Торсионная подвеск, устройство и принцип работы.Торсионная подвеска – это тип подвески, основным элементом которой является металлический стержень цилиндрической формы (торсион). Этот элемент обладает большой упругостью и отменно пружинит при скручивающих воздействиях. Обычно торсионы изготавливают из специальный сталей высокой прочности, которые проходят предварительную термическую обработку. Торсион выдерживает феноменальные механические нагрузки, отлично сопротивляется большим крутящим напряжениям и практически не подвержен деформации при больших углах закручивания. Торсионные стержни бывают круглыми или квадратными в сечении, могут быть наборными (из нескольких металлических пластин).

Торсион одной своей стороной жестко крепится к раме автомобиля, а другой стороной через рычаг соединен с колесной ступицей. Перемещения колеса в вертикальной плоскости вызывают скручивание торсиона (торсион пружинит). В итоге получается прочная и упругая конструкция, которая соединяет кузов автомобиля и его подвижную ходовую часть. Для того, чтобы повысить надежность и долговечность торсионных подвесок, основные соединения и узлы оснащают защищающими от ударных нагрузок элементами (газовыми или масляными амортизаторами или дополнительными пружинами спиральной формы).


Торсионная подвеска. Схема устройства.

История появления торсионной подвески.

Впервые такая подвеска использовалась на знаменитом автомобиле Фольксваген Жук (выпуск стартовал в 1930-х годах). Нынешний вариант торсионной схемы, который применяется на современных автомобилях это эволюционное детище множества доработок и усовершенствований конструкции этой подвесочной схемы.

Сразу после появления новой для тех лет конструкции подвески она начала дорабатываться инженерами европейских и американских автомобильных компаний под установку на различные выпускаемые ими автомобили. Чех Ледвинка придумал модернизированный торсион, который использовался на большегрузных автомобилях Tatra. После нескольких лет испытаний именно конструкция Ледвинки стала массово устанавливаться на автомобили, сходящие с конвейера компании Фердинанда Порше.

Сам Фердинанд Порше очень тепло отзывался о торсионной схеме подвески. Она легкая и прочная. Эти два главных преимущества способствовали тому, что практически все хорошие автомобили того времени (спортивные, внедорожные и армейские) имели торсионную подвеску.


йчас торсионы применяют в нескольких моделях Феррари, в конструкции подвески внедорожника Toyota Landcruiser и в других моделях японского автогиганта, в подвесках большинства тяжелых авто. Порше продолжал работать над оптимизацией торсионов. Он разработал торсионы с двойными рычагами (поперечные стержни в них скрывались внутри стальных труб, которые располагались друг за другом), вместе они составляли первую в истории автомобилестроения торсионную балку.

Французские автомобилестроители тоже работали над собственными торсионными системами подвесок. Андре Лефэвр из компании Citroen придумал как использовать зависимость жесткости подвески от длины торсионной балки. Чем длиннее был торсион, тем комфортнее получалась подвеска. Помимо этого, длинный вал торсиона отлично распределяет нагрузку от дорожного покрытия по всему кузову автомобиля. Это существенно повышается устойчивость машины на трассе и улучшает её управляемость.

Во время Второй мировой войны торсионам нашли применение в конструкции танков и тяжёлых армейских броневиков. Торсионной подвеской оснащались отечественные танки «КВ», знаменитые гитлеровские «Пантеры». Реальные боевые условия еще раз подтвердили – торсионная схема работает успешно и надежно. В послевоенные годы практически весь мировой автопром переключился на выпуск автомобилей с торсионами в подвеске. Долгое время (до 1960 годов) торсионы ставили только на заднюю подвеску, но фирма Jaguar впервые применила передние торсионы на знаменитом E-Type. В США торсионами комплектовали автомобили Chrysler и Cadillac. В СССР с такой подвеской выпускались автомашины ЗИЛ, Запорожец и ЛУАЗ.


Основные достоинства и недостатки торсионной подвески.

Торсионная балка может быть размещена под кузовом автомобиля как в продольном, так и в поперечном направлении. Продольная схема больше подходит для тяжелых и крупных машин. На легковушках ставят легкие и компактные поперечные торсионы задней подвески.

Торсионная подвеска решает следующие задачи:

  • Гарантирует плавный ход.
  • Максимально сглаживает и поглощает механические колебания рамы и колес автомобиля.
  • Способствует стабилизации положения колес.
  • Регулирует угол крена в поворотах.

Торсионы, устанавливаемые поперечно, ограничиваются шириной колеи автомобиля. По бокам кузова рабочие края торсионных стержней соединяются с рычагами подвесок. Следовательно, сделать бесконечно плавную и мягкую подвеску не получается (из-за ограниченных физических размеров торсионов).

Торсионная подвеска. Принцип работы.

Продольные торсионы не имеют серьезных ограничений по длине. По уровню обеспечиваемой мягкости и плавности хода продольные торсионные балки легко могут соперничать с пружинами и рессорами. К тому же, установка продольного торсиона технологически более простой процесс.

