Что такое рессоры и какие достоинства у рессорной подвески

Листовые рессоры

Листовые рессоры применяют в современном подвижном составе редко. Рессоры сочетают в себе свойства упругих элементов и гасителей колебаний. Однако недостатками таких рессор являются большая трудоемкость их изготовления и ремонта, значительная масса, непостоянная сила трения между листами (например, у новых рессор пассажирских вагонов она равна 6–8% статической нагрузки, а в процессе эксплуатации повышается до 20–25%, что нередко приводит к выключению рессор). Листовые рессоры не смягчают горизонтальные толчки.

По форме различают листовые рессоры незамкнутые (подвесные) (рис. 1, а) и замкнутые (эллиптические) (рис. 1, б). Незамкнутая листовая рессора состоит из нескольких наложенных один на другой листов разной длины, соединенных посередине шпилькой и хомутом. Для устранения бокового сдвига листам часто придают желобчатый профиль.

Рис. 1 – Листовые рессоры: а – незамкнутая; б – замкнутая

Подвесные листовые рессоры имели наибольшее распространение в нетележечных вагонах, кроме того, их применяли и в тележках четырехосных вагонов. Эти рессоры собраны из нескольких наложенных друг на друга, изогнутых по дуге окружности, постепенно укорачивающихся стальных листов. Посередине листы соединяются шпилькой и прочно насаженным на них (надевается в горячем состоянии) стальным хомутом.

Изготовляют листовые рессоры преимущественно из желобчатой рессорной стали, профиль которой способствует удержанию листов от перемещения относительно друг друга в поперечном направлении. Кроме желобчатой, используется и плоская полосовая сталь.

Листовая рессора

Листовая рессора характеризуется размерами в свободном состоянии и под нагрузкой. Расстояние между центрами ушков коренного листа в выпрямленном состоянии называется длиной рессоры. У грузовых вагонов она обычно составляет 1040–1100 мм, а у пассажирских – 1000–1800 мм и реже 2000 мм. Расстояние между центрами ушков коренного листа ненагруженной рессоры называется длиной хорды.

Расстояние, измеряемое посередине рессоры, между прямой, проходящей через центр ушков, и верхним (коренным) листом в свободном состоянии рессоры называется фабричной стрелой прогиба. Расстояние от прямой, проведенной через центры ушков коренного листа, до нижней поверхности хомута, которой он опирается на буксу, называется высотой рессоры.

Под действием нагрузки происходит выпрямление рессоры и вследствие этого уменьшение фабричной стрелы. Величина осадки рессоры под грузом, определяемая как разница между фабричной стрелой и стрелой в нагруженном состоянии, называется прогибом. Величина его имеет большое значение для спокойного хода вагона.

Устройство и принцип работы автомобильной рессоры

О том, что такое рессоры, знали ещё изготовители телег и карет, так как эта часть механического транспортного средства в инженерных конструкциях используется давно. Она используется для передачи силовых динамических и статических нагрузок от рамы либо кузова к ходовой части.

Конструкция этой части подвески является простым набором из пластин разной длины. Они собраны в пачку от самой длинной (с проушинами на конце) до самой короткой и соединены металлическими хомутами. Крепление в легковушках или джипах осуществляется под мостом, а в грузовиках непосредственно над мостом.

Передача нагрузки на изгиб происходит как при нагрузке упругой балки. В последнее время всё чаще используется не набор листов, а монолистовая балка. В гашении колебаний помогают вмонтированные амортизаторы. Основная задача, закладываемая в такую подвеску автомобиля, состоит в том, чтобы гасить вертикальные колебания.

Эллиптические рессоры

Эллиптическая рессора состоит из двух незамкнутых листовых рессор, повернутых вогнутой стороной друг к другу и соединенных по концам шарнирами, скобами или специальными наконечниками. Эти рессоры называются эллиптическими потому, что в первых эллиптических рессорах вогнутые стороны коренных листов образовывали эллипс.

Эллиптические рессоры имеют большую гибкость по сравнению с подвесными и применяются преимущественно в центральном рессорном подвешивании тележек пассажирских и грузовых вагонов. Для восприятия значительных нагрузок такие рессоры ставят группами в несколько рядов. В таком случае эллиптические рессоры называются двух-, трех-, четырехрядными и т. д.

