Delovi sistema za oslanjanje

Sistem za oslanjanje čini skup elastičnih, prigušnih, vodećih i nosećih elemenata koji povezuju točkove sa karoserijom ili ramom vozila. Njihov raspored zavisi od konstrukcije oslanjanja, namene vozila, opterećenja i prostora koji je na raspolaganju.

Da bismo razumeli kako sistem radi, važno je razlikovati uloge njegovih delova. Opruga omogućava elastično pomeranje i nosi deo opterećenja, amortizer prigušuje oscilacije, a vođice određuju putanju točka. Zglobovi omogućavaju relativno kretanje povezanih elemenata, dok noseći delovi prenose sile na karoseriju ili ram.

U ovoj lekciji razmotrićemo:

• elastične elemente — zavojne i lisnate opruge, torzione štapove i pneumatske elemente;
• amortizere i njihovu ulogu u prigušivanju oscilacija;
• ruke, poluge i vođice koje određuju putanju točka;
• zglobove, gumeno-metalne oslonce i nosače;
• stabilizator, graničnike hoda i noseće elemente;
• način na koji ovi delovi zajednički rade pri prelasku preko prepreke.

1. Elastični elementi

Elastični elementi omogućavaju relativno pomeranje točka i karoserije i preuzimaju opterećenje koje se prenosi sa karoserije na točkove. Kada točak naiđe na izbočinu, elastični element se deformiše, pa se udar ne prenosi neposredno i u punoj meri na karoseriju. Kada točak pređe preko prepreke, element se vraća ka početnom položaju.

1.1. Zavojne opruge

Zavojna opruga izrađena je od elastične čelične šipke namotane u oblik spirale. Pri opterećenju se najčešće sabija, a nakon rasterećenja teži da se vrati na prvobitnu dužinu. Zavojne opruge su česte na putničkim automobilima jer zauzimaju relativno malo prostora i mogu se prilagoditi različitim zahtevima vozila.

Opruga sama po sebi ne zaustavlja brzo oscilovanje nakon prelaska preko neravnine. Za kontrolu tog kretanja potreban je amortizer.

1.2. Lisnate opruge — gibnjevi

Lisnata opruga sastoji se od jednog ili više elastičnih listova. Često se koristi na teretnim vozilima, prikolicama i drugim vozilima kod kojih su važni nosivost i robusnost. U pojedinim konstrukcijama gibanj, osim što obezbeđuje elastičnost, učestvuje i u vođenju mosta, naročito u uzdužnom pravcu.

To ne znači da svaki gibanj samostalno obezbeđuje potpuno vođenje mosta u svim pravcima. Konkretno rešenje može imati i dodatne vođice ili druge elemente.

1.3. Torzioni štapovi

Torzioni štap je elastični štap koji se uvija pod dejstvom obrtnog momenta. Jedan njegov kraj pričvršćen je za noseću konstrukciju, dok je drugi povezan sa polugom oslanjanja. Pomeranje točka zakreće polugu i uvija štap, koji se nakon rasterećenja vraća ka početnom položaju.

Ovakav element može da omogući kompaktno postavljanje opružnog dela sistema, ali zahteva odgovarajuće oslonce i prostor za polugu.

1.4. Pneumatski i hidropneumatski elementi

Kod pneumatskog oslanjanja elastičnost se ostvaruje sabijanjem vazduha u elastičnom mehuru ili drugom odgovarajućem elementu. Pritisak i količina vazduha mogu se kontrolisati u skladu sa konstrukcijom sistema. Takva rešenja omogućavaju održavanje visine vozila u različitim uslovima opterećenja.

Hidropneumatski sistemi koriste gas kao elastični medijum i tečnost za prenos pritiska. Njihova konstrukcija je složenija od jednostavnog opružnog sistema i zavisi od konkretnog vozila.

2. Amortizeri

Amortizeri prigušuju oscilacije koje nastaju kada se opruga sabije ili istegne. Bez odgovarajućeg prigušenja, posle prelaska preko neravnine karoserija i točak nastavili bi da osciluju, što bi smanjilo udobnost i otežalo održavanje stabilnog kontakta pneumatika sa putem.

U uobičajenom hidrauličnom amortizeru klip se kreće kroz cilindar ispunjen uljem. Ulje prolazi kroz male otvore i ventile, pri čemu se energija kretanja pretvara u toplotu. Otpor amortizera zavisi od konstrukcije ventila i brzine kretanja klipa.

Kako opruga i amortizer rade zajedno?

