Как работает торсионная подвеска: принцип работы торсионов, виды, плюсы и минусы

Содержание

принцип работы торсионов, виды, плюсы и минусы

Для комфортной езды по неровным дорогам необходима упругая связь между колесами и кузовом автомобиля. Одним из способов обеспечения такой связи является применение торсионной подвески. Её активно используют в автомобилестроении благодаря компактности, простоте конструкции и высокой надежности.

Торсионная подвеска – что это такое?

Торсион представляет собой вал, изготовленный из специальной пружинящей стали, обработанной термически. К сплаву предъявляются весьма жесткие требования. Он должен выдерживать продолжительные нагрузки, не теряя при этом свои первоначальные свойства. От этого зависит надежность и долговечность подвески в целом. Для уменьшения негативного воздействия внешней среды торсион покрывают антикоррозийным составом и краской. Наиболее защищены от появления ржавчины валы, которые покрыты прорезиненным составом.

Во время преодоления автомобилем неровностей торсионы работают на скручивание в одном направлении.

В зависимости от конструктивных особенностей они бывают:

круглые;
квадратные;
прямоугольные;
набранные из нескольких слоев металла.

Концы торсиона жестко крепятся к:

несущему рычагу;
кузову или раме автомобиля (в зависимости от конструкции).

Фиксация происходит посредством шлицев. Крепление к кузову может быть реализовано при помощи профиля, отличного от круглого. Для нормальной работы подвески ось вращения рычага и ось торсиона должны лежать на одной линии.

Сопротивление скручиванию рассчитывается таким образом, чтобы торсион удерживал вес автомобиля, но при этом позволял двигаться рычагу, обеспечивая упругое соединение колес с кузовом. На жесткость подвески влияют форма, упругость сплава, длина и прочие рабочие характеристики торсиона.

Устройство и принцип работы

На рисунке ниже изображена торсионная подвеска, принцип работы которой заключается в защите кузова автомобиля от чрезмерных нагрузок, передаваемых от колес, путем их гашения пружинящим валом. В процессе преодоления автомобилем неровности дорожного покрытия торсион скручивается, обеспечивая максимальную плавность хода. По завершении переезда через помеху торсион возвращается в исходное положение.

Нагрузка равномерно распределяется по всему механизму. По принципу действия это похоже на пружину — но при этом торсион демонстрирует лучшую эффективность.

Устройство торсионной подвески предполагает постоянное наличие напряжения скручивания на упругом валу во время действия сил поднятия-опускания на колесо. Поэтому отсутствие деформационных изменений в торсионе является главным требованием к изделию.

Виды подвесок

Есть 2 варианта расположения торсионов:

поперечно;
продольно.

Поперечное расположение торсионного вала нашло свое применение в легковом транспорте. Обычно данного вида подвеска используется в автомобилях с задним приводом. Ее особенностью является размещение валов вдоль кузова машины.

Продольные торсионы применяются на больших, тяжелых грузовиках. Были попытки использовать их и на легковом транспорте, но широкого распространения эта практика не получила.

На данный момент в автомобилестроении используются подвески 3-х основных конструкций:

Передняя независимая с использованием поперечных валов.
Задняя независимая с поперечными торсионами.

Полузависимая задняя.

Передняя независимая

Передняя независимая торсионная подвеска включает в себя следующие элементы:

Продольно расположенный торсион. Обеспечивает высокую плавность хода.
Рычаг. Передает усилие и вызывает скручивание торсиона.
Амортизатор. Служит для гашения колебаний, возникающих в ходовой части автомобиля.
Стабилизатор поперечной устойчивости. Минимизирует крен кузова машины во время движения. Улучшает управляемость автомобиля.

Передняя независимая торсионная подвеска применяется на тяжелых внедорожниках. За счет этого освобождается место для мощного привода колес.

Задняя независимая

Поперечные торсионы задней подвески устанавливаются в паре с продольными рычагами. Пример конструкции приведен на изображении ниже.

Интересным примером автомобиля с поперечными торсионными валами и продольными рычагами является Renault 16. Машина имеет различную колесную базу справа и слева. Расстояние между передним и задним колесами справа и слева отличается на несколько сантиметров. Причиной такого инженерного решения является последовательное расположение валов один за другим. Это слегка ухудшило управляемость автомобиля, но позволило увеличить багажное отделение.

