Zawieszenia samochodów.

Transkrypt

1 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu Wydział Mechaniczny Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn Budowa samochodów i teoria ruchu INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA Zawieszenia samochodów.

2 Spis treści 1. Zawieszenia, wymogi i zadania im stawiane Budowa współczesnych zawieszeń Elementy sprężyste Klasyfikacja zawieszeń Zawieszenie zależne Zawieszenie niezależne z podwójnym wahaczem Zawieszenie przednie niezależne typu McPherson Zawieszenie tylne niezależne z wahaczami skośnymi Zawieszenie tylne z wahaczami wzdłużnymi Tylne zawieszenie wielodrążkowe Zawieszenie półzależne Wytyczne do sprawozdania

3 1. Zawieszenia, wymogi i zadania im stawiane Zawieszeniem nazywamy układ elementów łączących konstrukcję nośną (ramę lub nadwozie samonośne) z kołami pojazdu, a służący do przenoszenia sił składowych z poszczególnych kół, czyli: odpowiedniej części ciężaru pojazdu, reakcji kół na nierówności jezdni, sił napędowych i hamujących, poprzecznych sił bezwładności występujących podczas pokonywania zakrętów. Poważne zadanie jakie ma do spełnienia w samochodzie zawieszenie oraz jego wpływ na bezpieczeństwo jazdy sprawia, że ocena stanu technicznego zawieszenia ma duże znaczenie dla właściwej eksploatacji samochodu. Jednocześnie zwiększają się wymagania dotyczące komfortu jazdy i jakości wykonania zawieszeń. Szczególne wymogi konstrukcyjne dotyczą ruchomych połączeń wahaczy, które powinny się cechować właściwościami dość trudnymi do pogodzenia, czyli: elastycznością zapobiegającą przenoszeniu z kół na nadwozie sił o charakterze udarowym; sztywnością sprzyjającą zachowaniu stałego położenia osi obrotu, co jest bardzo istotne dla prawidłowego i niezmiennego ustawienia kół względem osi symetrii pojazdu i nawierzchni drogi; odpornością na zużycie cierne lub zmęczeniowe; możliwością długotrwałej pracy bez żadnych zabiegów obsługowych i regulacyjnych. Nieprawidłowe działanie zawieszenia może spowodować przedwczesne zużycie ogumienia, przegubów w zawieszeniu i układzie kierowniczym, łożysk kół oraz elementów mocujących nadwozie a także wydłużenia drogi hamowania. 2. Budowa współczesnych zawieszeń W każdym zawieszeniu możemy wyróżnić: elementy sprężyste; elementy prowadzące i łączące; elementy tłumiące. 3

4 Rys.2.1. Zawieszenie półzależne z belką skrętną: 1 sprężyny, 2 amortyzator, 3 wahacz wleczony podłużny (element prowadzący koło) Elementy sprężyste Elementami sprężystymi współczesnych zawieszeń pojazdów drogowych mogą być: resory piórowe (sprężyny płaskie) (a), sprężyny zwijane (b), drążki skrętne (c), sprężyny gumowe lub plastikowe, 4

5 sprężyny pneumatyczne Elementy sprężyste Resory piórowe półeliptyczne wykonywane są w postaci jednego płaskownika lub pakietu płaskowników ze stali sprężynowej, nazywanych piórami, związanych w całość śrubą ustalającą i opaskami. W pojazdach sytuowane są one poprzecznie lub wzdłużnie. Środek resoru wzdłużnego połączony jest ze sztywną osią lub mostem napędowym za pośrednictwem strzemion. Jeśli jeden koniec resoru (wykonany w kształcie ucha) łączy się z ramą lub nadwoziem przez sztywny sworzeń, na drugim końcu konieczny jest przegubowy wieszak lub tzw. ślizgacz. Zapewniają one możliwość poziomego, wzdłużnego przemieszczania się swobodnego końca resoru podczas pionowych ruchów zawieszenia. Resory wzdłużne przenoszą bardzo elastycznie siły pionowe, ze znacznie mniejszą elastycznością siły poziome wzdłużne (podczas pracy napędu i hamowania) i z minimalną elastycznością - poprzeczne (w trakcie jazdy na zakrętach i po niesymetrycznych nierównościach nawierzchni). Jednak nawet ta minimalna ich elastyczność poprzeczna stanowi poważną wadę tego rodzaju konstrukcji, ponieważ zakłóca stabilność ruchu 5

