the Odpružení jsou jedním z nejdůležitějších prvků o rychlosti a stabilitě vozidla. Od vozidel bez odpružení, přes vozidla s listovými pružinami až po novou hydrauliku, aktivní i pasivní, se hodně změnila technika kolem nich a také materiály.
Podívejme se tedy na některé z nových materiálů, které se v těchto suspenzích používají, a podívejme se, které z nich jsou nejlepší, a jak může materiál ovlivnit chování vozidla...
Části závěsů
Již jsme vám ukázali, jaké typy odpružení automobilů existují, nyní je čas podívejte se, z čeho se tyto prvky obvykle skládají vozidel, abyste pak lépe porozuměli interferenci materiálu v jeho funkci:
- Doky: Jsou to elastické prvky, které ukládají energii produkovanou nerovnostmi vozovky, stlačují se a roztahují, aby absorbovaly nárazy. Někteří si myslí, že jsou hlavním prvkem odpružení, ale není tomu tak, i když jsou důležité, aby se tlumiče vrátily do své normální polohy.
- Tlumiče nárazů: Jsou to hydraulické prvky, které spolu s pružinami ovládají pohyby odpružení. Rozptylují energii nahromaděnou v pružinách, zabraňují nadměrnému poskakování vozidla a zlepšují stabilitu a pohodlí.
- Závěsná ramena: Jsou to kovové díly, které spojují kola s karoserií a umožňují jejich vertikální pohyb při působení odpružení.
- průchodky: jedná se o pryžové nebo polyuretanové kusy, které umožňují hladký a kontrolovaný pohyb ramen odpružení, snižují hluk a vibrace, to znamená, že jde o jakési rozpěrky, které zabraňují kontaktu mezi kovovými částmi nebo omezují pohyb tlumičů, což může být také zajímavé pro některé konfigurace pro motorsport.
- Kulové klouby: Spojují ramena zavěšení s ostatními částmi podvozku a umožňují úhlový pohyb kol.
- Stabilizační tyče: Snižuje naklánění karoserie při zatáčení a zlepšuje stabilitu vozidla.
Jakmile to pochopíme, pojďme se podívat, jaké typy pružin a ramen najdeme pro auta a jak materiál ovlivňuje chování...
Typy pružin
Un pružina je pružný prvek, obvykle kovové, určené k ukládání mechanické energie a jejímu řízenému uvolňování. To znamená, že když na pružinu působí síla, deformuje se (natahuje nebo stlačuje) a ukládá elastickou energii. Po odstranění síly se pružina vrátí do původního tvaru a uvolní uloženou energii. Jeho chování se řídí tím, co je známé jako Hookeův zákon, který určuje deformaci úměrnou použité síle:
F = k x
Kde F je průměrná síla působící na pružinu v newtonech (N), zatímco k je konstanta pružnosti pružiny (N/m) a x je deformace pružiny měřená v metrech (m). Můžeme to tedy vyřešit a říci, že x = F/k. Představte si například, že jedete autem s pružinami s pružnou konstantou k=20.000 800 N/m a při nárazu na silnici na pružinu působí síla XNUMX N, to znamená, že pružina bude stlačena. , je – (v případě nárazu se natahuje, je +). V tomto případě při použití Hookova zákona máme:
x = -F/k
x = -800 N / 20.000 XNUMX N/m
x = -0,04 m
x = 4 cm
To znamená, že pružina se stlačí o 0.04 metru, tedy 4 centimetry.
L ocelové pružiny ovládly trh, ale v posledních letech se kompozitové pružiny ukázaly jako perspektivní, avšak výrazně dražší alternativa. Ocel je nejen levná, má také velkou odolnost a snadno se vyrábí, i když je také těžší a může trpět únavou, ztrátou ohybu.
Na druhé straně kompozitní pružiny Vyrábějí se z vysoce odolných vláken, jako jsou uhlíková nebo skleněná vlákna, uložená v polymerní matrici. Tyto kompozitní materiály nabízejí lepší poměr pevnost/hmotnost a umožňují navrhovat pružiny s velmi specifickými vlastnostmi. Jsou však drahé, složitější na výrobu a chování je nepředvídatelnější než u ocelových pružin a nemusí se přísně řídit Hookovým zákonem. Z tohoto důvodu se i v F1 nadále používají ocelové slitiny, dokonce se vyřazují kompozitní pružiny kvůli jejich složitosti v sektoru, kde musí být vše velmi kontrolované a předvídatelné...
Typy závěsných ramen
Kromě pružin jsou dalším ze závěsných prvků, které mají také různé vlastnosti v závislosti na svém materiálu, ramena složení. V tomto případě máme ramena, která mohou být vyrobena z oceli, jako ta tradiční, nebo z hliníku.
| - | - | - |
|---|---|---|
| Acero | Hliník | |
| Youngův modul | 210 GPa | 70 GPa |
| Hustota | 7850 kg / m3 | 2700 kg / m3 |
| Pevnost v tahu | 800 MPa | až 380 MPa |
Každý z nich se svými body ke zvýraznění:
- závaží: Ocel je evidentně těžší, což nepřispívá k ovladatelnosti a spotřebě vozidla. Na druhou stranu je hliník méně hustý, takže vozidlo bude lehčí, obratnější, a to se pozitivně promítá do rychlosti a spotřeby paliva.
- Pevnost a tuhost- Ocel obecně poskytuje větší pevnost a tuhost než hliník, což je dobré pro manipulaci s větším nákladem a udržení lepší kontroly.
- Costa: Ocel je samozřejmě levnější než hliník.
- Fatiga: Hliníková ramena obvykle trpí více zátěžovými cykly než ocelová.
Optimální materiál závisí na konkrétní aplikaci a prioritách. Hliník je preferován, když je primárním zájmem snížení hmotnosti, zatímco ocel je upřednostňována pro aplikace, které vyžadují vysokou pevnost a hospodárnost. V dnešní době jsou však ramena zavěšení u většiny sériově vyráběných vozů obvykle vyrobena z oceli, zatímco u některých sportovních vozů je to hliník. V případě závodních vozů stále více kompozity, jako jsou uhlíková vlákna v případě vozů F1.
Zatímco v případě oceli a hliníku je možné dosáhnout Optimalizace odpružení prostřednictvím změn konstrukce a nových slitin. Nejnovějším trendem jsou však kompozity, konkrétně tzv GFK/CFK plasty. Jedná se o pokročilé hybridní materiály, plast-kov, v takovém případě lze jejich chování optimalizovat designem, ale i novými multimateriály.
GFK i CFK mají vysokou pevnost, jsou velmi lehké, nabízejí tuhost, jsou odolné vůči korozi a mohou být navrženy v mnoha různých tvarech a velikostech, což pomáhá s pokročilými návrhy. CFK je však tužší a pevnější než GFK, takže je vhodnější pro vysoce výkonné aplikace, jako je motorsport nebo letecký průmysl. CFK je také dražší na výrobu a jeho vzhled je atraktivnější, protože vypadá jako leštěný kov.
Obrázky | plátno