Полузависимая задняя

В основе подвески данного типа лежит торсионная балка, которая имеет U-образную форму. Продольные рычаги располагаются по одному с каждой стороны. Балка соединяет их между собой. Рычаги крепятся одной стороной к кузову, а второй к ступице колеса.

Балка хорошо сопротивляется изгибу. При этом ее форма абсолютно не мешает ей скручиваться. Колеса могут немного перемещаться в вертикальной плоскости относительно друг друга. Расположение торсионной балки можно посмотреть на рисунке ниже.

Полунезависимая подвеска используется в бюджетных машинах с передним приводом. Обусловлено это простотой конструкции и низкой ценой таких машин.

Плюсы и минусы применения торсионов

Торсионная подвеска имеет свои достоинства и недостатки. Преимуществами торсионной подвески являются:

плавность хода авто;
возможность регулировки высоты, благодаря чему легко изменить дорожный просвет;
компактность и простота;
хорошая ремонтопригодность;
меньшая нагрузка на подшипники колес;
надежность.

Недостатки торсионной подвески таковы:
большая зависимость жесткости подвески от качества торсионов;

сложность изготовления упругих валов;

управлять автомобилем сложно – повороты осуществлять слишком просто.

Заключение

Торсионная подвеска активно применяется в тяжелой технике, внедорожниках, а также в автомобилях бюджетного сегмента. Ее простота, надежность, долговечность и отменные прочие эксплуатационные характеристики позволили использовать ее на транспортных средствах, не требующих хорошей управляемости на высокой скорости, так как для спортивной, динамичной езды такого типа подвеска, к сожалению, совсем не подходит.

Торсионная подвеска автомобиля — устройство и принцип работы

На автомобили ставят различные типы подвесок: пневматические, пружинные, рессорные. Расскажем что такое торсионная подвеска автомобиля, ее принцип работы и устройство. Плюсы и минусы торсионов.

Что это и как работает

Торсионная подвеска — это металлические валы, работающие на кручение, один конец которой крепится к шасси, а другой крепится к специальному перпендикулярно стоящему рычагу, связанному с осью. Данная подвеска изготавливается из термически обработанной стали, которая позволяет выдерживать значительные нагрузки при кручении.

Основной принцип её действия — работа на изгиб. Торсионная балка может располагаться продольно и поперечно. Продольное расположение используется на больших и тяжелых грузовых автомобилях. На легковых машинах, как правило, используются поперечное расположение торсионных подвесок, обычно на заднем приводе. В обоих случаях она обеспечивает плавность хода, регулирует крен при повороте, обеспечивает оптимальную величину затухания колебаний колес и кузова, уменьшает колебания управляемых колес.

На некоторых автомобилях торсионная подвеска используется для автоматического выравнивания с использованием мотора, который стягивает балки для придания дополнительной жесткости, в зависимости от скорости и состояния дорожного покрытия. Подвеска с регулируемой высотой может использоваться при замене колес, когда транспортное средство приподымается при помощи трех колес, а четвертое поднимается без помощи домкрата.

Основное преимущество торсионных подвесок — это долговечность, легкость в регулировании высоты и компактность по ширине транспортного средства.

Она занимает значительно меньше пространства, чем пружинные подвески типа МакФерсон, легка в эксплуатации (почти нечему ломаться) и техническом обслуживании.

Видео. Плюсы и минусы торсионов

Если торсионная подвеска разболталась, то отрегулировать положения можно с помощью обычного гаечного ключа. Достаточно подтянуть нужные болты. Главное не переусердствовать, чтобы избежать излишней жесткости хода при движении.

Принцип торсионной подвески. Устройство и как она работает

Приблизительно уже 80 лет применяется торсионная подвеска при разработке автомобилей. Первый раз ее использовали на автомобилях Ситроен еще в 30-х годах ХХ века. Чуть позже эта конструкция заинтересовала немцев, которые реализовали идею в автомобили Фольксваген Жук. Отечественный автопром отстал в этом отношении и в первый раз этот тип подвески использовался на машине «Запорожец».

Сейчас принцип торсионной подвески используется в большинстве автомобилей. Он завоевал большую популярность потому, что его конструкция очень проста, а стоимость намного ниже других вариантов.

Торсионная подвеска – что это?

Главное действие в подвеске этого типа выполняет торсион. Торсионом называется круглый или квадратный металлический стержень, который выполняет работу на скручивание. Его можно собрать из нескольких пластин или цельного материала, на концах которого должны быть шлицы для соединения с другими частями устройства.

Теперь рассмотрим принцип работы торсионной подвески. Один край стержня неподвижно соединяется с кузовом, а другой – с рычагом. Весь принцип работы основывается на упругости торсиона. Когда колесо машины находится в вертикальном положении, оно закручивает его, из-за чего и появляется упругая связь между кузовом и колесом машины. Когда торсион раскручивается до своего нормального положения, колесо возвращается в исходное положение. Посмотрите принцип торсионной подвески видео.

В некоторых случаях торсионная подвеска может применяться для того, чтобы выравнивать положение колес автоматически с применением двигателя, стягивающего балки для придания повышенной жесткости в зависимости от состояния дороги и скорости движения. Также данный тип подвески может использоваться в случае регулируемой высоты подвески.

Главным и основным преимуществом торсионной подвески является долговечность, компактность и простота при регулировке высоты. Если сравнивать данный тип подвески с McPherson, то старая добрая «торсионка» занимает меньше места и пространства. Также она очень проста в обслуживании и эксплуатации.

Разболтавшаяся торсионная подвеска не является большой проблемой для автолюбителя. Чтобы отрегулировать ее положение, достаточно взять обычный гаечный ключ и подтянуть болты. Главное, не затянуть их слишком сильно. Это поможет избежать лишней жесткости хода во время движения.

Прототип современной торсионной подвески появился в 1930-х годах. Его потом модернизировал чехословацкий профессор Ледвинк. В 1938 году Фердинанд Порше просто скопировал дизайн торсионной подвески и внедрил ее в массовое производство автомобилей своей марки.

Преимущества и недостатки торсионной подвески

Основными преимуществами торсионной подвески являются:

Компактность;
Легкость монтажа;
Маленький вес;

Ключевым недостатком является возможность использования данного типа подвески только на неведущем мосту.

Ремонт торсионной подвески

Если смотреть на все проблемы торсионных балок, то можно сказать, что нужно вмешиваться в механизм в случае:

Демонтажа или замены торсионов;
Замена игольчатых подшипников;
Замена осей задней балки и пальцев;
Регулировка высоты подвески;
Ремонт рычагов задней балки;

Посмотрите видео о том, как правильно регулировать и ремонтировать торсионную подвеску.

В статье мы разобрали принцип торсионной подвески и поняли, что она доказала свое качество временем. Интересен тот факт, что подвеска данного типа используется на многих самоходных механизмах – от запорожца до танка.

Торсионная подвеска и принцип ее работы

Определимся, что представляет собой автомобильная подвеска. Это устройство, обеспечивающее упругое сцепление автомобильных колес с несущей системой, а еще регулирующее положение кузова при движении, уменьшающее нагрузку на колеса.

На сегодняшний день предлагаются различные типы подвесок: рессорные, пневматические, пружинные, торсионные и т.д. Так, торсионный тип — это торсионные валы из металла, которые работают на кручение, при этом один конец прикрепляется к шасси, другой — к специальному рычагу, стоящему перпендикулярно и связанному с осью.

Изготовление такой детали производится из термически обработанной стали, непосредственно позволяющей выдержать большие нагрузки в момент кручения.

Главным принципом действия подвески считается работа на изгиб.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 801
Источник: http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html

История появления

Торсионная подвеска начала применяться еще с середины 1930-х годов на автомобилях французской марки Citroen. В 1940-х торсионы использовались на гоночных автомобилях Porsche.

Легендарный французский автомобиль Renault 16 с торсионной подвеской

Впоследствии их применяли и многие другие автопроизводители. Например, Renault, ЗиЛ и Chrysler. Применение торсионной подвески было обусловлено в первую очередь хорошими показателями плавности хода и простотой конструкции.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 484
Источник: https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html

Применение торсионной модели

Расположение торсионной балки возможно продольно и поперечно. Расположение продольное используется на больших, тяжелых грузовых авто. На легковых авто используют поперечное расположение, обычно на заднем приводе.

В этих двух случаях механизм предназначен для обеспечения плавности хода, регулирования крена при повороте, обеспечения оптимальной величины затухания колебаний колес, кузова, уменьшения колебаний управляемых колес.

Для некоторых автомобилей торсионную подвеску применяют для автоматического выравнивания с применением мотора, стягивающим балки для дополнительной жесткости, зависимо от скорости, а также состояния покрытия дороги.

Конструкцию с регулируемой высотой можно использовать при замене колес. Это когда транспортное средство приподымают с помощью трех колес, а 4-е поднимается с помощью домкрата. Основным преимуществом такого вида подвесок считается долговечность, легкость в регулировке высоты, а также компактность по ширине транспорта.

Она занимает намного меньше пространства, чем пружинные подвески. Безусловно, торсионная конфигурация легка в эксплуатации, а еще в техническом обслуживании.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1151
Источник: http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html

Что такое торсион?

Устройство торсиона представляет собой металлический вал или стержень, работающий на скручивание в одном направлении. В поперечном сечении торсион может быть круглым или квадратным, реже пластинчатым – состоящим из нескольких слоев, совместно работающих на кручение.

Упругий элемент торсионной подвески с креплениями

Один из концов торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески посредством шлицевого соединения, второй аналогичным образом фиксируется на кузове или раме автомобиля. Ось вращения рычага и ось закручивания торсиона находятся на одной линии. Обладая рассчитанным сопротивлением к скручиванию под нагрузкой, торсион удерживает вес автомобиля и обеспечивает эффективное упругое соединение подвески и кузова при перемещениях рычага. Принцип работы торсиона используется также в стабилизаторе поперечной устойчивости при противоположных ходах подвески одной оси.

Торсионные валы круглого сечения

Сплав стали, из которого изготавливается торсион, обладает высокими характеристиками упругости и выносливости, способен выдерживать длительные нагрузки без ухудшения своих свойств. Длина и толщина вала также влияет на рабочие характеристики и мягкость подвески. Для защиты от ржавчины и разрушения поверхность торсиона покрывают специальным антикоррозийным составом, либо прорезиненным покрытием.

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 1329
Источник: https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html

Виды подвески

Зависимая. Принцип ее устройства очень прост. Когда колеса расположенные на одной оси, жестко связаны друг с другом, а изменение положения одного колеса вызывает адекватное смещение другого. Например, задний мост грузового автомобиля. Лучше работает на бездорожье. Но хуже удерживает колесо в контакте с дорогой на высоких скоростях. Такое устройство ходовой части чаще встречается у автомобилей повышенной проходимости и грузовиков, когда автомобиль не должен обладать высокой скоростью движения и комфортабельностью.
Независимая. Когда колеса расположенные на одной оси и не связаны между собой: перемещение одного не вызывает изменения положения другого. Для уменьшения поперечного раскачивания автомобиля в движении рычаги колес, принадлежащих одной оси, связывают между собой системой тяг, называемой стабилизатором поперечной устойчивости. Примером такой подвески может служить передняя подвеска большинства легковых автомобилей. На хороших дорогах такая подвеска отлично работает даже при высокой скорости движения. На бездорожье помехой может быть короткий ход рычагов. В этом виде подвески для крепления ступицы к несущему элементу используются, в зависимости от назначения автомобиля, до пяти рычагов. Среди преимуществ многорычажной подвески – более точная управляемость автомобиля, большая надежность системы и длительное время безотказной работы, а также стабильное поддержание пятна контакта протектора с покрытием дороги. Недостатками многорычажной подвески является более короткий, нежели у системы с одним рычагом, ход. Потому езда на автомобиле, оборудованном такой подвеской, менее комфортна и сопровождается большим шумом. Поэтому такой ходовой оснащаются чаще всего спортивные автомобили, передвигающиеся по ровным дорогам и имеющие повышенные требования к управляемости и сниженные к комфортабельности езды.
Полунезависимая. Два продольных рычага связанные между собой поперечной торсионной балкой. Например, задняя подвеска ВАЗ 2108 и следующих за ним моделей. Отличается простотой, надежностью, хорошей управляемостью и большой поперечной жесткостью. Минусы ее немногочисленны — невозможность установки в передней части автомобиля и сварное соединение рычагов с поперечной балкой, которое на практике дает о себе знать крайне редко. Принцип ее действия можно понять, если представить что балка играет роль стабилизатора поперечной устойчивости между двумя продольными рычагами.

Преимущества торсиона в подвеске

Торсионы в независимой подвеске имеют по сравнению с другими элементами упругости такие плюсы:

Большая плавность хода, достигающаяся благодаря лучшим характеристикам деформации. Это обеспечивает нелинейный рост жесткости, в зависимости от величины скручивания, то есть, в конце хода подвеска становится жестче, что смягчает ее удар в отбойник.
Простота конструкции.
Компактность.
Возможность ремонта подвески без стяжек и другого специального инструмента.
Доступность регулировки жесткости подвески и дорожного просвета.

Торсионная балка в ходовой части автомобиля применяется в полунезависимой задней подвеске, которая тоже имеет несколько достоинств:

Так же проста, как и зависимая.
Работает немногим хуже независимой подвески, причем не нуждается в стабилизаторе поперечной устойчивости.

Недостатки торсионов

К недостаткам задних торсионных балок импортных автомобилей можно отнести, пожалуй, только игольчатые подшипники в креплении их к несущим элементам которые время от времени выходят из строя, так как их трудно защитить от коррозии под днищем кузова. Приятно отметить, что задняя балка нашего ВАЗ 2108, прикрепленная к кузову через резинометаллические шарниры, лишена этого недостатка.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3651
Источник: http://AutoLirika.ru/teoriya/torsionnaya-podveska-princip-raboty.html

Процесс работы

Из данного видео, вы узнаете, как работает торсионная подвеска.

Благодаря тому, что торсионный вал закрепляется жестко на кузове либо раме авто, на него при работе подвески воздействуют силы скручивания. Но торсионный вал производится из особого сплава и обладает определенной закалкой, что позволяет работать в виде пружинного элемента.

В момент скручивания вал стремится вернуть автомобильное колесо в первоначальное положение. Так, принцип работы подобен пружинной либо подрессоренной разновидности данной детали авто. Полунезависимая подвеска представляет собой систему подрессоривания, выполненную в виде двух продольных рычагов соединенных поперечиной продольных рычагов.

Основные достоинства такого механизма:

легкость монтажа;
малый вес;
компактность.

Ключевой недостаток — возможность применения лишь на не ведущем мосту.

Регулировка подвески

В случае разболтавшейся подвески отрегулировать положения возможно при помощи обыкновенного гаечного ключа. Вполне достаточно добраться вниз автомобиля, подтянуть необходимые болты. Главное не переусердствовать с целью избежания излишней жесткости хода в момент движения. Регулировка торсионной запчасти легче регулировки пружинных типов.

Производителями автомобилей меняется торсионная балка для регулирования положения движения зависимо от веса двигателя.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1326
Источник: http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html

2. Устройство и принцип работы торсионной балки

Торсионная балка — это вид подвески, в которой роль рабочего элемента играют торсионы. Торсион – это металлический рабочий элемент, который работает на закручивание. Обычно он состоит из металлических стержней, а реже пластин, круглого или квадратного сечения, которые совместно работают на скручивание. В автомобиле торсионы могут использоваться как упругий элемент, или в качестве вспомогательного устройства – стабилизатора поперечной устойчивости. Закрепляясь на ступичном узле левого колеса стабилизатор поперечной устойчивости, проходит к шарнирному узлу в виде резинометаллического шарнира.

Далее к параллельному борту автомобиля в поперечном направлении, где крепится к другому борту в зеркальном положении. Роль рычагов при работе подвески в вертикальном направлении выполняют отрезки торсионов. В современных автомобилях торсионная балка может применяться поперечно или продольно. При этом на легковых автомобилях применяется поперечная балка. А продольная больше подходит для грузовиков. В обоих случаях она призвана облегчить плавность хода и скорректировать крен при повороте. На современных моделях торсионная балка используется с электродвигателем при выравнивании в автоматическом режиме. Подвеска, которая может регулировать высоту колес может использоваться при замене колеса. В таком случае три колеса приподнимают автомобиль, а четвертое колесо поднимается без помощи домкрата.

Принцип работы данной подвески довольно прост. Концы торсионной балки жестко закреплены на раме или кузове автомобиле. Метал из которого он сделан имеет особый сплав и это позволяет ему работать как пружинный элемент. Во время движения на него действует сила скручивания и вал стремиться вернуть колесо на место. Если вал установлен в автомобиле вместе с дополнительным электромотором, то у водителя есть возможность в ручном режиме изменять жесткость подвески. Можно сказать, что принцип работы данной подвески аналогичен подрессоренной и пружинной.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 2016
Источник: https://auto.today/bok/2091-torsionnaya-podveska-princip-raboty.html

Расчёты

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

где r — расстояние от оси кручения.

Очевидно, что касательные напряжения достигают наибольшего значения на поверхности вала при и при максимальном крутящем моменте , то есть

где Wp — полярный момент сопротивления.

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

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.

где (для сплошного вала)

или (для полого вала)

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 947
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0