На вагонах железных дорог применялось несколько типов эллиптических рессор. Они отличаются между собой главным образом соединением концов коренных листов. Наиболее распространенной рессорой, обладающей лучшими свойствами по сравнению с другими рессорами, так как она проста по конструкции и в изготовлении, сборке и разборке, а также обладает хорошей гибкостью, является рессора, сконструированная техником Н. К. Галаховым.

Эллиптическая рессора Галахова (рис. 2, а) состоит из половин – верхней и нижней, составленных каждая из нескольких изогнутых листов одинакового профиля. Обе половины соединяются вместе двумя наконечниками (5) и (1) (рис. 2, б) специальной формы, прикрепляемыми к концам коренных листов короткими болтами или заклепками (2).

Наконечник (5) нижней половины имеет продольный буртик с радиусом закругления 8 мм, а по наконечнику (1) верхней половины проходит продольный желоб. В собранной рессоре буртик с желобом образуют полушарнир. Чтобы верхняя половина рессоры не смещалась относительно нижней в поперечном направлении, в средней части наконечника (5) сделан вырез (4) шириной 40 мм, а в наконечнике (1) – вырез с приклепанным сухарем (3) такой же ширины. Собирается и разбирается рессора Галахова легко, что удобно при ремонте, установке и перевозке.

Рис. 2 – Эллиптическая рессора Галахова и ее концевые шарниры

Читать далее:  После замены ремня грм машина не заводится: причины и решение проблемы

Рессоры Галахова изготовляют из желобчатой стали сечением 76×10 мм. Каждый пакет рессоры (незамкнутая половина одного ряда) собирается из шести-семи листов. Длина хорды в свободном состоянии составляет 850–930 мм, а фабричная высота – около 400 мм. Стрела прогиба (в) у эллиптических рессор измеряется между коренными листами верхней и нижней половины около хомутов, а высота рессоры (г) – между наружными наборными листами. Расстояние между центрами наконечников коренных листов незагруженной рессоры называется длиной хорды (б), а загруженной – длиной рессоры (а).

Эллиптические рессоры (рис. 3) ставятся в некоторых типах тележек грузовых вагонов вместе с пружинами. Они состоят из двух листовых рессор с небольшим изгибом коренных листов, концы которых входят в специальные литые стальные наконечники. Наборных листов по четыре. Будучи разъемными, эти рессоры удобны при сборке и постановке на тележки.

Рис. 3 – Эллиптическая рессора тележек грузовых вагонов

Разновидности рессор

На современных серийных автомобилях используются такие листовые типы рессор:

  • параболический (малолистовая разновидность);
  • эллиптический (по форме напоминает эллипс);
  • четверть-эллиптическая;
  • полуэллиптическая;
  • 3/4-эллиптическая.

Также можно встретить торсионный тип и цилиндрический. В первом случае используется упругий стержень, работающий на скручивание (актуально для военной техники), а во втором – главная роль отведена стальному пруту, скрученному по спирали, в виде конуса либо чашеобразной формой (применяется в ж/д технике).

Для изготовления листов применяется конструкционная листовая сталь марок 50ХГ, 50ХГА, 50ХГФА, 55С2А, 65С2ГВА, 70. В результате проявляется стойкость к механическому износу готового изделия.

В автомобилестроении нашего времени существует несколько типов рессор, но для обычных серийных авто самое большое распространение получил листовой тип конструкции.

Данная разновидность представляет собой набор стальных листов, которые между собой соединяются специальными хомутами и монтируются на ходовую часть транспортного средства.

Рессоры для транспортного средства

Поскольку этот автомобильный узел должен выдерживать повышенные нагрузки, его производят из прочной закаленной стали. По своей форме данная часть ходового агрегата является листами стали прямоугольной формы, которые изогнуты на подобии «серпа».

Чтобы обеспечить всей конструкции дополнительную упругость, каждый лист модифицирован так, что обладает разной степенью изогнутости. Чтобы предотвратить боковое смещение и обеспечить максимально надежную фиксацию, листы имеют форму желоба.

Поскольку рессоры всегда эксплуатируются в условиях постоянных деформирующих движений, то специфика их производства обеспечивает высочайшую стойкость к механическому износу.

В современных моделях легковых автомобилей такой тип узлов используется очень редко. Этому есть несколько причин. Основной из них является то, что легковые машины обычно предназначены для использования на высоких скоростях. При этом к подвеске выдвигаются повышенные требования по надежности и управляемости.

