Zavrsni Rad Vladimir Antanasijevic, Системи за ослањање возила

Политехничка школа - Крагујевац

ЗАВРШНИ РАД

ТЕМА:

Системи за ослањање возила

Предметни професор: Ученик: Петар Стефановић Владимир Антанасијевић

Септембар 2011.год.

Политехничка школа – Крагујевац

Садржај

1. УВОД....................................................................................................................................3

2. МЕХАНИЗАМ ЗА ВОЂЕЊЕ ТОЧКОВА..........................................................4

3. ЕЛАСТИЧНИ ОСЛОНЦИ.......................................................................................4

3.1. Лиснате опруге (гибњеви)...........................................................................5

3.2. Спиралне опруге..............................................................................................5

3.3. Торзионе опруге................................................................................................6

3.4. Гумени ослонци.................................................................................................7

3.5. Пнеуматски еластични ослонци................................................................7

3.6. Хидропнеуматски системи ослањања.....................................................8

4. ЕЛЕМЕНТИ ПРИГУШИВАЊА (АМОРТИЗЕРИ)..........................................9

5. СТАБИЛИЗАТОРИ........................................................................................................11

6. ВРСТЕ И КЛАСИФИКАЦИЈА СИСТЕМА ОСЛАЊАЊА........................12

6.1. Зависни системи ослањања.........................................................................12

6.2. Независни системи ослањања....................................................................12

6.2.1. Померање точкова у попречној равни………….....................13

6.2.2. Померање точкова у подужној равни......................................14

6.2.3. Померање точкова у две равни...................................................15 6.2.4. Померање точкова у вертикалној равни................................15

7. ИСПИТИВАЊЕ СИСТЕМА ОСЛАЊАЊА.......................................................16

ЗАВРШНИ РАД 2


8. ЗАКЉУЧАК.......................................................................................................................17

9. ЛИТЕРАТУРА..................................................................................................................18

1.УВОД

Системи ослањања су механизми и елементи чији је задатак да све силе и моменте који се појављују између точкова и тла приликом кретања возила пренесу на оквир или каросерију уз што веће ублажавање ударних оптерећења, као и обезбеђивање стабилности возила, посебно при кретању у кривинама. Кретање возила по подлози изазива осцилације возила као и маса које су у или на возилу. Што су брзина кретања возила и маса већа то су веће и осцилације. Због убрзања маса проузрокованих осцилацијама може доћи до прекида контакта точка са подлогом. Због прекида контакта точка са подлогом губи се могућност управљања и кочења и може довести до губитка стабилности возила. Код добро изведених система ослањања динамичке силе се у мањој мери преносе на путнички простор возила и путнике, тако да вожња неће изазвати умор и непријатност код путника приликом вожње.

Систем ослањања је комплексан систем који се генерално састоји од четири посебна система:

механизма за вођење точкова, еластичних ослонаца, елемената пригушивања и стабилизатора.

Системи ослањања могу бити и нееластични, где се реактивне силе и моменти, као и ударна оптерећења која се јављају при кретању по неравном тлу, у потпуности преносена оквир или каросерију возила, без икаквог ублажавања. Код нееластичног ослањања непостоје механизми за вођење точкова, еластични ослонци, односно елементи запригушивање. Нееластично ослањање се често примењује код радних возила (трактора).



2. МЕХАНИЗАМ ЗА ВОЂЕЊЕ ТОЧКОВА

Задатак механизма за вођење точкова (покретних ослонаца) је да обезбеди што повољнију кинематику точкова, односно што повољније њихово релативно померање у односу на оквир или каросерију возила. Елементи овог механизма морају да обезбеде преношење хоризонталних и бочних реактивних сила и реактивних момената са самог точка на оквир, односнокаросерију возила. Циљ је обезбеђење оптималног положаја пнеуматика (потребних углови постављања точкова) у односу на тло при свим условима коришћења и оптерећења, што је претпоставка адекватној и квалитетној дистрибуцији подужних сила (погон / кочење) и бочних сила (управљање / стабилност).

Слика 1. Механизам за вођење точкова

3. ЕЛАСТИЧНИ ОСЛОНЦИ

Задатак еластичних ослонаца је да пренесу вертикалне силе на оквир или каросерију возила и да обезбеде што веће ублажавање приликом преноса вертикалних сила, тј. да се ударна оптерећења смање у највећој могућој мери. Еластични ослонци треба да заштите структуру возила и путнике од непријатних вертикалних померања и обртања око вертикалне или хоризонталних оса возила.

