Торсионная подвеска: хороша и для танка, и для легковушки. Торсионы это

Торсионная подвеска: хороша и для танка, и для легковушки. Торсионы это

принцип работы торсионов, виды, плюсы и минусы

Для комфортной езды по неровным дорогам необходима упругая связь между колесами и кузовом автомобиля. Одним из способов обеспечения такой связи является применение торсионной подвески. Её активно используют в автомобилестроении благодаря компактности, простоте конструкции и высокой надежности.

Торсионная подвеска – что это такое?

Торсион представляет собой вал, изготовленный из специальной пружинящей стали, обработанной термически. К сплаву предъявляются весьма жесткие требования. Он должен выдерживать продолжительные нагрузки, не теряя при этом свои первоначальные свойства. От этого зависит надежность и долговечность подвески в целом. Для уменьшения негативного воздействия внешней среды торсион покрывают антикоррозийным составом и краской. Наиболее защищены от появления ржавчины валы, которые покрыты прорезиненным составом.

Во время преодоления автомобилем неровностей торсионы работают на скручивание в одном направлении. В зависимости от конструктивных особенностей они бывают:

круглые;
квадратные;
прямоугольные;
набранные из нескольких слоев металла.

Концы торсиона жестко крепятся к:

несущему рычагу;
кузову или раме автомобиля (в зависимости от конструкции).

Фиксация происходит посредством шлицев. Крепление к кузову может быть реализовано при помощи профиля, отличного от круглого. Для нормальной работы подвески ось вращения рычага и ось торсиона должны лежать на одной линии.

Сопротивление скручиванию рассчитывается таким образом, чтобы торсион удерживал вес автомобиля, но при этом позволял двигаться рычагу, обеспечивая упругое соединение колес с кузовом. На жесткость подвески влияют форма, упругость сплава, длина и прочие рабочие характеристики торсиона.

Устройство и принцип работы

На рисунке ниже изображена торсионная подвеска, принцип работы которой заключается в защите кузова автомобиля от чрезмерных нагрузок, передаваемых от колес, путем их гашения пружинящим валом. В процессе преодоления автомобилем неровности дорожного покрытия торсион скручивается, обеспечивая максимальную плавность хода. По завершении переезда через помеху торсион возвращается в исходное положение.

Нагрузка равномерно распределяется по всему механизму. По принципу действия это похоже на пружину - но при этом торсион демонстрирует лучшую эффективность.

Устройство торсионной подвески предполагает постоянное наличие напряжения скручивания на упругом валу во время действия сил поднятия-опускания на колесо. Поэтому отсутствие деформационных изменений в торсионе является главным требованием к изделию.

Виды подвесок

Есть 2 варианта расположения торсионов:

поперечно;
продольно.

Поперечное расположение торсионного вала нашло свое применение в легковом транспорте. Обычно данного вида подвеска используется в автомобилях с задним приводом. Ее особенностью является размещение валов вдоль кузова машины.

Продольные торсионы применяются на больших, тяжелых грузовиках. Были попытки использовать их и на легковом транспорте, но широкого распространения эта практика не получила.

На данный момент в автомобилестроении используются подвески 3-х основных конструкций:

Передняя независимая с использованием поперечных валов.
Задняя независимая с поперечными торсионами.
Полузависимая задняя.

Передняя независимая

Передняя независимая торсионная подвеска включает в себя следующие элементы:

Продольно расположенный торсион. Обеспечивает высокую плавность хода.
Рычаг. Передает усилие и вызывает скручивание торсиона.
Амортизатор. Служит для гашения колебаний, возникающих в ходовой части автомобиля.
Стабилизатор поперечной устойчивости. Минимизирует крен кузова машины во время движения. Улучшает управляемость автомобиля.

Передняя независимая торсионная подвеска применяется на тяжелых внедорожниках. За счет этого освобождается место для мощного привода колес.

Задняя независимая

Поперечные торсионы задней подвески устанавливаются в паре с продольными рычагами. Пример конструкции приведен на изображении ниже.

Интересным примером автомобиля с поперечными торсионными валами и продольными рычагами является Renault 16. Машина имеет различную колесную базу справа и слева. Расстояние между передним и задним колесами справа и слева отличается на несколько сантиметров. Причиной такого инженерного решения является последовательное расположение валов один за другим. Это слегка ухудшило управляемость автомобиля, но позволило увеличить багажное отделение.

Полузависимая задняя

В основе подвески данного типа лежит торсионная балка, которая имеет U-образную форму. Продольные рычаги располагаются по одному с каждой стороны. Балка соединяет их между собой. Рычаги крепятся одной стороной к кузову, а второй к ступице колеса.

Балка хорошо сопротивляется изгибу. При этом ее форма абсолютно не мешает ей скручиваться. Колеса могут немного перемещаться в вертикальной плоскости относительно друг друга. Расположение торсионной балки можно посмотреть на рисунке ниже.

Полунезависимая подвеска используется в бюджетных машинах с передним приводом. Обусловлено это простотой конструкции и низкой ценой таких машин.

Плюсы и минусы применения торсионов

Торсионная подвеска имеет свои достоинства и недостатки. Преимуществами торсионной подвески являются:

плавность хода авто;
возможность регулировки высоты, благодаря чему легко изменить дорожный просвет;
компактность и простота;
хорошая ремонтопригодность;
меньшая нагрузка на подшипники колес;
надежность.