Кольцевые рессоры

Кольцевые рессоры применяются преимущественно в случаях, когда требуется обеспечить высокую жесткость в малых габаритах (например, в некоторых конструкциях поглощающих аппаратов автосцепки). Достигается это за счет рационального использования материала колец и наличия сил трения между кольцами. Для обеспечения стабильного трения и предотвращения заклинивания применяется смазка.

Кольцевые рессоры (рис. 4, а) представляют собой жесткий упругий элемент для восприятия сжимающих осевых нагрузок. Кольцевая рессора состоит из набора термически обработанных колец, соприкасающихся коническими поверхностями Под действием нагрузки Р, несмотря на значительные силы трения на конусных поверхностях колец, препятствующие их относительному скольжению, они вдвигаются одно в другое.

Кольца, передавая усилия своими коническими поверхностями, деформируются: внешние подвергаются упругому растяжению, а внутренние – упругому сжатию. В результате общая высота рессоры H уменьшается. После снятия нагрузки, так как угол конусности β больше угла трения р = arct μ (где μ – коэффициент трения скольжения), рессора восстанавливает свои прежние размеры за счет сил упругости.

Рис. 4 – Кольцевая рессора и диаграмма ее работы

Величина работы сил трения между кольцами (рис. 4, б), совершаемой при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки.

Расположение рессор

Рессора Галахова

Чаще всего в автомобилестроении рессоры устанавливаются на грузовые транспортные средства. При этом выделяют передние и задние конструкции.

Передние в основном предназначены для обеспечения комфортабельности езды в кабине. Задние же обычно имеют другое назначены – несение большей части нагрузки, для этого данный тип автомобильного узла усиливают.

Такое усиление обычно достигается благодаря добавлению большего количества листов. Самой высокой нагрузке подвергается нижняя часть конструкции, в результате чего туда устанавливаются 2-3 специальные коренные рессоры. Хотя такое решение и способствует снижению комфортабельности езды, но значительно увеличивает жесткость подвески.

Чтобы обнаружить, где в автомобиле располагаются рессоры, необходимо заглянуть под кузов или под грузовую часть. Этот узел может быть как в передней части, так и сзади. Во втором случае монтируется более жёсткая, выдерживающая значительные нагрузки модель.

Читать далее:  Передняя и задняя подвеска ВАЗ 2106 ремонт ходовой своими руками установка двойного стабилизатора

Усиление проводится за счёт вмонтированных дополнительных листов. Усилить конструкцию помогут добавленные две-три коренные рессоры. Подобное решение снизит комфорт, но увеличит жёсткость.

Торсионные рессоры

В подвешивании вагонов применяют торсионные рессоры (рис. 5). Такая рессора состоит из прямого вала (торсион 4), один конец которого опирается на кронштейн (5), а другой пропущен через опорную втулку (2) с подшипниками (3) и снабжен рычагом (1), к которому прикладывается нагрузка Р. Вал по концам крепится с помощью шлицевых соединений Рычаг (1) прикреплен к буксе, а втулка (2) – к раме тележки.

Эллиптическая рессора на вагоне

Так как один конец вала жестко закреплен на раме, то нагрузка, передаваемая на рычаг от буксы, подвергает вал скручиванию. Вследствие деформации вала вертикальные перемещения буксы совершаются упруго. Торсионы изготовляют из специальной хромоникельмолибденовой стали и подвергаются тщательной термической обработке.

Рис. 5 – Торсионная рессора

В отличие от витых пружин торсион испытывает деформацию чистого кручения, поэтому при равных нагрузках его масса меньше, чем у пружины. Однако стоимость изготовления торсиона и устройств для его крепления выше, чем у пружины. Торсионные рессоры применяются в некоторых тележках заграничных вагонов.

Достоинства и недостатки рессор

Рессорная подвеска имеет несколько преимуществ перед другими типами подвесок:

  • При использовании рессор отпадает необходимость в различных рычагах и реактивных штангах. Сравнивая заднюю рессорную подвеску у Волги и пружинную у Жигулей, можно сразу заметить, что у последней гораздо больше рычагов и соответственно запрессованных в них резиновых втулок, которые достаточно часто требуют замены. Разборка такой конструкции после пары лет эксплуатации может доставить немало “приятных” минут. А в независимой подвеске рычагов и сайлент-блоков еще больше.
  • Еще одно достоинство рессорной подвески – ее компактность. Рессоры не выступают в багажник, как пружины, поэтому нередко их ставят вместо пружин на грузопассажирские модификации легковых автомобилей (пикапы, “пирожки”).