6 i powoduje przyspieszone zużycie niesymetrycznie obciążanych przegubowych połączeń zawieszenia, łożyskowanych zazwyczaj w tulejach gumowych lub metalowo-gumowych. Sprężyny śrubowe to elementy sprężyste, powstałe w wyniku zwinięcia pręta ze stali sprężynowej wokół formy o kształcie walca, stożka lub beczki. Mogą one mieć charakterystykę: liniową - jeżeli stosunek przyrostu obciążenia do ugięcia sprężyny jest wielkością stałą (sprężyny cylindryczne o stałym przekroju pręta i stałym skoku zwojów); progresywną (lub degresywną) - jeżeli w miarę wzrostu obciążenia maleją (rosną) strzałki ugięcia, a więc rośnie (maleje) sztywność sprężyny (sprężyny o kształcie beczkowym lub stożkowym, ze zmiennym przekrojem pręta lub skokiem zwojów albo z elementami usztywniającymi, działającymi w maksymalnym zakresie obciążeń). Drążki skrętne to pręty, rury lub pakiety płaskowników ze stali sprężynowej, sztywno zamocowane jednym końcem w ramie lub nadwoziu pojazdu. Drugi koniec zakończony jest poprzecznym ramieniem połączonym pośrednio lub (rzadziej) bezpośrednio z łożyskowaniem koła. Drążki skrętne stosowane jako główny element zawieszenia w samochodach i przyczepach mogą być sytuowane poprzecznie lub wzdłużnie w stosunku do osi symetrii pojazdu. W przenoszeniu sił zachowują się wówczas podobnie jak resory wzdłużne, z tą tylko różnicą, że ich podatność na siły poprzeczne jest stosunkowo większa. Szczególną odmianą drążków skrętnych stosowaną w lekkich samochodach i przyczepach są stabilizatory łączące wahacze kół jednej osi i zamocowane do nadwozia lub ramy za pośrednictwem tulejek gumowych. Ich skręcenie jest proporcjonalne do różnicy ugięć obu wahaczy. Dzięki temu sprężysta reakcja stabilizatora ogranicza boczne przechyły nadwozia podczas pokonywania zakrętów i zmniejsza kołysanie przy jeździe po nierównościach. Sprężyste elementy gumowe pełnią w zawieszeniach samochodowych zazwyczaj funkcje pomocnicze, np. współpracują z resorami piórowymi lub ze sprężynami śrubowymi w charakterze odbojników bądź sprężyn dodatkowych, wspomagających sprężyny główne przy maksymalnych obciążeniach. Pneumatyczne elementy sprężyste zastępują coraz częściej klasyczne elementy stalowe, zwłaszcza w zawieszeniach dużych pojazdów ciężarowych i autobusów. Mają one 6