Еластични ослонци се изводе на неколико начина:

лиснате опруге, спиралне опруге, торзионе опруге, гумено или гумено-метални еластични елементи, хидрауличне опруге, пнеуматске опруге, хидропнеуматске опруге.



3.1. Лиснате опруге (гибњеви)

Лиснате опруге су еластични елементи који се под дејством силе савијају. Састоје се од уздужних опруга (листова), правоугаоног облика или елипсастог, који су наслагани један на други. Листови гибња су осигурани да се не би померали узужно један у односу на други, а такође се обезбеђују да се листови не би померали бочно један у односу на други. Главна предност лиснатих гибњева у односу на друга решења је да омогућавају не само обављање функције еластичног ослонца, већ могу да преносе уздужне силе (погонска и кочна сила) на каросерију или рам возила. Због међусобног трења између појединачних листова, лиснати гибањ такође обавља и функцију пригушног елемента. Лиснати гибњеви су релативно јефтино, истовремено поуздано и робусно решење. Данас се комбинација круте осовине и лиснатих гибњева може срести само на малом броју путничких возила и то углавном возила спортско-доставног типа (СУВ). На комерцијалним возилима је ово решење и даље широко заступљено. Решење ослањања са лиснатим опругама је приказано на слици 2.

Слика 2. Трапезоидне и параболичне лиснатате опруге

3.2. Спиралне опруге

Спиралне опруге могу да примају силе искључиво у аксијалном правцу због чега се не користе за примање бочних и уздужних оптерећења. Због тога конструкције са спиралним опругама увек садрже уздужне и попречне упорне споне које се једним крајем везују за доњи ослонац опруге, другим делом за каросерију. На тај начин упорне полуге примају на себе уздужна и попречна оптерећења, док спиралне опруге примају вертикална оптерећења. Систем ослањања са спиралним опругама је приказан на слици 3.


http://www.vrelegume.rs/slike/213/oslanjanje_1.jpg


Слика 3. Спиралне опруге

Предности спиралних опруга у односу на лиснате гибњеве су мања тежина, дужи век трајања, одсуство трења, једноставнија конструкција, мања цена и једноставније одржавање. Недостаци су већ поменута немогућност преношења уздужних снага и непостојање пригушног дејства. Ови недостаци за последицу имају већи степен сложености система са спиралним опругама од система са лиснатим гибњевима, јер се на систем еластичних ослонаца морају додати засебни системи пригушивања и вођења. Спиралне опруге се израђују од челичне жице кружног пресека и најчешће се користе као основни еластични ослонац.

3.3. Торзионе опруге

Торзионе опруге се такође користе као основни еластични ослонац. Могу се постављати попречно или уздужно у односу на возило, али увек у хоризонталној равни. Торзионе опруге су еластични елементи израђени од правих штапова кружног пресека, састављени су из једног или из више комада у облику снопа. Недостаци торзионих опруга су велике дужине које захтевају, потреба за посебним механизмом за вођење и немогућност пригушивања. На слици 4 су приказане торзионе опруге из једног комада и у сноповима.




Слика 4. Торзионе опруге

3.4. Гумени ослонци

Гумени ослонци се користе у разне сврхе и у разним димензијама на возилима. Гума поседује добре карактеристике пригушивања осцилација и вибрација, малу тежину, једноставну конструкцију и прихватљив век трајања. Гумени ослонци се израђују у комбинацији са пластичним и металним чаурама. Гумени ослонци се често користе за еластично спајање металних елемената система ослањања, нпр. спајање вођица са елементима каросерије или пригушних елемената са каросеријом. Гумени ослонци су заокружени на слици 5.

Слика 5. Пример гумених ослонаца

3.5. Пнеуматски еластични ослонци

Пнеуматски еластични ослонци се употребљавају код возила код којих се оптерећење мења у широком распону (аутобуси, камиони и приколице) и код путничких возила више класе, код којих конструктори желе обезбедити додатни комфор (Citroen, Range Rover, Mercedes ...).





