колеи, что для бездорожья является отличным фактором;
Основной недостаток – жесткая связь колес, из-за чего они двигаются по очень похожему курсу, даже при прохождении препятствий. Вместе с большим весом конструкции, этот момент не может положительно сказываться на стабильности движения и управляемости.
Ниже можете посмотреть видео, как работает зависимая подвеска автомобиля.
Достоинства и недостатки рессор
Важное преимущество рессорной подвески – простота конструкции. Также она довольно недорогая и надежная. Рессоре не страшны перегрузки и плохие автомобильные дороги с ямами и выбоинами, что особенно актуально для нашей страны. Рессора универсальна. Она гасит не только нагрузки, которые возникают во время торможения или разгона, но и те, что появляются на поворотах. В пользу рессорных подвесок говорит и тот факт, что они компактны, располагаются внизу автомобиля и потому не занимают часть погрузочной площадки багажника. Но есть у рессоры и недостатки. Во-первых, она быстро изнашивается.
Преимущества
Теперь, когда мы знаем, что такое рессоры в автомобиле, можно поговорить об их плюсах и минусах. Первое и самое главное преимущество – это максимальная простота конструкции. Этим обуславливается и дешевизна, а также высокая надежность. Если в подвеске будет использована именно рессора, тогда не понадобится компоновать систему втулками, реактивными штангами и рычагами. Кроме того, рессора значительно лучше переносит нагрузки и перегрузки при движении по бездорожью и разбитым дорогам.
Можно выделить и еще один плюс – это универсальность. Такая подвеска легко может гасить не только вертикальные нагрузки, но и продольные. Они часто возникают при торможении или же при разгоне. Также рессора сглаживает и боковые нагрузки, которые возникают при поворотах.
Что такое рессоры? Это элемент подвески, а значит, он должен отличаться такими характеристиками, как компактность. Рессора очень компактна, в отличие от традиционных для легковых подвесок пружин. Элемент установлен внизу, что освобождает конструкцию от уменьшения погрузочной площади багажника. Это очень актуально для грузопассажирских автомобилей. Кроме того, за счет длины рессоры можно сделать очень комфортными и мягкими.
Советы по уходу за рессорами
При эксплуатации рессорных подвесок водитель, в первую очередь, должен: • учитывать покрытие дорог, по которым он ездит; • не перегружать автомобиль; • резко не трогаться и не тормозить; • своевременно менять поломанные листы на новые; • прислушиваться и обращать внимание на скрежет рессор; • вовремя обновлять графитную смазку и подтягивать резьбовые соединения. Поэтому долговечность и рабочий потенциал рессор зависит не только от многих конструктивных, технологических и эксплуатационно-ремонтных задач, но также и от профессионализма механиков и водителей.
Расположение рессор
Чаще всего в автомобилестроении рессоры устанавливаются на грузовые транспортные средства. При этом выделяют передние и задние конструкции.
Передние в основном предназначены для обеспечения комфортабельности езды в кабине. Задние же обычно имеют другое назначены – несение большей части нагрузки, для этого данный тип автомобильного узла усиливают.
Такое усиление обычно достигается благодаря добавлению большего количества листов. Самой высокой нагрузке подвергается нижняя часть конструкции, в результате чего туда устанавливаются 2-3 специальные коренные рессоры. Хотя такое решение и способствует снижению комфортабельности езды, но значительно увеличивает жесткость подвески.
Виды стабилизатора поперечной устойчивости
Существует два вида стабилизатора поперечной устойчивости: передний и задний стабилизаторы. В некоторых легковых автомобилях задняя поперечная стальная распорка не устанавливается, а передний стабилизатор устанавливается на всех современных автомобилях.
Активный стабилизатор поперечной устойчивости
Активный стабилизатор поперечной устойчивости дает возможность управлять изменением жесткости под разный тип дорожного покрытия и характер движения. Для более резких поворотов выставляется максимальная жесткость, на грунтовой дороге средняя жесткость, а по бездорожью функция отключается.
Почему редко устанавливают на легковые машины?
Все же рессоры заточены на большие веса и перегрузки, а вот на легковых машинах такого нет! Еще одна особенность это то, что пружины делают подвеску намного комфортнее (ямы глотаются «на раз»), вы не будете прыгать на сиденьях как на «козлике».
Рессорная же подвеска, установленная на легковой авто, сделает подвеску не выносимо жесткой, любая кочка будет чувствоваться «пятой точкой». Также страдает и управляемость, ведь ход подвески сильно ограничен.
Если сказать проще — то на легковых вариантах, такая конструкция просто не нужна! Вы же не будете перевозить грузы в 3 – 5 тонн.
Преимущество рессоры в простоте конструкции и следующей отсюда дешевизне т.к. она одновременно является и упругим элементом и направляющим устроством подвески (устройством, задающим положение моста относительно шасси автомобиля и кинематику подвески).
Так же податливость рессоры обеспечивает отсутствие разсогласований кинематики подвески при разноименных ходах.
В гаражной среде бытует мнение что если рессора выпрямилась то значит она просела. Для не наклоненной, расположенной над мостом рессоры это не так. В статическом положении подвески она должна быть прямой или даже наоборот выгнутой в сторону большего прогиба. Вот изображение задней подвески УАЗа Хантер или Патриот:
Виды
Когда мы знаем, что такое рессоры на машине, можно перейти к изучению их видов и особенностей.
В зависимости от того, как будет эксплуатироваться лист, один из видов применяется только на грузовиках, главная функция которых – перевозить грузы огромной массы. При этом рессора должна обеспечивать плавный ход машины. Первый вид – это тяжелые грузовики для транспортировки металлических изделий, песка, щебня, различных строительных материалов. Второй вид – это рессоры для легковых автомобилей и внедорожников, автобусов.
Максимальную эффективность подвески можно получить лишь тогда, когда машина загружена. Во всех остальных случаях достичь необходимого уровня комфорта будет очень сложно.
Также можно выделить полуэллиптические или торсионные элементы. И хотя такие подвески гораздо лучше по уровню эксплуатации по сравнению с рессорами пластинчатого типа, они требуют особого обслуживания и внимания.
Основные функции подвески
Прежде всего, следует отметить, что именно подвесные элементы соединяют кузов автомобиля с шинами
. Без этого элемента машина превращается в самую обыкновенную телегу, которую трясет при появлении малейших неровностей.
Второй и также важной функцией подвесных элементов можно назвать усиление устойчивости автомобиля.
Во время выполнения поворотов и разворотов автомобиль подвергается внешним боковым нагрузкам, которые могут привести к опрокидыванию. Подвеска обеспечивает устойчивость авто, обеспечивая безопасность находящимся в салоне.
Важная часть подвески
Рессора – упругая составляющая подвески машины, которая обеспечивает распределение нагрузки кузова на его ходовые части. Также служит для смягчения ударов и колебаний во время езды.
Именно данный элемент ходовой части средства передвижения компенсирует разнообразные колебания, которые вызваны дефектами дорог. Вследствие этого, подобная конструкция – важная составляющая машины, обеспечивающая комфортность ее использования для пассажиров.
Рессоры представляют собой соединенные металлические пластины. Это – прочный, недорогой и очень долговечный конструктивный элемент, который обеспечивает нужные для комфортного использования машины характеристики при езде по плохой дороге. Такая конструкция не требует никакого особого ухода, на нее не влияет попадание грязи, влаги, воздействие щебня или гравия.
Конструкция подвесных элементов
Любая подвеска состоит из трех компонентов:
- гасящий компонент;
- направляющий компонент;
- упругий компонент.
Гасящий компонент, если судить по названию, нужен для гашения различных неровностей, которые встречаются на пути следования автомобиля. В качестве этого компонента чаще всего используют амортизаторы.
Направляющий компонент представлены рычагами, которые служат для соединения шасси и кузова автомобиля.
Принято считать, что существует два типа подвесок: механические и пневматические. Однако некоторые подвесные элементы также сочетают в себе электрические и гидравлические составляющие, что помогает добиться более плавного передвижения по дороге. Иногда за работу подвески отвечает электронный блок управления.
История рессорной подвески
Системы подрессоривания данного типа появились много лет назад. Во древнем Риме на телегах иногда использовались рессоры. В качестве упругих элементов выступали ремни из кожи или металлические цепи. Применение таких систем подрессорирования позволяло перевозить крупногабаритные грузы без потенциальной опасности повредить мосты и колеса.
Большинство грузовых автомобилей имеет в своей конструкции именно рессорную подвеску, что позволяет перевозить крупногабаритные грузы на большие расстояния и по плохим дорогам, не боясь за неожиданные поломки мостов и колес.
