Sistemi oslanjanja

oslanjanje

Ukoliko ste se zapitali šta se to nalazi između karoserije i asfalta, odgovor Vam donosimo u narednim redovima

Sistemi oslanjanja su mehanizmi i elementi čiji je zadatak da sve sile i momente koji se pojavljuju između točkova i tla prilikom kretanja vozila prenesu na okvir ili karoseriju uz što veće ublažavanje udarnih opterećenja, kao i obezbeđivanje stabilnosti vozila, posebno pri kretanju u krivinama. Kretanje vozila po podlozi izaziva oscilacije vozila kao i masa koje su u ili na vozilu. Što su brzina kretanja i masa vozila veća to su veće i oscilacije. Zbog ubrzanja masa prouzrokovanih oscilacijama može doći do prekida kontakta točka sa podlogom. Zbog prekida kontakta točka sa podlogom gubi se mogućnost upravljanja i kočenja i može dovesti do gubitka stabilnosti vozila. Kod dobro izvedenih sistema oslanjanja dinamičke sile se u manjoj meri prenose na putnički prostor vozila i putnike, tako da vožnja neće izazvati umor i neprijatnost kod putnika prilikom vožnje.

Sistem oslanjanja je kompleksan sistem koji se generalno sastoji od četiri posebna sistema: mehanizma za vođenje točkova, elastičnih oslonaca, elemenata prigušivanja i stabilizatora.

Zadatak sistema za vođenje točkova je da obezbedi što povoljnije relativno kretanje točkova u odnosu na okvir ili karoseriju vozila. Elementi sistema vođenja točkova takođe moraju da obezbede prenošenje horizontalnih sila i momenata sa točka na okvir ili karoseriju vozila. Sistemi za vođenje točkova će biti detaljnije objašnjeni u nekom od narednih izdanja.

Zadatak elastičnih oslonaca je da prenesu vertikalne sile na okvir ili karoseriju vozila i da obezbede što veće ublažavanje prilikom prenosa vertikalnih sila, tj. da se udarna opterećenja smanje u najvećoj mogućoj meri. Elastični oslonci treba da zaštite strukturu vozila i putnike od neprijatnih vertikalnih pomeranja i obrtanja oko vertikalne i i horizontalnih osa vozila. Elastični oslonci se izvode na nekoliko načina: lisnate, spiralne ili torzione opruge, gumeno ili gumeno-metalni elastični elementi, hidraulične, pneumatske ili hidropneumatske opruge.

Lisnati gibnjevi

Trapezoidni i parabolični gibnjevi

Slika 1: Trapezoidni i parabolični gibnjevi

Lisnati gibnjevi su elastični elementi koji se pod dejstvom sile savijaju. Sastoje se od uzdužnih opruga (listova) pravougaonog ili elipsastog oblika koji su naslagani jedan na drugi. Listovi gibnja su osigurani da se ne bi uzdužno pomerali jedan u odnosu na drugi, a takođe se obezbeđuju da se listovi ne bi pomerali bočno jedan u odnosu na drugi. Glavna prednost lisnatih gibnjeva u odnosu na druga rešenja je da omogućavaju ne samo obavljanje funkcije elastičnog oslonca, već mogu da prenose uzdužne sile (pogonska i kočiona sila) na karoseriju ili ram vozila. Zbog međusobnog trenja između pojedinačnih listova, lisnati gibanj takođe obavlja i funkciju prigušnog elementa. Lisnati gibnjevi su relativno jeftino, a istovremeno pouzdano i robusno rešenje. Danas se kombinacija krute osovine i lisnatih gibnjeva može sresti samo na malom broju putničkih vozila i to uglavnom vozila sportsko-dostavnog tipa (SUV). Na komercijalnim vozilima je ovo rešenje i dalje široko zastupljeno. Rešenje oslanjanja sa spiralnim oprugama je prikazano na slici 1.

Spiralne opruge 

Spiralne opruge

Slika 2: Spiralne opruge

Spiralne opruge mogu da primaju sile isključivo u aksijalnom pravcu zbog čega se ne koriste za primanje bočnih i uzdužnih opterećenja. Zbog toga konstrukcije sa spiralnim oprugama uvek sadrže uzdužne i poprečne uporne spone koje se jednim krajem vezuju za donji oslonac opruge a drugim delom za karoseriju. Na taj način uporne poluge primaju na sebe uzdužna i poprečna opterećenja, dok spiralne opruge primaju vertikalna opterećenja. Sistem oslanjanja sa spiralnim oprugama je prikazan na slici 2.

