Suspensie cu bară de torsiune - suspensie pentru vehicul, ale cărei elemente de amortizare sunt bare de torsiune ( tije elastice de torsiune din oțel ). În comparație cu suspensia cu arc sau cu arc, particularitatea suspensiei cu bară de torsiune este că barele de torsiune sunt întotdeauna excluse din masa nesuspendată a vehiculului.
Barele de torsiune de suspensie sunt de obicei realizate sub forma unui arbore rotund solid sau gol . Barele de torsiune de altă secțiune în vehiculele blindate nu au primit distribuție.
Pentru a conecta bara de torsiune la alte părți, capete sunt realizate la capete, de regulă, cu fante de profil triunghiular, trapezoidal și mai rar dreptunghiular. În rezervorul Pz. Pentru conectare s-au folosit capete V „Pantere” cu plate și un șurub în formă de pană.
Pentru a asigura o rezistență suficientă, capetele de torsiune sunt realizate cu un diametru mai mare decât diametrul tijei principale, în timp ce d / D = 0,6 ... 0,8 (d este diametrul părții de lucru a tijei, D este diametrul interior a splinelor ). În modelele reale, această valoare variază de la 0,54 la 1,0 - ultima valoare a fost, de exemplu, tancul ușor italian L6 / 40 . Ușurința de instalare este asigurată de diferite diametre ale capului (cel interior este mai mic decât cel exterior), precum și de un orificiu filetat pentru extractor pe capătul exterior al barei de torsiune.
.
Pentru a seta cu mai multă precizie bara de torsiune la unghiul de răsucire necesar în timpul instalării sale, precum și pentru a elimina tasarea de torsiune din cauza acumulării de deformări reziduale, numărul de dinți de pe capete este diferit. În acest caz, unghiul minim de permutare poate fi determinat după cum urmează:
φ min \u003d 360 (z 2 - z 1 ) / z 2 z 1 ,unde z 2 și z 1 - numărul de dinți de pe capetele barei de torsiune.
De exemplu, unghiul minim de deplasare pentru bara de torsiune a rezervorului Pz.III cu numărul de dinți pe capete 45 și 44 va fi de aproximativ 0,18º; pentru bara de torsiune a rezervorului T-72 cu numărul de dinți 52 și 48 - aproximativ 0,58º. În cazul unui număr egal de dinți pe capete, reglarea fină a unghiului de răsucire necesar al barei de torsiune este practic imposibilă. Deci, pentru rezervorul L6/40 cu 40 de dinți pe fiecare cap, unghiul de deplasare a barei de torsiune este de 9º. Montarea barelor de torsiune, realizata dupa tipul rezervorului Pz.V, exclude in general posibilitatea reglarii suspensiei in timpul functionarii.
Barele de torsiune sunt realizate din oțeluri crom sau silicon cu un conținut de carbon de 0,45-0,65%, crom 1-1,5%, cu adaos de vanadiu, nichel, molibden și alte elemente de aliere. Oțelul aliat utilizat în arborii de torsiune are rezistență și elasticitate ridicate la oboseală, de regulă, este oțel de tip 45XNMFA.
Tratamentul termic al oțelurilor cu crom constă de obicei în călirea la o temperatură de 800-860 ºС urmată de revenirea la o temperatură de 400-500 ºС. Pentru a crește rezistența la oboseală a barelor de torsiune, adânciturile canelurilor sunt moletate cu role. Suprafața de lucru a arborelui este supusă la sablare sau la moletare cu role, ceea ce creează un strat de suprafață întărit ( întărire ) și crește semnificativ rezistența la oboseală a barei de torsiune.
Pentru a îmbunătăți proprietățile dinamice, sarcina percepută și unghiul maxim de răsucire, bara de torsiune este supusă captivității. Această operație tehnologică este ultima dintre operațiile de prelucrare mecanică și termică. Operația de captivitate constă în răsucirea barei de torsiune fierbinte dincolo de limita stării sale elastice și menținerea ei în această poziție pentru o perioadă de timp. În acest caz, în straturile de suprafață apar deformații plastice, iar în miez apar deformații elastice. După ce torsiunea este descărcată, miezul, căutând să elibereze tensiunile și să revină la starea inițială, întâlnește rezistența stratului de suprafață deformat plastic. Tensiunile reziduale obținute în timpul lipirii fac posibilă creșterea sarcinii de lucru și a unghiului de răsucire al barei de torsiune în funcțiune. În unele cazuri, așa cum se face pentru barele de torsiune T-72 , bara de torsiune este supusă unei duble legături.
Răsucirea de lucru a barelor de torsiune captive trebuie să coincidă cu direcția de răsucire când sunt captive. Prin urmare, barele de torsiune forțată ale părților din stânga și din dreapta nu sunt interschimbabile și sunt marcate în mod corespunzător (de obicei la capătul barei de torsiune cu literele „L” și „P”). Pentru a preveni ruperea barelor de torsiune ca urmare a deteriorării mecanice sau a coroziunii suprafeței de lucru a arborelui, după tratamentul mecanic și termic final, acesta este acoperit cu un lac special și, uneori, cu o cârpă cauciucată ( M46 ) sau electrică. bandă T-64 , T-72 ).
În legătură cu proiectul de modernizare „mare” a tancului T-34 din URSS, problema dezvoltării unei suspensii a fost ridicată încă din septembrie 1940. La 19 noiembrie 1940, decizia Comitetului de Apărare nr. 428 a obligat NKSM și Comisariatul Poporului de Apărare al URSS să prezinte propuneri privind trecerea la producția de tancuri T-34 cu un nou tren de rulare cu o suspensie cu bară de torsiune. până la 1 ianuarie 1941 . Proiectul de suspensie cu bară de torsiune dezvoltat de Biroul de Proiectare al Uzinei Nr. 183 a prevăzut utilizarea rolelor și balansoarelor existente. Datorită utilizării sale, volumul compartimentului de luptă a crescut cu 20%, ceea ce a făcut posibilă creșterea alimentării cu combustibil la 750 de litri și plasarea acestuia în compartimentul transmisiei. În același timp, masa suspensiei în sine a fost redusă cu 300-400 kg [1] .
Cu toate acestea, începutul Marelui Război Patriotic a respins planurile de modernizare a tancului timp de câțiva ani. Primul tanc mediu sovietic în serie cu o suspensie cu bară de torsiune a fost doar T-44 , care a fost o modernizare profundă a T-34 [2] .
În suspensiile auto, barele de torsiune pot fi folosite atât ca elemente elastice, cât și ca dispozitiv auxiliar - o bară anti-ruliu, concepută pentru a crea rezistență la rularea mașinii.
Bara antiruliu este fixată pe ansamblul butuc al roții din stânga, apoi trece în direcția de mișcare la atașarea balamalei pe corp (de obicei sub forma unei balamale cauciuc-metal), apoi - în direcția transversală la partea opusă a mașinii, unde este montată într-o oglindă în mod similar cu prima latură. Secțiunile barei de torsiune, care trec în direcția de mers, funcționează ca pârghii atunci când suspensia lucrează în direcția verticală.
Ca elemente elastice, barele de torsiune pot fi utilizate ca parte a suspensiilor dintr-o mare varietate de scheme cinematice - cu pârghii trase sau transversale, cu arbori de axă oscilant, cum ar fi "MacPherson" și așa mai departe. Cu toate acestea, utilizarea lor cea mai obișnuită este fie în suspensii cu braț dublu, fie în suspensii cu două brațe.
Cele mai utilizate bare de torsiune în suspensie cu braț dublu au fost compania americană Chrysler. Prima opțiune (nume de marcă - TorsionAire ), folosită din 1957 până în 1989, a inclus două bare longitudinale de torsiune sub formă de tije de oțel care rulau de-a lungul părților laterale ale cadrului, care serveau drept osii ale brațelor inferioare de suspensie. În timpul funcționării pe termen lung, avea un dezavantaj serios asociat cu vulnerabilitatea la coroziune a suporturilor de bare de torsiune joase. A doua opțiune a fost utilizată pe modelele de companie selectate după 1976 (platforme Chrysler F și M), a folosit bare de torsiune transversale, fiecare dintre acestea putând fi asemănată cu principiul de funcționare a unei bare antiruliu într-o suspensie tradițională - cu diferența ca barele transversale de torsiune au pe o parte un suport fix, iar stabilizatorul este fixat doar pe bratele suspensiei, in punctele de atasare la cadru sau caroserie se poate roti liber, astfel stabilizatorul nu functioneaza cand suspensia este comprimata sau a revenit simultan din ambele părți - doar cu roți opuse. Se credea că mașinile cu cea mai recentă opțiune de suspensie asigurau un nivel mai ridicat de confort cu prețul unei manevrări mai proaste în comparație cu cele care foloseau bare longitudinale de torsiune, deși probabil că acest lucru se referă mai mult la setările suspensiei decât la caracteristicile fundamentale ale designului său.
Modele similare au fost folosite și pe mașinile Citroen (una dintre cele mai timpurii aplicații, la mijlocul anilor '30), Simka ( Simca-Chrysler 1307 ), Renault ( Renault 4 ) și Fiat ( Fiat 1800 ) și o serie de altele), modele executive ZIL (114, 117, 4104), Morris Marina , Alfa Romeo (Giulietta, GTV, 75) și altele. La mașinile Packard din modelele 1955 și 1956, atât suspensiile față, cât și cele din spate erau bare de torsiune, iar roțile din față și din spate de fiecare parte au folosit o bară de torsiune comună. Acționările electrice speciale au schimbat unghiul de răsucire al barelor de torsiune, ceea ce a făcut posibilă ajustarea garda la sol „din mers” - pentru acei ani a fost o idee foarte îndrăzneață, deși într-o implementare specifică pe Packards, nivelul de fiabilitate a acestei unităţi nu corespundea deloc gradului de noutate ei.
