SUSPENSIA AUTOVEHICULELOR

Destinaia, condiiile impuse i clasificarea suspensiilor.

Suspensia realizeaz legtura elastic dintre punile i caroseria automobilului si are rolul de a micorara sarcinile dinamice i a amortiza vibraiile rezultate n urma interaciunii dintre pneuri i calea de rulare.

Obs. Viteza de deplasare a automobilului pe drumuri cu suprafata neregulata este limitata in primul rand de calitatile suspensiei si in al doilea rand de puterea motorului.

Elementele componete ale suspensiei sunt:-elementele elastice-dispozitivele de ghidare-elementele de amortizare (amortizoarele)-elementele de stabilizare

Elementele elastice: - au rolul de a micora sarcinile dinamice verticale (rezultate la trecerea roilor peste neregularitile cii de rulare) a.. acestea s poat fi suportate de pasageri i s nu duneze mrfurilor transportate.

Dispozitivele de ghidare: - au rolul de a prelua i transmite componentele orizontale (longitudinale i transversale) ale forelor de la roile automobilului spre caroserie.

Elementele de amortizare au rolul de a amortiza oscilaiile caroseriei i roilor, evitarea apariiei fenomenului de rezonan i meninerea contactului permanent dintre roi i calea de rulare.

Elementele de stabilizare au rolul de a micora nclinarea tranversal a caroseriei automobobilului n timpul virajelor, sau altor solicitri laterale.

Condiiile impuse suspensilor:

1- s aibe o caracteristic elastic care s asigure un confort corespunztor, stabilitate bun la nclinri laterale, evitarea oscilailor n plan longitudinal i a loviturilor n tampoanele limitatoare;

2- perioda oscilaiilor verticale s fie pe ct posibil cuprinse n intervalul 1...0,5 s, corespunztor mersului pe jos cu o viteza de 3,5...7 km/h;

3 - rigiditatea suspensiei puntii din fata sa fie mai mica decat cea a puntii din spate deoarece, automobilul abordeaza mai nti obstacolele cu rotile din fata, iar dupa o ntarziere, dat de timpul de parcurgere al distantei egala cu ampatamentului, cu cele din spate. In acest timp rotile din spate ajung din urma in miscarea verticala rotile din fata, deoarece perioada lor de oscilatie este mai scurta si se anuleaza oscilatiile de galop (oscilatiile in plan longitudinal).

4- s-i menin neschimbata, pe ct posibil, caracteristica elastic cnd masa suspendata se modifica. Pentru aceasta rigiditatile arcurilor trebuie sa se modifice in aceeasi proportie cu masa suspendata (suspensii cu rigiditate proportionala cu sarcina vertical)

5 - s aibe o caracteristic de amortizare care s asigure o comfortabilitate i stabilitate maxim. O amortizare suficient se consider cnd dup o perioad amplitudinile se reduc de 3 pn la 8 ori. O amortizare prea mare crete sarcina dinamic vertical transmis prin amortizare,O amortizare prea redus conduce la balansarea caroseriei i nrutirea contactului dintre pneu i cale de rulare. Confortabililtatea maxima se poate obtine combinand arcuri cu rigiditate proportionala cu sarcina si cu amortizoare cu caracteristici neliniare;

6- s asigure compatibilitatea ntre oscilaiile suspensiei i cinematica sistemului de direcie astfel nct s se reduc oscilaiile roilor de direcie i uzura anvelopelor.7- s asigure transmiterea forelor i momentelor de la roi spre cadru sau caroseria automobilelor.8- s aib o construcie simpl, fiabilitate mare i greutate redus.

Calsificarea suspensiilor de automobileDup tipul elementelor elastice:

- suspensii cu elemente metalice - cu arcuri din foi - cu arcuri elicoidale

suspensii cu elemente nemetalice - suspensii pneumatice- suspensii hidropenumatice- suspensii cu elemente din cauciuc- suspensii mixte

2. Dupa tipul caracteristicii elementelor. elastice (variaia deformaiei elementelor elastice f n funcie de sarcina F care produce acest deformaie):-cu caracteristic liniar, -cu caracteristic n trepte , -cu caracteristic progresiv,

3. Dup tipul dispozitivelor de ghidare -suspensii dependente (pentru punti rigide) -suspensii independente (pentru puni articulate)- suspensii cu interactiune obinute prin legarea rotilor unei punti de cealalta sau a rotilor de pe aceeasi parte ntre ele

Elemente elastice ale suspensiilorArcurile din foiAvantaj: preia toate fortele (verticale, longitudinale si transversale), ce apar in contactul dintre pneu si drum fara a necesita elementele de ghidare suplimentare. Uneori, arcul in foi tine si locul elementului de amortizare.

Dezavantaje : greutate mare, frecare intensa intre foile de arc, - necesita spatiu de amplasare mare,- fiabilitate redus.

1-lamele principale ,2- ochiul articulatiei fixe ,3- ochiul articulatiei mobile ,4- bride de strangere ,5- bulonul de centrare a arcului in foi pe puntea automobilului, 6-bride de fixare a foilor de arc pe punte, 7-bride ale articulatiei mobile cu cercel, 8-tamponul elastic suplimentar , 9-bo, 10 bucse de bronz

La oscilaiile suspensiei, ntre foile de arc apar fore de frecare, care genereaz apariia unor solictari ce se nsumeaz cu la solicitarile de ntindere sau compresiune.Acestea duc la apariia pe suprafaa foilor de arc a unor microfisuri (zgrieturi), din care vor porni viitoarele ruperi ale foilor de arc. Fenomenul poate fi micorat, prin reducerea frecrii dintre foi prin introducerea de unsoare cu praf de grafit inca din faza de montaj a foilor. O alt soluie este cea a adugrii ntre lamele a unor garnituri speciale din cauciuc sau material plastic.

Arcurile elicoidale

Avantaje fata de arcul in foi: durabilitate mai mare, greutate redusa, nu necesita intretinere in exploatare, fabricatie simpla, pret redus

Arcurile elicoidale ale suspensiei se executa din bare de otel, de sectiune circulare.

Datorit frecrilor interne mici, la folosirea arcurilor elicoidale se prevd ntotdeauna amortizoare, ce funcioneaz n paralel cu elementul elastic.

Caracteristica elementelor elastice cu arcuri elicoidale poate fi:

- liniar, n cazul unui arc cu de nfurare constant- progresiv, n cazul n care de nfurare al spirelor este variabil - n trepte, n cazul utilizrii unui arc suplimentar sau elemente elastice din cauciuc care intr n funciune peste anumite sarcini verticale .

Arcurile bar de torsiune

Avantaje: durabilitate ridicat, - greutate mic,- distribuie mai avantajoas a sarcinilor pe cadru (n cazul dispunerii longitudinale), - lipsa frecrilor interne.Dezavantaje: - proces tehnologic de execuie mai complicat, - dispunerea incomod pe automobil- necesit lungimi mari de lucru.

Deoarece arcul de rsucire nu preia forele longitudinale (de traciune sau frnare) i transversale, folosirea acestor elemente elastice necesit prezena elementelor de ghidare.

Arcurile bara de rasucire pot fi dispuse longitudinal sau transversal.

Constructiv, arcurile bar de torsiune se realizeaz n urmtoarele variante:

o singur bar, de seciune circular, sau de seciune dreptunghiular, mai multe bare de seciune circular, lamele suprapuse.

Folosirea arcurilor lamelare in locul celor de sectiune circulara duce micsorarea rigiditatii suspensiei si evitarea iesirii din functiune a intregului element elastic in cazul ruperii unei lamele.

In general barele de rasucire sunt folosite ca stabilizatoare, in scopul micsorarii inclinarilor laterale a automobilului.