И это все о ней… о рессоре
Рессора намного старше автомобиля. К примеру, гоголевские персонажи, обсуждавшие «доедет ли колесо…» глядели, скорее всего, на рессорную коляску. Естественно, унаследовали ее и самобеглые экипажи. В разное время ее очень широко, порою почти тотально использовали в подвесках автомобилей. И сегодня на старой технике можно встретить множество просто потрясающих конструкций. Но разбирать их здесь мы не будем, поскольку и практическая ценность этой информации небольшая, да и места для приличного обзора потребуется намного больше, чем есть во всем журнале. А потому поговорим о том, что выкристаллизовалось в процессе развития к сегодняшнему дню.
Рессорой называют пружину, представляющую собой пластину или набор пластин, работающих на изгиб. Соответственно, будучи пружиной, она обладает свойствами, присущими всем пружинам. И если на конкретной модели автомобиля рессорная подвеска жестче пружинной, это только потому, что рессору по каким-то причинам сделали более жесткой. Впрочем, есть и свои особенности. Так, если винтовая пружина практически неразрушима сжатием – витки лягут друг на друга и скорее разрушатся мосты, колеса и рама, чем сжатая пружина, то рессора будет прогибаться до полного или частичного уничтожения. Кстати, точно так же, как и растягиваемая винтовая пружина. Отсюда первое чисто практическое следствие: на забывайте бросить взгляд на отбойники и ограничители хода подвески, особенно, если приходится работать с перегрузом.
Жесткость рессоры зависит от множества параметров, но их все можно оценить невооруженным глазом. Так, она прямо пропорциональна ширине листа и количеству листов, обратно пропорциональна длине и пропорциональна кубу толщины листа. Это правило, может быть выглядящее очень наукообразным, бывает полезно. К примеру, если приходится подыскивать замену перебитой рессоре для уникальной в ваших местах иномарки. К слову, в российской глубинке автору попадались экземпляры весьма редких европейских грузовиков.
Рессоры бывают много-, мало- и однолистовыми. До недавнего времени во всем мире были, а в нашей стране еще и сегодня наиболее распространены многолистовые рессоры. Поскольку график изменения изгибающего рессору момента имеет форму треугольника с вершиной в точке нагружения (мост), то этот треугольник и «заполняют листами», чтобы получить более равномерные напряжения в каждом из них. В результате удается убить не одного, не двух, а целое стадо зайцев.
Во-первых, получается весьма жесткая в продольном направлении конструкция, которая позволяет прекрасно обходиться без реактивных штанг или других удерживающих мост устройств. Во-вторых, все листы находятся в примерно равных условиях, что особенно важно для постоянно «играющей» на неровностях конструкции, а значит, и служат они примерно одинаковое время. В-третьих, стянутые стремянками листы в процессе прогиба трутся между собой, гася раскачку автомобиля. Во многих случаях это позволяет прекрасно обходиться безо всяких амортизаторов. Наконец, само обилие листов открывает простор для конструкторской фантазии, например для получения нелинейной характеристики, приближенной к идеальной. Правда, попутно страдает надежность, и солидные автостроители подобными вещами не грешат, предпочитая использовать дополнительные рессоры («подрессорники») и хитрые опоры.
Для изготовления листов обычно используют горячекатаную полосу из углеродистой пружинной стали. Нужный выгиб придается рихтовкой, а в заводских условиях – в штампах. После этого делается термообработка. Нередко поверхность упрочняется дробеструйной обработкой.
Сечение листа до некоторого времени было прямоугольным со скругленными кромками. Но поскольку усталостное разрушение листов почти всегда начинается сверху, нижнюю поверхность сократили скосами или выемками. В результате в сечении листы большинства современных рессор имеют или трапецию, или своеобразное «Т» с очень толстой ножкой. Как водится, у такого решения имеется и «обратная сторона»: образовавшиеся после сборки многолистовой рессоры щели служат прекрасными грязесборниками и накопителями влаги. На все это можно бы наплевать и забыть, не будь грязь и ржавчина превосходными абразивами, перетирающими листы. Отсюда еще одна практическая рекомендация: не забывайте поглядывать в те места, где заканчиваются нижние листы – там верхний лист истирается сильнее.