Пнеуматски еластични елементи се изводе од еластичне полиуретанске гуме. Ваздушни јастуци замењују опруге као пригушне елементе у систему ослањања. Сваки појединачни ваздушни јастук је повезан вентилом који контролише количину ваздуха која се налази у ваздушном јастуку. Вентили су повезани на компресор и на мали резервоар ваздуха под притиском. Отварањем и затварањем вентила количина ваздуха у сваком појединачном ваздушном јастуку се може подешавати. Смањењем притиска у ваздушним јастуцима одстојање возила од тла се смањује и обрнуто. Пошто пнеуматски елементи немају могућност да пренесу уздужне и попречне силе комбинују се са елементима за вођење. Један од разлога за коришћење ваздушног ослањања је степен удобности, ваздушно ослањање преноси значајно мање вибрација са путне подлоге од конвенционалних система.

3.6. Хидропнеуматски системи ослањања

У хидропнеуматским системима ослањања улогу еластичног елемента има хидраулична сфера. Сфера у горњем делу садржи гас (најчешће азот) под притиском који се налази изнад дијафрагме. Преко дијафрагме се помоћу хидрауличне течности под притиском сабија гас, а када притисак опадне гас враћа хидрауличну течност у претходни положај. Ова појава је слична сабијању и истезању опруге. Хидропнеуматски еластични елементи су слични пнеуматским, разлика је у томе што се поред компримованог ваздуха у систему налази и нестишљива течност. Верикално померање точкова се преноси на течност, а преко ње на мембрану изнад које се налази гас. Померање точка изазива сабијање гаса и систем се затим понаша слично пнеуматском. Ова врста опруга такође може да послужи квалитетно као амортизер али и регулатор нивоа. На слици 6 је илустрација дела система хидропнеуматског ослањања.



Слика 6. Илустрација дела система хидропнеуматског ослањања

4. ЕЛЕМЕНТИ ПРИГУШИВАЊА (АМОРТИЗЕРИ)

Када возило наиђе на неравну подлогу еластични и пригушни елементи се сабију. Настали удар абсорбује систем ослањања. Систем ослањања спречава контакт огибљене и неогибљене масе (под огибљеном масом подразумевају се сви делови чија тежина оптерећује еластичне елементе (точкови, пнеуматици, елементи система за управљање, поједини елементи система ослањања, делимично полуосовине и најчешће елементи кочионог система). Елементи, тј. масе испод еластичних елемената, чија тежина не оптерећује еластичне елементе, називају се неогибљеном масом). Међутим, опруге ће тежити да се поново испруже тако ослобађајући енергију складиштену у њима. Да би се ове осцилације што брже смањиле и елиминисале користе се пригушни елементи. Огибљене и неогибљене масе осцилују различитим фреквенцијама. На слици 7 је приказано како пригушни елемент (црвена крива) смањује утицај осцилација због неравне подлоге (плава крива, непригушене осцилације).




Слика 7. Огибљена и неогибљена маса

Због постојања еластичних ослонаца у систему ослањања је нормално да се током кретања возила појаве осцилације. Осцилације су непријатне за путнике унутар возила али могу да изазову и озбиљнија динамичка оптерећења и ударе, а задатак система ослањања је да оствари што веће пригушивање осцилација. У пригушивању осцилација у некој мери учествују и остали елементи система ослањања, не само амортизери. Данас се најчешће користе хидраулични амортизери. Принцип рада хидрауличног амортизера се заснива на претварању кинетичке нергије у топлотну захваљујући трењу унутар флуида, тј. уља које се налази у амортизеру. Код савремених возила се углавном користе телескопски хидраулични амортизери. Састоје се од клипа са клипњачом, Који се крећу унутар радног (унутрашњег цилиндра) у којем се налази уље. Ова два дела се налазе унутар спољног цилиндра. На клипу и радном цилиндру се налазе вентили или мали отвори, па се кретањем клипа у цилиндру уље истискује у слободан простор спољног цилиндра. Амортизер своју функцију обавља пригушењем протицања уља кроз вентиле или мале отворе из једног простора у други при кретању клипа у оба смера.

Слика 8. Изглед хидрауличних амортизера

Клип амортизера са клипњачом и заштитном цеви су причвршћени за каросерију, а спољни и радни цилиндар су причвршћени на покретне елементе ослањања. Приликом протока уља кроз вентиле или отворе ствара се трење флуида које генерише топлотну




енегију. Гасно хидраулични амортизери раде на сличном принципу, са том разликом да уље додатно сабија стишљиви гас у амортизеру. На слици 9 је приказана илустрација гасног амортизера.