Prednosti spiralnih opruga u odnosu na lisnate gibnjeve su manja težina, duži vek trajanja, odsustvo trenja, jednostavnija konstrukcija, manja cena i jednostavnije održavanje. Nedostaci su već pomenuta nemogućnost prenošenja uzdužnih sila i nepostojanje prigušnog dejstva. Ovi nedostaci za posledicu imaju veći stepen složenosti sistema sa spiralnim oprugama od sistema sa lisnatim gibnjevima jer se na sistem elastičnih oslonaca moraju dodati zasebni sistemi prigušivanja i vođenja. Spiralne opruge se izrađuju od čelične žice kružnog preseka i najčešće se koriste kao osnovni elastični oslonac.

Torzione opruge

Različite izvedbe torzionih opruga

Slika 3: Različite izvedbe torzionih opruga

Torzione opruge se takođe koriste kao osnovni elastični oslonac. Mogu se postavljati poprečno ili uzdužno u odnosu na vozilo, ali uvek u horizontalnoj ravni. Torzione opruge su elastični elementi izrađeni od pravih štapova kružnog preseka, sastavljeni su iz jednog ili iz više komada u obliku snopa. Nedostaci torzionih opruga su velike dužine koje zahtevaju, potreba za posebnim mehanizmom za vođenje i nemogućnost prigušivanja. Na slici 3 su prikazane torzione opruge iz jednog komada i u snopovima.

Gumeni oslonci

gumeni oslonaci

Slika4: Primer gumenih oslonaca

Gumeni oslonci se koriste u razne svrhe i u raznim dimenzijama na vozilima. Guma poseduje dobre karakteristike prigušivanja oscilacija i vibracija, malu težinu, jednostavnu konstrukciju i prihvatljiv vek trajanja. Gumeni oslonci se izrađuju u kombinaciji sa plastičnim i metalnim čaurama. Gumeni oslonci se često koriste za elastično spajanje metalnih elemenata sistema oslanjanja, npr. spajanje vođica sa elementima karoserije ili prigušnih elemenata sa karoserijom. Gumeni oslonci su zaokruženi na slici 4.

Pneumatski elastični oslonci

Pneumatski elastični oslonci se upotrebljavaju kod vozila kod kojih se opterećenje menja u širokom rasponu (autobusi, kamioni i prikolice) i kod putničkih vozila više klase kod kojih konstruktori žele obezbediti dodatni komfor (Citroen, Range Rover, Mercedes…).

Pneumatski elastični elementi se izvode od elastične poliuretanske gume. Vazdušni jastuci zamenjuju opruge kao prigušne elemente u sistemu oslanjanja. Svaki pojedinačni vazdušni jastuk je povezan ventilom koji kontroliše količinu vazduha koja se nalazi u vazdušnom jastuku. Ventili su povezani na kompresor i na mali rezervoar vazduha pod pritiskom. Otvaranjem i zatvaranjem ventila količina vazduha u svakom pojedinačnom vazdušnom jastuku se može podešavati. Smanjenjem pritiska u vazdušnim jastucima odstojanje vozila od tla se smanjuje i obrnuto. Pošto pneumatski elementi nemaju mogućnost da prenesu uzdužne i poprečne sile kombinuju se sa elementima za vođenje. Jedan od razloga za korišćenje vazdušnog oslanjanja je stepen udobnosti, vazdušno oslanjanje prenosi značajno manje vibracija sa putne podloge od konvencionalnih sistema.

Hidropneumatski sistemi

Ilustracija dela sistema hidropneumatskog oslanjanja

Slika 5: Ilustracija dela sistema hidropneumatskog oslanjanja

U hidropneumatskim sistemima oslanjanja ulogu elastičnog elementa ima hidraulična sfera. Sfera u gornjem delu sadrži gas (najčešće azot) pod pritiskom koji se nalazi iznad dijafragme. Preko dijafragme se pomoću hidraulične tečnosti pod pritiskom sabija gas, a kada pritisak opadne gas vraća hidrauličnu tečnost u prethodni položaj. Ova pojava je slična sabijanju i istezanju opruge. Hidropneumatski elastični elementi su slični pneumatskim, a razlika je u tome što se pored komprimovanog vazduha u sistemu nalazi i nestišljiva tečnost. Vertikalno pomeranje točkova se prenosi na tečnost, a preko nje na membranu iznad koje se nalazi gas. Pomeranje točka izaziva sabijanje gasa i sistem se zatim ponaša slično pneumatskom. Ova vrsta opruga takođe može kvalitetno da posluži kao amortizer ali i regulator nivoa. Na slici 5 je ilustracija dela sistema hidropneumatskog oslanjanja.

Elementi prigušivanja (amortizeri)

Ogibljena i neogibljena masa

Slika 6: Ogibljena i neogibljena masa

Kada vozilo naiđe na neravnu podlogu elastični i prigušni elementi se sabiju. Nastali udar apsorbuje sistem oslanjanja. Sistem oslanjanja sprečava kontakt ogibljenje i neogibljenje mase (Pod ogibljenom masom podrazumevaju se svi delovi čija težina opterećuje elastične elemente (točkovi, pneumatici, elementi sistema za upravljanje, pojedini elementi sistema oslanjanja, delimično poluosovine i najčešće elementi kočionog sistema). Elementi, tj. mase ispod elastičnih elemenata, čija težina ne opterećuje elastične elemente, nazivaju se neogibljenom masom). Međutim, opruge će težiti da se ponovo ispruže tako oslobađajući energiju skladištenu u njima. Da bi se ove oscilacije što brže smanjile i eliminisale koriste se prigušni elementi. Ogibljenje i neogibljenje mase osciluju različitim frekvencijama. Na slici 6 je prikazano kako prigušni element (crvena kriva) smanjuje uticaj oscilacija zbog neravne podloge (plava kriva, neprigušene oscilacije).

Zbog postojanja elastičnih oslonaca u sistemu oslanjanja je normalno da se tokom kretanja vozila pojave oscilacije. Oscilacije su neprijatne za putnike unutar vozila ali mogu da izazovu i ozbiljnija dinamička opterećenja i udare, a zadatak sistema oslanjanja je da ostvari što veće prigušivanje oscilacija. U prigušivanju oscilacija u nekoj meri učestvuju i ostali elementi sistema oslanjanja, ne samo amortizeri. Danas se najčešće koriste hidraulični amortizeri. Princip rada hidrauličnog amortizera se zasniva na pretvaranju kinetičke energije u toplotnu zahvaljujući trenju unutar fluida, tj. ulja koje se nalazi u amortizeru. Kod savremenih vozila se uglavnom koriste teleskopski hidraulični amortizeri. Sastoje se od klipa sa klipnjačom, koji se kreću unutar radnog (unutrašnjeg cilindra) u kojem se nalazi ulje. Ova dva dela se nalaze unutar spoljnog cilindra. Na klipu i radnom cilindru se nalaze ventili ili mali otvori, pa se kretanjem klipa u cilindru ulje istiskuje u slobodan prostor spoljnog cilindra. Amortizer svoju funkciju obavlja prigušenjem proticanja ulja kroz ventile ili male otvore iz jednog prostora u drugi pri kretanju klipa u oba smera.

oslanjanje

Klip amortizera sa klipnjačom i i zaštitnom cevi su pričvršćeni za karoseriju, a spoljni i radni cilindar su pričvršćeni na pokretne elemente oslanjanja. Prilikom protoka ulja kroz ventile ili otvore stvara se trenje fluida koje generiše toplotnu enegiju. Gasno hidraulični amortizeri rade na sličnom principu, sa tom razlikom da ulje dodatno sabija stišljivi gas u amortizeru. Na slici 7 je prikazana ilustracija gasnog amortizera.

Ilustracija gasnog amortizera

Slika 7: Ilustracija gasnog amortizera

Jedno od savremenijih rešenja prigušnih elemenata je magnetno prigušivanje. U magnetnim amortizerima se ne nalazi ulje kao u konvencionalnim amortizerima. Ovi amortizeri su punjeni magnetno-reološkom tečnošću koja je sintetičko ulje koje sadrži sićušne magnetne čestice. Kada se na namotaje unutar klipa amortizera pusti napon stvara se magnetno polje, a čestice se pomere tako da su pozicionirane normalno u odnosu na tok fluida kroz otvore klipa i tako stvaraju otpor tečenju fluida . Zbog većeg otpora tečenju fluida se otežava pomeranje klipa i tako se ukrućuje sistem oslanjanja. Na slici 8 je prikazan način rada magnetnih amortizera.

Način rada magnetnih amortizera

Slika 8: Način rada magnetnih amortizera

Stabilizatori

Elastično oslanjanje ima i negativne strane, a jedna od njih je naginjanje vozila u krivini. U cilju smanjenja naginjanja se koriste stabilizatorske opruge – stabilizatori, najčešće torzioni. Mehanički torzioni stabilizator je konstrukcijski jednostavan, jeftin i ne zahteva posebno održavanje. Izvodi se uglavnom u obliku dvokrake poluge i sponama je vezan za sistem oslanjanja, a za karoseriju vozila je vezan metalno gumenim elementima. Uloga stabilizatora je da se suprotstavi naginjanju vozila kada jedan točak iste osovine ima odstupanja u vertikalnom smeru odnosu na drugi i suprotstavlja se vetikalnom pomeranju točka.

Tekst Vanja Dragosavljević
Fotografije Audi, www.howstuffworks.com
Preuzeto sa: www.vrelegume.rs


Be the first to comment on "Sistemi oslanjanja"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*