Распространено заблуждение, будто подвеска на рессорах обязательно жесткая. В принципе ее можно сделать достаточно мягкой, хотя рессоры при этом получаются длинными. Вспомните Чайку и ЗИЛы-«членовозы» – хотя сзади там стоят рессоры, подвеска у них явно комфортабельнее, чем у тех же Жигулей.

Схема устройства подвески

К недостаткам рессорной подвески можно отнести необходимость периодической смазки и замены пластмассовых прокладок между листами рессор, иначе они начинают скрипеть и “дробить” на неровностях. Из-за межлистового трения рессора помогает амортизаторам демпфировать колебания. Если амортизаторы “убитые” ( как проверить амортизаторы), это незаметно, но если они работают нормально, такая “помощь” приводит к тому, что мелкие неровности беспрепятственно передаются на кузов.

Правда в последнее время все большее распространение получают малолистовые и даже однолистовые рессоры из композитных материалов, в которых межлистовое трение существенно снижено или вообще отсутствует.

Не способствует популярности рессорной подвески и тот факт, что ее достаточно трудно сделать независимой.

Как и все элементы подвески, рессорные листы обладают позитивными и негативными характеристиками. Одними из важных достоинств служат относительная простота изготовления, ремонта и монтажных/демонтажных работ. Этот узел не боится перегрузок и дорог низкого качества, где имеются не только выбоины, но и множество ям.

Благодаря пружинным характеристикам гасятся колебания, возникающие во время разгона либо торможения, а также при возникновении заносов. Компактность подобной подвески обеспечивается её расположением снизу, что экономит багажное пространство в багажной части автомобиля.

Основной недостаток состоит в том, что происходит быстрый износ. Виновниками зачастую становятся автомобилисты, которые перегружают машины больше нормы, что приводит к проседанию и потере пружинных качеств. Не всем автовладельцам нравится то, что за листами, стянутыми хомутами, приходится периодически ухаживать, а также контролировать состояние смазки проушин. Если процедуру не проводить своевременно, то появятся посторонние шумы и существенно увеличится износ трущихся поверхностей.

Тарельчатые рессоры

В тарельчатых рессорах сопротивление деформации складывается из упругих сил и сил трения между фрикционными поверхностями соприкасающихся шайб – тарелок. Данные рессоры в вагоностроении применяют редко.

Тарельчатые рессоры (рис. 6) состоят из упругих элементов (тарелок), имеющих вид усеченного конуса с углом подъема γ и внутренней высотой h, соединенных попарно в секции так, чтобы они соприкасались точно по периметру (внутренняя и наружная кромки совпадают). В результате действия силы Р стенки тарелок изгибаются и угол подъема γ уменьшается.

Рис. 6 – Тарельчатая рессора

При наличии определенного числа секций можно получить необходимую величину осевой деформации (прогиб) тарельчатой рессоры. Секции тарельчатых рессор собираются обычно на центрирующих оправах или гильзах. Между тарелками иногда устанавливают шайбы, которые способствуют увеличению жесткости за счет сил трения, развиваемых при скольжении кромок тарелок по шайбам.

Тарелки изготовляют методом холодной или горячей штамповки из листовой кремнистой стали толщиной 0,5–10 мм с последующей термической обработкой (закалка и отпуск).

Советы по уходу за рессорами

Чтобы рессорная подвеска служила долго и не добавляла хлопот, необходимо соблюдать некоторые правила. Желательно выбирать дороги с качественным покрытием или ровной поверхностью (для грунтовых шоссе). При перевозе грузов не рекомендуется превышать допустимый тоннаж.

Негативно сказывается на длительности ресурса резкие торможения и старты. Если выявлены проблемные листы, то важно их своевременно заменить на новые. Когда возникает скрип снизу, то высока вероятность отсутствия смазки в трущихся поверхностях, поэтому её нужно добавить в проушины и подтянуть хомуты.

Резиновые рессоры

В рессорном подвешивании вагонов в качестве упругих элементов применяют резиновые детали, называемые резиновыми рессорами. Важное достоинство таких рессор состоит в том, что они выполняют одновременно две функции: упругого элемента и гасителя колебаний не только механических, но и звуковых.