Слика 9. Илустрација гасног амортизера

Једно од савременијих решења пригушних елемената је магнетно пригушивање. У магнетним амортизерима се не налази уље као у конвенционалним амортизерима. Ови амортизери су пуњени магнетно-реолошком течношћу која је синтетичко уље, које садржи сићушне магнетне честице. Када се на намотаје унутар клипа амортизера пусти напон ствара се магнетно поље, а честице се помере тако да су позициониране нормално у односу на ток флуида кроз отворе клипа и тако стварају отпор течењу флуида. Због већег отпора течењу флуида се отежава померање клипа и тако се укрућује систем ослањања. На слици 10 је приказан начин рада магнетних амортизера.




Слика 10. Начин рада магнетних амортизера

5. СТАБИЛИЗАТОРИ

Еластично ослањање има и негативне стране, једна од њих је нагињање возила у кривини. У циљу смањења нагињања се користе стабилизаторске опруге - стабилизатори, најчешће торзиони. Механички торзиони стабилизатор је конструкцијски једноставан, јефтин и не захтева посебно одржавање. Изводи се углавном у облику двокраке полуге и спонама је везан за систем ослањања, за каросерију возила је везан метално гуменим елементима. Улога стабилизатора је да се супротстави нагињању возила када један точак исте осовине има одступања у вертикалном смеру у односу на други и супротставља се ветикалном померању точка.

Слика 11. Изглед стабилизаторске полуге и пратећих делова

6. ВРСТЕ И КЛАСИФИКАЦИЈА СИСТЕМА ОСЛАЊАЊА

У циљу стицања основне оријентације о могућностима данас примењиваних решења система ослањања на разним врстама возила, корисно је извршити систематизацију према битним карактеристичним величинама.

Према врсти и карактеру елемената за вођење тачка, системи ослањања се деле на:




зависне и независне.

6.1. Зависни системи ослањања

Зависни системи су везани за појам крутог моста, погонског или управљачког код кога крута греда везује леви и десни точак, при чему се померање једног точка у попречној равни преноси и на други точак. Ови системи су најједноставнији, али не пружају могућности обезбеђења правилне кинематике управљања. Примењују се на управљачким мостовима теретних возила. На погонским (неуправљивим) мостовима зависни системи ослањања врло често су заступљени код путничких возила, а код теретних возила, практично, увек.

Слика 12. Изглед зависног система за ослањање

6.2. Независни системи ослањања

Независни системи ослањања се практично обавезно примењују на управљачкиммостовима путничких возила, а све више и на њиховим погонским мостовима. Измеђуточкова једне осовине не постоји директна веза, тако да померање једног точка непроузрокује директно и обавезно померање и другог точка. Оно обезбеђује добар контактса тлом јер се сваки точак независно од другога прилагођава неравнинама пута.



Слика 13. Полузависно ослањање задње осовине

У зависности од тога у којој се равни помера точак при његовом подизању, разликују се системи независног ослањања са померањем точка у:

попречној равни са једном или две попречне вођице, уздужној равни са једном или две уздужне вођице, уздужној и попречној равни са постављаним вођицама под одређеним углом у

односу на попречну и уздужну раван, са вертикалним померањем преко вертикалне вођице.

6.2.1. Померање точкова у попречној равни

Померање точкова у попречној равни може бити: са једном или са две попречне вођице (једнаких или различитих дужина).

Код овог типа вођења долази до промене трага што доводи до бочног клизањапнеуматика и повећаног хабања, као и до промене нагиба што доводи до жироскопскихмомената и „лепршања“ точкова.



Прво решење са једном вођицом даје у основи сличну кинематику точкова као и систем зависног ослањања (са знатним променама трага и угла нагиба точкова).

Други механизам са две вођице исте дужине обезбеђује померање точкова у паралелним равнима без промене угла нагиба точка, али уз осетне промене трага точкова, што доводи до појачаног бочног клизања и брзог трошења пнеуматика. Механизам са две попречне вођице различите дужине доводи и до промене нагиба точка и до промене у трагу точкова. Погодним избором односа дужина горње и доње вођице могу се свести ове негативне појаве на умерене величине (траг точкова 4-5мм, нагиб точка 5-6°).

а) б)

Слика 14. Померање точкова у попречној равниа) са једном вођицом и б) са две попречне вођице

Решења са гибњевима као вођицама су једноставна и економична, али се примењују само код путничким малолитражних возила. Попречне вођице у облику троугла или штапа имају већу крутост од лиснате опруге. Оптерећења која се јављају у току експлоатације у тачкама ослањања точка, далеко су већа на доњим вођицама, па се гибањ обично користи као горња вођица.

