Окачване

Предмети:

Обща работа на системата за окачване
McPherson
Бобина окачване
Пролетна константа
Листово окачване
Въздушно окачване
Торсионна пружина
Хидропневматично окачване

Обща работа на системата за окачване:
Целта на системата за окачване е да абсорбира движенията при шофиране по неравности по пътната настилка възможно най-добре, така че да се поддържа най-голям комфорт при шофиране. Пътното поведение също влияе върху окачването. Ако окачването е много гъвкаво (помислете за стари американски коли), поведението на пътя ще бъде много по-лошо от кола с твърдо окачване. Това е така, защото една много гъвкава кола губи сцеплението си при отскачане (напр. при рязко спиране или вземане на остри завои). Налягането на гумите върху пътната настилка с ресорно колело е много по-малко от компресирано колело и следователно ще се плъзга много по-бързо. При остри завои с висока скорост шансът за избиване също ще бъде много голям, тъй като сцеплението на гумите от вътрешната страна на завоя е минимално.
Когато кола с много плавни ресори се движи по хълмиста, павирана пътна настилка, колата ще се люлее много, когато отскочи. Когато колата е ресорирана, налягането върху гумите е по-малко и в този момент има малко или никакво възможно спиране или управление.
При автомобил със твърда пружина, особено спортни автомобили или спуснати коли, сцеплението на всичките 4 колела ще бъде възможно най-голямо при остри завои. Стабилизиращата щанга и размерът на гумите също оказват голямо влияние върху това. Когато спусната кола се движи по хълмиста павирана пътна настилка, колата ще остане стабилно на пътя и следователно няма да има проблеми с внезапно рязко спиране в разгънато положение.

Гъвкавото и твърдо окачване (при автомобили с винтови пружини) е свързано със степента на пружина. За оптимизиране на окачването на автомобил (в зависимост от конструкцията) могат да се монтират гъвкави пружини за комфорт (линейни пружини) или по-твърди пружини за спортен дух (прогресивни пружини). Повече за това в главата за константата Spring, по-надолу на страницата.

Макферсън:
Голямото предимство на окачването McPherson е, че пружината и амортисьорът са комбинирани. Това спестява много място и също така е лесно за конструиране при проектирането на автомобила. В резултат на това производствените разходи също са ниски.
Окачването McPherson е по-нататъшно развитие на окачването с два напречни носача (наричано още конструкция с двоен носач). Горният носач е заменен от буталния прът на амортисьора, който вече поема и страничните сили. Следователно, в случай на сблъсък с колелото (от друго превозно средство или при удар в бордюр), обикновено се получава незабавна повреда на буталния прът. Това се деформира много бързо и затова е криво. След това трябва да се смени целият амортисьор.
Окачването McPherson винаги се използва в предната част на автомобила. Понякога се използват и подпори на задния мост, но те не са от типа McPerson. В задното окачване винтовите пружини и амортисьорите често са проектирани отделно.

Горният лагер е разположен отгоре на подпората. Горният лагер прави възможни движения на волана. Подпората често е прикрепена към каросерията под капака чрез винтови връзки. Така че това е фиксирана точка. Горният лагер, разположен отдолу, гарантира, че цялата опора може да се върти плавно спрямо горната фиксирана точка. Тази система с носеща функция и точка на въртене с горен лагер се нарича система McPherson.

Окачване на бобина:
Работата на винтовата пружина не се основава на огъване, както може би си мислите първо, а на усукване (усукване). Когато пружината се натисне, спиралната пръчка ще се усуче. Цялото тегло на автомобила се поддържа от винтовите пружини. Спиралната пружина е затворена между горния лагер и долната опора на пружината. Когато превозното средство се компресира, горният лагер ще избута винтовата пружина надолу. Тъй като се усуква, се генерира противодействаща сила. Това противодействие в крайна сметка е пружиниращият ефект. Колкото повече противодействие упражнява пружината, толкова по-мощна е пружината.

Константа на пружината:
Гъвкавостта на една пружина се показва от константата на пружината. Скоростта на пружината на линейната спирална пружина е различна от тази на прогресивната спирална пружина. При линейна пружина разстоянието между всички навивки е еднакво. При прогресивна пружина тези разстояния не са равни; в горната или долната част на пружината намотките ще бъдат разположени по-близо една до друга, отколкото другаде. Разликата между тези два вида пружини може да се види на изображението:

При линейна пружина пружината винаги се свива на определено разстояние при определено тегло. По-долу е даден пример за движението на линейна пружина:

+100 кг допълнително натоварване, колата потъва 2 см.
+200 кг допълнително натоварване, колата потъва 4 см.
+300 кг допълнително натоварване, колата потъва 6 см.

Сега има връзка между теглото и разстоянието с тази линейна пружина. Компресията на линейна пружина е показана по-долу; колкото по-голяма е силата върху пружината, толкова по-голям е ходът на окачването. Линиите са прави, защото разстоянието между всички навивки на пружината е еднакво.

При прогресивна пружина няма връзка между тегло и разстояние. Тази пружина става все по-твърда, докато се компресира допълнително. Първата част е лесна, но с увеличаване на натоварването пружинира все по-малко. Това е така, защото намотките са по-близо една до друга в горната част. По-долу е даден пример за движение на пружината на прогресивна пружина:

+100кг допълнително натоварване, колата потъва 2см.
+200кг допълнително натоварване, колата потъва 3см.
+300кг допълнително натоварване, колата потъва 3,5см.

По-долу е графиката на прогресивна пружина. Първоначално ходът на пружината ще се увеличи с увеличаване на силата на пружината. Линията не е права, а е наклонена нагоре. Това означава, че докато силата върху пружината се увеличава допълнително, ходът на пружината става все по-малък. Следователно колата ще се отклонява все по-малко и по-малко с увеличаване на силата върху пружината.

Производителите на автомобили винаги търсят най-доброто съотношение между комфорт и пътни качества на автомобила. Ходът на пружината може да се регулира чрез регулиране на прогресивността на пружината (чрез поставяне на повече или по-малко намотки близо една до друга). Диаметърът на самата намотка също оказва голямо влияние върху възможното усукване. Това ще бъде различно за всяка кола. Предлагат се и различни видове пружини за един и същи тип автомобили с различен обем на цилиндъра, тип двигател (бензин или дизел), спортен пакет и др.
Спускащите пружини често се свиват много в първата част, така че колата вече е по-ниско над пътната настилка в неутрално положение. Това трябва да затрудни компресирането на колата, така че пружините са направени допълнително прогресивни. В противен случай превозното средство би се ударило в пътната настилка твърде бързо. Тъй като пружините се компресират по-лесно, превозното средство става по-твърдо; Това се преживява като неприятно от някои хора.

Листово окачване:
Листовите пружини се състоят от множество листа, които са монтирани един върху друг. Горният лист се нарича основен лист. Колкото повече листа има една пружина, толкова по-здрава и твърда става тя. В миналото понякога са били монтирани под леки автомобили. Тогава листовата пружина се състоеше само от няколко листа, понякога дори само от основния лист. Те все още се използват в търговски превозни средства, въпреки че разбира се са много по-дебели. Средните части на листовите пружини са прикрепени към оста, а краищата към тялото или шасито. Пружинното движение се получава чрез огъване на множеството листа в средата на общата дължина.

Има 2 различни вида листови пружини:

Трапецовидна пружина: Листата на пружината са с различна дължина и навсякъде са с еднаква дебелина.
Параболична пружина: Всички листа на пружината са с еднаква дължина и са по-дебели в средата, отколкото в краищата. Между пролетните листа също има място. Параболичните пружини са по-гъвкави от трапецовидните и имат по-малка маса.

Въздушно окачване:
Пневматичното окачване се използва по-рядко от винтовите пружини на леките автомобили. Въздушното окачване може да се намери например при Audi A8, BMW серия 7 или X5. Тези автомобили често имат въздушно окачване на четирите колела. Някои автомобили имат подпори с винтови пружини отпред и въздушно окачване отзад.

Фигурата показва задно окачване с въздушни пружини. Във вътрешността на колата (често в долната част на багажника) има помпа, която изпомпва въздух във въздушните пружини. Въздушните ресори се разширяват по дължина, за да може тежестта на автомобила да лежи върху тях. Често има сензор на носача, който регистрира колко е окачена колата от товара (хора, седнали отзад или тежко ремарке). Въз основа на тези данни от измерването въздушната помпа може да надува въздушния маншон малко по-силно, така че колата да не се накланя назад.

Торсионно окачване:
Торсията е друга дума за „усукване“. Торсионните пружини се използваха (главно) в американските автомобили. Долният носач на тази конструкция е свързан с каросерията посредством торсионна греда. Когато превозното средство се компресира, горната и долната точка на въртене ще се преместят. Опорното рамо, в което е вкарана торсионната греда, ще иска да се закрепи около торсионната греда. Това обаче не е възможно, тъй като торсионната греда има фиксирана връзка в опорното рамо. Другата страна на торсионната греда (на изображението най-долу) е здраво свързана с каросерията.

Това означава, че когато колелото се компресира, прътът е подложен на торсионно натоварване. Това усукване създава съпротивление (колкото повече се компресира колелото, толкова повече се усуква торсионната греда). Следователно компресията става все по-тежка с увеличаването на усукването. На този принцип работи цялото окачване на предния мост на автомобила. Това е и една от причините старите американски коли да се компресират и отскачат толкова лесно и гладко.

Хидропневматично окачване:
Хидропневматиката е комбинация от хидравлика и пневматика. Тази система се използва от Citroën от 50-те години на миналия век и все още може да бъде намерена в моделите днес.
Пружинната топка съдържа компресиран газ (син на изображението), който може да се компресира. Хидравличната течност (жълта) не е. По време на компресията червеното бутало ще бъде избутано нагоре от опорното рамо и газовото пространство ще бъде компресирано. В резултат на това синьото пространство става по-малко. Когато колелото отскача и буталото се движи надолу, системата се връща към предишното положение. Пружинният и амортизиращ ефект се получава чрез компресиране на този сгъстен газ.

Системата може да се контролира чрез регулиране на количеството масло (жълто). Чрез добавяне на допълнително масло към системата при голямо натоварване, което се случва автоматично благодарение на хидропомпата, височината на возене ще се увеличи. След това превозното средство ще седи по-високо върху пружините си. Когато товарът бъде отстранен отново (или пътниците излязат), маслото в системата ще се върне в резервоара за съхранение чрез клапан за налягане. Височината на возене ще намалее отново.