Рессорой вагона называется упругий элемент, собранный из отдельных полос, листов или колец, Рессоры, применяемые в вагонах, бывают:

• листовыми;
• кольцевыми.

Листовые рессоры в свою очередь разделяются на:

• незамкнутые (подвесные);
• замкнутые (эллиптические).

При работе (деформации) рессоры между ее взаимно перемещающимися листами или кольцами возникает трение, которое способствует затуханию колебаний рессоры, а следовательно, и колебаний кузова, что важно для обеспечения спокойного и безопасного движения вагона. Таким образом, рессора является гасителем колебаний. Это свойство дает рессорам преимущества перед пружинами в которых внутреннего трения практически нет. Однако листовые рессоры имеют ряд недостатков:

• большую трудоемкость при изготовлении и ремонте;
• значительную массу;
• изнашиваемость листов;
• зависимость силы трения между листами от состояния их поверхностей;
• непригодность для смягчения горизонтальных толчков.

Поэтому в рессорном подвешивании широко применяют пружины, которые по сравнению с рессорами значительно проще по конструкции и технологии изготовления, а в сочетании с гасителями колебаний обеспечивают более спокойный ход вагона.

Устройство и принцип работы автомобильной рессоры

О том, что такое рессоры, знали ещё изготовители телег и карет, так как эта часть механического транспортного средства в инженерных конструкциях используется давно. Она используется для передачи силовых динамических и статических нагрузок от рамы либо кузова к ходовой части.

Рессорой в автомобилях называют упругий элемент подвески, применяемый для компенсации ударов, колебаний и толчков, возникающих на неровной дорожной поверхности.

Конструкция этой части подвески является простым набором из пластин разной длины. Они собраны в пачку от самой длинной (с проушинами на конце) до самой короткой и соединены металлическими хомутами. Крепление в легковушках или джипах осуществляется под мостом, а в грузовиках непосредственно над мостом.

Передача нагрузки на изгиб происходит как при нагрузке упругой балки. В последнее время всё чаще используется не набор листов, а монолистовая балка. В гашении колебаний помогают вмонтированные амортизаторы. Основная задача, закладываемая в такую подвеску автомобиля, состоит в том, чтобы гасить вертикальные колебания.

Как работают рессоры и амортизаторы автомобиля

Устройство ходовой части автомобиля влияет на удобство управления и комфорт пассажиров. Рессоры позволяют колесам мягко преодолевать неровности дороги и устраняют тряску, а амортизаторы сокращают вертикальные колебания. Для управления колесами используются различные приспособления.

Типы рессор

Листовая рессора

Листовая рессора представляет собой несколько стальных листов, которые в центре крепятся к оси хомутами. При разгибании листы выравниваются, лучше прилегают друг к другу, и рессора становится более жесткой. Кроме того, они удлиняются и цепляются одним концом к вращающейся петле.

Как правило, рессоры изготавливают из стали. Самым старым типом рессор является листовая рессора. Самый верхний и длинный (коренной) лист сильно скруглен в обоих концов и крепится к раме с помощью подвески. Нижние листы скруглены меньше и имеют меньшую длину.

Листовая рессора в движении

При разгибании рессоры второй лист распрямляется и соприкасается с самым нижним листом, третий лист соприкасается со вторым и т.д. Рессора становится более жесткой. Такое приспособление позволяет автомобилю передвигаться плавнее.

В некоторых автомобилях используются рессоры с одним листом, который имеет конусообразное сечение и потому обладает повышенной жесткостью при распрямлении.

Спиральная пружина

Спиральные пружины изготавливают из прочных стальных прутьев. Когда колесо двигается вниз, пружина распрямляется, а при движении вверх — сжимается, поэтому высота корпуса относительно земли практически не меняется.

Спиральная пружина представляет собой спираль из прочного стального прута. Она сжимается и распрямляется при движении колес в вертикальной плоскости.

Торсион

Торсион — это отрезок упругого стального стержня со шлицованным или квадратным основанием. Один из концов торсиона прикрепляют к плечу рычага, который образует часть подвески. При вращении плечо двигается вверх и вниз.

Торсион

Торсион состоит из упругой стали, один из его концов жестко крепится к раме. Торсион скручивается с другого конца при движении нижнего плеча рычага.

Второй конец шлицован и крепится к раме. Углубления не позволяют торсиону скручиваться по всей длине при отклонении подвески.

При любой конструкции стальная пружина блокирует толчки от неровностей дороги, а не передает их пассажирам, а полученная энергия используется для того, чтобы вернуть автомобиль в первоначальное состояние.

Ту же функцию могут выполнять резиновые пружины, но они не могут накапливать большое количество энергии, а потому применяются только в легковых автомобилях.

В некоторых автомобилях используется сочетание гидроподвески и резиновых пружин. Вертикальное движение колес перегоняет жидкость из одной камеры в другую через заслонку. Полость камеры разделена на две части нибкой мембраной, в одной из частей находится сжатый газ.

Когда через заслонку в камеру поступает жидкость, газ еще больше сжимается и имитирует эффект пневматической рессоры.

Как правило, в камерах у передних колес есть петлевые трубы, которые откачивают жидкость в камеры у задних колес, тем самым выравнивая подвеску.

К примеру, в автомобилях Citroen гидроподвеску можно поднимать и опускать, регулируя высоту корпуса.

Амортизаторы

Некоторые амортизаторы оснащены дополнительной камерой с газом, которая замедляет движение поршня.

Телескопический амортизатор складывается, когда колеса попадают на неровную поверхность. При движении поршня в цилиндр попадает масло, которое замедляет обратный ход.

В подвеске Мак-Ферсона телескопический амортизатор встраивается в складную стойку.

Когда автомобиль едет по неровной поверхности, пружины сжимаются, а затем возвращаются в исходное положение. Если бы не было устройств, поглощающих полученную энергию, автомобиль продолжал бы прыгать вверх и вниз.

Эту функцию берут на себя амортизаторы (они же гасители ударных нагрузок). В амортизаторе находится поршень, который двигается внутри герметичного цилиндра, заполненного маслом. Этот процесс запускается при вертикальном движении колеса.

В поршне есть тонкие каналы и односторонние клапаны, которые позволяют маслу перетекать из одной камеры в другую, однако это происходит очень медленно.

Ток масла замедляет колебания, и автомобиль возвращается в исходное состояние.

Существует три типа амортизаторов. Телескопические амортизаторы обладают складным корпусом, один из концов которого прикреплен к оси, а второй — к кузову автомобиля.

Аналогично работают амортизаторы на направляющих стойках (Мак-Ферсона).

Рычажные амортизаторы похожи на гидравлические дверные доводчики. Они содержат один или два поршня, крепятся к кузову или раме автомобиля и соединяются с осями поворотными рычагами.

В некоторых амортизаторах используется и масло, и газ. Они работают эффективнее, чем масляные амортизаторы.

Гидравлическая подвеска

Гидравлическая подвеска сочетает в себе резиновые пружины и систему амортизаторов, которые попарно соединяют передние и задние колеса.

Когда переднее колесо попадает на неровную поверхность, часть жидкости из передних камер перетекает в задние, поднимая задние колеса и выравнивая кузов.

В каждой камере жидкость проходит через двусторонний клапан, обеспечивая амортизирующий эффект.

Когда неровный участок дороги заканчивается, жидкость возвращается в передние камеры.

Разновидности рессор

На современных серийных автомобилях используются такие листовые типы рессор:

• параболический (малолистовая разновидность);
• эллиптический (по форме напоминает эллипс);
• четверть-эллиптическая;
• полуэллиптическая;
• 3/4-эллиптическая.

Также можно встретить торсионный тип и цилиндрический. В первом случае используется упругий стержень, работающий на скручивание (актуально для военной техники), а во втором – главная роль отведена стальному пруту, скрученному по спирали, в виде конуса либо чашеобразной формой (применяется в ж/д технике).

Для изготовления листов применяется конструкционная листовая сталь марок 50ХГ, 50ХГА, 50ХГФА, 55С2А, 65С2ГВА, 70. В результате проявляется стойкость к механическому износу готового изделия.

Изготовление листовых рессор, материалы, крепление

Рессоры обычно состоят из нескольких листов, что позволяет получить необходимый ход подвески при сохранении нагрузочной способности (нужная жёсткость рессоры определяется как частное от усилия при полном сжатии до буфера к ходу подвески). Таким образом, каждый лист изгибается отдельно. Плюсами многолистовой конструкции являются:

1. увеличение демпфирования при ходе подвески, что на ранних автомобилях позволяло отказаться от амортизатора;
2. меньшая толщина каждого листа уменьшает потребность в легировании стали для необходимой глубины прокаливания;
3. поломка одного листа не приводит к полному отказу подвески[4].

Минусом является большая сложность и дороговизна. Поскольку амортизаторы в современном автомобиле ставят на каждое колесо, а надёжность современных деталей выше, то пункты 1 и 3 теперь мало актуальны, и в современных джипах и грузовиках мы видим малолистовые подвески.

Материалы для изготовления листовых рессор выбираются с учётом назначения автомобиля (гражданское, коммерческое, военное), климата местности, толщины листов и преемственности конструкции. Рессоры обычно изготовляют из сталей типа 60С2, 55С2, 60С2Г, 65С2ВА; для большей надёжности никельсодержащие 60С2Н2А, хром-ванадиевые типа 50ХФА, и другие. Никель и ванадий отодвигают порог хладноломкости стали, что увеличивает надёжность её в условиях зимней эксплуатации[5].

Каждый лист после придания ему формы закаливается, обычно с поверхностным охлаждением (вода), закалка самоотпуском, чтобы получить умеренную вязкость сердцевины и твёрдую износостойкую поверхность. Листы имеют разную длину, коренной (с проушинами) самый длинный. На концах листов могут устанавливаться противоскрипные шайбы (уменьшают износ). Листы соединены обычно центральным болтом и стальными скобами. Рессору чаще всего закрепляют двумя стремянками (к мосту) и через резиновые втулки в проушинах, через болты — к раме/корпусу (с одной стороны) и серёжкам (с другой)[6].

Достоинства и недостатки рессор

Как и все элементы подвески, рессорные листы обладают позитивными и негативными характеристиками. Одними из важных достоинств служат относительная простота изготовления, ремонта и монтажных/демонтажных работ. Этот узел не боится перегрузок и дорог низкого качества, где имеются не только выбоины, но и множество ям.

Благодаря пружинным характеристикам гасятся колебания, возникающие во время разгона либо торможения, а также при возникновении заносов. Компактность подобной подвески обеспечивается её расположением снизу, что экономит багажное пространство в багажной части автомобиля.

Основной недостаток состоит в том, что происходит быстрый износ. Виновниками зачастую становятся автомобилисты, которые перегружают машины больше нормы, что приводит к проседанию и потере пружинных качеств. Не всем автовладельцам нравится то, что за листами, стянутыми хомутами, приходится периодически ухаживать, а также контролировать состояние смазки проушин. Если процедуру не проводить своевременно, то появятся посторонние шумы и существенно увеличится износ трущихся поверхностей.

Советы по уходу за рессорами

Чтобы рессорная подвеска служила долго и не добавляла хлопот, необходимо соблюдать некоторые правила. Желательно выбирать дороги с качественным покрытием или ровной поверхностью (для грунтовых шоссе). При перевозе грузов не рекомендуется превышать допустимый тоннаж.

Негативно сказывается на длительности ресурса резкие торможения и старты. Если выявлены проблемные листы, то важно их своевременно заменить на новые. Когда возникает скрип снизу, то высока вероятность отсутствия смазки в трущихся поверхностях, поэтому её нужно добавить в проушины и подтянуть хомуты.

Преимущества

Главные плюсы зависимой подвески:

• простая конструкция
• недорогое обслуживание
• хорошая устойчивость и прочность
• большие ходы (легкое преодоление препятствий)
• отсутствие изменения колеи и клиренса при движении

Существенный недостаток таков: жесткое соединение колес вкупе с большой массой оси негативно сказывается на управляемости, стабильности движения и плавности хода автомобиля.

К подвеске сейчас предъявляются следующие требования: обеспечение высокого уровня комфорта пассажиров при езде, хорошей управляемости и активной безопасности автомобиля. Зависимая подвеска не всегда соответствует этим требованиям, и именно поэтому считается устаревшей.

Если же сравнивать зависимую и независимую подвеску, то последняя имеет более сложную конструкцию. У независимой подвески колеса перемещаются независимо друг от друга, благодаря чему у автомобиля улучшается управляемость и повышается плавность хода.

Теперь, когда мы знаем, что такое рессоры в автомобиле, можно поговорить об их плюсах и минусах. Первое и самое главное преимущество – это максимальная простота конструкции. Этим обуславливается и дешевизна, а также высокая надежность. Если в подвеске будет использована именно рессора, тогда не понадобится компоновать систему втулками, реактивными штангами и рычагами. Кроме того, рессора значительно лучше переносит нагрузки и перегрузки при движении по бездорожью и разбитым дорогам.

Можно выделить и еще один плюс – это универсальность. Такая подвеска легко может гасить не только вертикальные нагрузки, но и продольные. Они часто возникают при торможении или же при разгоне. Также рессора сглаживает и боковые нагрузки, которые возникают при поворотах.

ПОДРОБНОСТИ: Моторное масло кастрол — его разновидности особенности и подбор

Что такое рессоры? Это элемент подвески, а значит, он должен отличаться такими характеристиками, как компактность. Рессора очень компактна, в отличие от традиционных для легковых подвесок пружин. Элемент установлен внизу, что освобождает конструкцию от уменьшения погрузочной площади багажника.

Почему рессоры редко устанавливают на легковые машины

Использование рессор актуально для высоконагруженного транспорта. К нему не относятся легковые автомобили. Также у этого типа подвески существенно ниже комфортность для пассажиров в отличие от пружинных конструкций, так как практически каждая кочка будет отзываться на сиденье.

Данный тип амортизации авто более жёсткий, чем тот, что установлен в спортивных моделях авто. К минусам принято относить потерю остроты управления из-за ограниченности хода. Рессоры лучше себя проявляют под умеренной нагрузкой, например, в пикапах, фургончиках или грузовичках.

Примечания

1. Ротенберг Р.В.
   Подвеска автомобиля. — 3-е. — Москва: Машиностроение, 1972.
2. Листовая рессора
3. ↑ 12
   Упругие элементы
   (неопр.)
4. Анурьев В.И.
   Справочник конструктора-машиностроителя. — Москва: Машиностроение, 2006.
5. Михайловский Е.В., Серебряков К.Б., Тур Е.Я.
   Устройство автомобиля. — Москва: Машиностроение, 1987.