6.2.2. Померање точкова у подужној равни

Померање точкова у подужној равни може бити: са једном или са две (чешће) подужне вођице.

Не изазивају промену ни трага точкова, ни нагиба точка. Мења се само међуосно растојање, што није тако велики проблем. Недостатак је неповољна бочна крутост, тј. немогућност преношења великих бочних оптерећења (само код путничких аутомобила малих запремина и релативно ограничених максималних брзина). Подужне вођице су изложене савијању и увијању. Овакав систем је релативно једноставне конструкцијеи често се јавља код возила са предњим погоном при ослањању задњег моста. Врло добра особина је што омогућава велики пртљажни простор.



Слика 15. Померање точкова у подужној равни

6.2.3. Померање точкова у две равни

Код овог конструктивног решења вођице су под одређеним углом у односу на попречну или уздужну раван. Овим се обједињују добре стране претходно описаних механизама. Промене у трагу и нагибу се могу у случају подесно изабраних односа дужине горње и доње вођице остварити у још мањим границама него што је то случај код попречног вођења, уз обезбеђење услова за пријем бочних оптерећења. Стављају се како на управљачке, тако и на погонске точкове. Основна предност је у врло ефикасном пријему хоризонталних реактивних сила и момената, чак и када достижу велике вредности.

Слика 16. Померање точкова у две равни

6.2.4. Померање точкова у вертикалној равни

Остварује се помоћу вертикалне вођице, а одликује се у погледу кинематике точкова врло добрим карактеристикама тј. врло малим, чак никаквим променама нагиба точка и трага точкова. Недостатак је што се тешко конструктивно решавају, а не понашају се добро при дејству бочних сила.



7. ИСПИТИВАЊЕ СИСТЕМА ОСЛАЊАЊА

Proverene metode ispitivanja:

Tačno merenje amortizacije potezne i pritisne sile moguće je samo specijalnim mernim uređajima i to sa demontiranim amortizerima. Ove takozvaneVDA mašine su skupe i iz tog razloga nalaze primenu isključivo kod proizvođača amortizera i vozila.

Provera uz pomoć testera sistema oslanjanja / šok testera je metoda provere bliska praksi koja u roku od nekoliko minuta daje rezultate, te je stoga i za radionice veoma preporučljiva. Merni uređaj izbacuje dijagrame, koji se mogu uporediti sa sigurnosnim dijagramima i na taj način dati siguran zaključak o ispravnosti sistema oslanjanja.

Uporedna vožnja sa novim vozilom istog tipa može isto dovesti do ispravnih zaključaka o stanju sistema oslanjanja na testiranom vozilu.

Za radionice je neizostavna vizuelna kontrola sistema oslanjanja, pri kojoj se već mogu prepoznati neispravni delovi:

Primetni tragovi ulja na amortizerima. Ne smeju se zameniti sa prirodnim uljnim isparenjima na gornjem delu amortizera, podnim zaštitnim sredstvom na cevi amortizera ili prljavštinom.

Potrošeni pritisni graničnici, neobičan izgled, izlizanost pneumatika



8. ЗАКЉУЧАК

Под системом ослањања се подразумевају механизми и елементи који имају задатак да све реактивне силе и моменте који се појављују између точкове и тла у разним условима кретања пренесу на рам или каросерију уз што је могуће веће ублажавање ударних оптерећења, као и обезбеђење потребне стабилности возила посебно при кретању у кривинама.

Основни захтеви које треба да задовољи систем ослањања су:

а) оптималне величине сопствених фреквенција осциловања одређених у зависности од статичког угиба;

б) довољан динамички ход који искључује ударе о граничнике;

ц) потребне кинематичке карактеристике точкова, а у циљу смањења хабања пнеуматика,стабилизације управљачких точкова и побољшање карактеристика понашања возила при кретању и

д) оптималне величине пригушивања осциловања надградње и точкова.



9. ЛИТЕРАТУРА

Јосип Ћ. Ленаси, Томислав А. Ристановић; Мотори и моторна возила, Београд, 2003.

Иван Филиповић, Мотори и моторна возила, Тузла, 2006

www.vrelegume.com

www.wagenint.rs

moodle.mfkg.rs


http://moodle.mfkg.rs/

Documents

Zavrsni Rad Vladimir Antanasijevic, Системи за ослањање возила