Tehnika

Mehanizmi za vođenje točkova

Nezavisni sistemi (prvi deo)

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.

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

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.

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.

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.

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.

Slika 7. Pomeranje sistema oslanjanja sa traezoidnom sponom a) planarno b) sferno i c) trodimenzionalno
Tekst Vanja Dragosavljević
Ilustracije: Reza N. Jazar, Vehicle Dynamics:Theory and Applications; Bernd Heißing, Metin Ersoy: Chassis Handbook
8813
Postavljeno: 12.10.2012

Arhiva: Tehnika

Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 01.11.2017

Frankfurt na struju
Tekst sa video prilogom!

Nedavno završeni sajam automobila u Frankfurtu, pakazao je određeni zamor klasične auto industrije. Iako je još prerano otpisivati automobile sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, električni modeli ostaju opredeljujuća tehnologija u dugoročnom periodu. Upravo tu svoju šansu vide azijski proizvođači, a posebno oni iz Kine kako bi okončali primat Euro – US osovine


Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 05.06.2014

Kondenzatori

Današnja vozila uglavnom se snabdevaju energijom iz fosilnih goriva ili iz baterija i pri umerenom opterećenju su prilično efikasna, međutim, kada je iznenada potrebna velika snaga efikasnost opada, a životni vek postaje kraći


Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 16.04.2013

Pneumatici

Kao elementi veze između podloge i vozila, pneumatici su zaduženi za prenos poprečnih, uzdužnih i vertikalnih sila između podloge i vozila.


Sistemi upravljanja vozilom

11.02.2013

Mehanizmi za vođenje točkova

12.10.2012

Mehanizmi za vođenje točkova

13.09.2012

Sistemi oslanjanja

21.08.2012

Geometrija oslanjanja

05.06.2012

Car-to-x

16.01.2012

Porsche 911 Carrera

23.12.2011

Mazda SKYACTIV

07.09.2011

Nokian WR G2

16.03.2010

20 godina TDI motora

01.03.2010

MultiAir motor

21.01.2010

BMW Vision EfficientDynamics

15.10.2009

Mercedes-Benz hibridi

08.10.2009

Pneumatici

25.06.2009

Mazda

18.11.2008

BMW Efficient Dynamics

28.10.2008

Porsche 911 Carrera 4S

06.10.2008

Aerodinamika u Formuli 1

03.09.2008

Bokser motor

19.09.2007

Bojan
12.10.2012 17:12
4
4

Sto je slozeniji sistem vesanja, to je njegova efikasnost veca (naravno mislim na slozenost u cilju poboljsanja karakteristika i udobnosti, a ne zbog nespretnosti konstruktora). Medutim, prostiji sistemi poput najzastupljenije polu krute osovine koja je kombinacija zavisnog i nezavisnog vesanja, iamju vecu pouzdanost i manju zahtevnost odrzavanja, manje zauzimaju mesta i imaju manju masu.

Pošaljite komentar:

Molimo vas da pre slanja komentara pročitate sledeće uputstvo:
Redakcija zadržava pravo izbora komentara koji će biti objavljeni, kao i pravo skraćivanja komentara.
Anonimni komentari se ne objavljuju.
Komentari koji sadrže vređanje, nepristojan govor, rasnu i nacionalnu mržnju kao i netoleranciju svake vrste neće biti objavljeni. Govor mržnje ne tolerišemo.
Zbog ograničenog prostora, komentare koji predstavljaju komentar drugih (već objavljenih) komentara ne objavljujemo, kao ni polemike između komentatora. Molimo vas da u svrhu diskusije i polemike koristite naš Forum.
Pre pisanja samog komentara, molimo vas da izaberete tačan tekst na koju se odnosi komentar. Komentari koji sadržajem ne korespondiraju sa tekstom sa koje su poslati neće biti objavljeni.
VRELE GUME ne odgovara za sadržaj objavljenih komentara. Mišljenja iznešena u komentarima su privatno mišljenje autora komentara i ne predstavljaju stavove redakcije.

Vaše ime:


Vaš komentar:



Anti-spam-kod:
Kako bi bili sigurni da ste osoba, a ne robot-spamer, molimo Vas da u donje polje unesete kod sa slike: