Teemad:
- Vabadusastmed ratta juhtimises
- Hinged rattajuhikus
- Juhikud rattajuhikus
- Vabadusastmete arvutamine
Ratta juhtimise vabadusastmed:
Auto vedrustus sisaldab mitmeid hingesid (sh õõtshoobadel ja amortisaatoril), mis tagavad kogu vedrustuse vabadusastmed. Ratta juhtimine tagab, et ratta võimalike liikumiste võimalikud vabadusastmed on piiratud ühe või kahega. Kui ratast ei hoita "fikseeritud", saab see vabalt pöörata, kallutada (x ja y suunas), pöörata, liikuda üles ja alla. Ratas on siis põhimõtteliselt vedrustusest “lahti”. See võib ilma "juhisteta" liikuda mis tahes suunas. Iga äsja mainitud liigutus on üks vabadusaste.
Rattavedrustus ehk ratta juhtimine tagab, et liikumisvabadus on piiratud 1 vabadusastmega. See tähendab, et ratas saab liikuda "vabalt" ainult ühes suunas, ilma juhi mõjutamiseta. See vaba liikumine on kokkusurumise ja tagasilöögi üles-alla liikumine. Ratas võib ebatasasel teepinnal takistamatult sisse ja välja põrgata.
Auto rattavedrustus on konstrueeritud mitmete joonhingede, kuulliigendite ja pöörlevate libisevate hingedega. Kõik need hinged mõjutavad üksteist. Üks liiga palju hinge loob liiga palju vabadusastmeid (nii võib ratas tahtmatult erinevates suundades liikuda) või 0 vabadusastet (ratas ei saa liikuda ja seetõttu ei saa kokku suruda ja kokku suruda).
Rattajuhiku hinged:
Liin hinge:
See liini liigend võib liikuda ühes suunas; üles ja alla. See annab 1 vabadusastme.
Kuulliigend:
Selle hingega saavad vastavad osad üksteise suhtes 3 liigutust teha; noogutamine, veeremine ja pööramine. Sellel hingel on 3 vabadusastet, sest kui hing on “lahti”, saab see teha 3 vaba liigutust (vt nooled).
Pööratav libistatav hing:
See liigend võib teha 2 liigutust; pöörlev ja sisse-välja libisev liikumine. Põhimõtteliselt on see amortisaatori näide (McPhersoni tugipostist). Need 2 liigutust tagavad, et pöörleval-libistaval hingel on 2 vabadusastet.
Juhised rattajuhikus:
Erinevat tüüpi hingedest rattavedrustuse loomiseks tuleb mõnikord hinged kombineerida ühe objektiga, nt õõtshoob. Seejärel nimetame seda toetavat kätt juhikuks. Allpool on mõned näited nendest juhtmetest:
Kuulliigendiga joonhing:
See on tüüpiline näide õõtshoobast, mis on ühendatud kere (või alamraami) külge liini hinge poolel ja roolinupuga kuulliigendi poolel. Kui kogu see liigend on lahti, võib see liikuda nii liini hinge liikumissuunas (1 suund) kui ka kuulliigendi 3 suunas. Liini hingel on ju 1 vabadusaste ja kuulliigendil 3. Kuna seda osa nähakse 1 juhina, saab vabadusastmeid kokku liita. 1 ja 3 muudavad selle siis 4 vabadusastmeks.
Kahekordne kuulliigend:
Kahekordse kuulliigendiga juhiku näide on sisemise ja välimise roolivarda kuulidega ühendusvarras. Igal kuulliigendil on 3 vabadusastet, nii et kuna tegemist on 1 juhiga, tuleks need kokku liita. Samas on neil samasugune isepööre, sest kui 1 kuulliigend teeb pöörleva liigutuse, siis teine ka. Seega 1 vabadusaste isepööramisel ei lähe arvesse (vt punaseid nooli). Selle juhi vabadusastmeid on kokku 6, kuid järgnevas arvutuses sisestage “isepöörded r” alla number 1. Seejärel lahutatakse see 1 arvutuses.
Kuulliigendiga pöörlev libistatav hing:
Nagu varem mainitud, on amortisaator pöörlev-libisev liigend. Igal McPhersoni tugipostil on aga ka kuulliigend kohal, kuigi alguses nii ei arvaks. Amortisaatori ülaosas on veel üks kumm. See kumm annab amortisaatorile teatud liikumisvabaduse ja seetõttu on sellel ka kuulliigendi omadused. Seetõttu on amortisaatoril nii pöörleva libiseva hinge 2 vabadusastet kui ka kuulliigendi 3 vabadusastet, mis kokku moodustavad 5. Ka siin on loomulik pöörlemine, sest pöörleva-libiseva hinge pöörlev liikumine on sama, mis kuulliigendi pöörlev liikumine. Seega tuleb isepööramise “r”-le lisada 1.
Arvutage vabadusastmed:
Vabadusastmete arvu saab välja arvutada vedrustuse andmete põhjal. Valemi nõuetekohaseks täitmiseks tuleb hinged ja juhendid jagada kategooriatesse:
- L juhtide arvu jaoks
- g liigendite ja hingede arvu jaoks
- r loomulike pöörete arvu jaoks (nagu topelt kuulliigendi puhul 1 juhikus)
Lisaks tähed:
- k rattakandjate arvu jaoks (enamasti 1, kuna see on roolinukk)
- εfi vabadusastmete arvu jaoks liidete ja hingede koguarvu jaoks, mis on kokku liidetud.
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
Näide:
Ratta vedrustus sisaldab: k 1 rattahoidjat (sõlm), L 2 juhikut, g 5 liigendit, r 2 isepööret, εfi 15 koguvabadusastet
Valemi kujul on see:
F = 6 (1 + 2 – 5) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F=1
Nüüd on 1 vabadusaste, nii et see on hea. Ratas suudab teha puhta üles-alla liikumise.
Selle selgitamiseks on siin näide koos pildiga ratta vedrustusest:
Allolev pilt on McPhersoni tugipostist koos vastava legendiga. Tähed A, B ja C tähistavad juhikuid ning numbrid 1 kuni 6 tähistavad hinged/liigendid.
εfi on hingede vabadusastmed kokku liidetud; seega 3 vabadusastet kuulliigendi kohta (nii 4 x 3), liinihinge 1 vabadusaste ja pöörleva-libiseva hinge 2 vabadusastet.
Valemit saab täiendada järgmisega:
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
F = 6 (1 + 3 – 6) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = -12 – 2 + 15
F = -14 + 15
F= 1 vabadusaste