Преимущества торсионной подвески:

  • Малый вес и габариты в сравнении с пружинами.
  • Простота ремонта, замены и обслуживания.
  • Возможность изменять величину дорожного просвета без вмешательства в конструкцию других деталей подвески.
  • Высокая надежность.
  • Простота настройки и регулировки.
  • Длительные межсервисные интервалы.

По факту все операции по обслуживанию торсионной подвески сводятся лишь к проверке болтов крепления (момента их затяжки). Для регулировки торсионной схемы мастеру нужен всего один гаечный ключ. Общий совет – строго соблюдать момент затяжки болтов, указанный в техническом описании. Если болты перетянуть, то подвеска станет жесткой и некомфортной.

Недостатки торсионной схемы:

  • Автомобиль приобретает «излишнюю поворачиваемость». От водителя требуется особенная концентрация в поворотах. Да, машина кренится меньше, но и развернуться вместо того, чтобы повернуть – вполне может. Особенно сильно этот недостаток проявляется в небольших автомобилях. — Процесс производства торсионов сложен и дорог. Сталь нужна специальная, предварительно подготовленная. Именно это гарантирует прочность и упругость торсиона. К таким сталям приходится добавлять немало различных присадок, использовать дорогостоящие технологии проверки качества. Тем не менее, нередко именно торсионная схема используется для обеспечения комфортной езды по любым покрытиям (автомобили-вседорожники).

  • Применение игольчатых подшипников в местах крепления торсионов к рычагам ограничивает ресурс торсионной балки. Подшипники портятся от постоянного воздействия соли, влаги, дорожных реагентов. Особенно быстро это происходит тогда, когда в сальниках есть трещины. Торсионная балка может выйти из строя даже быстрее, чем состарятся резиновые элементы подвески. Это зависит именно от условий эксплуатации, а не от агрессивного стиля вождения, как считают многие. Совет при такой беде один – как можно чаще инспектировать подвеску. Если проблему вовремя определить, то ремонт обойдется лишь заменой сальников и подшипников. Если же ситуацию запустить, то неисправные подшипники быстро разобьют посадочные места, и тогда торсионную балку нужно будет ремонтировать целиком. Обычно ресурс подшипников колеблется в диапазоне 60-70 тысяч километров пробега.

Сейчас торсионные подвески применяют не столь массово. Основная проблема – довольно сложно обеспечить полностью независимую колесную подвеску с высоким уровнем комфорта. Однако, с другой стороны, торсионная схема все же позволяет строить достаточно свободные подвески, особенно на тяжелых автомобилях (Renault Laguna и Pegeout 405).

Многорычажные подвески постепенно вытеснили торсионную схему. Её продолжают использовать только на настоящих внедорожника (Dodge, Mitsubishi Pajero, Ford) и на грузовых автомобилях.

pnipokolesu.ru

Что такое торсионная подвеска


Базовый элемент торсионной подвески – торсион (в пер. с франц. torsion – скручивание), – элемент, выполненный в виде цилиндрического стержня повышенной упругости, работающий на скручивание в одну сторону. Форма торсиона не подчинена единому стандарту, поэтому в поперечном сечении он бывает в основном квадратным или круглым. Еще один менее распространенный вариант – пластинчатый торсион, имеющий многослойную структуру, также рассчитанный на кручение, обеспечиваемое совместной работой нескольких пластин.

С целью повышения пружинистости при скручивании используемая в производстве торсионов сталь проходит сложную многоэтапную термообработку. Благодаря этому интенсивные крутящие напряжения и значительные углы закручивания не создают подвеске проблем. Оба конца торсиона подвижны, что достигается за счет использования подшипников и шлицевых соединений, восполняющих изменения, вызванные рабочими нагрузками.

Находящаяся под кузовом торсионная балка может занимать как продольное, так и поперечное положение. Продольный вариант встречается преимущественно в грузовиках, где ходовая часть постоянно испытывает значительные нагрузки. Поперечная торсионная подвеска устанавливается на легковые автомобили, особенно заднеприводные.

Торсионные валы имеют разную толщину, что сказывается на эксплуатационных показателях и мягкости подвески. Во избежание ржавления торсиона защищен устойчивой антикоррозионной краской или же прорезинен.

Принцип работы торсионной подвески


Принцип работы торсионной подвески достаточно прост. Через шлицевое соединение какой-то из концов торсиона посредством рычага подвески соединен с колесной ступицей, а другой – фиксируется к автомобильной раме. Ось рычага и ось закручивания торсиона располагаются в одной плоскости. В случае вертикального перемещения колеса торсион скручивается, что вызывает пружинящий эффект.

Напряжение в период действия сил поднятия-опускания сохраняется. При этом происходит смягчение и перераспределение нагрузки, которая направляется на кузов, что позволяет предохранить автомобиль от воздействий высокой жесткости, в том числе ударных.

Прекращение внешнего воздействия сопровождается возвращением колеса в нормальное положение. Это происходит в результате раскручивания торсиона. Механизм напоминает работу пружины, но эффективность торсиона заметно выше.

Где используется торсионная подвеска

Использование подобной подвески широко практиковалось в период Второй мировой войны. Это касалось танков и другой бронетехники. После такой апробации технологию приняли на вооружение все ведущие европейские автопроизводители и компании США. На передней подвеске торсионы впервые появляются в 1961 году в модели Jaguar E-Type. В СССР помимо Запорожцев их интегрировали в ЗИЛы и ЛУАЗы. Позже из-за своей специфики торсионы перестали использоваться в пассажирском транспорте. Хотя некоторые внедорожники и грузовики таких производителей как GM, Ford, Dodge Mitsubishi до сих пор выпускаются с подвеской именно на базе торсионов.


Несмотря на свою более чем 80-летнюю историю торсионы использовались и используются в производстве нескольких видов подвесок:

    • на продольных рычагах – находила применение в задней подвеске малогабаритных авто, а сегодня уже неактуальна;
    • независимая система на двойных поперечных рычагах – в настоящее время успешно поддерживает работоспособность некоторых моделей внедорожников;
    • полузависимая (полунезависимая) – широко используется в легковом транспорте классов «А», «В» и «С».

Плюсы и минусы

Независимо от типа используемой торсионной подвески её наличие помогает автомобилю эффективно справляться со многими задачами:

  • плавный ход;
  • хорошее поглощение рамных и колесных вибраций;
  • стабилизация ведущей колесной пары;
  • возможность регулировки степени жесткости подвески;
  • нормальная управляемость при крене.

Если принять во внимание удобства в эксплуатации и обслуживании, можно отдельно выделить, что для приведения подвески в норму во многих случаях достаточно лишь гаечного ключа, необходимого, чтобы в меру подтянуть  крепежные болты. Кроме этого следует учесть и другие положительные моменты торсионных подвесок:

  • компактные размеры и малый вес;
  • отсутствие сложностей в установке;
  • беспроблемная регулировка клиренса, не требующая внесения изменений в подвеску;
  • большой рабочий ресурс и ремонтопригодность.

Что касается недостатков торсионной подвески, то здесь нужно сфокусировать внимание вот на чем:

  • необязательно, но возможно появление тряски, особенно на заднем сидении, что связано с жестки креплением, следствием чего является передача сильных вибраций;
  • появление шумов, что объясняется проблематичностью защиты кузова от колебаний и обусловлено это также жестким креплением;
  • есть вероятность чрезмерной поворачиваемости, особенно при небольших размерах авто;
  • ресурс пробега игольчатых подшипников, расположенных в месте соединения торсионной балки и рычагов ограничен 70 тыс. км пробега.

В сравнении с продуктами автопрома на иных типах подвески приобретение автомобиля на торсионах, как правило, обходится не так дорого, при этом затраты на поддержание его в порядке нельзя назвать чрезмерными. 


avtonov.com

Василий Чобиток

Продолжение. Начало см. в «ТиВ» № 7.8/2005 г.

Система подрессоривания танка Px.VI Ausf.H «Тигри имела следующие особенности:

— большое число опорных катков большого диаметра (восемь на борт), расположенных в шахматном порядке, уменьшающее нагрузку на каток и позволяющее снизить жесткость подвески (для правого борта с=310 кг/см, что весьма неплохо для танка массой 56 т);

— соосное расположение катков противоположных бортов, которое достигнуто различным направлением балансиров по бортам;

— установка гидравлических телескопических амортизаторов на передних и задних катках, размещенных внутри корпуса.

Цельнокованый балансир установлен в текстолитовых подшипниках скольжения и в осевом направлении закреплен торсионом, который наряду с кручением испытывает нагрузки на растяжение (сжатие).

Смазка для подшипников балансира поступает по трубопроводам, выведенным в боевое отделение.

Направление балансиров левого борта против хода делает подвеску этого борта более жесткой, что снижает долговечность резиновых бандажей катков левого борта (на более поздних модификациях «Тигра» применялась внутренняя амортизация катков).

Подвеска, как и ходовая часть в целом, при такой схеме получается тяжелой и неудобной для ремонта. Рассмотренная конструкция показала себя малонадежной в эксплуатации. Плавность хода «Тигра» при мягкой подвеске и наличии амортизаторов обеспечивалась достаточно высокая, однако на ней отрицательно сказывался небольшой полный ход катков 170 мм.

Подвеска ганка Pz.VI Ausf.H «Тигр».

Подвеска танка Pz.VI Ausf.B «Королевский тигр».

Система подрессоривания танка Рх. VI Ausf.B «Королевский тигр» конструктивно аналогична подвеске «Тигра». Особенностью этой подвески является применение на передних и задних узлах подвески торсионов большего диаметра (d= 63 мм) по сравнению с остальными (d = 60 мм). Это сделано для получения повышенной прочности торсионов, испытывающих наибольшие нагрузки, и лучшей стабилизации корпуса.

У танка Рх. V «Пантера» общая схема подвески аналогична подвеске обоих «Тигров». Принципиально она отличается наличием двух последовательно соединенных торсионов, что позволило еще больше снизить жесткость подвески (с = 115 кг/см), которая у «Пантеры» самая мягкая среди машин такого класса. Как ни странно это звучит, но можно сказать, что система подрессоривания «Пантеры», с одной стороны, обеспечивает чрезмерную плавность хода (Т? = 1,86 с, что явно является перебором с точки зрения появления у экипажа симптомов «морской болезни»), а с другой — недостаточную, так как удельная потенциальная энергия подвески имеет сравнительно небольшое значение (? = 260 мм), что приводит к частым ударам балансиров в ограничительные упоры. Последнее частично компенсируется применением упругих ограничителей хода катка-двойных пружин Бельвилля или набора резиновых и металлических пластин. Упоры установлены на передние узлы подвески, подверженные наибольшим нагрузкам, и на узлы подвески с амортизаторами для предохранения их от разрушения. Узлы подвески с упорами имеют усиленные балансиры.

Кроме того, подвеска «Пантеры» обладает следующим и особенностями: — торсионы по краям имеют лыску и крепятся клиновидными болтами, что не позволяет регулировать установку торсионов при сборке и при осадке их во время эксплуатации;

— в торсионах возникают сложные напряжения от кручения и изгиба;

— балансиры удерживаются от осевого смещения торсионами;

— торсионы монтируются через специальный лючок;

— все точки смазки выведены в боевое отделение;

— телескопические амортизаторы одностороннего действия, установленные на вторых, седьмом левом и восьмом правом узлах подвески, размещены внутри корпуса танка.

Принцип действия последовательно соединенных торсионов «Пантеры» состоит в следующем. От балансира на первый торсион передается крутящий момент. Так как у противоположного борта первый торсион жестко связан со вторым посредством поворачивающейся муфты, то первый торсион, закручиваясь, поворачивает и муфту. Муфта, в свою очередь, закручивает второй торсион. Таким образом, торсионы одновременно испытывают деформации кручения и изгиба. Скручивающий момент второго торсиона примерно на 5 % меньше, чем у первого, из- за их изгиба.

Подвеска «Пантеры» слишком громоздка, занимает значительный внутренний объем танка и неудобна при ремонте. Установка трех амортизаторов из четырех не на крайних узлах подвески снижает их эффективность.

Узел подвески легкого танка «Ландсверк» L-100.

Подвеска танка Pz.V «Пантера».

Подвеска плавающего танка ПТ-76.

Узел подвески плавающего танка ПТ-76.

Система подрессоривания легкого танка «Ландсверк» L–I00, так же как и у Pz.V, двухторсионная, но, в отличие от него, торсионы соединены посредством параллелограмма так, что действие изгибающих моментов исключается и торсионы работают только на кручение.

Система подрессоривания «Ландсверка» состоит из четырех узлов подвески на борт с механическими амортизаторами на передних и задних узлах подвески. Катки правого борта смещены вперед относительно катков левого борта. Для минимизации смещения вторые торсионы правого борта сдвинуты вперед по отношению к первым, а левого — назад.

При полном ходе катка 290 мм и динамическом 134 мм «Ландсверк» имел самую мягкую подвеску, которая устанавливалась на серийные танки (с =55 кг/см).

Установка элементов подвески на корпусе Т-72.

Узел подвески танка Т-54.

Система подрессоривания плавающего танка ПТ-76 отличается высокими показателями плавности хода и живучести. При низкой жест-кости (с =90 кг/см) и отвечающем требованиям периоде колебаний (Т?= 1,05 с) она обладает высокой удельной потенциальной энергией (? = 453 мм) при полном ходе качка 340 мм.

Подвеска ПТ-76 состоит из шести узлов на борт. На первом, третьем, четвертом и шестом узлах установлены упругие ограничители хода: на первом и шестом — буферные пружины, на третьем и четвертом — резиновые упоры. На первом и шестом узлах подвески имеются гидравлические поршневые амортизаторы двустороннего действия с рычажно-кулачковым приводом.

В качестве рессоры применен торсион диаметром 38 мм, изготовленный из стали 45ХНМФА, обработанный шлифовкой и накаткой роликами под нагрузкой 500 кгс с последующим заневоливанием. При заневоливании торсион за круч и мается на 140°.

Система подрессоривания среднею танка Т-54 сравнительно жесткая (с = 522 кг/см), период колебаний Т?,=0,86с при полном ходе катка 224 мм. Удельная потенциальная энергия подвески достаточно высокая (? = 430 мм).

Система подрессоривания Т-54 включает пять узлов подвески, каждый из которых состоит из балансира, торсиона и жесткого ограничительного упора. На первых и пятых узлах подвески, кроме того, установлены гидравлические лопастные амортизаторы. Для смягчения удара балансиров об ограничительные упоры в балансирах установлены резиновые буфера. Балансиры пятых узлов подвески установлены против хода движения танка. Для предотвращения изгиба балансиров первых опорных катков, испытывающих наибольшие нагрузки при ударе об упор, на корпусе танка приварены два ограничителя, которые ограничивают изгиб балансиров в сторону корпуса.

Торсионные валы по материалу и технологии изготовления подобны валам танка ПТ-76. При совершенствовании конструкции танка они подвергались все большему заневоливанию. Это позволило увеличить полные ходы катков со 183 до 224 мм и удельную потенциальную энергию с 294 до 430 мм.

Система подрессоривания танка Т-72 подобна подвеске Т-54, но по сравнению с пей имеет значительно более высокие показатели плавности хода и живучести. За счет увеличения числа узлов подвески до шести на борт и применения энергоемких торсионных валов жесткость была снижена до 310–435 кг/см, а потенциальная энергия подвески составила 0,75 м (без учета амортизаторов А=0,535 м) при статическом ходе катков от 47,5 до 118 мм и динамическом от 204 до 260 мм. Разница в жесткости и величине хода катков разных узлов подвески вызвана тем, что кронштейны установки балансиров по компоновочным соображениям вварены в корпус на разной высоте. Кстати, таким образом увеличивается нелинейность системы подрессоривания, что положительно сказывается на плавности хода: у нелинейных систем подрессоривания всплеск амплитуды колебаний и АЧХ на резонансных частотах меньше, чем у линейных.

Гидравлические лопастные амортизаторы двустороннего действия установлены на первых, вторых и шестых узлах подвески, жесткие ограничительные упоры — на первых, вторых, пятых и шестых. Из своего пятилетнего опыта вождения этих танков хочу отметить, что при такой высокой энергоемкости подвески ее пробои возникают крайне редко, в основном при наезде на крупные препятствия на высокой скорости, поэтому установка жестких упоров на плавности хода практически не сказывается.

Торсионный вал Т-72 — стержень длиной 2310 мм и диаметром 47 мм, выполненный из стали 45ХН2МФАШ. Его технология производства аналогична технологии производства торсионных валов Т-54. При заневоливании применяется двукратная закрутка на 145 и 105°. Стержень торсиона покрывается специальным лаком и обматывается изоляционной лентой, предохраняя его от царапин, которые могут стать причиной последующих усталостных разрушений. Разное число шлицев на головках торсиона (52 и 48) обеспечивает его выставку в танке на угол закрутки с точностью примерно до 0,58°.

Подвеска Т-72 хорошо защищена: кроме того, что торсионы находятся внутри корпуса, наружно расположенные узлы подвески прикрыты от огня стрелкового вооружения катками большого диаметра.

Система подрессоривания танка Т-64 имеет одну из самых высоких характеристик плавности хода среди отечественных танков. За счет балансиров большей длины по сравнению с балансирами Т-72 и торсионов низкой жесткости (сравнительно тонкий сильно заневоленый стержень) достигнуты большие полные ходы катков и мягкость подвески.

Подвеска Т-64 состоит из шести узлов подвески на борт. На первых, вторых и шестых узлах подвески установлены гидравлические телескопические амортизаторы двустороннего действия, а на первых, третьих, пятых и шестых — жесткие упоры (справедливо для Т-64А основных серий).

Торсионные валы левых и правых подвесок расположены соосно. К корпусу машины торсион присоединяется шлицевым соединением средней опоры, которая является общей для торсионов левой и правой подвесок и жестко вварена в днище машины. В первые послевоенные годы считалось, что соосное размещение торсионных валов допустимо только для машин малого веса, а для средних и тяжелых танков, г де жесткость подвески и без того велика, оно неприемлемо. Совершенствование технологии производства торсионных валов позволило изменить положение, и Т-64 с соосным расположением валов продемонстрировал обратное.

По надежности подвеска Т-64 уступает другим современным советским танкам: укороченные торсионы с большим углом закрутки в крайнем верхнем положении катка чаще выходят из строя. В то же время подвеска Т-64 обеспечивает очень высокие удобство обслуживания и ремонтопригодность, о чем уже говорилось в разделе требований по удобству эксплуатации подвесок.

Система подрессоривания танка М46 имеет высокие показатели плавность хода (полный ход катков 345 мм для первых узлов подвески и 300 мм для остальных; жесткость 200 для первых, 425 для шестых и 354 кг/см для остальных узлов подвески; Т? = 1,2с) и живучесга (?=530мм).

Подвеска состоит из шести узлов на борт. Узлы подвески со вторых по шестые выполнены однотипно, но компоновочным соображениям конструкция первых узлов значительно отличается от остальных. На всех узлах подвески установлены упругие ограничители хода катков — буферные пружины с полной деформацией 65 мм и максимальным усилием до 10т, что придает характеристике подвески оптимальный нелинейный вид и практически исключает жесткие удары. Телескопические гидравлические амортизаторы смонтированы на первых, вторых, пятых и шестых узлах подвески, при этом на первых узлах установлено по два амортизатора.

Торсионные валы диаметром 60 мм на крайних и 58 мм на остальных узлах подвески изготавливаются из специальной стали, отличающейся от стали 45ХНМФА главным образом большим содержанием молибдена. В качестве защитного покрытия поверхности торсиона используется прорезиненная ткань.

Балансир переднего опорного катка двойной и на другом своем конце несет направляющее колесо. Он вращается па неподвижной оси, вваренной в корпус. С торсионным валом балансиры первых узлов подвески соединены через штангу и рычаг.

К недостаткам подвески М46 можно отнести сравнительную сложность конструкции, большое число деталей и узлов, а также наличие множества точек смазки.

Система подрессоривания тапка «Леопард-2» состоит из семи узлов подвески на борт. На всех узлах, кроме четвертых и пятых, установлены фрикционные амортизаторы и гидравлические ограничители хода катка (подрессорники). Полный ход ка тка — 530 мм, динамический — 320 мм.

Применение фрикционных амортизаторов является характерной особенностью подвески этого танка. Амортизаторы «Леопарда-2» установлены на осях балансиров. Неподвижные диски трения амортизатора своими наружными зубьями входя т в соединение со шлицами на кронштейне подвески. Подвижные диски трения внутренними зубьями входят в зацепление со шлицами на оси балансира. Комплект дисков сжимается тарельчатыми пружинами через два кольца. Оба кольца выполнены в виде кулачковых муфт, одно из них входит в зацепление со шлицами на оси балансира, другое — на кронштейне. Зазор между кулачками выбирается в пределах хода катка до 200 мм, чем обеспечивается постоянное сжатие дисков и постоянная сила сопротивления на прямом и обратном ходах 7,5 кН. При большем ходе катка кулачки раздвигают кольца, в результате сила сжатия дисков увеличивается и при ходе катка 550 мм составляет 27,5 кН. Износостойкие диски амортизатора имеют пластмассовое покрытие и работают в масле.

Узел подвески танка Т-64.

Узел подвески второго опорного катка американского среднего танка М46.

Тяжелый танк T-10.

В целом подвеска «Леопарда-2» обеспечивает высокую плавность хода и имеет высокую живучесть. Благодаря применению фрикционных амортизаторов с силой сопротивления, не зависящей отскорости перемещения катка, удалось значительно снизить тряску на высоких скоростях движения.

Недостатками этой подвески являются большая масса амортизаторов (около 100 кг на один амортизатор), а также повышенный нагрев торсионов в районе амортизатора.

Подвеска с пучковым торсионом была применена на последнем советском тяжелом танке Т-10. Система подрессоривания Т-10 состоит из семи узлов подвески на борт. Узел подвески включает балансир и пучковый торсион, состоящий из семи стержней малого диаметра (шесть стержней вокруг одного) с шестигранными головками. Первый, второй и седьмой узлы подвески, кроме того, имеют рычажно-поршневой амортизатор и ограничительный упор с буферной пружиной.

Стержни пучкового торсиона, кроме центрального, испытывающего кручение, работают на кручение и изгиб. Пучковый торсион обладает большей энергоемкостью по сравнению с единичным валом, благодаря чему он выполнен не по всей ширине корпуса и торсионы противоположных катков крепятся в единой центральной опоре, а ка тки расположены соосно.

Подвеска Т-10 обеспечивала ему достаточно высокую плавность хода. Недостатком данной подвески является усложнение конструкции упругого элемента и увеличение его диаметра.

Одной из разновидностей независимой торсионной подвески является трубчато-стержневая. Такая подвеска использовалась в АСУ-57. В ходовой части АСУ-57 катки, как и на Т-64, расположены соосно, однако, в отличие от последнего, применяются два последовательно соединенных торсиона — трубчатый и расположенный внутри него стержневой.

Принцип действия такой подвески заключается в следующем. Один конец стержневого торсиона закреплен шлицевым соединением в балансире, другой конец также через шлицевое соединение связан с трубчатым торсионом, который свободно вращается в подшипнике центральной опоры. Второй конец трубчатого торсиона закреплен в корпусе. Таким образом, торсионы одного борта занимают половину ширины корпуса, а их общая длина приближается к его полной ширине, что позволяет, с одной стороны, сэкономить внутренний объем танка и соосно расположить опорные катки, а с другой — увеличит! динамический ход катка и снизить жесткость подвески.

Недостатком такой схемы является усложнение конструкции и условий обслуживания по сравнению с одноторсионной подвеской.

Система подрессоривания танка М60АЗ конструктивно подобна системе подрессоривания АСУ-57. В ней также используется двухторсионная трубчатостержневая подвеска. В отличие от АСУ-57 трубчатый торсион короче и его конец жестко закреплен не в борту корпуса, а в кронштейне на его днище. Между кронштейном и корпусом установлен еще один короткий трубчатый торсион, играющий роль подрессорника. Он вступает в работу только после определенного перемещения опорного катка вверх, для чего на втором конце трубы на шлицах установлена кулачковая муфта. Между кулачками муфты и кронштейна балансира имеется зазор, после выбора которого и вступает в работу трубчатый торсион-подрессорник, увеличивая тем самым жесткость подвески на больших ходах катков. Кронштейн балансира играет одновременно роль корпуса амортизатора, ротор которого с лопастями установлен на оси балансира.

Установка фрикционного амортизатора на осях балансиров танка «Леопард-2».

Узел подвески с пучковым торсионом тяжелого танка Т-10.

Узел двухторсионной подвески М60АЗ.

Испытания подвески танка «Леопард-1» (подвеска имеет большой динамический ход катка).

Подвеска АСУ-57.

Блок пневматической подвески.

Узел пневматической подвески опытного танка МВТ-70.

Трубчато-стержневая подвеска М60АЗ пришла на смену торсионной стержневой подвеске М60А1, которая не обеспечивала достаточную плавность хода (ограничения по скорости движения на местности начинают возникать при высоте неровностей 80 мм, для сравнения: у танка «Леопард-1» этот показатель составляет 180 мм). Благодаря применению трубчато-стержневой рессоры динамический ход подвески был увеличен с 206 до 358 мм. Средняя скорость по пересеченной местности возросла с 16–20 (М60А1) до 24–28 км/ч (М60АЗ).

Подвеска индийского танка «Арджун».

Узел пневматической подвески легкого танка «Тетрарх».

Узел пневматической подвески БМД-1.

Подвеска, аналогичная подвеске М60АЗ, была применена на танке M1 «Абрамс».

Независимая пневматическая подвеска широкого распространения в танкостроении не получила, хотя имеет ряд преимуществ по сравнению с системами других типов и применяется в автомобиле- и танкостроении достаточно давно.

Преимуществами пневматической подвески являются: высвобождение внутреннего объема танка за счет совмещения пневматической рессоры с гидравлическим амортизатором в одном узле; способность обеспечения переменного клиренса; возможность изменения упругой характеристики подвески в зависимости от профиля пути для обеспечения наибольшей плавности хода гусеничной машины. К недостаткам пневматической подвески относятся большая масса существующих конструкций по сравнению с торсионной подвеской и более высокая стоимость (на 20–25 %).

Англичане, несмотря на свою консервативность в выборе типов подвески, использовавшие на большинстве своих танков блокированные подвески и на некоторых крейсерских свечные пружинные (типа Кристи), в 1930-е гг. одними из первых применили для серийных танков пневматическую подвеску на легком танке Mk VII «Тетрарх» (А17).

Подвеска «Тетрарха» состоит из четырех узлов на борт и напоминает независимую автомобильную подвеску с балансиром параллелограммного типа. В качающемся параллелограмме по диагонали установлена пневматическая рессора, выполненная совместно с гидравлическим амортизатором.

В некоторых источниках подвеску «Тетрарха» ошибочно называют гидропневматической. На самом деле жидкость используется в гидроамортизаторе и для герметизации пневморессоры, она не используется в качестве сжимаемого рабочего тела, как газ. Поэтому тип подвески «Тетрарха» можно определил, как «независимая, пневматическая, с гидравлическими амортизаторами».

Система подрессоривания БМД-1 пневматическая, независимая с регулируемым клиренсом и гидравлическими амортизаторами. Она состоит из пяти узлов подвески на борт, каждый из которых включает пневматическую рессору и гидравлический амортизатор, скомпонованные в одном узле, балансир и ограничитель хода катка — упор с резиновой подушкой.

Пневморессора с амортизатором выполнены в двух цилиндрах. Первый цилиндр поршнем-разделителем разделен на две полости, в одной из которых (под поршнем) находится инертный газ (азот), а во второй — минеральное масло. Объем минерального масла может регулироваться, благодаря чему осуществляется изменение клиренса машины. Во втором цилиндре находится поршень со штоком, который соединяется с балансиром. Полость над поршнем со штоком заполнена минеральным маслом и через каналы соединена с верхней полостью в пневмоцилиндре. Поршень со штоком при перемещении опорного катка вверх вытесняет через каналы масло в пневмоцилиндр, в результате чего поршень-разделитель перемещается вниз и газ сжимается. На обратном ходе катка за счет расширения сжатого газа жидкость перетекает обратно и выталкивает поршень в исходное положение. За счет применения специальных клапанов сопротивление перетеканию жидкости на обратном ходе катка значительно выше, чем на прямом.

Продолжение следует

Следующая глава >

military.wikireading.ru

Расчёты

Стержень, используемый как упругий элемент, который работает на скручивание, называется торсионом. Касательные напряжения tau_r, возникающие в условиях кручения, определяются по формуле:

Торсионная подвеска танка,

де r — расстояние от оси кручения.

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

Торсионная подвеска танка,

де Wp — полярный момент сопротивления.

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

Торсионная подвеска танка.

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.

tau=frac{Mt}{frac{I_0}{V}}leq {tau}_{adm}

avec tau = frac{16,Mt}{pi d^3} (barre pleine)

ou tau = frac {16 ,d_e ,Mt}{pi (d_e^4-d_i^4)} (tube)

Торсионы в подвеске бронетехники

.

Торсионы подвески выполняют, как правило, в виде сплошного или полого круглого вала. Торсионы другого сечения 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—860ºС с последующим отпуском при температуре 400—500ºСДля 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 НКО 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].

Однако начало Великой Отечественной войны отодвинуло планы по модернизации танка на несколько лет. Торсионная подвеска появилась на танке Т-44, явившемся 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.

Торсионы в автомобильных подвесках

В качестве упругих элементов используются продольно расположенные торсионы — работающие на скручивание стержни.

Торсионы могут располагаться как продольно (в этом случае они служат одновременно и осями поперечных рычагов в параллелограммной подвеске, как правило нижних), так и поперечно (во втором случае каждый из них может 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)

Такая передняя подвеска использовалась на многих автомобилях фирм Packard, Chrysler и Fiat начиная с пятидесятых годов, советских легковых ЗИЛ и некоторых моделях французской фирмы Simca, созданных в годы сотрудничества с «Крайслером» (например Simca 1307).

