Проектирование спортивных подвесок (I)

Рис. Emmetec

Подвески, предназначенные для транспортных средств, участвующих в соревнованиях на гоночных трассах или на обычных дорогах, требуют специальной конструкции и выбора соответствующих компонентов.

Конструкция всех специальных подвесок должна предшествовать принятию конкретных технических допущений, характеризующих свойства модифицированного транспортного средства. Поэтому предположим, что мы создаем спортивную подвеску для автомобиля с передним приводом, вес которого составляет около 1 100 кг, из которых 68% - для передней оси, 32% - для задней оси и равномерно распределены по правой и левой сторонам. Масса неподрессоренной части (шина, обод колеса, ступица колеса, тормозной диск и тормозная колодка, корпус амортизатора и т. Д.) Составляет около 25 кг на колесо, а масса пружины на переднее колесо составляет около 350 кг, а заднее колесо - 150 кг. ( Рис. 1 ). Передняя подвеска является традиционным типом McPherson, поэтому колесо, амортизатор и гибкая шайба имеют одинаковый рычаг (1: 1), то есть они всегда будут совершать один и тот же ход с одинаковой скоростью ( рис. 2 ).

Рис. 1. Схема расположения масс в транспортном средстве с передним приводом, подвергнутым модернизации спортивной подвески

Рис. 2. В подвеске типа McPherson пружина, амортизатор и ступица колеса движутся, выполняя один и тот же ход с одинаковой скоростью.

Рис. 3. В подвеске с тянутыми (или продольными) поперечными рычагами эластичные шайбы и амортизатор могут иметь усилие, меньшее или большее, чем у колес

Кроме того, предположим, что в задней подвеске используется продольное звено, в гибкой шайбе используется спиральная пружина с рычагом, равным половине рычага (1: 2), а демпфер имеет рычаг, еще менее выгодный, потому что это колесные рычаги 1: 2,5 ( Рис. 3 ).

Новая гибкая шайба

Существуют программы для расчета приближенно подходящих параметров гибкой шайбы подвески. К сожалению, они не очень практичны, потому что для получения результата расчетов необходимо ввести ряд данных, к которым трудно получить доступ, таких как вертикальная и поперечная жесткость плеча шины или параметры, связанные с упругостью стабилизатора поперечной устойчивости. Поэтому мы предлагаем другой, простой и практичный метод, который позволяет вам достичь своей цели после небольшой корректировки, которая проводится в любом случае.

Прежде всего, необходимо выбрать нагрузочные пружины, которые под весом автомобиля позволяют отклонить подвеску на 4 см ( рис. 4 ). В нашем примере масса пружины на каждое переднее колесо (Msa) составляет 350 кг. Так как рычаг рычага пружины равен рычагу рычага колеса (1: 1), мы выбираем пружину (Ка), которая отклоняется на 4 см под давлением 350 кг. Поэтому:

Ka = Msa / ход пружинных витков = 350 кг / 4 см = 87,5 кг / см

Конечно, в продаже нет пружин со свойством 87,5 кг / см, поэтому мы выбираем продукт с наиболее похожими параметрами, например, 90 кг / см или 80 кг / см. Если вы сомневаетесь, лучше выбрать пружину более мягкой, потому что слишком мягкую подвеску легче исправить, чем слишком жесткую.

Что касается задней оси, мы должны сделать расчеты для различных рычагов колеса и пружинных рычагов. Если бы рычаги заднего колеса и задней пружины были равны, параметры задней пружины были бы следующими:

Kp1 = Msp / ход витков пружины = 150/4 = 37,5 кг / см

В нашем случае пружина имеет плечо рычага, равное половине длины рычага колеса, поэтому один и тот же крутящий момент требует вдвое большего усилия, то есть необходимо умножить ранее полученный результат (Kp1) на 2:

Kp2 = 2 * Kp1 = 2 * 37,5 кг / см = 75 кг / см

Рычаг пружинного рычага, наполовину короче рычага колеса, заставляет эту силу появляться в середине хода (2 см вместо 4 см). Следовательно, мы должны умножить приведенный выше результат на два, и таким образом:

Kp = 2 * 2 * Kp2 = 2 * 2 * 37,5 кг / см = 150 кг / см

Другими словами, если плечо рычага пружины уменьшается вдвое по отношению к плечу рычага колеса, параметры пружины увеличатся в четыре раза по сравнению с теми, которые были бы получены с пружиной, имеющей тот же рычаг, что и рычаг колеса ( рис. 5 ). Если рычаг рычага в три раза длиннее, результат нужно умножить на 3 * 3 = 9. И так далее. То же самое относится и к амортизатору.