Недостатки торсионной подвески таковы:

большая зависимость жесткости подвески от качества торсионов;
сложность изготовления упругих валов;
управлять автомобилем сложно – повороты осуществлять слишком просто.

Заключение

Торсионная подвеска активно применяется в тяжелой технике, внедорожниках, а также в автомобилях бюджетного сегмента. Ее простота, надежность, долговечность и отменные прочие эксплуатационные характеристики позволили использовать ее на транспортных средствах, не требующих хорошей управляемости на высокой скорости, так как для спортивной, динамичной езды такого типа подвеска, к сожалению, совсем не подходит.

ddcar.ru

Торсионная подвеска принцип работы и секреты конструкции

Приветствую вас, мои уважаемые автолюбители! В этой статье нам предстоит выяснить: что такое торсионная подвеска принцип работы этой конструкции и её особенности.

Если копнуть глубже в историю, то окажется, что торсионная подвеска с успехом использовалась в начале, середине и в конце ХХ века, а также часто встречается и сейчас.

Претерпев за время своего существования массу модернизаций и совершенствований, она стала классикой, причём увидеть её можно не только на легковых авто, но и даже в качестве подвески танка.

Что такое торсион?

На самом деле конструктив торсионной подвески может быть различным, о чём мы поговорим далее. Но как бы то ни было, ключевым элементом системы выступает так называемый торсион (упругий элемент), откуда и название.

Что это? По сути, это металлический стержень, который может иметь как круглое, так и квадратное сечение.

Главным свойством торсиона является высокая упругость при скручивании, то есть если взять такой прут за два конца и крутануть в противоположные направления, то он, естественно, спружинит и попытается вернуться в исходное состояние. Это свойство и положено в основу работы торсионных подвесок.

Без проблем из ХХ в ХХI век

Немного истории. Как мы уже сказали в начале статьи, этот вид подвесок появился не вчера. Если точнее, то в 30-х годах ХХ века, и первым автомобилем с похожей конструкцией стал легендарный Volkswagen Beetle. Удачное инженерное решение заметил и взял на вооружение в те же годы и Фердинанд Порше.

Затем, во времена Второй мировой войны торсионы оказались незаменимыми в бронетанковой технике, причём использовалась такая подвеска и у советских, и у немецких машин.

В послевоенные годы аналогичные системы стали настоящим хитом – они были и остаются на вооружении практически у всех крупных автопроизводителей в мире.

Торсионная подвеска принцип работы

Пришло время поговорить о вариантах исполнения. Торсионная подвеска принцип работы которой основан на скручивании, можно встретить в следующих конструкциях:

на двойных поперечных рычагах;
на продольных рычагах;
со связанными продольными рычагами или так называемой торсионной балке.

Первые два типа относятся к независимым подвескам. В случае с поперечными рычагами торсионы устанавливают параллельно кузову.

Такое позиционирование позволяет регулировать мягкость системы в широких пределах – чем длиннее стержень, тем мягче ход. Крепится он одной стороной к верхнему или нижнему рычагу, а второй к раме авто.

Используется такая конструкция, как правило, на передней оси внедорожников и кроссоверов. К примеру на Мерседесе М-класса 163-й серии.

В подвеске с продольными рычагами торсионы располагаются поперечно кузову и также одним из концов закреплены на рычагах. Стоит отметить, что такой вариант распространён на задней оси различных небольших легковушек.

Торсионная подвеска принцип работы которой, как нам известно, основан на скручивании, относится к так называемым полузависимым подвескам. Колёса на оси имеют жёсткую связь между собой, но в тоже время имеют возможность двигаться вверх и вниз по отдельности.

В основе системы лежит торсионная балка, соединяющая продольные рычаги каждого колеса (всего таких рычагов два). Встретить её можно у легковых автомобилей на задней оси.

Две стороны медали торсионной подвески

Как и любая другая, торсионная подвеска имеет свои плюсы и минусы. К положительным сторонам системы однозначно относят её простоту, низкий вес и компактность, а малое число деталей тянет за собой надёжность и лёгкость в обслуживании.

Но есть и недостатки. Например, худшая управляемость автомобилей по сравнению машинами, имеющими многорычажные конструкции, сложности в производстве надёжных упругих элементов, а также повышенный износ игольчатых подшипников, которые устанавливаются в местах сочленения продольных рычагов и торсионной балки.

Надеюсь, друзья, что этот материал, торсионная подвеска принцип работы, был вам полезен. Советую почитать ещё статьи о подвеске — Многорычажная подвеска, Электроподвеска и Гидроподвеска автомобиля

Не забывайте заглядывать на огонёк, чтобы продолжать изучение внутренностей автомобилей вместе с нами.

До будущих встреч!

auto-ru.ru

Торсионная подвеска: устройство и принцип работы

Добрый день, друзья! Продолжаем вести разговор о разнообразных тонкостях устройства автомобиля. Мы уже рассмотрели принцип работы двухтактного двигателя и разновидности систем регулирования фаз газораспределения. Пришло время уделить больше внимания вопросам подвески и ходовой части. Знаете ли Вы, что представляет собой торсионная подвеска? Если нет, то пришла пора поговорить об этом детальнее.

Основные отличия и составляющие

На сегодняшний день существуют различные варианты автомобильных подвесок, каждая из которых отличается собственным принципом действия. Но мы уделим внимание именно указанному выше типу. По своей сути, это торсионные валы, которые предназначены для работы на кручение. Один конец вала фиксируется на шасси, тогда как другой на рычаге, расположенном перпендикулярно ему. Для изготовления деталей применяется высокопрочная сталь, способная в процессе кручения выдерживать очень большие нагрузки.