7 przeważnie postać gumowych mieszków lub metalowych cylindrów z tłokami, wypełnionych sprężonym powietrzem. Elementy prowadzące i łączące Resory piórowe wzdłużne, drążki reakcyjne, niektóre konstrukcje resorów metalowogumowych i pneumatycznych elementów sprężystych nadają się do samodzielnej pracy w charakterze zawieszeń kół. Pozostałe rodzaje zawieszeń i ich elementów sprężystych wymagają zawsze stosowania dodatkowych łączników, ponieważ nie mogą przenosić sił poprzecznych i skośnych względem swej pionowej osi symetrii. Najbardziej rozpowszechnionymi łącznikami zawieszeń są wahacze, czyli dźwignie zamocowane przegubowo, umożliwiające przemieszczanie się kół w płaszczyźnie pionowej i przenoszące zarazem siły poziome. Zależnie od usytuowania osi ich obrotu wahacze dzielimy na: wzdłużne (wleczone lub pchane) - o osi obrotu prostopadłej do podłużnej osi symetrii pojazdu; poprzeczne - o osi obrotu równoległej do podłużnej osi symetrii pojazdu; skośne - z osią obrotu o położeniu pośrednim między poprzecznym a wzdłużnym. Przez odpowiednią konstrukcję zawieszeń wahaczowych można w znacznym stopniu ograniczyć takie niekorzystne zjawiska, jak: nadmierne odciążanie kół tylnych podczas hamowania, boczny poślizg kół i nadmierne przechyły pojazdu na ostrych zakrętach, zmienność geometrii ustawienia kół (zbieżność, kąt pochylenia i kąt wyprzedzenia sworznia zwrotnicy) pod wpływem zmian obciążenia statycznego i dynamicznego. Drążki reakcyjne to rodzaj łączników ustalających położenie osi lub kół względem nadwozia w zawieszeniach ze sprężynami śrubowymi albo resorami gumowopneumatycznymi. Przenoszą one reakcje (stąd ich nazwa) zawieszeń na siły: wzdłużne - występujące przy przyśpieszeniu lub hamowaniu pojazdu, poprzeczne (tzw. drążki Panharda) - podczas jazdy na łukach lub nierównościach drogi, skrętne przeciw działają momentowi obrotowemu. 7

8 Drążki reakcyjne mają postać prętów zakończonych przegubami służącymi do ich łączenia jedną stroną z nadwoziem lub ramą pojazdu, drugą zaś z ruchomymi elementami zawieszeń. Elementy tłumiące Amortyzator służy w równym stopniu bezpieczeństwu jazdy, jak i komfortowi. Ma on za zadanie przeciwdziałać pionowym drganiom kół, czyli zapewniać dobre trzymanie się drogi, oraz ograniczać drgania nadwozia. Ważne jest aby amortyzator znajdował się w miejscu największego sprężenia drgań, był dobrze chłodzony oraz był zabezpieczony przed mechanicznymi uszkodzeniami. Powinien być dobierany w zależności od rodzaju zawieszenia, sztywności, częstości drgań, obciążenia koła oraz wielkości mas nieresorowanych do masy nadwozia przypadającej na zawieszenie. Obecnie zasadniczo stosowane są amortyzatory teleskopowe, a zwłaszcza teleskopowe ze sprężyną śrubową tzw. McPherson. Są to amortyzatory hydrauliczne, hyhrauliczno - pneumatyczne jedno lub dwustronnego działania. 8

9 3. Klasyfikacja zawieszeń Zawieszenia Zależne Niezależne Półzależne z osią sztywną Oś przednia Oś tylna Oś tylna z osią De Dion podwójne wahacze poprzeczne z wahaczami skośnymi zawieszenie z belką skrętną zawieszenie typu McPherson z wahaczami wzdłużnymi wielodrążkowe z wahaczami poprzecznymi wielodrążkowe

10 3.1. Zawieszenie zależne Rys.3.1. Zawieszenie zależne: a) z resorami b) z wahaczami wzdłużnymi i drążkiem Panharda Rys.3.2. Zawieszenie De Dion: 1 wahacz skośny, 2 poprzecznica nośna, 3 rura oporowa (reakcyjna), 4 hamulec tarczowy, 5 kołnierz pędny piasty koła, 6 wzdłużny górny drążek reakcyjny, 7 półoś wahliwa, 8 drążek Panharda, 9 obudowa przekładni głównej, 10 rura (belka) osi tylnej

