Спиральные пружины и торсионы

Торсионом называют металлический стержень, прутковый, трубчатый или пластинчатый, работающий на кручение.

Металл в пружине также ра­ботает на кручение, но в случае торсиона момент прикладывает­ся посредством рычага, а у пру­жины сами ее витки являются таким рычагом с длиной, равной среднему радиусу витка.

Энергоемкость и долговеч­ность как пружины, так и тор­сиона больше, чем у листовой рессоры, а масса соответственно меньше. Однако оба этих упру­гих элемента нуждаются в на­правляющем устройстве по­двески, поэтому значительного выигрыша в массе обычно не по­лучается, хотя экономия пру­жинных сталей здесь очевидна.

В качестве основного упру­гого элемента спиральные пру­жины применяются главным образом для легковых автомо­билей. Решающим фактором, пожалуй, является удобство ус­тановки пружины соосно амор­тизатору или стойке подвески

Рис. 10.19. Передняя подвеска на двухлис-товой параболической рессоре легкого гру­зового автомобиля

Рис. 10.20. Малолистовая широкощелевая

Либо между рычагом И кузовом, рессора с параболическими листами

Рис. 10.21. Фасонные пружины

а — пружина из утолщенного по концам прутка; б — пружина из утоненного по концам прутка; в — бочкообразная пружина; г — коническая пружина; д — пружина «миниблок» с комбинацией конической и бочкообразной частей; е — сравнение двух пружин, имеющих одинаковую жесткость при статической нагрузке — бочко­образной и цилиндрической: / — в свободном состоянии; 2 — при полном сжатии

Пружины изготавливаются из прутка круглого сечения и могут быть, как показано на рис. 10.21, цилиндрическими, коническими или бочкообразными. Для изготовления пружин используются при­мерно такие же рессорно-пружинные стали, что и для рессор.

Вследствие неточностей изготовления пружин их реальные жест­кости отличаются от расчетных. Поэтому по результатам испытаний пружины сортируют на 2-3 группы с разбросом жесткостей в одной группе, не вызывающим заметного перекоса автомобиля на подвеске.

Основным недостатком простой цилиндрической пружины яв­ляется линейность ее характеристики жесткости. В последнее время

в связи с развитием технологических возможностей автостроения расширяется применение разнообразных пружин с нелинейной ха­рактеристикой.

Для получения нелинейной характеристики подвески необхо­димо, подобно тому как это делается в рессорных подвесках, при­менять пружины с непостоянной длиной работающей части прутка, из которого она изготовлена. Этого можно достичь, используя пру­жины с различной жесткостью витков. В таком случае при сжатии пружины ее витки, начиная с имеющего наименьшую жесткость, будут последовательно плавно садиться на опору или друг на друга и выключаться из работы. Тогда жесткость оставшейся рабочей части пружины будет непрерывно возрастать.

Пружину, витки которой имеют различную жесткость, можно получить, сделав переменным диаметр пружины (такую пружину называют фасонной) либо навив цилиндрическую пружину из ко­нического прутка. Аналогичного результата достигают, делая пере­менным шаг витков цилиндрической пружины из цилиндрического прутка.

Фасонные пружины, благодаря вкладыванию витков один в дру­гой, могут иметь небольшую высоту в полностью сжатом состоянии, что важно с точки зрения компоновки подвески. Однако при навивке их из прутка постоянного сечения максимальный диаметр может быть таким большим, что создаст трудности в компоновке пружины по ширине.

Для повышения долговечности пружин и торсионов в некоторых случаях их подвергают заневоливанию, то есть предельному ее на-гружению на достаточно длительное время.

В целях повышения усталостной прочности пружин в качестве заключительной операции изготовления широко используется дро­беструйная обработка их поверхности.

Для уменьшения передачи высокочастотных вибраций от дороги на кузов автомобиля пружины подвески устанавливают на пласт­массовые или резиновые прокладки.

Торсионы применяются при независимой подвеске колес на многоосных автомобилях, прицепах и на некоторых легковых ав­томобилях. Как уже отмечалось, при прочих равных условиях срок службы торсиона выше, чем у листовой рессоры. Одним из до­стоинств торсиона является также его сравнительно малый диаметр. Однако для получения мягкой подвески он должен быть достаточно длинным. Например, для легковых автомобилей особо малого и малого классов длина торсиона составляет 0,7— 1 м. Это обсто­ятельство создает некоторые компоновочные трудности в широком применении торсионов, особенно при их установке поперек авто­мобиля. Другим недостатком является то, что во всех случаях тре­буется установка на кузове опор, поперечины и т.п., воспринимаю­щих значительные крутящие моменты, что часто приводит к ус­ложнению конструкции.

9 Конструкция автомобиля

Рис. 10.22. Формы сечений торсионов

а — пруткового; б, в -трубчатого; д, е — плас­тинчатого

Конструктивно торсионы обычно пред­ставляют собой пруток или трубу (рис. 10.22 а—в), но могут быть пучковыми (рис. 10.22 г) или пластинчатыми (рис. 10.22 д, е). Послед­ние две конструкции при одинаковой длине мягче прутковых, но из-за того, что их пе­риферийные листы или стержни имеют сложное напряженное состояние, вызванное кручением с изгибом, они при той же жест­кости тяжелее одинарных в 1,5—1,8 раза, менее технологичны и, следовательно, до­роже. Кроме того, при работе пучковых и пластинчатых торсионов, как и в рессоре,

возникает межлистовое трение. Для устранения его отрицатель­ного влияния такие торсионы часто помещают в картеры, за­полненные смазочным материалом. Это также усложняет и удо­рожает подвеску.

Концы самого торсиона выполняются шлицевыми, гранеными или с лыской для фиксирующего клина (рис. 10.23). Они закреп­ляются с одной стороны в рычаге подвески, а с другой - в опоре на кузове.

Торсионы, как и пружины, вследствие неточности изготов­ления могут иметь разброс значений крутильной жесткости. К этому добавляются погрешности взаимного углового положения фиксирующих поверхностей на концах торсионов. Поэтому после сборки подвески могут возникнуть заметные перекосы автомобиля вследствие различия прогибов правой и левой подвесок. Для устранения этого недостатка возможна сортировка торсионов по нескольким группам с близкими значениями названных пара­метров. Однако торсионная подвеска позволяет применять прос­тые устройства регулировки предварительной (сборочной) за­крутки торсиона (рис. 10.24 и рис. 10.25), которые к тому же позволяют в некоторых пределах регулировать высоту положения кузова.

Рис. 10.23. Конструктивные схемы концов торсиона

Рис. 10.24. Передняя торсионная подвеска на поперечных рычагах.

Рис. 10.25. Задняя торсионная подвеска на продольных рычагах

Дата добавления: 2015-07-26