В отличие от пружинной конструкции, где основным рабочим элементом выступает пружина, здесь эту роль выполняет торсион. Это упругий вал, который жестко закреплен на несущей раме, а вторым концом он соединяется с колесной ступицей. Если подвеска передняя, то в таких случаях торсионы крепят на поперечном нижнем рычаге.

Основными элементами торсионной подвески являются следующие детали и механизмы:

верхний и нижний поперечные рычаги;
колесная ступица;
стабилизатор поперечной устойчивости;
амортизатор;
продольный торсион;
подрамник.

Варианты крепления

Расположение торсионных балок может быть поперечным и продольным. На легковых машинах, особенно обладающих задним приводом, располагаются они обычно поперечно. Принцип работы торсионной подвески направлен на то, чтобы сделать ход более плавным, регулировать крен автомобиля во время совершения маневров, снизить колебания управляемых колес. В некоторых транспортных средствах данный вариант подвески используется для автоматического выравнивания, чтобы придать балкам дополнительную жесткость, которая бывает нужна при движении по некачественному дорожному покрытию.

Самый распространенный вариант подвески такого типа — это полузависимая задняя подвеска в транспортных средствах с передним приводом. В таком случае это пара продольных рычагов, которые между собой связаны балкой U-образной формы. Благодаря такому устройства балка имеет возможность работать на скручивание, вследствие колеса преодолевают неровности дороги независимо друг от друга.

Преимущества и недостатки

Итак, главные плюсы данной конструкции заключаются в следующем:

легкая регулировка по высоте при необходимости;
сравнительно малый вес и габариты;
долговечность и надежность;
компактность конструкции относительно ширины автомобиля, по сравнению с некоторыми другими типами подвесок;
удобство в обслуживании и эксплуатационная простота.

Кроме того, подвеска торсионного образца обладает возможностью регулировки ее жесткости, чего не получится в случае с пружинной конструкцией. Такая регулировка может производиться не только в ручном режиме, но и при помощи специально предназначенных для этого электрических двигателей.

Из недостатков, присущих такой подвеске, можно отметить излишнюю маневренность, которую приобретает автомобиль. Особенно сильно такие минусы могут быть заметны в случае с маленькими машинами. Вместо обычного поворота они запросто могут развернуться, если водитель потеряет бдительность. На сегодняшний день торсионы применяются уже не так часто, как прежде. Их постепенно вытеснили многорычажные конструкции. Но торсионами частенько оснащаются грузовые автомобили, прицепы и классические внедорожники, предназначенные не только для передвижений в городском режиме.

Немного истории напоследок

Впервые конструкции данного типа стали применяться на автомобилях Фольксваген Жук с 30-х годов минувшего века. В военное и послевоенное время они неоднократно дорабатывались, модернизировались, использовались в грузовом автомобиле строении. Сегодня торсионные балки можно встретить в некоторых моделях Тойоты (в частности, ею оснащаются внедорожники), спортивных автомобилях Феррари. Французская автопромышленность разработала собственные разновидности таких систем. Так, концерн Ситроен нашел связь между длиной балки и степенью комфортности подвески, что нашло выражение в собственных конструкциях этого производителя.

Система работала настолько надежно, что ее не раз применяли для военной техники. Что касается советской автопромышленности, то торсионами оснащали грузовики ЗИЛ, а также легковые Запорожцы и ЛУАЗы. До начала 1960-х годов их устанавливали исключительно на заднюю подвеску, но именно Ягуар впервые использовал передние торсионы.

Вот мы и разобрались, как работает подвеска данного типа. Подписывайтесь на обновления блога, а также рекомендуйте мой блог всем, кого знаете. Буду благодарен, а также обещаю в ближайшее время подготовить несколько новых интересных публикаций. А пока идет лето — сезон отпусков, посмотрите интересную информацию о путешествиях на автомобиле. Всем пока!

С уважением, автор блога Андрей Кульпанов

Место для контестной рекламы

Автор:Андрей

avto-kul.ru

Торсионная подвеска — WiKi

Торсион квадратного сечения

Торсионная подвеска (также стержневая подвеска) — подвеска транспортного средства, рабочими элементами которой являются торсионы (упругие стержни, работающие на кручение). Используются стержневые торсионы круглого или квадратного сечения, реже пластинчатые — набранные из некоторого числа пластин пружинной стали, совместно работающих на закручивание.

Торсионы в подвеске бронетехники

Ходовая часть танка Т-40 являлась новаторской в советском танкостроении — впервые (вместе с тяжёлым танком КВ-1) на серийной машине применили индивидуальную торсионную подвеску.

Торсионы подвески выполняют, как правило, в виде сплошного или полого круглого вала. Торсионы другого сечения в бронетехнике распространения не получили.

Для соединения торсиона с другими деталями на его концах выполняются головки, как правило, со шлицами треугольного, трапециевидного и реже прямоугольного профиля. В танке Pz. V «Пантера» для соединения применялись головки с лысками и клиновидный болт.

Для обеспечения достаточной прочности головки торсиона выполняются диаметром больше диаметра основного стержня, при этом d/D = 0,6…0,8 (d — диаметр рабочей части стержня, D — внутренний диаметр шлицов). В реальных конструкциях это значение колеблется от 0,54 до 1,0, последнее значение имел, например, итальянский лёгкий танк L6/40. Удобство монтажа обеспечивается разным диаметром головок (внутренняя меньше наружной), а также отверстием с резьбой для съёмника на внешнем торце торсиона.

.

Для более точной установки торсиона на требуемый угол закрутки при его монтаже, а также при устранении осадки торсиона вследствие накопления остаточной деформации число зубьев на головках выполняют разным. В этом случае минимальный угол перестановки можно определить так:

φmin = 360 (z2 — z1) / z2·z1,

где z2 и z1 — число зубьев на головках торсиона.

Например, минимальный угол перестановки для торсиона танка Pz.III с числом зубьев на головках 45 и 44 будет составлять примерно 0,18º; для торсиона танка Т-72 с числом зубьев 52 и 48 — примерно 0,58º. В случае же равного числа зубьев на головках, точная регулировка требуемого угла закрутки торсиона практически невозможна. Так для танка L6/40 с числом зубьев 40 на каждой головке угол перестановки торсиона составляет 9º. Крепление торсионов, выполненное по типу танка Pz.V, вообще исключает возможность регулировать подвеску в процессе эксплуатации.

Торсионы выполняют из хромистых или кремниевых сталей с содержанием углерода 0,45-0,65%, хрома 1-1,5%, с добавлением ванадия, никеля, молибдена и других легирующих элементов. Легированная сталь, используемая в торсионных валах, обладает высокой усталостной прочностью и упругостью, как правило, это сталь типа 45ХНМФА.

Термическая обработка хромистых сталей состоит обычно из закалки при температуре 800—860 ºС с последующим отпуском при температуре 400—500ºС. Для повышения усталостной прочности торсионов впадины шлицов обрабатываются накаткой роликами. Рабочая поверхность вала подвергается дробеструйной обработке или накатке роликами, это создаёт упрочнённый поверхностный слой (наклёп) и значительно повышает усталостную прочность торсиона.

Для повышения динамических свойств, воспринимаемой нагрузки и максимального угла закрутки торсион подвергают заневоливанию. Эта технологическая операция является последней среди операций механической и термической обработки. Операция заневоливания заключается в закрутке горячего торсиона за предел его упругого состояния и выдерживании в таком положении некоторое время. При этом в поверхностных слоях возникают пластические деформации, а в сердцевине - упругие. После разгрузки торсиона сердцевина, стремясь освободиться от напряжений и вернуться в исходное состояние, встречает сопротивление пластически деформированного поверхностного слоя. Остаточные напряжения, полученные при заневоливании, позволяют повысить рабочую нагрузку и угол закрутки торсиона в эксплуатации. В некоторых случаях, как это делается для торсионов Т-72, торсион подвергается двойному заневоливанию.

Рабочая закрутка заневоленных торсионов должна совпадать с направлением закрутки при заневоливании. Поэтому заневоленные торсионы левого и правого бортов невзаимозаменяемы и соответствующим образом маркируются (как правило на торце торсиона буквами «Л» и «П»). Для предотвращения поломки торсионов в результате механических повреждений или коррозии рабочей поверхности вала его после окончательной механической и термической обработки покрывают специальным лаком, а иногда и прорезиненной тканью (M46) или изолентой Т-64, Т-72).

В связи с проектом по «большой» модернизации танка Т-34 в СССР вопрос о разработке подвески был поднят ещё в сентябре 1940 года. 19 ноября 1940 года постановление Комитета обороны № 428 обязало НКСМ и Народный комиссариат обороны СССР к 1 января 1941 года предоставить предложения о переходе на производство танков Т-34 с новой ходовой частью с торсионной подвеской. Разработанный КБ завода № 183 проект торсионной подвески предусматривал использование существующих катков и балансиров. За счёт её применения объём боевого отделения увеличивался на 20 %, что позволило увеличить запас топлива до 750 литров и разместить его в трансмиссионном отделении. При этом масса самой подвески снижалась на 300—400 кг[1][неавторитетный источник?].

Однако начало Великой Отечественной войны отодвинуло планы по модернизации танка на несколько лет. Первым серийным советским средним танком с торсионной подвеской стал лишь Т-44, явившийся глубокой модернизацией Т-34[2].

В Великобритании параллельно с пружинами установили телескопические гидравлические амортизаторы, благодаря чему была устранена склонность подвески Кристи к продольным колебаниям корпуса, значительно повысилась плавность хода[значимость факта?].

В стандартную комплектацию автомобиля ГАЗ-2330 «Тигр» входят: независимая торсионная подвеска всех колёс с гидравлическими амортизаторами и стабилизаторами поперечной устойчивости.

Торсионы в автомобильных подвесках

Торсионная задняя подвеска на качающихся полуосях.

В автомобильных подвесках торсионы могут использоваться как в качестве упругих элементов, так и в виде вспомогательного устройства — стабилизатора поперечной устойчивости, предназначенного для создания сопротивления крену автомобиля.

Стабилизатор поперечной устойчивости.

Стабилизатор поперечной устойчивости закрепляется на ступичном узле левого колеса, далее проходит в направлении движения до шарнирного узла крепления к кузову (как правило в виде резинометаллического шарнира), далее — в поперечном направлении к противоположному борту автомобиля, где крепится зеркально аналогично первому борту. Отрезки торсиона, проходящие в направлении движения, работают как рычаги при работе подвески в вертикальном направлении.

В качестве упругих элементов торсионы могут использоваться в рамках подвесок самых различных кинематических схем — с продольными или поперечными рычагами, с качающимися полуосями, типа «макферсон», и так далее. Однако наиболее характерно их использование в подвесках либо на двойных поперечных рычагах, либо на двойных продольных.

Наиболее последовательно применяла торсионы в подвеске на двойных поперечных рычагах американская компания «Крайслер». Первый вариант (фирменное название — TorsionAire), использовавшийся в период с 1957 по 1989 год, включал в себя два идущих вдоль лонжеронов рамы продольных торсиона в виде стальных стержней, которые служили осями нижних рычагов подвески. В ходе длительной эксплуатации у него был выявлен серьёзный недостаток, связанный с уязвимостью низко расположенных креплений торсионов для коррозии. Второй вариант использовался на отдельных моделях компании после 1976 года (платформы Chrysler F и М), в нём использовались поперечные торсионы, каждый из которых мог быть уподоблен принципу действия стабилизатору поперечной устойчивости в традиционной подвеске — с той разницей, что поперечные торсионы имеют с одной стороны неподвижное крепление, а стабилизатор закреплён лишь на рычагах подвески, в точках же крепления к раме или кузову он может свободно проворачиваться, поэтому стабилизатор и не работает при сжатии или отбое подвески одновременно с двух сторон — только при разноимённом ходе противоположных колёс. Считалось, что автомобили с последним вариантом подвески обеспечивали более высокий уровень комфорта ценой худшей управляемости по сравнению с использовавшими продольные торсионы, хотя это наверняка относится скорее к особенностям настройки подвески, чем к принципиальным особенностям её конструктивной схемы.

Подвеска на продольных торсионах. Citroen, 1935 год.

Схожие конструкции использовались также на автомобилях марок «Ситроен» (одно из самых ранних применений, ещё в середине 30-х годов), «Симка» (Simca-Chrysler 1307), «Рено» (Renault 4) и «Фиат» (Fiat 1800 и целый ряд других), представительских моделях ЗИЛ (114, 117, 4104), Morris Marina, Alfa Romeo (Giulietta, GTV, 75) и других. На автомобилях «Пакард» моделей 1955 и 1956 годов торсионными были как передняя, так и задняя подвески, причём переднее и заднее колёса с каждого борта использовали общий торсион. Специальные электроприводы изменяли угол закрутки торсионов, что позволяло «на ходу» регулировать дорожный просвет — для тех лет это была очень смелая идея, хотя в конкретной реализации на «Пакардах» уровень надёжности этого узла совершенно не соответствовал градусу его новизны.

Спортивный автомобиль 1940-х годов с торсионной подвеской на продольных рычагах. Торсион жёстко закреплена на раме поперечно, рычаги прикреплены к его концам. Конструкция простая, но очень несовершенная. Renault 16 любопытен тем, что из-за использования двух расположенных по одному на борт торсионов у него была разная колёсная база справа и слева, так как один из торсионов конструктивно был расположен позади второго.

На многих французских переднеприводных автомобилях использовалась задняя подвеска на одинарных продольных рычагах с одним общим торсионом или двумя — по одному на борт, примерами чему являются Renault 4 и Renault 16; последний любопытен тем, что из-за использования двух расположенных по одному на борт торсионов у него была разная колёсная база справа и слева, так как один из торсионов конструктивно был расположен позади второго. Несмотря на кинематическое несовершенство, этот тип подвески был распространён во Франции вплоть до 1980-х и даже 1990-х годов благодаря возможности низко разместить между рычагами совершенно ровный пол багажного отсека, что было выгодно для очень популярных там автомобилей с кузовами «хетчбэк» и «универсал». Торсионную подвеску на продольных рычагах имели и все модели ЛуАЗ. На заднеприводных автомобилях такая подвеска применялась только на раннем этапе развития автомобилестроения (см. иллюстрацию), так как выяснилось, что при приводе на заднюю ось она не обеспечивает необходимых параметров устойчивости и управляемости.

Передняя подвеска VW Beetle в разрезе.

Наиболее характерный вариант торсионной подвески на двойных продольных рычагах был разработан австрийским инженером Фердинандом Порше и впервые был использован в передней подвеске автомобиля «Фольксваген Жук», а затем — на ранних моделях спортивных «Порше». В ней торсионы в виде упругих стержней располагались поперечно друг над другом и были заключены в игравшие роль поперечной балки подвески стальные трубы, а их концы соединялись поворотными кулаками. Аналогичную подвеску имели «Запорожец» и мотоколяска С3Д, торсионы были наборными пластинчатыми, квадратного сечения.

Главным преимуществом такой подвески является большая компактность в продольном и вертикальном направлениях. Кроме того, поперечина подвески расположена далеко впереди оси передних колёс, благодаря чему появляется возможность сильно вынести салон вперёд, разместив ноги водителя и переднего пассажира между арками передних колёс, что позволяло существенно сократить длину заднемоторного автомобиля. При этом, однако, расположенный спереди багажник оказывался весьма скромным по объёму — именно из-за вынесенной далеко вперёд поперечины подвески.

С точки зрения кинематики эта подвеска несовершенна: в ней происходят хотя и меньшие по сравнению с одинарными продольными рычагами, но всё же существенные изменения колёсной базы при ходах отбоя и сжатия, и так же присутствует сильное изменение развала колёс при кренах кузова. К этому следует добавить, что рычаги в ней должны воспринимать большие изгибающие и крутильные нагрузки со стороны как вертикальных, так и боковых сил, что заставляет делать их достаточно массивными.

На Fiat 130 и Porsche 911 продольные торсионы использовались в подвеске типа Макферсон[3].

