Barele de torsiune - elemente de constructie si de calcul

Barele de torsiune - elemente de constructie si de calcul

Arcul bara de torsiune are urmatoarele avantaje:

-durabilitate ridicata;

-valoare cea mai redusa pentru masa nesuspendata;

-realizeaza o distributie avantajoasa pe cadru a sarcinilor;

-frecarea interna lipseste complect;

-prezinta posibilitati de reglare a puntii.

Dezavantaje:

-tehnologie de executie mai complicata fata de arcurile elicoidale;

-dispunere pe automobil mai incomoda si legaturi mai complicate cu puntea;

-necesita lungimi mari de lucru pentru a realiza un confort cat mai bun;

-in cazul ruperii barei unice functiile suspensiei sunt anulate brusc si total.

Nici el nu preia fortele longitudinale si transversale de reactie.

Poate fi dispus longitudinal sau transversal.

Bara de torsiune ca element elastic al suspensiei se foloseste mult la autoturisme. Sunt solutii consacrate de vehicule comerciale care folosesc prin traditie bara de torsiune, solutii prezentate in figurile 7.18 si 7.19.

Fig.7.18.Suspensie independenta pentru punte fata fractionata cu mecanism patrulater transversal cu bara de torsiune cilindrica A dispusa longitudinal (IVECO Dally)

a.

 

b.

Fig.7.19.Suspensie independenta pentru punte fractionata fata, motoare, cu brat transversal pendular si bara de torsiune A dispusa longitudinal: a-schema constructiva; b-constructie (TATRA)

Solutii constructive de bare de torsiune cu diferite forme ale sectiunii transversale si diferite forme ale capetelor de fixare sunt prezentate in figura 7.20.

Fig.7.20.Forme constructive de bare de torsiune: a-cu sectiune cilindrica si capete canelate; b-cu sectiune cilindrica si capete hexagonale; c-cu sectiune din lamele suprapuse; d-cu sectiune din mai multe bare circulare si capete poligonale; e-bara de torsiune compusa (o bara cu sectiune cilindrica si alta cu sectiune tubulara) si capete canelate

Parametrii dimensionali principali ai unei bare de torsiune cu sectiune cilindrica sunt prezentati in figura 7.21.

Fig.7.21.Parametrii dimensionali principali oentru bara de torsiune cilindrica cu capete canelate

Parametrul dimensional principal este diametrul portiunii de lucru d_t, iar in functie de acesta se recomanda: diametrul capetelor (1,21,3)d_t; lungimea portiunii canelate (0,91,3)d_t.

Lungimea functionala a barei de torsiune l se determina din conditia obtinerii sagetii statice impuse, cu relatia:

(7.9)

unde: φ_st este unghiul de rasucire corespunzatoe sagetii statice; M_{t st} este momentul de torsiune la sageata statica; G este modulul de elasticitate transversal.

Relatiile de calcul pentru barele de torsiune sunt date in tabelul 7.5.

Tabelul 7.5.Relatiile de calcul pentru barele de torsiune

 

Bara de torsiune se foloseste si ca bara stabilizatoare pentru micsorarea oscilatiilor de ruliu si marirea stabilitatii automobilelor in viraje. Cea mai raspandita forma de bara stabilizatoare este cea de "U", fixata articulat de sasiu sau caroserie cu partea din mijloc, iar cu capetele articulate direct sau prin tije intermediare (bielete) de puntea automobilului. Astfel masa barei stabilizatoare este inclusa in masa suspendata. Cand deplasarile verticale ale rotilor din stanga si din dreapta sunt egale (caroseria nu este inclinata intr-o parte), bara stabilizatoare se roteste liber in suportii de pe caroserie. La inclinarea laterala a caroseriei, bara stabilizatoare intra in functiune rasucindu-se si micsoreaza astfel inclinarea caroseriei. Bara stabilizatoare se monteaza daca unghiul de ruliu este mai mare de 7⁰. Schema de montare a barei stabilizatoare pentru puntea motoare spate a unui autocamion este prezentata in figura 7.22, iar pentru puntea fractionata motoare din fata cu mecanism patrulater transversal a unei autoutilitare in figura 7.23.

Fig.7.22.Schema de montare a barei stabilizatoare la puntea motoare din spate a unui autocamion: A-bratul lareral; B-portiunae centrala activa

Fig.7.23.Schema de montare a barei stabilizatoare la puntea motoare fractionata din fata cu mecanism patrulater transversal a unei autoutilitare: A-bara stabilizatoare; B-bara de torsiune longitudinala a suspensiei

Modelul de calcul pentru bara stabilizatoare este prezentat in figura 7.24. Rigiditatea barei stabilizatoare se poate determina cu relatia:

(7.10)

unde: h este distanta de la centrul de greutate al masei suspendate la axa de ruliu; Y este forta laterala; G_a este greutatea automobilului; μ este unghiul de ruliu in radiani; k_gl^' este rigiditatea unghiulara globala a suspensiei fata si spate, fara stabilizator.

La autoturisme se monteaza bare stabilizatoare la ambele punti si se recomanda ca raportul dintre rigiditatile unghiulare ale suspensiei din fata si din spate sa fie cuprinse intre 1,2 si 1,6.

Fig.7.24.Modelul de calcul pentru bara stabilizatoare

Fig.7.24.b.Miscarea de ruliu in viraj datorita fortei centrifuge