• Opruga se deformiše pod opterećenjem, ublažava nagle promene i vraća sistem ka ravnotežnom položaju.
• Amortizer pruža otpor kretanju i smanjuje broj i amplitudu oscilacija nakon poremećaja.

Opruga i amortizer mogu biti postavljeni kao odvojeni elementi ili objedinjeni u sklop, kao što je opružna noga MacPherson. Čak i kada su deo istog sklopa, njihove funkcije nisu iste.

Istrošen amortizer može da dovede do produženog oscilovanja karoserije, slabije kontrole točka na neravninama i promenjenog ponašanja vozila pri kočenju ili skretanju. Međutim, slične simptome mogu izazvati i drugi neispravni delovi, pa se stanje proverava pregledom i odgovarajućim ispitivanjem.

3. Ruke, poluge i vođice

Ruke, poluge i vođice povezuju sklop točka sa karoserijom, pomoćnim ramom ili šasijom. Njihov zadatak je da omoguće potreban hod točka, a istovremeno ograniče neželjena pomeranja i prenesu sile koje nastaju pri vožnji, kočenju i skretanju.

Točak tokom hoda uglavnom ne ide po savršeno vertikalnoj pravoj liniji. Krajevi poluga zakreću se oko svojih oslonaca, pa glavčina prati putanju koju određuje geometrija celog sistema. Dužina, ugao i položaj vođica utiču na promenu traga, nagiba i usmerenosti točka.

Najčešći oblici vođica

• Poprečne vođice postavljene su pretežno popreko u odnosu na uzdužnu osu vozila. Mogu biti pojedinačne ili raspoređene u paru, kao gornja i donja vođica.
• Uzdužne vođice usmeravaju kretanje točka pretežno u uzdužnoj ravni i često se sreću u konstrukcijama zadnjeg oslanjanja.
• Kose vođice postavljene su pod uglom i mogu da izazovu kombinovano uzdužno i poprečno pomeranje točka.
• Višestruke vođice koriste više poluga kako bi konstruktor preciznije kontrolisao putanju i geometriju točka.

U narednim lekcijama ove konstrukcije biće razmotrene pojedinačno. Važno je već sada razumeti da broj vođica sam po sebi nije dovoljan da se zaključi kako se točak ponaša: presudni su njihov raspored, dužina, položaj zglobova i ostali delovi sistema.

4. Zglobovi i elastični oslonci

Vođice moraju biti povezane tako da mogu da se zakreću ili pomeraju u predviđenom opsegu. Za to se koriste različite vrste zglobova i oslonaca.

4.1. Kuglasti zglobovi

Kuglasti zglob omogućava zakretanje povezanih delova u više pravaca, uz prenošenje sila. Koristi se, na primer, na spoju poprečne vođice i nosača glavčine. Kod upravljačkih točkova odgovarajući zglobovi omogućavaju i kretanje koje je potrebno pri zakretanju točka radi promene pravca vozila.

4.2. Gumeno-metalni zglobovi — silent blokovi

Gumeno-metalni zglobovi sastoje se od metalnih delova između kojih se nalazi elastični sloj, najčešće guma ili sličan materijal. Oni omogućavaju ograničeno relativno pomeranje, ublažavaju deo buke i vibracija i smanjuju prenos visokofrekventnih poremećaja na karoseriju.

4.3. Oslonci opruga i amortizera

Oslonci povezuju opruge i amortizere sa ostalim delovima vozila i prenose odgovarajuća opterećenja. Njihova konstrukcija mora da dozvoli predviđeno kretanje, a da istovremeno zadrži sklop u pravilnom položaju.

Istrošeni zglobovi i elastični oslonci mogu izazvati lupanje, zazor i neprecizno vođenje točka. Ako se položaj vođice promeni pod opterećenjem, može doći i do promene geometrije točkova.

5. Stabilizator poprečnog naginjanja

Stabilizator je elastična šipka, najčešće u obliku slova U, koja povezuje levu i desnu stranu oslanjanja. Kada se oba točka pomeraju približno jednako, stabilizator se obično malo uvija. Kada se točkovi pomeraju različito, na primer pri naginjanju karoserije u krivini, stabilizator se uvija i stvara moment koji se suprotstavlja razlici u hodu.

Njegova osnovna uloga je da ograniči poprečno naginjanje karoserije. Stabilizator nije zamena za opruge ni amortizere: opruge nose opterećenje i omogućavaju elastični hod, amortizeri prigušuju oscilacije, a stabilizator utiče na razliku u hodu leve i desne strane.

Stabilizator može da prenese deo uticaja sa jedne strane oslanjanja na drugu. Zato nezavisno oslanjanje ne znači da između levog i desnog točka nikada ne postoji nikakav međusobni uticaj.

6. Graničnici hoda, zaštitni elementi i noseći delovi

6.1. Graničnici hoda

Graničnici ograničavaju hod oslanjanja kada se približi krajnjem položaju. Sprečavaju ili ublažavaju snažan kontakt delova koji bi mogli da se oštete pri prevelikom sabijanju ili istezanju. Često su izrađeni od elastičnog materijala, ali oblik i izvedba zavise od konstrukcije vozila.

6.2. Zaštitne manžetne i odbojnici

Zaštitne manžetne sprečavaju da prašina, voda i nečistoće dospeju do osetljivih kliznih površina, na primer na klipnjači amortizera. Odbojnik može da ublaži udar kada oslanjanje dođe blizu krajnjeg položaja. Njihov zadatak je zaštita i produženje radnog veka drugih delova.

6.3. Nosači, pomoćni ram i karoserija

Vođice, opruge i amortizeri moraju biti oslonjeni na dovoljno čvrste delove vozila. Opterećenja se prenose preko nosača na karoseriju, šasiju ili pomoćni ram. Pomoćni ram objedinjuje određene sklopove i obezbeđuje njihove oslonce, a ujedno omogućava da se sklop kao celina pričvrsti za karoseriju.

6.4. Osovina ili kruta greda

Kod zavisnog oslanjanja levi i desni točak povezani su krutom osovinom ili gredom. Ona održava njihov međusobni položaj u odnosu na zajednički sklop, ali zbog te veze pomeranje jednog točka utiče na položaj i orijentaciju osovine, pa time i na drugi točak. Kod nezavisnog oslanjanja nema takve krute veze između glavčina, mada stabilizator i elastični elementi mogu prenositi deo uticaja između strana.

7. Kako delovi sistema rade zajedno?

Zamislimo da prednji točak naiđe na izbočinu na putu. Točak i njegova glavčina pomeraju se u odnosu na karoseriju. Vođice i zglobovi određuju putanju tog pomeranja, opruga se sabija, a amortizer pruža otpor kretanju i prigušuje oscilacije. Ako se levi i desni točak kreću različito, stabilizator se može uviti i suprotstaviti prevelikoj razlici u hodu. Graničnici sprečavaju da se oslanjanje sabije ili istegne preko predviđenih granica.

Sile koje nastaju na kontaktu pneumatika sa putem prenose se preko točka, glavčine i vodećih elemenata na noseću konstrukciju vozila. Zbog toga svaki deo mora da bude dovoljno čvrst, pravilno povezan i sposoban da radi u predviđenom opsegu kretanja.

Ne postoji jedan potpuno isti raspored delova za sva vozila. Na primer, lisnata opruga može u određenoj konstrukciji da učestvuje u vođenju mosta, dok je kod drugih rešenja za vođenje zadužen poseban sistem poluga. Kod MacPherson konstrukcije opruga i amortizer objedinjeni su u opružnoj nozi, dok su kod drugih sistema opruga i amortizer postavljeni odvojeno.

8. Najvažnije za pamćenje

• Elastični elementi omogućavaju pomeranje točka i preuzimaju opterećenje.
• Amortizeri prigušuju oscilacije opruga i kontrolišu kretanje oslanjanja.
• Ruke, poluge i vođice određuju putanju točka i prenose sile.
• Zglobovi i elastični oslonci omogućavaju predviđeno relativno kretanje i ublažavaju deo buke i vibracija.
• Stabilizator suprotstavlja se prevelikom poprečnom naginjanju karoserije pri različitom hodu levog i desnog točka.
• Graničnici i zaštitni elementi štite delove i ograničavaju hod u krajnjim položajima.
• Noseći elementi prenose opterećenja na karoseriju, ram ili pomoćni ram.

10. Povezane lekcije

• Uvod u sistem za oslanjanje
• Vrste sistema za oslanjanje
• Zavisno oslanjanje
• Nezavisno oslanjanje
• Polunezavisno oslanjanje

Napomena: Raspored i funkcija pojedinih delova zavise od konkretne konstrukcije vozila. Ilustracije u ovoj lekciji treba koristiti kao šematske prikaze osnovnih principa, a ne kao tehničke crteže svih mogućih izvedbi.