В целом, торсионные подвески характеризуются компактностью, что, к примеру, позволило на «Симке» и «Рено» разместить между рычагами приводы передних колёс, что было бы весьма затруднено в случае использования пружин. Однако в силу принципиальной линейности торсиона как силового элемента (постоянной жёсткости в диапазоне нагрузок) плавность хода не столь высока, как бывает у пружинной и рессорной подвесок.

Подвеска с сопряжёнными рычагами — схема. Подвеска с сопряжёнными рычагами «в металле».

Торсион используется и в другом, весьма распространённом, типе подвески — полузависимой с сопряжёнными рычагами, используемой в качестве задней на переднеприводных моделях. При этом основными упругими элементами в неё являются витые пружины, а не торсион; на ровной дороге она работает как обычная зависимая на перекрещивающихся продольных рычагах, а на неровном покрытии колёса за счёт закручивания балки подвески получают определённую долю самостоятельности, за счёт чего повышается плавность хода, улучшается проходимость. Эта подвеска была разработана фирмой Audi в семидесятых годах, после чего очень широко использовалась и продолжает использоваться сейчас, как правило — на бюджетных моделях.

Расчёты

Стержень, используемый как упругий элемент, который работает на скручивание, называется торсионом. Касательные напряжения τr{\displaystyle \tau _{r}} , возникающие в условиях кручения, определяются по формуле:

τr=TrJ0{\displaystyle \tau _{r}={Tr \over J_{0}}} ,

где r — расстояние от оси кручения.

Очевидно, что касательные напряжения достигают наибольшего значения на поверхности вала при rmax=R{\displaystyle r_{max}=R} и при максимальном крутящем моменте Mmax{\displaystyle M_{max}} , то есть

τmax=TmaxRJ0=TmaxWp{\displaystyle \tau _{max}={T_{max}R \over J_{0}}={\frac {T_{max}}{W_{p}}}} ,

где Wp — полярный момент сопротивления.

Это даёт возможность записать условие прочности при кручении в таком виде:

τmax=TmaxWp≤[τ]{\displaystyle \tau _{max}={\frac {T_{max}}{W_{p}}}\leq [\tau ]} .

Используя это условие, можно или по известным силовым факторам, которые создают крутящий момент Т, найти полярный момент сопротивления и далее, в зависимости от той или иной формы, найти размеры сечения, или наоборот — зная размеры сечения, можно вычислить наибольшую величину крутящего момента, которую можно допустить в сечении, которое в свою очередь, позволит найти допустимые величины внешних нагрузок.

τ=MtI0V≤τadm{\displaystyle \tau ={\frac {Mt}{\frac {I_{0}}{V}}}\leq {\tau }_{adm}}

avec τ=16Mtπd3{\displaystyle \tau ={\frac {16\,Mt}{\pi d^{3}}}} (прут)

ou τ=16deMtπ(de4−di4){\displaystyle \tau ={\frac {16\,d_{e}\,Mt}{\pi (d_{e}^{4}-d_{i}^{4})}}} (труба)

Примечания

↑ Л. Н. Васильева, И. Желтов, Г. Ф. Чикова. Правда о танке Т-34. — Москва: Атлантида — XXI век, 2005. — С. 119. — 480 с. — 5 000 экз. — ISBN 5-93238-079-9.
↑ Огонь, броня, скорость. В.Вишняков. Боевая техника армии и флота: Сб. статей / Сост. С. Н. Поташов. —М.: ДОСААФ, 1981.
↑ Раймпель, Й. Шасси автомобиля /сокр. пер. с нем./ = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195-227. — 356 с.

См. также

ru-wiki.org

Торсионная подвеска принцип работы, виды, преимущества и недостатки

Торсионом называют основной элемент подвески. Это стержень цилиндрической формы из металла. Главная его особенность – высокие показатели по упругости. Для его производства используется только прочная сталь, иначе он не будет пружинить при скручивании. При этом исходный материал обязательно проходит через специальную термическую обработку.

Без остаточной деформации легко допускаются большие углы закручивания, высокие крутящие напряжения механического типа. Сечение у торсионных стержней бывает круглым или квадратным. Кроме того, у них внутри могут располагаться металлические пружины.

Торсионная подвеска принцип работы

Принцип работы торсионной подвески заключается в следующем: торсионный стержень закрепляется на раме автомобиля с одного конца. Другой конец соединяется со ступицей колеса, через специальный рычаг. Пружинящая реакция появляется, когда колесо перемещается в вертикальной плоскости, тогда торсион скручивается. Благодаря этому подвижная ходовая часть автомобиля и кузов образуют прочное, надёжное соединение. Гидравлические амортизаторы и спиральные пружины делают эту часть ещё более надёжной. До недавнего времени во многих машинах использовалась именно такая система подвески.

Независимые подвески и их разновидности

На двойных поперечных рычагах.Торсион располагается параллельно по отношению к кузову. Благодаря чему в широком диапазоне можно регулировать длину этой детали. Один из концов подвески крепится к раме машины, а второй – к поперечному рычагу. В конструкции внедорожников такие детали часто представляют собой переднюю подвеску.
На продольных рычагах.Торсион находится в поперечной зоне кузова. Такая система, в основном, служит в качестве задней подвески.
Продольные рычаги связанного типа.Два продольных рычага становятся направляющими элементами. Балка обеспечивает их надёжное соединение. В автомобилях с передним приводом так создают заднюю подвеску.

