Что такое торсионы – Торсионная подвеска — Википедия. Что такое Торсионная подвеска

Содержание

Что такое торсионная подвеска и как она работает

Торсионная подвеска прочно входит в автомобилестроение. Крученные упругие элементы положительно влияют на плавность хода и чувствительность к ухабам на дороге. А вот с управляемостью – просто беда. Так где же ей самое место?

Что такое торсионная подвеска

Применение торсионной подвески

Впервые торсионная подвеска была установлена на автомобиле Фольксваген Жук. Произошло это в начале прошлого века. Миниатюрная малолитражка нуждалась в компактной системе подрессоривания, что и было реализовано при помощи этой конструкции. Через несколько лет система нашла применение в автомобилях Татра, Порше и спортивных машинах, разработчики которых боролись за уменьшение габаритов и массы.

Фольксваген Жук 1963 годаФольксваген Жук 1963 года

В 40-х годах на то, как работает торсионная подвеска, обратили внимание военные инженеры. Ее стали использовать в танках советского и немецкого производства. В послевоенные годы торсионную подвеску устанавливали большинство европейских производителей, но со временем ее популярность упала, уступив место более практичной с экономической точки зрения пружинной.

В настоящее время торсионные системы амортизации устанавливаются на джипах таких компаний, как General Motors, Mitsubishi, Ford, Dodge, некоторых грузовиках, спортивных несерийных автомобилях.

Немного о торсионе

Торсион – металлический круглый стержень со шлицем на конце. Туда же могут входить балки, трубки, пластин. Одним концом он намертво приделан к кузову транспортного средства, противоположный упирается в рычаг направления колеса. В процессе движения он закручивается в одном направлении, обеспечивая жесткую взаимосвязь между кузовом и колесом. Направление закручивания всегда одно. Благодаря этому они используются для регулировки высоты корруса.

Этот вид подвески характеризует сопротивление на скручивание. Оси закручивания подвески находятся в одной плоскости. В конечном счете эти особенности позволяют ему поддерживать упругое соединение подвески и кузова под нагрузкой движения.

Торсион задней подвескиТорсион задней подвески

Принцип работы подвески

Принцип работы торсионов аналогичен любой аналогичной подвески. Только вместо пружины роль упругого элемента выполняет торсионный стержень. На него передается усилие от рычага, что вызывает скручивание стержня до определенного предела. Затем система возвращается в исходное положение до следующей неровности.

Разновидности подвесок торсионов

По типу расположения различают продольные и поперечные торсионные подвески. Продольная торсионная балка чаще всего используется на грузовых автомашинах. На легковушки традиционно монтируют поперечные компактные подвески задних колес. В обоих случаях основными задачами системы являются:

  • сглаживание хода машины;
  • нейтрализация механических вибраций;
  • стабилизация колес;
  • регулировка крена на поворотах.

Длина поперечных балок лимитируется шириной колеи машины. Поэтому их амортизационные свойства ограничены. В этом плане продольные торсионы имеют неоспоримое преимущество перед поперечными: большая длина балок обеспечивает мягкость, не уступающую рессорным и пружинным подвескам.

Машины с торсионной подвеской

Передняя независимая с продольными рычагами

Торсион расположен продольно. Он отдает нагрузку на нижний или верхний рычаг, а далее она подхватывается демпфером-амортизатором. Замыкает цепь стабилизатор, который минимизирует крены кузова.

Такая подвеска занимает мало места, что делает ее почти незаменимой на внедорожниках. Свободное пространство заполняют усилителями колес и другими полезными механизмами.

Задняя независимая торсионная подвеска с поперечными торсионами

Здесь торсионы располагаются поперечно. Часто такая задняя подвеска используется в сочетании с передней продольной. Это четко видно на примере Renault 16. Из-за этого фактора колесная база переднего и заднего мостов отличалась на несколько сантиметров. Управляемость не была сильной стороной таких автомобилей, но наличие поперечного зада создавало весомое преимущество – увеличение объема багажного отделения.

