7.3. Торсионы

Торсионы нашли достаточно широкое распространение в независимых подвесках. Они представляют собой работающие на кручение стальные упругие стержни, как правило, круглого сечения с утолщениями (головками) на концах, на которых нарезаны шлицы. Иногда головки выполняют в форме квадрата или шестигранника.

Основными преимуществами торсионов являются – высокая энергоемкость, обеспечение рациональной компоновки подвески, возможность регулирования высоты кузова автомобиля, защищенность от механических повреждений. Так, например, в случае проседания одной из сторон подвески, в результате чего появляется крен кузова, поворот торсиона на один или несколько шлицов позволяет выровнять положение кузова.

На рисунке 7.14 показана схема регулирования высоты кузова автомобиля.

poyasneniya_pkio44_01

Рис. 7.14: Схема регулирования высоты кузова автомобиля

1 – головка торсиона; 2 – рычаг; 3 – гайка; 4 – регулировочный болт; 5 – поперечина кузова;

6 – изолирующая шайба; MF – момент упругости торсиона

Действующие на поперечный рычаг подвески вертикальные силы передаются через торсион, имеющий квадратное сечение головки 1, на рычаг 2. Силы, вызываемые моментом MF упругости, создают в регулировочном болте 4 напряжения растяжения. Верхний конец болта ввернут в гайку 3, которая может проворачиваться во внешнем конце рычага 2. Нижняя головка болта через изолирующую шайбу 6 упирается в поперечину кузова 5.

Торсионная подвеска, как и пружинная, требует наличия направляющего и демпфирующего устройств. Её недостатками являются сложность изготовления и обработки торсионов. Кроме того, длина торсионов должна быть тем больше, чем мягче должна быть подвеска.

По конструкции торсионы бывают: сплошные, пучковые, пластинчатые и составные (рисунок 7.15).

poyasneniya_pkio44_02

Рис. 7.15: Торсионы

а – сплошной; б – пластинчатый; в – пучковый; г – составной

 

В зависимости от конструкции подвески торсионы могут располагаться вдоль или поперек продольной оси автомобиля. При поперечном расположении длина торсионов ограничивается величиной колеи автомобиля. В этом случае применяют пластинчатые или пучковые торсионы. Пластинчатые торсионы состоят из пластин прямоугольного сечения равной толщины и собраны таким образом, чтобы их набор имел квадратное сечение. Пучковые торсионы состоят из двух и более круглых стержней.

Одним концом торсион крепится к несущей системе, а другим – к направляющему устройству. При перемещениях колес торсионы закручиваются, обеспечивая упругую связь между колесом и несущей системой. Продольная и боковая силы воспринимаются опорами торсиона и, следовательно, практически не воздействуют на него.

С точки зрения себестоимости один сплошной торсион, выполняющий одинаковые функции, всегда дешевле пластинчатого или пучкового. Применение сплошного торсиона, однако, исключено в тех случаях, когда он работает не только на кручение, но и на изгиб. Такое сочетание нагрузки встречается в конструкциях прицепов, подвеска которых выполнена на продольных рычагах (рисунок 7.16).

poyasneniya_pkio44_03

Рисунок 7.16: Вид сверху на торсионную подвеску на продольных рычагах, применяемую на одноосных прицепах

1 – концевая втулка; 2 – опора втулки; 3 – поперечина прицепа; 4 – торсион

 

В качестве упругого элемента в такой подвеске использован составной торсион, состоящий из пластинчатого стержня 4 и концевой втулки 1, которая одновременно является опорой 2, передающей на поперечину 3 прицепа вертикальные нагрузки.

В статическом положении торсион нагружен изгибающим моментом

 

М = Rz * а,

 

где Rz – вертикальная реакция опорной поверхности; а – плечо действия Rz .

 

Торсионы изготавливают из легированных сталей типа 45ХНМФА и 50ХФА с содержанием углерода 0,45…0.65 %, хрома 1,0…1.5 % и добавлением ванадия, никеля и молибдена. Легированная сталь, используемая в торсионных валах, обладает высокой усталостной прочностью и упругостью.

Термическая обработка хромистых сталей состоит обычно из закалки при температуре 800…860°С с последующим отпуском при температуре 400…500°С.

Для повышения усталостной прочности торсионов впадины шлицев обрабатываются накаткой роликами. Рабочая поверхность вала подвергается дробеструйной обработке или накатке роликами, что создаёт упрочнённый поверхностный слой (наклёп).

Для повышения воспринимаемой нагрузки и получения максимального угла закручивания в эксплуатации торсионы подвергают заневоливанию. Эта технологическая операция является последней среди операций механической и термической обработки. Она заключается в закручивании горячего торсиона за предел его упругого состояния и выдерживании в таком положении определённое 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, и позволяют повысить эксплуатационные характеристики торсиона.

Направление действующего на заневоленные торсионы рабочего момента закручивания должно совпадать с направлением закручивания при заневоливании. Поэтому заневоленные торсионы, закрученные в разные стороны, не взаимозаменяемы и соответствующим образом маркируются (как правило, на торце торсиона буквами «Л» или «П»). Для предотвращения поломки торсионов в результате механических повреждений или коррозии рабочей поверхности вала их после окончательной механической и термической обработки покрывают специальным лаком, а иногда и прорезиненной тканью.

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о