Лекция 10. Подвеска-2. амортизаторы

Лекция 9. Подвеска-1. Растет упругих элементов

Подвеской автомобиля называется совокупность устройств, обес­печивающих упругую связь между несущей системой и мостами или колесами автомобиля, при этом достигается:

- уменьшение динамических нагрузок (плавность хода автомобиля);

- гашение вертикальных и угловых колебаний кузова и колес;

- регулиро­вание положения кузова автомобиля во время движения.

Физиологически наиболее привычными для человека являются колебания с частотами, свойственными нормальной ходьбе, то есть 1…1,25 Гц. При хорошем качестве подвески значение собственных частот составляет для легковых автомобилей 0,8…1,2 Гц, а для грузовых автомобилей и автобусов — 1,2…1,9 Гц. Если собственные частоты лежат в ука­занных выше пределах, человеческий организм хорошо переносит колебания.

По назначению детали подвески делятся на упругие элементы, стабилизаторы 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.

Гасящее устройство- амортизатор 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;

- комби­нированные (пневмогидравлические).

Регулирование подвески. Достоинства пневматических и гидропневматических подвесок наиболее полно проявляются при применении систем регулирования положения кузова и жесткости подвески в зависимости от нагрузки или дорожных условий. Это можно сделать и в торсионной подвеске.

Классификация упругих элементов:

-металлические: листовые рессоры, спиральные пружины, торсионы;

-пневматические, гидропневматические;

- резиновые.

Расчет амортизатора проводят с целью определения его конструктивных размеров. Основным конструктивным элементом амортизатора является диаметр его поршня d_П, который рассчитывается таким образом, чтобы наибольшее давление рабочей жидкости не превышало рекомендуемые пределы (2,5…5,0 МПа), а максимальная скорость перемещения поршня амортизатора (кузова автомобиля) находилась в пределах 0,5…0,6 м/с.

В противном случае воздействие подвески на кузов автомобиля от неровностей дороги или при наезде колеса на препятствие могут оказаться чрезмерными (недопустимыми с точки зрения прочности). По этой же причине предусматривают уменьшение сопротивления амортизатора на ходе сжатия k_ас по сравнению с ходом отбоя k_ао, т.е. (k_ас < k_ао). Поэтому телескопические амортизаторы двухстороннего действия обычно имеют несимметричную характеристику (рис.36) и снабжаются разгрузочными клапанами.

Рис.36. Характеристика силы сопротивления амортизатора в функции скорости его поршня ż (производная по пути z) при ходе сжатия ż_с и отбоя ż_о.

Когда относительная скорость колебаний при ходе отбоя ż_о и ходе сжатия ż_с становится значительной, открываются разгру­зочные клапаны, имеющие меньшие коэффициенты сопротивления. Усилие нарастает соответственно по прямым а—b и d—е. Таким образом, разгрузочные клапаны ограничивают нагрузки, передавае­мые через амортизатор на кузов, что необходимо при движении с резкими толчками и при движении зимой с непрогретой загустев­шей рабочей жидкостью в амортизаторе.

Полный ход штока (поршня) амортизатора определяется величиной прогиба упругого элемента подвески с учетом соотношения плеч рычага.

Статические прогибы f передней и задней подвесок:

- для легковых автомобилей 200…250 мм;

- для грузовых автомобилей 80…129 мм;

- для автобусов 110…150 мм.

Динамические прогибы f_д передней и задней подвесок автомобиля выбирают в соответствии со статическим прогибом f:

- для легковых автомобилей f_д = (0,5…0,7) f;

- для грузовых автомобилей и автобусов f_д = (0,…1,0) f.

Соотношение плеч рычага направляющего устройства относительно места закрепления амортизатора определяется компоновкой подвески. Чтобы общая длина амортизатора не была слишком большой, его обычно устанавливают примерно на половине длины рычага (рис.35), при этом ход поршня амортизатора становится меньше перемещения колеса (z_амор < z_кол). С учетом подобной компоновки передаточное число подвески u определяют как:

,

где z_кол – максимальное перемещение колеса, мм;

z_амор - полный ход поршня (штока) амортизатора, мм.

В подвесках с упругими пружинными элементами амортизатор обычно устанавливается внутри пружины, что защищает его от случайных повреждений (рис.8 и 35).

Важным конструктивным параметром амортизатора является диаметр штока поршня, который наряду с диаметром цилиндра определяет величину пространства рабочей камеры. Объем жидкости, вытесняемый поршнем, больше освобождаемого пространства над поршнем на величину объема штока. Диаметр штока обычно выбирают в зависимости от диаметра поршня в пределах: d _ш = (0,25…0,4) d _п.

Коэффициенты сопротивления амортизатора k_а определяются по критическому коэффициенту затухания при колебании подрессоренной массы автомобиля m _п на упругих элементах с жесткостью с (рис.38).

Критическим затуханием k_кр называется затухание, при котором периодические колебания переходят в апериодические:

.

где т_п - масса подрессоренной части автомобиля:

с – жесткость упругого элемента.

При расчете коэффициент сопротивления амортизатора берется как средне арифметическая величина от коэффициентов сопротивления при сжатии и отбое:

k_а = 0,5(k_ас + k_ао).

При этом доказано, что относительный коэффициент апериодичности

Ψ_z = k_а / k_кр = 0,2…0,3.

Рис.38. Схема колебательной системы, иллюстрирующая работу амортизатора.

Методика и расчеты амортизатора проводятся в рамках самостоятельных практических работ.

Дата добавления: 2014-01-11