Подбор корпуса амортизатора

Размеры амортизатора требуют определения высоты автомобиля после модернизации. Предположим, что он будет на 3 см ниже оригинальной версии. Затем с помощью маскирующей ленты контрольные точки размещаются непосредственно над крылом и позволяют измерять их расстояние от центра колеса рядом с автомобилем, установленным на земле и поднятым на подсознательный подъемник. Разница между этими двумя расстояниями равна ходу подвески в фазе растяжения. В случае передней оси это похоже на ход амортизатора, в то время как для задней оси это не так - из-за различных рычагов рычага.

Рис. 4. Новая пружина передней оси имеет отклоненный вес 350 кг после прогиба 4 см.

Рис. 5. На задней оси рычаг рычага пружины равен половине рычага рычага, что придает удвоенное усилие в середине хода, поэтому пружина должна быть в четыре раза жестче, чем при равной длине плеча.

Затем снимите имеющиеся амортизаторы и определите их размеры. Новый корпус переднего амортизатора может быть короче старого на 3 см. Таким образом, будет сохранен ход амортизатора в фазе сжатия и возможность использования высокоэластичной шайбы с прогрессивными характеристиками, что позволит лучше компенсировать неровности дорожного полотна. Это означает более комфортное вождение (что особенно важно, если подвеска также будет использоваться на дорогах общего пользования). Если при таком укорочении амортизатор будет слишком коротким, его можно укоротить всего на полтора сантиметра (половина опускания автомобиля). Тогда корпус амортизатора будет длиннее и, следовательно, жестче по отношению к боковым нагрузкам. Однако он также будет иметь более короткий промежуток в фазе сжатия, что означает, что необходимо использовать более низкие и более жесткие шайбы, то есть менее удобные.

Подключение к шасси

Затем измеряется верхняя часть амортизатора, используемая для посадки пружины. Следующие вопросы должны быть рассмотрены в этой операции:

• осевой размер раструба и любых втулок должен быть как можно меньше, чтобы не чрезмерно ограничивать ход амортизатора во время фазы сжатия;

• узел пружинного амортизатора ( рис. 6 ) должен вращаться вокруг своей оси, чтобы колеса могли вращаться;

• упорный подшипник, расположенный между пружиной и металлическим кольцом ( рис. 7 ), должен обеспечивать свободу вращения винта шатуна, чтобы колесо работало тише и точнее при повороте.

Также необходимо проверить вибрации и поперечные и продольные прогибы относительно кузова транспортного средства, чтобы следить за движениями ступиц колес как при растяжении, так и при сжатии амортизатора. Ограничение этих вибраций и точная регулировка прогибов облегчают замену стандартного кронштейна шарнирным демпфером ( рис. 8 ), что, однако, не всегда разрешено в спортивных соревнованиях. Он также не рекомендуется для транспортных средств, используемых для дорожного движения, поскольку он вызывает повышенную вибрацию и шум. В целом, стандартный резиновый кронштейн со стальным сердечником ( рис. 9 ) или резинометаллическим стержнем ( рис. 10 ) дает удовлетворительные результаты.

Рис. 6. Ступица колеса в подвеске Макферсона может выполнять движения вперед и назад (ускорение и торможение), вверх и вниз (поворот) и вращаться вокруг оси управления (поворот колеса), т. Е. Соединение амортизатора с шасси должно быть подвержено воздействию перечисленные направления

Рис. 7. Упорный подшипник, расположенный между металлическим кольцом и пружиной, уменьшает трение в узле амортизатора при повороте колеса

Самое простое решение - прикрепить пружину и шток поршня к суппорту, поддерживаемому кронштейном, но это не оптимально, потому что:

• иногда не соответствует условиям, указанным в пунктах A, B и C;

• в фазе сжатия гнездо может ударить по металлическим частям, вызывая шум;

• все нагрузки амортизатора и пружин концентрируются в одной точке, которая может не выдержать воздействующих на него сил, что приводит к серьезным последствиям.

Рис. 8. Кронштейн из легкого сплава с шарниром позволяет безопасно сконцентрировать силы, действующие на пружину и амортизатор

Рис. 9. Резиновая скоба с металлическим сердечником разделяет точки приложения пружины и усилия амортизатора

Поэтому наилучшим решением, по-видимому, является решение, в котором пружина вызывает натяжение внешней стороны резинового кронштейна или металлической части резинометаллического кронштейна (стойкого к нагрузкам), а шток поршня амортизатора прикреплен к центру кронштейна.

Решение, в котором все напряжения пружины и демпфера концентрируются в одной точке чашки, поддерживающей пружину, лучше использовать в случаях, когда возможно установить шарнирный кронштейн.

Для получения более подробной информации посетите www.emmetec.com и www.orpav.com и подпишитесь на бесплатное профессиональное обучение там. CDN ,

Рис. 10. В случае резинометаллического кронштейна сила амортизатора сосредоточена посередине (красная стрелка), а сила пружины - по краям элемента (зеленая стрелка)