В подробной технической характеристике отечественные заводы традиционно сообщают, что «подвеска на продольных четверть эллиптических рессорах». Такое уточнение формы изгиба листов имело смысл во времена широкого распространения рессорных подвесок, когда в качестве упругого элемента использовались конструкции из нескольких рессор. Сегодня, когда повсеместно применяется единственный выживший тип многолистовой рессоры, форма выгиба определяется скорее компоновочными соображениями, чем особенностями работы.
При переборке рессоры следует иметь в виду, что кривизна всех листов должна быть одинаковой и прилегать друг к другу они должны по всей поверхности. В противном случае возникает преднапряжение некоторых листов, что резко сократит их срок службы, да тому, что машина через некоторое время «присядет» на одно колесо, удивляться не стоит.
К мосту рессора практически всегда крепится стремянками – или сверху, или снизу (про балансирную подвеску речи нет). А вот конструкции креплений рессоры к раме могут быть трех типов. Назовем их «легкий», «средний» и «тяжелый».
В первом случае оба конца коренного листа рессоры загибаются в кольца под цилиндрические сайлент-блоки, через которые и крепятся с одной стороны к кронштейну на раме, а с другой к серьге. Сегодня считается, что рессора должна крепиться к раме передним концом. Именно так их и устанавливают почти все автостроители. Тем не менее, порой попадаются машины (как ни странно, довольно свежие по возрасту), у которых рессоры стоят «задом наперед». Сайлент-блоки, как правило, представляют собой резиновые втулки. Конструкция хороша тем, что хорошо гасит вибрации и не требует обслуживания, но ее регулярная ревизия просто необходима. Нагрузочные способности такого крепления рессор не велики, правда, встречаются довольно тяжелые машины, подвеска которых сделана именно так. Примером может служить Renault Mascott с полной массой семь тонн. В основном же легкий тип используется на немногих легковушках, сохранивших до наших дней рессорную подвеску, а также на грузовиках с «легковой» полной массой.
Второй вариант – заделка переднего конца рессоры в три подушки (верхнюю, нижнюю и переднюю – чтобы ограничить продольное перемещение), а заднего только в две (верхнюю и нижнюю). Эта конструкция хорошо известна по ульяновским «буханкам» и нижегородским среднетоннажникам от ГАЗ-53 и более поздним. Обслуживания не требует. Очень надежна, но вибрации гасит несколько хуже, чем «легкая». Сборка крепления сопряжена с определенными неудобствами, впрочем, не большими. Несмотря на очевидные достоинства, у западных автостроителей особой популярностью не пользуется.
Наконец, тяжелая серия. В ней нет никаких резиновых втулок или подушек. К переднему концу коренного листа крепится корпус подшипника скольжения, в отверстие которого вставлен довольно массивный стальной палец, закрепленный в кронштейне на раме. Рабочая поверхность пальца чаще всего цилиндрическая, однако попадаются модели, у которых резьбовая поверхность трения. Прелесть такой конструкции заключается в том, что она ограничивает осевое перемещение рессоры, а кроме того, в ней зона трения хорошо защищена от воды и грязи (разумеется, при наличии смазки). Наибольшим ее недостатком является сложность ремонта, а кроме того, в запущенном состоянии резьбовая пара, трущаяся «сталь по стали», становится неразборной. Правда, для получения такого результата нужно здорово постараться.
Задний конец коренного листа обычно опирается на цилиндрическую опору. Когда рессора прогибается, лист перекатывается по опоре, рабочая длина рессоры уменьшается, а ее жесткость увеличивается. Такая конструкция прекрасно передает на раму все вибрации, зато способна выдерживать огромные нагрузки. Она очень долговечна, но требует своевременной смазки. Примечательно, что это решение встречается и на сравнительно легких грузовиках, но у них задний конец может крепиться и серьгой.
Как известно, самые большие недостатки – продолжения достоинств. И если межлистовое трение гасит раскачку, то лишь после того, как начнется перемещение. А если учесть, что трение покоя больше, чем трение скольжения, то получится занятная ситуация: на гладкой дороге усилия на рессоре недостаточны для того, чтобы сдвинуть листы относительно друг друга, и рессора не прогибается вовсе. Потому-то многолистовую рессору и называют «подвеской для плохих дорог».