11 3.2. Zawieszenie niezależne z podwójnym wahaczem Rys.3.3. Zawieszenie niezależne z dwoma wahaczami poprzecznymi: 1 górny wahacz, 2 dolny wahacz, 3 sprężyna, 4 amortyzator, 5 stabilizator Rys.3.4. Niezależne zawieszenie nienapędzanych kół przednich z podwójnym wahaczem 11

12 3.3. Zawieszenie przednie niezależne typu McPherson Rys.3.5. Przednie niezależne zawieszenie typu McPherson (Toyota Avensis) Rys.3.6. Widok od tyłu lewej strony przedniego zawieszenia typu McPherson samochodu Opel Omega (1999) o ujemnym promieniu zataczania i wahliwym stabilizatorem 1 pokrywa obudowy kolumny, 2 trzon tłoka amortyzatora, 3 dolny talerz sprężyny, 4 uchwyt, 5 cięgło stabilizatora, 6 rama pomocnicza, 7 środkowa część stabilizatora, 8 poduszka zawieszenia silnika, 9 górny talerz oporowy sprężyny, 10 -elastyczne gniazdo, 11 dodatkowy element sprężysty z elastomeru, 12 -osłona, 13 jarzmo, 14 dwurzędowe skośne łożysko kulkowe, 15 śruba 12

13 3.4. Zawieszenie tylne niezależne z wahaczami skośnymi Rys.3.7. Zawieszenie niezależne pojedynczym wahaczem skośnym 3.5. Zawieszenie tylne z wahaczami wzdłużnymi Rys.3.8. Zawieszenie z wahaczami wzdłużnymi: 1 wahacz wadłużny, 2 drążek skrętny, 3 uchwyt amortyzatora 13

14 Rys.3.9. Zawieszenie z wahaczami wzdłużnymi samochodu Mercedes-Benz klasy A 3.6. Tylne zawieszenie wielodrążkowe Rys Zawieszenie wielodrążkowe samochodu Volvo S-40 14

15 Rys Wielodrążkowe zawieszenie tylne samochodu BMW serii 5: 1 rama pomocnicza, 2 łączniki gumowe, 3 mocowanie przekładni głównej do ramy pomocniczej 4 przekładnia główna, 5 trapezoidalny wahacz, 6 łączniki łączące z wahaczami, 7 drążek poprzeczny, 8 drążek prowadzący, 9 łącznik 10 przegub 11 wspornik koła 3.7. Zawieszenie półzależne Rys Zawieszenie półzależne z belką skrętną S stabilizator przechyłów poprtzecznych nadwozia 15

16 4. Wytyczne do sprawozdania Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. K. Pułaskiego w Radomiu IEPiM INSTYTUT EKSPLOATACJI POJAZDÓW I MASZYN LABORATORIUM (z przedmiotu) BUDOWA SAMOCHODÓW I TEORIA RUCHU Ćwiczenie nr (wg harmonogramu) Temat ćwiczenia:... Data wykonania ćwiczenia... Prowadzący... Wydział MECHANICZNY Kierunek LOGISTYKA Rok akademicki...semestr... Grupa... Wykonawcy ćwiczenia 1. Nazwisko Imię Sprawozdanie powinno zawierać: 1. Cel ćwiczenia 2. Przebieg ćwiczenia OCENY (uwagi Prowadzącego) sprawdziany sprawozdanie końcowa Zadania do wykonania podczas ćwiczenia laboratoryjnego: Opisać budowę wskazanego zawieszenia samochodowego na podstawie stanowiska dydaktycznego oraz wskazać wymienione elementy zabudowane na pojeździe. 2. Opisać i naszkicować po jednym rozwiązaniu konstrukcyjnym stosowanym w zawieszeniu niezależnym kół osi przedniej i kół osi tylnej. 3. Opisać budowę i zasadę działania amortyzatorów stosowanych w zawieszenia samochodów. 3. Wnioski 16