Mehanizmi za vođenje točkova – Nezavisni sistemi

Mehanizmi za vođenje točkova - Nezavisni sistemi

Pre opisivanja mogućih izvedbi sistema nezavisnog oslanjanja, u ovom broju će biti opisani osnovni kinematski principi i neke od osnova funcionisanja nezavisnih sistema oslanjanja.

Način pomeranja točkova u odnosu na karoseriju vozila je uticajan faktor u pogledu mogućnosti upravljanja kao i ponašanja vozila na putu. Pomeranje, odnosno kinematika točkova uslovljena je konstrukcijom i vrstom mehanizma za vođenje točkova i uglavnom je nezavisna od ostalih elemenata sistema oslanjanja (elastičnih oslonaca i prigušivača). Obezbeđenje kinematike točkova je prvenstveni zadatak mehanizma za vođenje točkova. Mehanizmi za vođenje točkova moraju da svedu na minimum promene veličina koje definišu optimalne uslove kotrljanja tokom kretanja vozila po različitim vrstama podloga. Posebno je bitno da se vrednosti nagiba točkova ne menjaju kod upravljačkih točkova. Nepoželjno je i pomeranje točkova u poprečnom pravcu, kao i promene vrednosti zatura.

Mehanizmi za vođenje točkova - Nezavisni sistemi

Slika 2. Šest stepeni slobode u prostoru

Sistem oslanjanja treba da preuzme obezbeđenje pomenutih zadataka. Nezavisni sistemi omogućavaju potpunije zadovoljenje prethodno nabrojanih zahteva i uslova za ostvarivanje optimalnih vrednosti statičkih i dinamičkih ugiba i obezbeđenja pravilne kinematike upravljačkih točkova.

Neke od prednosti sistema nezavisnog vođenja točkova su:
• smanjene vrednosti neogibljene mase
• pomeranje jednog točka iste osovine ne utiče na pomeranje drugog točka
• veliki broj kinematskih konfiguracija pri konstruisanju
•jednostavna izolacija vibracija i akustičnih efekata sa podloge
• ne postoji efekat samoupravljivosti
• bolje ležanje na putu zbog niže postavljenog težišta – motor se može postaviti niže jer nema poprečnog elementa krute osovine

Mehanizmi za vođenje točkova - Nezavisni sistemi

Slika 3. Tipovi zglobova

Neke od mana:
• povezanost osovine i odstojanje od podloge su ograničeni (može biti mana za terenska vozila)
• težnja za izjednačavanje opterećenja na točkovima iste osovine u krivini je moguća jedino upotrebom stabilizatora (balans štangle)
• robusnost manja nego kod krutih osovina

Zbog troškova i kompleksnosti veliki broj proizvođača svoja manja vozila oprema nezavisnim sistemom oslanjanja prednje osovine, a zadnja osovina je izvedenja zavisnim ili poluzavisnim sistemom oslanjanja. Ipak, udeo vozila koja koriste sisteme nezavisnog oslanjanja je u stalnom porastu.

Kinematika nezavisnih sistema oslanjanja
Svaki sistem nezavisnog oslanjanja se sastoji od kinematskih veza koje povezuju karoseriju sa elementima na koje se pričvršćuju točkovi. Pojedinačni elementi u sistemu veza se spajaju zglobovima. Zglobovi se najčešće nalaze na krajevima elemenata. Tip zgloba određuje slobodu kretanja vezanih elemenata. Postoji šest stepeni slobode elemenata (obrtanje oko svake od tri osa, i pomeranje duž sve tri ose), a nezavisni sistemi vođenja oslanjanja bi trebalo da ograniče stepen slobode nosača točka na jedan (dva uslučaju upravljačke osovine).

Neograničeni stepen slobode bi trebalo da bude pomeranje u smeru normalnom na tlo. Međutim ni jedan od danas korišćenih sistema ne ispunjava potpuno uslove o ograničenju pet stepeni slobode.

Drugi stepen slobode je potreban za upravljanje koje se vrši pomoću spona koje su vezane za upravljački mehanizam. U nastavku članka će objašnjenja biti pod pretpostavkom da je upravljački sistem blokiran u neutralnom položaju, dakle pretpostavićemo da nosači točkova imaju samo jedan stepen slobode.

Kinematski sistem poluga koji vezuje nosače točkova za karoseriju se sastoji od krutih veza sa zglobovima. Opruge i amortizeri sačinjavaju elastični element koji ograničava kretanje u vertikalnom smeru (šesti stepen slobode). Ovaj elastični element ne utiče na kinematiku sistema oslanjanja sem ako je sistem oslanjanja izveden kao rotacioni klizni zglob (opružna noga).

Broj veza (spona) koje su potrebne da se kontroliše kretanje točka zavisi od kinematskih karakteristika različitih vrsta veza ugrađenih u sistem oslanjanja.