Полунезависимая торсионка

Производители делают ее в форме буквы U. Упругие элементы здесь имеют повышенную прочность. Полунезависимая балка улучшает плавность хода даже на крупных неровностях родных дорог. Достигают этого за счет периодического перемещения колес относительно друг друга.

Преимущества и недостатки торсионных подвесок

Безусловные преимущества всех видов торсионок – высокая плавность хода на неровностях. Водитель и пассажиры практически не ощущают выбоин, наслаждаясь комфортом поездки. С ее ремонтом справится любой человек – ее ремонтировать легко и удобно. Да и места она занимает в подкапотном или подбагажном отсеке.

Среди отрицательных сторон – посредственная управляемость авто. Дорогостоящие торсионы не прижились на легковушках, зато они уверенно лидируют в сегменте коммерческого транспорта, где динамичность езды не так важна.

Наиболее изнашиваемыми деталями в системе являются игольчатые подшипники, обеспечивающие крепление стержня к торсионной балке. Их ресурс ограничивается примерно 70 тыс. км пробега. Чаще всего это связано не с условиями вождения, а с износом резиновых прокладок и сальников. Своевременная замена резиновых деталей и подшипников поможет избежать крупного ремонта торсионной балки.

Выводы

Подвески на основе торсионов рано списывать со счетов. Широкое применение они получат лишь при условии пропажи двух основных проблем России и стран СНГ – неровностей дорог и ошибок в их ремонте и эксплуатации.

Торсион что это такое

Торсион (от фр. torsion — скручивание, кручение) — пружина в виде вала, работающего на кручение.

Торсион выполняют в виде длинного вала, обладающего малой крутильной жесткостью, или в виде нескольких последовательно соединённых валов, расположенных параллельно [1] .

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:

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:

  1. Передняя независимая с использованием поперечных валов.
  2. Задняя независимая с поперечными торсионами.
  3. 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.

В конструкциях современных независимых подвесок наряду с пружиной или пневмобаллоном в качестве основного упругого элемента может также применяться и торсион (torsion — кручение, в переводе с французского). Торсионная подвеска обеспечивает автомобилю ряд преимуществ, главными из которых являются высокая плавность хода и компактность подвески. Однако ее существенные недостатки в виде худшей управляемости и валкости автомобиля не позволяют применять торсионы в основной массе современных легковых автомобилей.

История появления

Торсионная подвеска начала применяться еще с середины 1930-х годов на автомобилях французской марки Citroen. В 1940-х торсионы использовались на гоночных автомобилях Porsche.

Легендарный французский автомобиль Renault 16 с торсионной подвеской

Впоследствии их применяли и многие другие автопроизводители. Например, Renault, ЗиЛ и Chrysler. Применение торсионной подвески было обусловлено в первую очередь хорошими показателями плавности хода и простотой конструкции.

Что такое торсион?

Устройство торсиона представляет собой металлический вал или стержень, работающий на скручивание в одном направлении. В поперечном сечении торсион может быть круглым или квадратным, реже пластинчатым – состоящим из нескольких слоев, совместно работающих на кручение.

Упругий элемент торсионной подвески с креплениями

Один из концов торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески посредством шлицевого соединения, второй аналогичным образом фиксируется на кузове или раме автомобиля. Ось вращения рычага и ось закручивания торсиона находятся на одной линии. Обладая рассчитанным сопротивлением к скручиванию под нагрузкой, торсион удерживает вес автомобиля и обеспечивает эффективное упругое соединение подвески и кузова при перемещениях рычага. Принцип работы торсиона используется также в стабилизаторе поперечной устойчивости при противоположных ходах подвески одной оси.

Торсионные валы круглого сечения

Сплав стали, из которого изготавливается торсион, обладает высокими характеристиками упругости и выносливости, способен выдерживать длительные нагрузки без ухудшения своих свойств. Длина и толщина вала также влияет на рабочие характеристики и мягкость подвески. Для защиты от ржавчины и разрушения поверхность торсиона покрывают специальным антикоррозийным составом, либо прорезиненным покрытием.

Принцип работы торсионной подвески

Торсионная подвеска работает аналогично пружинной, рессорной или пневматической. В качестве пружинного элемента выступает стальной стержень — торсион. При работе подвески на торсион передается усилие от несущего рычага, заставляющее стержень скручиваться до определенного предела. После этого упругий элемент возвращается в исходное состояние, выравнивая и положение рычага.

Виды торсионных подвесок

Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах

Передняя торсионная подвеска на поперечных рычагах (один или два в зависимости от конструкции) состоит из следующих элементов:

  • Продольно расположенный торсион, работающий на скручивание и заменяющий пружину.
  • Воспринимающий основную нагрузку нижний или верхний рычаг, посредством которого происходит передача усилия на торсион.
  • Демпфирующий элемент — амортизатор, выполняющий функцию гашения колебаний.
  • Стабилизатор поперечной устойчивости, компенсирующий крены кузова при движении.

Независимая передняя торсионная подвеска на двойных поперечных рычагах Toyota Hilux Surf

Компактность передней торсионной подвески на поперечных рычагах позволяет эффективно использовать свободное пространство. Например, для установки массивных приводов колес. В связи с этим торсионы получили распространение при производстве рамных внедорожников, сочетающих повышенную проходимость с мягкостью подвески. Например, Toyota Land Cruiser 100 (крепление торсиона к нижнему рычагу) и Toyota Hilux Surf (торсион на верхнем рычаге). Также торсионы применяются на передней оси коммерческих автомобилей.

Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсионов

В конструкциях задних подвесок с продольным расположением рычагов торсионы устанавливаются поперечно. Легендарный французский автомобиль Renault 16, выпускавшийся до 1990-х годов, оснащался передней подвеской с продольно расположенными торсионами, а задней — с поперечно.

Задняя подвеска с поперечным расположением торсионов

Особенностью упругих элементов задней подвески было их расположение — один находился позади другого, что конструктивно влекло разность в колесной базе по сторонам автомобиля (одно из колес находилось ближе к переднему на несколько сантиметров). Управляемость и устойчивость автомобиля оставляла желать лучшего, однако именно компактность торсионной подвески позволила значительно увеличить объем багажного отделения, что в значительной степени определило популярность модели. В настоящее время подобная схема подвески автопроизводителями не применяется.

Полузависимая задняя торсионная балка

Полузависимая торсионная балка U-образного сечения, имеющая в составе интегрированный упругий стержень, становится более прочной на изгиб. При этом она позволяет колесам одной оси незначительно перемещаться друг относительно друга при проезде неровностей. Этим достигается улучшение управляемости и устойчивости автомобиля. Данная подвеска применяется на задней оси большинства бюджетных переднеприводных автомобилей.

Преимущества торсионной подвески

  • Высокая плавность хода.
  • Компактность и малый вес.
  • Высокая ремонтопригодность.
  • Простота и надежность конструкции.

Недостатки торсионной подвески

  • Сложность производства торсионов.
  • Посредственная управляемость автомобиля.

В настоящее время передняя независимая подвеска, где в качестве упругих элементов устанавливаются торсионы, применяется при производстве грузовиков и внедорожников, не предназначенных для динамичной езды. Кроме этого, торсионная подвеска успешно используется в конструкциях шасси танков и другой специальной гусеничной техники.

Торсионная подвеска — Википедия. Что такое Торсионная подвеска

Торсион квадратного сеченияBarre de torsion.png

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

Barre de torsion.png Barre de torsion.png 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.

Barre de torsion.png

.

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 закреплён на раме поперечно, рычаги прикреплены к его концам. Конструкция простая, но очень несовершенная. Barre de torsion.png 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.

Barre de torsion.png 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. Barre de torsion.png 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

  1. 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.
  2. ↑ Огонь, броня, скорость. В.Вишняков. Боевая техника армии и флота: Сб. статей / Сост. С. Н. Поташов. —М.: ДОСААФ, 1981.
  3. Раймпель, Й. Шасси автомобиля /сокр. пер. с нем./ = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195-227. — 356 с.

См. также

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.

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 закреплён 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

  1. 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.
  2. ↑ Огонь, броня, скорость. В.Вишняков. Боевая техника армии и флота: Сб. статей / Сост. С. Н. Поташов. —М.: ДОСААФ, 1981.
  3. Раймпель, Й. Шасси автомобиля /сокр. пер. с нем./ = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195-227. — 356 с.

См. также

Ответы@Mail.Ru: Что такое торсионы?

Аналог амортизаторов.

Прикольно а я незнал…. про торсионы.

Добавить нечего. Чижов — кросавчег ))))))

Это элементы подвески автомобиля, которые заменяют пружины. Пружинящую жесткость обеспечивает вал, одним концом зажатый в кузове, а другим укрепленный на подвеске. Под тяжестью кузова вал скручивается и таким образом, под действием упругой деформации, обеспечивает мягкость подвески.

Тип подвески — торсион Преимущества: Минимальное пространство для компоновки, легко устанавливается на автомобиль; малая общая масса; хорошее изменение схождения под воздействием крена; хорошее положение центра крена без отрыва и “ныряния” задка. Недостатки: Требует утверждения геометрии на очень раннем этапе разработки; избыточная поворачиваемость под воздействием поперечной силы; высокий центр крена; максимальная нагрузка ограничена в связи с напряжениями в сварных соединениях; применение дорогих технологий. Устройство: Упругим элементом такой подвески является торсион — стальной стержень определенной длины, работающий на скручивание. Один из концов такого стержня жестко закреплен на раме или несущем кузове автомобиля. А на другом конце установлен рычаг. Усилие на его свободном конце создает момент, закручивающий торсион. Продольная и боковая силы на торсион практически не действуют, поскольку воспринимаются его опорами. Конструктивные возможности торсионов более широки, чем у витой пружины. Ничто не мешает сделать стержень торсиона составным. Обычно это набор плоских пластин как и в листовых рессорах. Распространены также торсионы из многогранных стержней, собранных в пучок. Известны и конструкции из пучка круглых стержней, соединенных по концам. Витую же пружину почти всегда изготавливают из сплошного круглого стержня, поэтому при равных с торсионом диаметре и длине жесткость пружины оказывается больше, а долговечность ниже. Что же сдерживает более широкое применение торсионной подвески не только в джипах, но и в легковых автомобилях? Главной проблемой считают сложность изготовления и обработки торсионных валов. Современная технология должна обеспечить высокие пределы упругости и прочности этих деталей, их стойкость к образованию трещин. Для этой цели применяют поверхностное упрочнение стрежней торсионных валов, пластическую осадку и т. д. Подобные операции используют, конечно, и при изготовлении витых пружин, а также листовых рессор. Но стоимость торсионов при этом часто оказывается больше. Тем не менее многие автомобильные фирмы идут на такие затраты, обеспечивая своим машинам высокую плавность хода и комфортабельность.

Торсион( скорее заменитель пружин или рессор,чем амортизатора)- это предварительно нагруженный стержень,который работает на скручивание.. Широко применяется в военной технике. На советских гражданских авто -известный вездеход ЛУАЗ, на багажниках Волги(даже сейчас) и Жигулей классики. Сейчас ставится на РЕНО Символ на заднюю подвеску. Подвеска в принципе неубиваемая.

А почему все говорят только об автомобилях? Практически все танки уже много лет используют торсионы в ходовой. И это вовсе не аналог амортизаторов, а пружина. Она воспринимает нагрузку от неровностей, а амортизатор предназначен для подавления колебаний.