Такие конструкции часто необходимы для того, чтобы выровнять автомобиль, работающий на автоматике. И использующий мотор, который стягивает балки, чтобы увеличить жёсткость.

Преимущества торсионной подвески

При возникновении крена автомобиль получает лучшую управляемость.
Простая регулировка, большая периодичность обслуживания
Высокая ремонтопригодность, надёжность
Теперь можно без проблем установить нужную величину для дорожного просвета. И нет необходимости менять какие-либо серьёзные детали в конструкции
Вес всегда остаётся небольшим
Обслуживание и установка максимально просты
По сравнению с пружинной системой, эта обладает гораздо более компактными габаритами. Занимает меньше свободного пространства.

Подтяжка крепёжных болтов – основной вид обслуживания, которого требуют торсионные подвески. Для решения этой задачи хватит простого гаечного ключа. Но не стоит затягивать всё слишком сильно, иначе будут увеличиваться показатели жёсткости.

Недостатки торсионов

Излишняя поворачиваемость. К этому склонны почти все автомобили, на которых стоит данная подвеска. Водитель должен быть особенно внимательным на поворотах, ведь в этот момент транспортное средство может просто развернуться в другую сторону. На автомобилях марки ЗАЗ с небольшой скоростью эта проблема становится особенно заметной.
Обработка и технология производства торсионнов – довольно сложные процессы сами по себе. Но иначе производители не могут обеспечить должного уровня упругости материала, высокой прочности. Не обходится без специальных процедур по упрочнению поверхности, иначе металл не будет устойчивым к возникновению на поверхности трещин. В том числе применяются и пластические осадки. Но даже это не останавливает тех, кто пользуется торсионами, чтобы обеспечить более высокий уровень комфорта во время передвижения в самой разной местности.
Там, где к концам торсионной балки крепятся рычаги, присутствуют игольчатые подшипники. У этой системы возникает несколько ограниченный ресурс по пробегу. Через трещины в прокладках и сальниках в подшипники попадают грязь, вода и пыль, из-за чего сами подшипники быстрее выходят из строя. При этом интенсивность вождения и стиль в этом особенной роли не играют. Гораздо важнее воздействие агрессивных сред плюс старение резинового материала.

Но, благодаря высокому уровню современного сервиса, проблему легко решить, меняя только подшипники или сальники. Иногда нужен ремонт, замена торсионной балки, но это только в худшем случае.

Схема торсионной подвески

Особенности торсионной системы

Используя торсионы, довольно сложно получить независимую систему подвески, которая полностью бы обеспечила необходимый уровень комфорта. Отчасти, именно по данной причине детали ещё не используются широко. Но, если торсионная конструкция всё-таки присутствует, система становится достаточно свободной. Вращающиеся амортизационные рычаги на конце балки позволят добиться лучшего результата.

Благодаря такому решению пользователь может получить большую плавность хода во время езды, независимостью колёс. Эта подвеска будет особенно эффективным решением на больших машинах, где она будет постоянно испытывать довольно серьёзные нагрузки.

Торсионы, из истории их развития

Volkswagen Beetle – первая машина, на которой использовались детали с похожими функциями, основным назначением. Она появилась ещё в 20-ом веке, в 30-ых годах. Первая модернизация торсиона была проведена чешским учёным Ледвинкой. В тех же 30-ых годах торсионы были поставлены на автомобили Tatra. К концу десятилетия система применялась повсеместно и на технике, выпускаемой Фердинандом Порше и его компанией.

Малый вес подвески в то время стал основным преимуществом для австрийского инженера. Особенно оно было востребовано на автомобилях для спортивных соревнований, армии. Для внедорожников подобная деталь тоже не оказалась лишней. Это преимущество торсионов остаётся актуальным и в современном мире. Торсионы с двойными рычагами тоже стали изобретением Фердинанда Порше. В стальные трубы этих конструкций помещали поперечные стержни. Именно эта деталь и была так называемой торсионной балкой.

Зависимость жёсткости подвески от длины торсионной балки – преимущество конструкции, которое использовал Андре Лефевр, инженер из Франции. Он потом создал автомобиль Citroen TA. Подвеска становилась более мягкой по мере того, как более длинным был торсион. Нагрузка, которая появляется на дорожном полотне, распределяется по всей раме. Это достигается благодаря длинному валу, располагающемуся вдоль продольной оси всей машины.

В автомобильной и бронетанковой технике тоже активно использовали торсионы, особенно, в военное время. И потом они получили большее распространение, пройдя испытание временем. В странах Европы, Америки, эту систему применяли практически все производители автомобилей. Довольно быстро деталь получила признание даже в Советском Союзе. Если торсионная подвеска немного разболталась, в этом нет ничего страшного. Достаточно использовать обычный гаечный ключ для регулировки положения. С пружинными конструкциями работать гораздо сложнее, а здесь всё просто и понятно.

Понравилась статья? Поделитесь ссылкой с друзьями в социальных сетях!

Интересные материалы

turboracing.ru

Торсионная подвеска: устройство и преимущества

Эта статья поможет вам разобраться, почему многие автолюбители выбирают именно торсионные подвески. Вы узнаете интересные и новые факты о плюсах и минусах такой конструкции.

Торсионная подвеска – это устройство для упругого сцепления колес и несущей системы. Также во время езды такая конструкция уменьшает нагрузку на колеса благодаря регулировке положения кузова.

Существуют такие виды автомобильных подвесок:

торсионные;
пружинные;
рессорные;
пневматические.

Каждый из вышеперечисленных видов имеет свои достоинства и недостатки. Оптимальным вариантом многие считают именно торсионную.

Содержание статьи

Устройство

автомобильная торсионная подвеска Торсион – это металлический стержень, который имеет форму цилиндра. Он характеризуется очень большой степенью упругости. Чтобы он хорошо пружинил во время скручивания, его делают из прочной стали. Стержни имеют круглое или квадратное сечение. Торсионная подвеска разработана таким образом, что валы работают на кручение. Один из валов крепится к шасси, а что касается второго – его размещают возле специального рычага. Последний имеет перпендикулярное расположение, его привязывают к оси.

В основе такой конструкции – сталь, которая обработана при помощи высокой температуры. Подобная технология помогает при работе под высокими нагрузками. Конструкция выдерживает кручение и многие другие процессы, которые влияют на детали во время движения автомобиля. Торсионная подвеска имеет принцип работы на изгиб.

Интересный факт, что торсионная подвеска прошла долгий путь прежде, чем стать такой, которую мы ее видим сейчас. Впервые ее использовали в машине Volkswagen Beetle в 30-х годах ХХ века. Это было достижение чешского ученого Ледвинка, который увидел возможности торсиона и начал их использовать на автомобилях Tatra. После это начинается длительный путь к совершенству. Вначале были разработаны двойные рычаги, затем началось использование такой характеристики, как жесткость. впервые торсионную подвеску поставили на Volkswagen Beetle

Торсионная система получила широкое распространение благодаря малому весу. Эта характеристика была очень кстати при производстве спортивных, армейских машин. Прижилась она и в производстве внедорожников. Сегодня такая подвеска стоит на Феррари F2001, Тойоте Лэндкруизере, МАЗе-547.

Во время Второй мировой войны ее использовали очень широко при производстве военной техники. Торсионную балку могут размещать поперечно или продольно. Все зависит от целей, которые поставлены перед конструкцией. На легковых авто чаще всего используют поперечное расположение. Чаще всего он находится на заднем приводе. А вот продольно ставят подвески на тяжелых машинах. Но независимо от расположения задачи не меняются.

Как работает

Основные задания, которые выполняет торсионная подвеска:

плавность хода;
регулирование крена на поворотах;
снижение колебания управляемых колес;
обеспечение оптимального затухания кузова.

Хотя многие машины оборудованы такой подвеской с целью автоматического выравнивания. Для этого используется двигатель, который стягивает балки, придавая дополнительную жесткость. Все это происходит в зависимости от состояния покрытия дороги, а также скорости передвижения.

Если подвеска регулируемая, то ее можно использовать для замены колес. То есть, когда вам необходимо приподнять одну сторону вы можете обойтись без домкрата.

Достоинства и недостатки торсионов

Одним из главных достоинств является срок службы. Торсионная подвеска прослужит дольше многих других видов. Также многие ценят легкость регулировки высоты. Кроме всего, эта конструкция компактна. Если сравнивать с пружинными, то торсионная система занимает намного меньше места, легче в эксплуатации. торсионная подвеска

Ремонт торсионной подвески можно произвести даже самостоятельно, без помощи мастеров, что тоже относится к положительным чертам. Например, если конструкция во время эксплуатации немного разболталась, то вы при помощи одного лишь гаечного ключа сможете привести ее в соответствие. Болты просто подтягиваются. Но нужно следить за тем, чтобы не переборщить, ведь тогда получится жесткий ход.

Среди недостатков выделяют следующие моменты:

Автомобиль становится излишне поворачиваемым. Поэтому нужно уделять особое внимание управлению автомобилем при выполнении поворотов. Ведь машину начинает разворачивать. Особо это можно прочувствовать при использовании небольших автомобилей ЗАЗ.
Достаточно сложный процесс обработки деталей. Чтобы метал был устойчив, его приходится обрабатывать с использованием ряда дорогостоящих технологий. Такие работы повышают себестоимость материала. Но получаемый эффект превышает все ожидания и стоит затраченных денег.
Игольчатые подшипники в узлах для крепления рычагов и торсионной балки имеют ограниченный ресурс пробега. Подшипники часто выходят из строя из-за попадания различных частиц, а так же воды, грязи. Негативно влияет наличие трещин в прокладках, повреждение сальников. Причины бывают разные: стиль вождения, частота использования транспортного средства, а также старение резиновых запчастей. Защититься можно только профилактикой и своевременной заменой поврежденных и устаревших деталей. Если вы будете все делать вовремя, то сможете избежать ремонта торсионной балки, отделаетесь не очень дорогой заменой сальника или подшипника. А когда же время прошло, то неполадки с подшипниками могут спровоцировать изменение развала колес. Подшипники имеют ресурс 60 – 70 тыс. км.

Некоторые автомобилисты не хотят использовать торсионы из-за сложностей, которые не дают получить полностью независимые колесные подвески. Но это можно легко исправить, если на концах балки размещать амортизирующие рычаги.

Видео «Ремонт торсионной подвески автомобиля»

На записи показано, как провести ремонт торсионной подвески на автомобиле.

mineavto.ru

Торсионная подвеска Википедия

Торсион квадратного сечения

Торсионная подвеска (также стержневая подвеска) — подвеска транспортного средства, рабочими элементами которой являются торсионы (упругие стержни, работающие на кручение). Используются стержневые торсионы круглого или квадратного сечения, реже пластинчатые — набранные из некоторого числа пластин пружинной стали, совместно работающих на закручивание.