Mehanizmi za vođenje točkova - Nezavisni sistemi

Slika 4. Sistemi nezavisnog oslanjanja sa 2-5 veza

Najjednostavniji tip veze oslanjanja je spona sa dve tačke vezivanja (slika 3a). Spona sa dve tačke vezivanja poseduje ili sferni zglob ili gumenu čauru kao element veze. Svaka spona sa dve tačke vezivanja smanjuje broj stepeni slobode nosača točka za jedan. Ukoliko je nosač točka vezan za karoseriju sa pet spona sa dve tačke vezivanja, ostaje samo jedan stepen slobode nosača točka (za pomeranje po vertikali). Ovo rešenje je poznato kao multilink (5 spona).

Dva stepena slobode se mogu ograničiti korišćenjem veze u 3 tačke (trouglasto rame, slika 3b), sa jednom tačkom vezivanja na nosaču točka i dve tačke vezivanja na karoseriji. Jedno trouglasto rame obavlja funkciju dve spone sa dve tačke vezivanja. Ukoliko se koristi jedno trouglasto rame i tri spone sa dve tačke vezivanja dobija se sistem sa četiri spone (slika 4).

Ukoliko se koriste dva trouglasta ramena potrebna je samo još jedna spona sa dve tačke vezivanja.

Ovakva konfiguracija se naziva dvostruka trouglasta ramena ili sistem sa tri spone. U ovoj konfiguraciji trouglasta ramena su orijentisana poprečno.

Spona sa četiri tačke vezivanja (trapezna spona)se koristi za ograničavanje četiri stepena slobode (slika 3c). Ukoliko se doda još jedna spona sa dve tačke vezivanja nosač točka će imati samo jedan stepen slobode. Ova konfiguracija je poznata kao sistem oslanjanja sa dve spone.

Mehanizmi za vođenje točkova - Nezavisni sistemi

Slika 5. Orjentacija veza: a) poprečna b) uzdužna c) kosa

Oslanjanje sa jednom sponom je takođe moguće. Ovakvo rešenje se izvodi tako što se nosači točka zadnje osovine vezuju za karoseriju koristeći osovinicu koja je ujedno i osa obrtanja nosača točka. Tako svaki nosač točka ima samo jedan stepen slobode. Kretanje nosača točka određuje pozicija ose obrtanja, odnosno osovinice (slika 5).

Još jedan primer ovakvog rešenja je rotacioni klizni zglob. Primer ovakvog rešenja je amortizer čiji klip može da se obrće i vertikalno pomera u odnosu na kućište amortizera (slika 3d). Dva stepena slobode se ograničavaju montiranjem kućišta amortizera na nosač točka i vezivanjem klipa amortizera za karoseriju pomoću sfernog zgloba ili gumene čaure (gornja veza, na „šoljama amortizera“).

Ovakva konfiguracija se naziva opružna noga. Potrebne su još tri spone sa dve tačke vezivanja (ili jednim trouglastim ramenom i sponom sa dve tačke vezivanja) da bi se broj stepeni slobode smanjio na jedan. Opruga može biti postavljena koaksijalno u odnosu na amortizer zbog uštede u prostoru (slika 6). Ovakvi sistemi zahtevaju ili dve spone sa dve tačke vezivanja ili jedno donje trouglasto rame. Spone oslanjanja mogu biti postavljene poprečno, uzdužno i dijagonalno u odnosu na smer kretanja vozila (slika 5). U zavisnosti od pozicioniranja, spone prenose sile u poprečnom, uzdužnom ili u oba smera. Oslanjanje treba generalno da bude što kruće u bočnom smeru, a što mekše u vertikalnom smeru.

Mehanizmi za vođenje točkova - Nezavisni sistemi

Slika 6. Koaksijalno (levo) i odvojeno (desno) postavljena opruga

Tačke preseka osa zglobova u sistemu oslanjanja određuju način ponašanja oslanjanja. Kretanje sistema spona moće biti ravansko (planarno), sferno ili trodimenzionalno (slika 7).

Ose rotacije kod planarnog sistema spona su paralelne jedna drugoj. Zbog toga je osa rotacije nosača točka je paralelna osama rotacije spona. Točak se kreće oko ose u jednoj ravni. Iako se osa obrtanja nosača točka tokom pomeranja elemenata vođenja menja, ona ostaje paralelna liniji „m“.

Ukoliko ose rotacije donjih spona nisu paralelne jedna drugoj, a seku se u jednoj tački u prostoru onda će sve tačke nosača točka vršiti sferno kretanje oko te centralne tačke (Z). Za razliku od planarnog sistema, osa obrtanja nosača točkova neće ostati paralelna prvobitnoj poziciji, već će se osa obrtanja nosača točka slobodno obrtati oko centralne tačke.

Ako ose obrtanja nisu paralelne i ne seku se, nosač točka se kreće zavojnom putanjom oko ose „s“.

Ovo kretanje je trodimenzionalno kretanje u prostoru.

Mehanizmi za vođenje točkova - Nezavisni sistemi

Slika 7. Pomeranje sistema oslanjanja sa traezoidnom sponom a) planarno b) sferno i c) trodimenzionalno

Tekst Vanja Dragosavljević
Preuzeto sa: www.vrelegume.rs


Be the first to comment on "Mehanizmi za vođenje točkova – Nezavisni sistemi"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*