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

Торсионная подвеска автомобиля: принцип работы

Автомобильная промышленность развивается стремительными темпами. Каждый год компании придумывают все новые системы и технологии. Сегодня все привыкли к автомобилям с независимой многорычажной подвеской. Но не так давно машины выпускались только с торсионной подвеской («Рено» — не исключение). Что она собой представляет и как работает? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика и устройство

Торсионная подвеска – это разновидность подвески, где функцию рабочего элемента выполняют торсионы. Что это за элементы? Торсион представляет собой металлический механизм, действующий на закручивание. Состоит из пластин или стержней круглого (реже – квадратного) сечения. Эти пластины работают совместно на скручивание. Торсион может использоваться в качестве вспомогательного устройства (как стабилизатор поперечной устойчивости) либо как упругий элемент. Крепится элемент на ступичном узле колеса и проходит в виде резинометаллического шарнира к шарнирному узлу. Отрезки торсионов выполняют роль рычагов подвески.

подвеска авто

Сама балка может применяться продольно либо поперечно. Последний вариант используется чаще всего на легковых автомобилях. Продольный вариант встречается на грузовиках. Но вне зависимости от типа расположения, балка призвана скорректировать крен при повороте и увеличить плавность хода при прохождении неровностей.

В целом, система состоит из следующих элементов:

  • Привода.
  • Тормозного диска.
  • Нижнего и верхнего рычага.
  • Моста.
  • Торсиона.
  • Балки.
  • Тяги поперечной устойчивости.
  • Амортизатора.

Как это работает?

Принцип работы торсионной подвески весьма прост. Так, концы балки жестко крепятся на кузове или раме автомобиля (если это легковой автомобиль или грузовик). При движении на балку действует сила скручивания. При этом вал стремится вернуть колесо на место. Если он установлен с дополнительным электромотором, водитель может иметь возможность корректировать жесткость подвески. Таким образом, работа торсионной подвески аналогична пружинной либо подрессоренной. Система выполняет несколько задач:

  • Регулирует угол крена в повороте.
  • Обеспечивает плавность хода.
  • Поглощает колебания от колес и от рамы.
  • Производит стабилизацию колес.

Где применяется?

Такую подвеску можно встретить на старых рамных внедорожниках. К таким относятся «Митсубиси-Паджеро», а также американские «Субурбаны» и «Тахо». На легковых авто такая схема подвески практически не используется (во времена СССР такая конструкция применялась на «Запорожце»). Среди знаменитых иномарок стоит отметить «Рено-Лагуну» и «Пежо 405». Использовать многорычажную подвеску тогда было сложно и дорого, а торсионная обеспечивала высокую плавность хода.

Преимущества

Среди плюсов торсионной подвески автомобиля стоит выделить простоту эксплуатации. Так, система устроена очень просто, что позволяет легко проводить ремонт и обслуживание. Также данная подвеска может настраиваться по жесткости. Автолюбитель самостоятельно может нарастить торсионы под свой стиль езды, сделать ходовую часть более мягкой либо жесткой.

торсионная подвеска авто

Следующее преимущество касается массы. Такая подвеска весит гораздо меньше, чем ее аналоги. При этом отличается небольшими размерами. Данная особенность позволяла применять торсионную подвеску на «Пежо» и других малолитражных автомобилях.

Одно из самых значимых преимуществ – это надежность. Такая ходовая часть практически не требует ремонта. А если это торсионная подвеска прицепа, то она и вовсе вечная. За весь период эксплуатации владельцы сталкивались лишь с необходимостью регулировки жесткости.

Особенности

Среди прочих особенностей нужно отметить возможность регулировки клиренса. Такая возможность есть далеко не на каждом современном авто. При этом для настройки дорожного просвета использовался один ключ. Необходимо было открутить либо закрутить необходимый регулировочный болт внутри поперечной балки. При подъеме рычага клиренс автомобиля возрастает. При опускании дорожный просвет уменьшается. Как показывает практика, клиренс можно изменить на 5-7 сантиметров.

торсионная подвеска

Недостатки

Теперь отметим минусы торсионной подвески. Они достаточно серьезные, а потому такая система больше не применяется на автомобилях. Итак, почему торсионная подвеска ушла в прошлое?

Первая проблема – это излишняя поворачиваемость автомобиля. По сравнению с современными многорычажными аналогами, данная ходовая часть лишь незначительно снижает крены. Удержать такой автомобиль на скорости очень трудно. Особенно это касается рамных внедорожников, которые имеют высокий центр тяжести и огромную снаряженную массу.

Следующий недостаток – это постоянные вибрации, которые передаются на кузов и на раму в случае проезда неровностей. Особенно это ощущают задние пассажиры. Комфортной такую подвеску назвать нельзя.

работа торсионной

Далее стоит отметить игольчатые подшипники. Они являются неотъемлемой частью торсионного вала. Ресурс данных подшипников составляет 70 тысяч километров. Элементы защищены прокладками и резиновыми сальниками, однако из-за постоянного воздействия агрессивной среды данные уплотнения дают трещины. Сквозь них начинают просачиваться грязь и вода. В результате подшипник выходит из строя. Это развальцовывает посадочные места балки. Данное явление способствует изменению вала колес. Если запустить проблему, придется менять полностью балку.

О ремонте

Так как со временем данная подвеска теряет упругость, уменьшается клиренс машины. Чтобы его возобновить до заводских значений, требуется выполнить регулировку подвески при помощи ключа. Также к ремонтным операциям можно отнести замену:

  • Торсионов задней балки.
  • Рычагов задней балки.
  • Игольчатых подшипников.
  • Пальцев задней балки.

В случае капитального ремонта балки требуется выполнить демонтаж торсионов. Чтобы при сборке не было проблем, требуется предварительно наметить положение торсиона на балке. Для извлечения самого торсиона требуется снять его из шлицевого соединения. Чтобы это сделать, необходим инерционный съемщик. Иногда необходимо зачистить резьбу на шлицевом соединении. Этот участок закисает, и произвести демонтаж торсиона не так просто.

торсионная подвеска автомобиля

При ремонте такой подвески чаще всего выполняют замену игольчатых подшипников. Для этого требует извлечь такие элементы:

  • Рычаги задней балки.
  • Торсион.

Всего в системе есть два подшипника (по одному с каждой стороны). Проблема заключается в том, что определить исправность элемента самостоятельно невозможно. А дальнейшая эксплуатация балки с изношенным подшипником приводит к необратимому изнашиванию оси. Ремонт рычага задней балки – наиболее сложная операция. Она выполняется на специальном токарно-расточном станке. Самостоятельно выполнить подобную работу нельзя. Это требует наличия навыков и знаний.

торсионная авто

А найти хорошего специалиста в данной области с нужным оборудованием довольно трудно.

Обратите внимание

Перед тем как произвести регулировку данной подвески, стоит выполнить диагностику ходовой части. Часто на старых автомобилях есть скрытые дефекты по ходовой. Именно они влияют на работу торсионов. Также следует проверить развал-схождение. Торсионы встанут на нужную высоту только тогда, когда углы соответствуют норме. В противном случае владелец столкнется с такой проблемой, как жор протектора резины. Также следует изменить расстояние от центра оси передка до края крыла. Данный параметр должен составлять порядка 50 сантиметров. Если все хорошо, можно приступать к настройке. Сам регулировочный болт находится по центру и немного утапливается в раму.

торсионная автомобиля

Вместо заключения

Итак, мы выяснили, что собой представляет торсионная подвеска. Как видите, она имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Но какой бы надежной она ни была, большинство автопроизводителей отдают предпочтение пружинной независимой подвеске. Сейчас ее ресурс стал не меньше, чем у торсионной. А уровень комфорта не сравнить.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о