Когато хората мислят за автомобилни характеристики, те обикновено мислят за конски сили, въртящ момент и ускорение от нула до -60. Но цялата мощност, генерирана от бутален двигател, е безполезна, ако водачът не може да контролира колата. Ето защо автомобилните инженери насочиха вниманието си към системата на окачването почти веднага след като усвоиха четиритактовия двигател с вътрешно горене.
Задачата на окачването на автомобила е да увеличи максимално триенето между гумите и пътната настилка, да осигури стабилност на кормилното управление с добро управление и да осигури комфорт на пътниците. В тази статия ще проучим как работят автомобилните окачвания, как са се развили през годините и накъде ще се насочи дизайнът на окачванията в бъдеще.
Ако пътят беше идеално равен, без неравности, нямаше да са необходими окачвания. Но пътищата далеч не са равни. Дори прясно асфалтираните магистрали имат фини несъвършенства, които могат да взаимодействат с колелата на автомобила. Именно тези несъвършенства прилагат сили върху колелата. Според законите на движението на Нютон всички сили имат и дветевеличинаипосока. Неравност на пътя кара колелото да се движи нагоре и надолу перпендикулярно на повърхността на пътя. Големината, разбира се, зависи от това дали колелото удря гигантска неравност или мъничко петънце. Така или иначе колелото на автомобила изпитва aвертикално ускорениетъй като преминава през несъвършенство.
Окачването на вашия автомобил увеличава максимално триенето между гумите и пътя и осигурява стабилност на кормилното управление.
Без намесваща се структура цялата вертикална енергия на колелото се прехвърля към рамката, която се движи в същата посока. В такава ситуация гумите могат напълно да загубят контакт с пътя. След това, под силата на гравитацията надолу, гумите могат да се ударят обратно в пътната настилка. Това, от което се нуждаете, е система, която ще абсорбира енергията на вертикално ускореното колело, позволявайки на рамката и тялото да се движат необезпокоявани, докато гумите следват неравностите по пътя.
Изследването на силите, действащи върху движеща се кола, се наричадинамика на автомобилаи трябва да разберете някои от тези концепции, за да оцените защо е необходимо окачването на първо място. Повечето автомобилни инженери разглеждат динамиката на движеща се кола от две гледни точки:
Карай: способността на автомобила да изглади неравен път
Боравене: способността на автомобила безопасно да ускорява, спира и завива
Тези две характеристики могат да бъдат допълнително описани в три важни принципа -пътна изолация, задържане на пътяизавой. Таблицата по-долу описва тези принципи и как инженерите се опитват да разрешат предизвикателствата, уникални за всеки.
Окачването на автомобила с неговите различни компоненти предоставя всички описани решения.
Нека да разгледаме частите на едно типично окачване, като работим от по-голямата картина на шасито до отделните компоненти, които изграждат правилното окачване.
Съдържание
Части за окачване на автомобили
Амортисьори: Амортисьори
Амортисьори: подпори и стабилизатори
Видове окачване: Предно
Видове окачване: Задно
Специализирани окачвания: The Baja Bug
Специализирани окачвания: състезатели от Формула 1
Специализирани окачвания: Hot Rods
Части за окачване на автомобили
Окачването на автомобила всъщност е част от шасито, което включва всички важни системи, разположени под купето на автомобила. Тези системи включват:
Theрамка: структурен, носещ товар компонент, който поддържа двигателя и купето на автомобила, които от своя страна се поддържат от окачването
Theсистема за окачване: настройка, която поддържа тежестта, абсорбира и смекчава ударите и помага за поддържане на контакта с гумата
Theкормилна система: механизъм, който позволява на водача да направлява и насочва автомобила
Theгуми и джанти: компоненти, които правят възможно движението на превозното средство чрез сцепление и/или триене с пътя
Така че окачването е само една от основните системи във всяко превозно средство.
Имайки предвид тази обща картина, време е да разгледаме трите основни компонента на всяко окачване: пружини, амортисьори и стабилизатори.
Днешните пружинни системи се основават на един от четири основни дизайна:
Спирални пружиниса най-разпространеният тип пружина и по същество представлява тежък торсионен прът, навит около ос. Спиралните пружини се компресират и разширяват, за да поемат движението на колелата.
Листови ресорисе състоят от няколко слоя метал (наречени "листа"), свързани заедно, за да действат като едно цяло. Листовите ресори са били използвани за първи път при теглени от коне каруци и са били открити в повечето американски автомобили до 1985 г. Те все още се използват днес в повечето камиони и тежкотоварни превозни средства.
Торсионни прътиизползвайте свойствата на усукване на стоманена щанга, за да осигурите производителност, подобна на спирална пружина. Ето как работят: Единият край на щанга е закотвен към рамата на превозното средство. Другият край е прикрепен към носач, който действа като лост, който се движи перпендикулярно на торсионната греда. Когато колелото удари неравност, вертикалното движение се прехвърля към носача и след това, чрез действието на лоста, към торсионната греда. След това торсионната греда се завърта по оста си, за да осигури силата на пружината. Европейските производители на автомобили използваха широко тази система, както и Packard и Chrysler в Съединените щати през 50-те и 60-те години на миналия век.
Въздушни пружинисе състоят от цилиндрична камера от въздух, разположена между колелото и каросерията на автомобила, и използват свойствата на компресия на въздуха, за да абсорбират вибрациите на колелото. Технологията се използва в много луксозни превозни средства днес, но концепцията всъщност е на повече от век и може да бъде намерена в бъгита, теглени от коне. Въздушните пружини от тази епоха са направени от пълни с въздух кожени диафрагми, много подобни на мех; те бяха заменени с формовани гумени въздушни пружини през 30-те години.
Въз основа на това къде са разположени пружините на автомобила - т.е. между колелата и рамата - инженерите често намират за удобно да говорят запружинирана масаи нанересорирана маса.
Theпружинирана масае масата на превозното средство, поддържано от пружините, докатонересорирана масасе определя свободно като масата между пътя и пружините на окачването. Твърдината на пружините влияе върху това как ресорната маса реагира, докато колата се движи. Автомобилите с хлабави пружини, като луксозните автомобили (помислете за Mercedes-Benz C-Class), могат да преглъщат неравности и да осигурят супер-гладко возене; такава кола обаче е склонна да се гмурка и кляка по време на спиране и ускорение и е склонна да усеща люлеене на тялото или преобръщане по време на завой. Автомобилите със стегнати пружини, като например спортни автомобили (помислете за Mazda Miata MX-5), са по-малко прощаващи на неравни пътища, но минимизират добре движението на тялото, което означава, че могат да бъдат шофирани агресивно, дори в завоите.
И така, докато пружините сами по себе си изглеждат като прости устройства, проектирането и внедряването им в автомобил, за да балансират комфорта на пътниците и управлението, е сложна задача. И за да направят нещата по-сложни, пружините сами по себе си не могат да осигурят идеално гладко возене. защо Защото пружините са страхотни в абсорбирането на енергия, но не са толкова добриразсейването. Други структури, известни катоамортисьори, са длъжни да направят това.