Читать далее:  Подвеска МакФерсон - устройство, принцип работы, плюсы и минусы

Эти рессоры обычно армируют металлическими пластинами, которые прочно скрепляют с резиной вулканизацией или склеиванием. Такая конструкция более жестка, надежна и долговечна.

На (рис. 7) показан буксовый узел тележки с резиновой рессорой (5), которая размещена между корпусом буксы (2) и нижней плоскостью боковины (1) тележки. Испытания показали, что применение надбуксовых резиновых рессор снижает динамические нагрузки необрессоренных масс тележки.

Рис. 7 – Резиновая рессора в буксовом узле тележки грузового вагона

Почему рессоры редко устанавливают на легковые машины

Все же рессоры заточены на большие веса и перегрузки, а вот на легковых машинах такого нет! Еще одна особенность это то, что пружины делают подвеску намного комфортнее (ямы глотаются «на раз»), вы не будете прыгать на сиденьях как на «козлике».

Рессорная же подвеска, установленная на легковой авто, сделает подвеску не выносимо жесткой, любая кочка будет чувствоваться «пятой точкой». Также страдает и управляемость, ведь ход подвески сильно ограничен.

Если сказать проще — то на легковых вариантах, такая конструкция просто не нужна! Вы же не будете перевозить грузы в 3 – 5 тонн.

Использование рессор актуально для высоконагруженного транспорта. К нему не относятся легковые автомобили. Также у этого типа подвески существенно ниже комфортность для пассажиров в отличие от пружинных конструкций, так как практически каждая кочка будет отзываться на сиденье.

Данный тип амортизации авто более жёсткий, чем тот, что установлен в спортивных моделях авто. К минусам принято относить потерю остроты управления из-за ограниченности хода. Рессоры лучше себя проявляют под умеренной нагрузкой, например, в пикапах, фургончиках или грузовичках.

Пневматические рессоры

Одним из современных направлений в улучшении динамических и ходовых качеств подвижного состава является применение пневматических рессор. Такими рессорами оборудованы, например, тележки вагонов РТ-200. Эти рессоры позволяют автоматически поддерживать кузов на определенном расстоянии от уровня рельсов независимо от загрузки вагона, что достигается за счет изменения давления воздуха в рессоре. Они имеют высокую выносливость, малую массу и значительно улучшают вибро- и шумоизоляцию.

В последнее время в тележках пассажирских вагонов начинают применять пневматические рессоры (рис. 8, а). В качестве упругого элемента в них используется сжатый воздух или другой газ, заключенный в эластичную резинокордную оболочку (2) с металлическими армирующими деталями или в металлический цилиндр с поршнем.

Рис. 8 – Пневматическая рессора: а – общий вид; б – силовая характеристика; 1 – патрубок для подвода воздуха; 2 – резинокордная оболочка; 3 – опоясывающее кольцо; 4 – нижняя опора

Силовая характеристика пневматической рессоры (рис. 8, б) представляет собой ломаную кривую, в которой участок I соответствует статической, а II – динамической возникающей при колебаниях вагона деформации рессоры.

В рессорном подвешивании вагонов применяются пневматические рессоры баллонного (рис. 9, а), диафрагменного (рис. 9, б) и смешанного (рис. 9, в) типов.

Рис. 9 – Разновидности пневматических рессор

Наибольшее распространение получили пневмоэлементы диафрагменного типа, так как они имеют регулируемые параметры вертикальной и горизонтальной жесткости.

Система пневматического подвешивания вагона (рис. 10) обычно состоит из пневморессоры (3) с дополнительным резервуарам (1), который снабжен дросселем (2), регулятора положения кузова (4), трубопровода (5), главного резервуара (6) и компрессора (7).

Рис. 10 – Схема пневматического подвешивания

При увеличении нагрузки кузова Р происходит сжатие пневморессоры (3). Тогда отверстие (б) в золотнике регулятора (4) соединяется с каналом (а) и сжатый воздух из главного резервуара (6) поступает в пневморессору, в результате чего кузов вагона приподнимается на прежнюю высоту. При уменьшении нагруки Р кузов вагона поднимается вверх, выточка (в) в золотнике регулятора соединяет пневморессору с атмосферой через канал Ат, давление в пневморессоре уменьшается и кузов опускается на заданную высоту, при которой все отверстия в золотнике перекрываются.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector