در این گفتار قصد داریم ویژگی و خصوصیات اجزای اساسی سیستم تعلیق را برای شما توضیح دهیم.
اجزای اساسی سیستم تعلیق
زمان آن رسیده است که به سه جزء اساسی سیستم تعلیق ماشین نگاه کنیم که عبارتند از:
- فنرها
- دمپرها
- تسمهها و میلههای نوسانی
در ادامه هر یک از موارد فوق را بررسی خواهیم کرد.
۱. فنر
سیستمهای فنری امروزی بر اساس یکی از چهار طرح اساسی است:
فنرهای مارپیچ رایجترین نوع فنر هستند و در اصل یک میله پیچشی سنگین هستند که حول یک محور میپیچند. فنرهای سیم پیچ فشرده و منبسط میشوند تا حرکت چرخ ها را جذب کنند.
فنرهای برگ شامل چندین لایه فلزی (به نام “برگ”) هستند که به یکدیگر متصل شده اند تا به عنوان یک واحد عمل کنند.
برای اولین بار در کالسکه های اسبی مورد استفاده قرار گرفتند و تا سال ۱۹۸۵ در اکثر خودروهای آمریکایی یافت شدند. امروزه نیز در اکثر کامیون ها و وسایل نقلیه سنگین استفاده میشود.
میلگردهای پیچشی از خواص پیچشی یک میله فولادی برای ارائه عملکرد فنر مانند استفاده میکنند. نحوه کار آنها به این صورت است: یک انتهای میله به قاب وسیله نقلیه متصل میشود. سر دیگر به یک استخوان جناغی متصل است که مانند اهرمی عمل میکند که عمود بر میله پیچشی حرکت میکند. هنگامی که چرخ به یک دست انداز برخورد میکند، حرکت عمودی به استخوان جناغی و سپس از طریق عمل اهرمی به میله پیچشی منتقل میشود. سپس میله پیچشی در امتداد محور خود می پیچد تا نیروی فنر را تامین کند. خودروسازان اروپایی مانند پاکارد و کرایسلر در ایالات متحده در دهه های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ از این سیستم به طور گسترده استفاده کردند.
شکل ۱: کار میله پیچشی
فنرهای هوا شامل یک محفظه استوانه ای از هوا است که بین چرخ و بدنه خودرو قرار گرفته است و از کیفیت فشاری هوا برای جذب ارتعاشات چرخ استفاده میکند. این فناوری امروزه در بسیاری از وسایل نقلیه لوکس استفاده میشود، اما این مفهوم در واقع بیش از یک قرن قدمت دارد و میتوان آن را روی کالسکههای اسب کشیده پیدا کرد. چشمههای هوای این دوره از دیافراگمهای چرمی پر از هوا درست میشدند که بسیار شبیه یک دم است. آنها در دهه ۱۹۳۰ با فنرهای هوای قالبگیری شده جایگزین شدند.
بر اساس محل قرارگیری فنرها روی خودرو – یعنی بین چرخ ها و قاب – مهندسان اغلب صحبت در مورد جرم فنر و جرم فنر نشده را راحت میدانند.
جرم فنر، جرم وسیله نقلیه است که روی فنرها تکیه میکند، در حالی که جرم فنر نشده به عنوان جرم بین جاده و فنرهای تعلیق تعریف میشود. سفتی فنرها بر نحوه واکنش جرم فنر در حین رانندگی تأثیر میگذارد. اتومبیلهایی که فنرهای شل دارند، مانند اتومبیلهای لوکس (مرسدس بنز کلاس C را در نظر بگیرید)، میتوانند برجستگیها را ببلعند و سواری فوقالعاده نرمی ارائه دهند. با این حال، چنین خودرویی در حین ترمزگیری و شتاب گیری مستعد شیرجه رفتن و اسکات است و در هنگام پیچیدن تمایل به چرخش یا غلتیدن بدن دارد. خودروهایی که فنر محکمی دارند، مانند خودروهای اسپورت مثلاً (مزدا میاتا MX-5) در جادههای پر از دست انداز کمتر بخشنده هستند، اما حرکت بدنه را به خوبی به حداقل میرسانند، به این معنی که میتوان آنها را با شدت حتی در پیچها رانندگی کرد.
بنابراین، در حالی که فنرها به خودی خود مانند وسایل ساده به نظر می رسند، طراحی و اجرای آنها بر روی خودرو برای متعادل کردن راحتی سرنشین و هندلینگ کار پیچیده ای است. و برای پیچیدهتر کردن مسائل، فنرها به تنهایی نمیتوانند سواری کاملاً نرمی را فراهم کنند. چرا؟ زیرا فنرها در جذب انرژی عالی هستند، اما در اتلاف آن چندان خوب نیستند. سازه های دیگری که به عنوان دمپر شناخته می شوند برای انجام این کار مورد نیاز هستند.
۲. دمپرها
مگر اینکه ساختار میرایی وجود داشته باشد، فنر خودرو منبسط می شود و انرژی جذب شده از یک ضربه را با سرعتی کنترل نشده آزاد میکند. فنر با فرکانس طبیعی خود به جهش ادامه میدهد تا زمانی که تمام انرژی که در ابتدا برای آن گذاشته شده است مصرف شود. یک سیستم تعلیق ساخته شده بر روی فنرها به تنهایی یک سواری فوق العاده بالا و بسته به زمین، یک ماشین غیرقابل کنترل را ایجاد میکند.
وارد کمک فنر یا اسنابر شوید، دستگاهی که حرکت فنر ناخواسته را از طریق فرآیندی به نام میرایی کنترل میکند. کمک فنرها با تبدیل انرژی جنبشی حرکت تعلیق به انرژی گرمایی که میتواند از طریق سیال هیدرولیک پراکنده شود، سرعت حرکت های ارتعاشی را کاهش داده و کاهش میدهد. برای درک این که چگونه این کار میکند، بهتر است به داخل یک کمک فنر نگاه کنید تا ساختار و عملکرد آن را ببینید.
شکل ۲: شوکها یا کمک فنرها، حرکت ناخواسته فنر را از طریق فرآیندی به نام میرایی کنترل میکنند.
کمک فنر در اصل یک پمپ روغن است که بین چهارچوب ماشین و چرخ ها قرار میگیرد که در دورههای آموزش تعمیر کمک فنر تمامی این مباحث به طور کلی آموزش داده میشود. پایه بالای شوک به قاب (یعنی وزن فنر) متصل میشود، در حالی که پایه پایینی به محور، نزدیک چرخ (یعنی وزن فنر نشده) متصل میشود. در طراحی دولوله ای، یکی از رایجترین انواع کمک فنر، پایه بالایی به یک میله پیستون متصل میشود که به نوبه خود در یک لوله پر از مایع هیدرولیک قرار میگیرد. لوله داخلی به عنوان لوله فشار و لوله بیرونی به عنوان لوله ذخیره شناخته میشود. لوله ذخیره مایع هیدرولیک اضافی را ذخیره میکند.
هنگامی که چرخ خودرو در جاده با یک دست انداز مواجه میشود و باعث می شود فنر سیم پیچ و باز شود، انرژی فنر از طریق پایه بالایی به کمک فنر، از طریق میله پیستون به پایین و به داخل پیستون منتقل میشود. سوراخها پیستون را سوراخ میکنند و به سیال اجازه میدهند که با بالا و پایین رفتن پیستون در لوله فشار، از آن نشت کند. از آنجایی که سوراخ ها نسبتاً ریز هستند، تنها مقدار کمی مایع، تحت فشار زیاد، از آن عبور میکند. این باعث کاهش سرعت پیستون میشود که به نوبه خود باعث کاهش سرعت فنر میشود.
کمک فنرها در دو چرخه کار میکنند – چرخه فشردهسازی و چرخه گسترش. چرخه تراکم زمانی رخ میدهد که پیستون به سمت پایین حرکت میکند و سیال هیدرولیک در محفظه زیر پیستون فشرده میشود. چرخه گسترش زمانی رخ میدهد که پیستون به سمت بالای لوله فشار حرکت میکند و سیال را در محفظه بالای پیستون فشرده میکند. یک ماشین معمولی یا کامیون سبک در طول چرخه توسعه خود مقاومت بیشتری نسبت به چرخه تراکم خود دارد. با در نظر گرفتن این موضوع، چرخه تراکم حرکت وزن فنر نشده وسیله نقلیه را کنترل میکند، در حالی که کشش وزن فنر سنگین تر را کنترل میکند.
تمام کمک فنرهای مدرن به سرعت حساس هستند – هرچه تعلیق سریعتر حرکت کند، کمک فنر مقاومت بیشتری ایجاد میکند. این کار شوکها را قادر میسازد تا با شرایط جاده تنظیم شوند و تمام حرکات ناخواستهای که میتوانند در یک وسیله نقلیه در حال حرکت رخ دهند، از جمله جهش، تاب خوردن، شیرجه رفتن ترمز و اسکوات شتاب کنترل کنند.
۳. تسمهها و میلههای نوسانی
یکی دیگر از سازههای مرطوب کننده رایج، پایه است – اساساً یک ضربه گیر که در داخل فنر سیم پیچ نصب شده است. پایهها دو کار را انجام میدهند: عملکرد میرایی مانند کمک فنرها را فراهم میکنند و از سیستم تعلیق خودرو پشتیبانی میکنند. این بدان معناست که پایهها کمی بیشتر از کمک فنرها ارائه میکنند، که وزن خودرو را پشتیبانی نمیکنند – آنها فقط سرعت انتقال وزن در خودرو را کنترل میکنند، نه خود وزن را.
از آنجایی که کمک فنرها و پایهها ارتباط زیادی با هندلینگ خودرو دارند، میتوان آنها را از ویژگیهای ایمنی حیاتی در نظر گرفت. شوکها و پایههای فرسوده میتوانند باعث انتقال بیش از حد وزن خودرو از پهلو به پهلو و جلو به عقب شوند. این امر توانایی لاستیک ها را در چسبیدن به جاده و همچنین عملکرد هندلینگ و پارگی کاهش میدهد.
میلههای نوسانی (که به عنوان میله های ضد غلت نیز شناخته میشوند) همراه با کمک فنرها یا پایه ها برای ایجاد ثبات بیشتر به خودروی متحرک استفاده میشوند. میله نوسانی یک میله فلزی است که کل محور را میپوشاند و به طور موثر هر طرف سیستم تعلیق را به هم متصل میکند.
هنگامی که سیستم تعلیق در یک چرخ بالا و پایین میرود، میله نوسان حرکت را به چرخ دیگر منتقل میکند. این باعث ایجاد یک سواری سطح بیشتری میشود و نوسان خودرو را کاهش میدهد. به ویژه، هنگام پیچیدن با چرخش خودرو بر روی سیستم تعلیق خود مبارزه میکند. به همین دلیل، امروزه تقریباً همه اتومبیلها به عنوان تجهیزات استاندارد به میلههای چرخشی مجهز میشوند، اگرچه اگر اینطور نباشد، کیتها نصب میلهها را در هر زمان آسان میکنند.