С этим явлением пытались бороться. Например, московские таксисты и водители «персоналок» снимали задние рессоры с ГАЗ-24, смазывали их графитной смазкой, упаковывали в чехол, после чего ставили на место. Понятно, на грузовиках никто подобным не занимался. Впрочем, если уж приходится перебирать подвеску и рессоры, то между листами можно проложить присыпанную графитом (но не смазкой!) трансформаторную бумагу. Кое-кто засовывает туда тефлоновую или полиэтиленовую пленку, однако эти материалы под нагрузкой текут. Кроме того, после уменьшения межлистового трения энергоемкость штатных амортизаторов в некоторых случаях может оказаться недостаточной. Разумеется, там, где амортизаторы не предусмотрены изготовителем, с межлистовым трением бороться не следует.
Именно межлистовое трение стало причиной того, что многолистовые рессоры начали вытесняться мало- и даже однолистовыми. В большей степени это происходит в легких классах грузовиков и на пассажирских транспортных средствах. Принципиальное отличие таких рессор только одно: в них лист вовсе необязательно сделан из полосы с постоянными толщиной и формой сечения. Если листов больше одного, то они уже не обязательно плотно прилегают друг к другу, чаще можно наблюдать обратное.
Теоретически (да и практически) лопнувший лист, пусть даже коренной, в многолистовой рессоре чаще всего не приводит к серьезным последствиям. А вот в мало-, а уж тем более в однолистовой рессоре то же событие оборачивается отказом автомобиля. Тем не менее, качественно изготовленные рессоры всех типов примерно равно надежны. А поскольку разрушение чаще всего носит усталостный характер и начинается с трещины, своевременное проведение технических ревизий гарантирует от неприятностей на дороге.
Сегодня рессоры все больше вытесняются пневматическими подвесками. Их главное достоинство – возможность по мере надобности изменять дорожный просвет и жесткость, да и с электронным управлением они дружат. Одновременно рессоры постепенно сдают позиции. Может показаться, что дни рессоры сочтены.
Действительно, с точки зрения конструктора рессора – объект неудобный. Напряжения в ее материале зависят от деформации, а с нею не все просто. Кроме того, рессора прогибается под нагрузкой, при перекосе мостов она скручивается, разгон и торможение ее также скручивают, но уже в другой плоскости, а кроме того, она служит еще и реактивной тягой, воспринимает поперечные нагрузки, и все это при наличии дорожных неровностей! Все это предопределяет невозможность простого и точного проектировочного расчета, да и моделирование затрудняет очень сильно. Все же, производители, опираясь на опыт, насчитывающий не одну сотню лет, делают рессоры и ставят их на грузовики, ибо во многих случаях они остаются наилучшим решением.
Современные исследования открывают перед рессорами новые горизонты. Так, благодаря композиционным материалам можно снизить вес и получить практически любую характеристику, более того, можно заложить внутреннее демпфирование и распроститься с амортизаторами. Цена? Как ни странно, при использовании стеклопластика она получается вполне приемлемой. Но это вопрос будущего. А пока в рессорном хозяйстве царствует железо. И его много. Во всяком случае, на наш век хватит. Поделиться
Конструкция и работа рессорной подвески
Данный подвесной элемент представлен металлическими рессорами – стальными листами отличающейся длины, которые скреплены между собой хомутами. Центр стальных листов отвечает за крепление подвески к мосту автомобиля. Окончания листов присоединяются к раме машины при помощи шарниров или серёг.
Необязательно использовать несколько листов, поэтому в середине прошлого века в Америке применялись системы подрессоривания с одним металлическим листом. Подобные системы устанавливались на автомобили марки Форд, и только спустя несколько лет данная система снискала свою популярность у европейских автопроизводителей.
При попадании на препятствие рессорные листы немного сгибаются, гася таким образом все колебания, появившиеся в результате наезда. Если листов несколько, большая нагрузка приходится на нижнюю рессору, поэтому ее изготавливают короче, добиваясь при этом наименьшего изгиба. Верхние рессоры наоборот делают длиннее, чтобы добиться большей гибкости и погасить оставшиеся колебания после нижних листов.
Контроль и испытание рессор
Изготовленные рессоры при приемке осматривают, проверяют их основные размеры, плотность посадки хомута, твердость, после чего испытывают на прессе.
Форма и размеры рессор, а также допуски на них должны соответствовать утвержденным чертежам и техническим условиям. Отклонения по длине, хорды рессоры в свободном состоянии не должны превышать:
- ±3 мм у рессор длиной хорды до 600 мм;
- ±5 мм – от 600 до 1500 мм;
- ±7 мм – свыше 1500 мм.