Multe mașini franceze cu tracțiune față au folosit suspensie spate cu un singur braț de tracțiune cu o bară de torsiune comună sau două, una pe parte, exemple dintre care sunt Renault 4 și Renault 16 ; acesta din urmă este curios prin faptul că, datorită utilizării a două bare de torsiune situate pe rând, avea un ampatament diferit la dreapta și la stânga, deoarece una dintre barele de torsiune era amplasată structural în spatele celei de-a doua. În ciuda imperfecțiunilor cinematice, acest tip de suspensie a fost obișnuit în Franța până în anii 1980 și chiar 1990 datorită capacității de a plasa o podea complet plană a portbagajului jos între pârghii, ceea ce era benefic pentru mașinile cu hatchback și „ hatchback ” care erau foarte populare acolo.vagon." Toate modelele LuAZ au avut, de asemenea, o suspensie cu bară de torsiune pe brațele de tracțiune . La vehiculele cu tracțiune spate, o astfel de suspensie a fost utilizată doar într-un stadiu incipient al dezvoltării industriei auto (vezi ilustrația), deoarece s-a dovedit că atunci când este condusă pe puntea spate, nu oferă stabilitatea și controlul necesare. parametrii.
O variantă binecunoscută a suspensiei față cu bară de torsiune cu braț de tracțiune dublu a fost dezvoltată de inginerul austriac Ferdinand Porsche și a fost folosită pentru prima dată pe o mașină de curse Auto Union Type-A . Toate celelalte curse Auto Union, Volkswagen Beetle , Volkswagen type-82 și „ Porsche 356 ” postbelic au fost echipate cu o suspensie similară. În această suspensie, barele de torsiune sub formă de tije elastice erau amplasate transversal una deasupra celeilalte și erau închise în țevi de oțel care jucau rolul unei grinzi transversale de suspensie, iar capetele lor erau legate de articulațiile de direcție. Toate modelele Zaporozhets și căruciorul motorizat S3D au avut o suspensie similară , barele de torsiune erau stivuite cu plăci, secțiune pătrată. Principalul avantaj al unei astfel de suspensii este compactitatea sa mai mare în direcțiile longitudinale și verticale. În plus, traversa suspensiei este situată mult în fața axei roții din față, ceea ce face posibilă deplasarea mult mai mult a cabinei înainte, plasând picioarele șoferului și pasagerului din față între arcadele roților din față, ceea ce a făcut posibilă în mod semnificativ reduceți lungimea mașinii cu motor din spate. În același timp, însă, portbagajul situat în față s-a dovedit a fi foarte modest ca volum - tocmai din cauza traversei suspensiei purtate mult înainte. Din punct de vedere al cinematicii, această suspensie este imperfectă: deși este mai mică în comparație cu brațele de tracțiune simple, există încă modificări semnificative ale ampatamentului în timpul curselor de recuperare și compresie și există, de asemenea, o schimbare puternică a camberului în timpul rulării caroseriei. La aceasta trebuie adăugat că pârghiile din el trebuie să perceapă sarcini mari de încovoiere și torsiune atât de la forțele verticale, cât și cele laterale, ceea ce le face destul de masive.
La Fiat 130 și Porsche 911 , barele de torsiune longitudinale au fost folosite în suspensia cu lonjeroane MacPherson [3] .
În general, suspensiile cu bare de torsiune se caracterizează prin compactitate, ceea ce, de exemplu, a făcut posibilă pentru Simka și Renault plasarea tracțiunilor față între pârghii, ceea ce ar fi foarte dificil dacă ar fi folosite arcuri. Cu toate acestea, datorită liniarității fundamentale a barei de torsiune ca element de putere (rigiditatea constantă în domeniul de sarcină), netezimea călătoriei nu este la fel de mare ca în cazul suspensiilor cu arc și arc.
Bara de torsiune este folosită și într-un alt tip de suspensie foarte comun - semi-independentă cu pârghii conjugate, folosită ca spate la modelele cu tracțiune față. În același timp, principalele elemente elastice din el sunt arcuri răsucite și nu o bară de torsiune; pe un drum plat, funcționează ca unul convențional, dependent de brațele de tracțiune care se intersectează, iar pe suprafețe denivelate, roțile capătă o anumită independență datorită răsucirii grinzilor de suspensie, ceea ce mărește netezimea călătoriei și îmbunătățește traversarea. capacitatea de țară. Această suspensie a fost dezvoltată de Audi în anii șaptezeci, după care a fost folosită pe scară largă și continuă să fie folosită și acum, de regulă, pe modelele de buget.
| Șasiul rezervorului | ||
|---|---|---|
| mișcător de omizi |
| |
| Suspensie |
| |