Характеризуется высокой плавностью хода, компактностью (что например позволило на «Симке» разместить между рычагами приводы передних колёс).

Торсионы получили достаточно широкое распространение на малолитражных автомобилях 1950-х — 1960-х годов благодаря компактности и относительной простоте изготовления.

Как правило, на них торсионная балка (или балки) располагалась поперечно и была жёстко закреплена на раме, в этом случае подвеска конструктивно подобна описанной выше танковой. К концам торсиона (торсионов) крепились продольные качающиеся рычаги, соединённые с колесом непосредственно или с поворотным кулаком при помощи шкворневого узла или шаровых опор.

На автомобиле «Запорожец» и мотоколяске С-3Д так была выполнена передняя подвеска; использовались две торсионные балки квадратного сечения, заключённые в стальные трубы и расположенные одна над другой, к концам которых крепились продольные рычаги подвески. Этот тип подвески («система Порше») был разработан немецким инженером Фердинандом Порше и впервые был использован на автомобиле «Фольксваген Жук», а также ранних моделях «Порше».

На многих французских автомобилях похожую конструкцию, но с одним торсионом (или двумя по одному на борт) имела и задняя подвеска, примеры — Renault 4, Renault 16 и другие; 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 — рисунок. Этот вариант подвески был распространён во Франции до 1980-х и даже 1990-х годов благодаря возможности сделать совершенно ровный пол между рычагами, что было выгодно для очень популярных там автомобилей с кузовами «хетчбэк» и «универсал».

Поперечные торсионы использовались и на всех моделях автомобиля ЛуАЗ.

Подвеска с продольно расположенными цилиндрическими торсионами применялась, как правило, на сравнительно больших и тяжёлых легковых автомобилях — таких, как Imperial (США, 1957-75), Packard 1955-56 годов или представительские модели ЗИЛ (−114, −117, 4104), — но также и на сравнительно компактных: Fiat 130, Renault 4, Simca 1307, Morris Marina, Alfa Romeo (Giulietta, GTV, 75).

По конструкции она обычно соответствовала обычной подвеске на двойных поперечных рычагах, но вместо пружин в ней использовались торсионы, в большинстве случаев соединённые с нижними рычагами и одновременно с этим играющие роль их осей. По сравнению с пружинной подвеской, торсионная этого типа позволяла добиться более высокой плавности хода и управляемости.

На автомобилях Packard специальные электроприводы изменяли угол закрутки торсионов, что позволяло задолго до появления гидропневматических и пневматических подвесок (вроде устанавливаемых на лоурайдеры или автомобили «Ситроен») «на ходу» регулировать дорожный просвет — для тех лет это была очень смелая идея (к сожалению, в конкретной реализации на «Пэкардах» уровень надёжности этого узла совершенно не соответствовал уровню его новизны).

При длительной эксплуатации подвесок с продольными торсионами был выявлен серьёзный недостаток такой конструкции, связанный с уязвимостью низко расположенных креплений торсионов для коррозии.

На Fiat 130 и Porsche 911 продольные торсионы использовались в подвеске типа Макферсон. (В редких случаях в качестве упругого элемента в подвеске макферсон может использоваться не пружина, а торсион. Пример такой подвески — передняя на «Порше 911»[3].

Кроме того, на некоторых автомобиля концерна «Крайслер» существовал и тип подвески, в котором в паре с двойными поперечными рычагами использовались поперечные торсионы, что позволяло добиться большей компактности; по своему расположению и действию они были отчасти подобны «половинке» стабилизатора поперечной устойчивости в обычно подвеске, с одним из концов прикреплённым к нижнему рычагу подвески, а вторым — неподвижно закреплённым на раме или подрамнике кузова (схема).

подвеска автомобиля на двойных продольных рычагах

В этой подвеске с каждой стороны имеется по два продольных рычага. Как правило такая подвеска применялась на передней оси сравнительно малоскоростных заднемоторных автомобилей — характерными примерами её использования являются «Фольксваген Жук» и первые поколения «Фольксваген Транспортер», ранние модели спорткаров «Порше», а также мотоколяска С-3Д и «Запорожец».

Все они имели по сути общую конструкцию (так называемая «система Порше», в честь изобретателя) — в качестве упругих элементов применялись расположенные друг над другом поперечные торсионные валы, соединяющие пару рычагов, причём торсионы были заключены в образовывавшие поперечину подвески трубы (у поздних моделей «Запорожца» помимо торсионов в качестве дополнительных упругих элементов применялись также цилиндрические витые пружины, расположенные вокруг амортизаторов).

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.

Торсионно-рычажная подвеска автомобиля (с сопряжёнными рычагами)

Очень распространённый в наше время тип полузависимой подвески задних колёс с двумя продольными рычагами, соединёнными работающей на скручивание торсионной балкой. Основными упругими элементами были витые пружины, а не торсион. Была разработана фирмой Audi в семидесятых годах, после чего очень широко использовалась (и используется сейчас, как правило на бюджетных моделях) в качестве задней на переднеприводных автомобилях

Примечания

  • Торсион в Бронетанковой энциклопедии

dic.academic.ru

Торсионная подвеска танка

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.