Отклонения стрелы прогиба против альбомных размеров допускаются у подвесных (незамкнутых) листовых рессор до 5 мм, эллиптических – для пассажирских вагонов до 12 мм и для грузовых – до 6 мм.
Хомут должен быть расположен в середине рессоры. Несимметричность осей опорных поверхностей коренных листов, а также несимметричность концов ступенчатой части рессоры по отношению к оси хомута не должна превышать 3 мм. Посадка хомута должна быть плотной; допускаются зазоры: между хомутом и коренным листом не более 0,1 мм глубиной до 15 мм, а между хомутом и нижним листом не более 0,3 мм; между хомутом и боковыми гранями отдельных несмежных листов 0,5 мм любой глубины и между хомутом и листами в его углах – не более 1,5 мм.
Прилегание смежных листов должно быть достаточно плотным как в свободном, так и в нагруженном состоянии рессоры. Допускаются зазоры между листами непосредственно около хомута до 0,2 мм, а на остальной длине листа – 1,5 мм. Величина зазора между поверхностями листов рессоры проверяется плоским щупом шириной 10 мм, а в углах хомута – прутком круглого сечения диаметром 1,5 мм. Зазоры между наконечниками и листами замкнутых многорядных рессор допускаются до 0,4 мм, причем щуп толщиной 0,2 мм не должен доходить до тела заклепки или болта. Чеканка или дополнительное обжатие ослабших заклепок не допускается.
Плюсы и минусы рессор
Самым очевидным плюсом металлических листов можно назвать простоту в изготовлении, а следовательно — меньшую стоимость. Такие конструкции также отличаются надежностью, поскольку сломать толстые слои металла крайне сложно.
Машины с рессорными системами неприхотливы к качеству дорог — они могут свободно перемещаться и по пустынным магистралям.
К тому же груз, находящий в багажнике, никоим образом не скажется на проседании автомобиля, поскольку все нагрузки от него будет гасить рессора.
Основной недостаток у рессор – низкий срок службы металлических листов.
Частые нагрузки приводят к проседанию металла, что выливается в скрежет и дребезжание во время процесса передвижения. Рессора будет требовать постоянной смазки, к тому же часто придется менять прокладки.
Некоторые автолюбители, эксплуатирующие рессоры, жалуются на постоянные затраты, которые настолько велики, что целесообразность использования рессорной подвески становится под вопросом. В ряде случаев проще установить гидропневматический подвесной элемент, даже несмотря на его высокую стоимость.
Применение рессорных систем на легковых автомобилях встречается крайне редко. Но если вы эксплуатируете грузовой автомобиль, который занимается постоянным транспортированием грузов, рессорная подвеска покажет себя во всей красе.
Видео о том, какая подвеска лучше:
Кольцевые рессоры
Кольцевые рессоры применяются преимущественно в случаях, когда требуется обеспечить высокую жесткость в малых габаритах (например, в некоторых конструкциях поглощающих аппаратов автосцепки). Достигается это за счет рационального использования материала колец и наличия сил трения между кольцами. Для обеспечения стабильного трения и предотвращения заклинивания применяется смазка.
Кольцевые рессоры (рис. 4, а) представляют собой жесткий упругий элемент для восприятия сжимающих осевых нагрузок. Кольцевая рессора состоит из набора термически обработанных колец, соприкасающихся коническими поверхностями Под действием нагрузки Р, несмотря на значительные силы трения на конусных поверхностях колец, препятствующие их относительному скольжению, они вдвигаются одно в другое. Кольца, передавая усилия своими коническими поверхностями, деформируются: внешние подвергаются упругому растяжению, а внутренние – упругому сжатию. В результате общая высота рессоры H уменьшается. После снятия нагрузки, так как угол конусности β больше угла трения р = arct μ (где μ – коэффициент трения скольжения), рессора восстанавливает свои прежние размеры за счет сил упругости. Взаимное перемещение колец обычно незначительно (1,5–4,5 мм), вследствие чего для получения достаточного прогиба необходимо иметь большое количество колец.
Рис. 4 – Кольцевая рессора и диаграмма ее работы
Величина работы сил трения между кольцами (рис. 4, б), совершаемой при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки.