Elementele elastice din cauciucSunt elemente profilate din cauciuc solicitate la compresiune

Elementele elastice din cauciuc se utilizeaza in suspensia automobilului, fie ca tampoane limitatoare amortizatoare de socuri, fie ca elemente elastice suplimentare. Folosirea lor numai ca elemente elastice principale este mai rara

Avantaje:- confortabilitate marita a suspensiei, prin transformarea caracteristicii liniare a arcului in foi sau a celui elicoidal, intr-o caracteristica neliniara; - sporesc durabilitatea arcurilor principale; - nu necesita intretinere in exploatare; - se monteaza usor;- rezistenta mare si histerezis mic; - constructie simpla i greutate redusa

Dezavantaje :sagetile sau unghiurile de deformare relativ scazute, caracteristica elastica se modifica in timp prin imbatranirea cauciucului,mediul ambiant (temperatura, umiditatea, radiatiile, agentii chimici, etc.).au o influent semnificativ asupra elementului de cauciuc

Elementele elastice pneumatice

Balonul este confectionat din cord de nailon sau kapron, avand suprafata acoperita, la interior, cu cauciuc impermeabil, iar la exterior, cu un cauciuc rezistant la combustibil si ulei. Elementele elastice pneumatice se compun din doua armaturi: una superioara, fixata pe partea suspendata a automobilului, si una inferioara, fixata pe partea nesuspendata, unite etans cu un balon de diferite forme.

Element elastic pneumatic de tip diafragmElement elastic pneumatic de tip burduf

Tipuri constructive de suspensii pentru autovehiculeSuspensii dependente

Suspensie cu arcuri lamelare duble

Suspensie dependenta cu arc elicoidal

Suspensie dependenta cu arc elicoidal dispus separat de amortizorul hidraulic.

Suspensii independenteSuspensie cu arc in foi dispus transversal.

Suspensie independenta cu arc elicoidal dispus intre cadru si bratul superior.

Suspensie independenta cu arc elicoidal dispus intre cadru si bratul inferior

Suspensie independenta cu patrulater de ghidare cu culisa oscilanta(Mc Pherson)

Suspensii pneumaticeSuspensia pneumatica este folosita la automobilele la care greutatea maselor suspendate variaza in limite largi ( autocamioane grele, semiremorci, autobuze si mai nou la autoturisme de teren)

Prin modificarea presiunii aerului din elementele elastice pneumatice, se regleaza automat rigiditatea suspensiei, astfel incat sageata si frecventa oscilatiilor proprii raman constante, indiferent de valoarea sarcinii statice.

Schema de principiu a suspensiei pneumaticeAerul comprimat ajunge de la compresorul 7 la rezervorul 8; de aici, la comanda primita de distribuitorul 4, poate trece mai departe in conducta 10, rezervorul 11 si elementul elastic 1.

Suspensii hidro-pneumatice Pompa 5 de inalta presiune si acumulatorul 6 asigura presiunea necesara in sistem. Supapa 7 limiteaza presiunea din acumulatorul 6, dirijand surplusul de lichid pompat spre rezervorul 8

Amortizoarele suspensieiAmortizoarele au rolul de a disipa rapid energia oscilatiilor verticale ale caroseriei si ale rotilor automobilelor prin transformarea ei in energie calorica.Amortizoarele reprezinta un element de baza in asigurarea confortului si sigurantei circulatieiAmortizoarele sunt montate in paralel cu elementele elastice ale suspensiei ..

Principiul de lucru al amortizoarelor . La modificrea distantei dintre punte si caroserie, lichidul vascos din corpul amortizorului este obligat sa curga prin niste orificii calibrate de sectiune mica. Datorita frecarii din lichid, energia oscilatiilor se transforma in energie calorica.

Caracteristica de amortizare reprezint variaia forei de rezistenta a amortizorului F, (forta creata de presiunea de lichid la trecerea prin orificiile calibrate) n funcie de viteza pistonului amortizorului V .

Forta de rezistenta a amortizorului telescopic este data de relatia:F = CVi unde: C este coeficientul de rezistenta al amortizorului; i exponentul vitezei.In functie de exponentul vitezei i, caracteristica de amortizare poate fi liniara (i=1), regresiva (i1).

In functie de raportul dintre coeficientii de rezistenta ai amortizorului la cursa de comprimare Cc (cursa de apropiere a maselor) si cursa de destindere Cd (cursa de departare a maselor), amortizoarele telescopice pot fi:

cu dublu efect si caracteristica simetrica, Cc=Cd;

cu dublu efect si caracteristica asimetrica,Cc Cd;

cu simplu efect; Cc=0; Cd 0;

Constructia amortizoarelor telescopiceAmortizorul hidraulic telescopic bitubularAmortizorul monotubular hidropneumatic

*