Suspensión de barra de torsión : suspensión del vehículo, cuyos elementos de amortiguación son barras de torsión ( varillas de acero elásticas torsionales ). En comparación con la suspensión por resorte o resorte, la peculiaridad de la suspensión por barra de torsión es que las barras de torsión siempre están excluidas de la masa no suspendida del vehículo.
Las barras de torsión de suspensión generalmente se fabrican en forma de un eje redondo sólido o hueco . Las barras de torsión de una sección diferente en vehículos blindados no han recibido distribución.
Para conectar la barra de torsión a otras partes, las cabezas se hacen en sus extremos, por regla general, con ranuras de perfil triangular, trapezoidal y, con menos frecuencia, rectangular. En el tanque Pz. Para la conexión se utilizaron cabezas de "pantera" en V con planos y un perno en forma de cuña.
Para garantizar una resistencia suficiente, las cabezas de torsión se fabrican con un diámetro mayor que el diámetro de la varilla principal, mientras que d / D = 0,6 ... 0,8 (d es el diámetro de la parte de trabajo de la varilla, D es el diámetro interior de las estrías ). En diseños reales, este valor varía de 0,54 a 1,0; el último valor fue, por ejemplo, el tanque ligero italiano L6 / 40 . La facilidad de instalación está garantizada por diferentes diámetros de cabeza (el interior es más pequeño que el exterior), así como un orificio roscado para el extractor en el extremo exterior de la barra de torsión.
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Para ajustar con mayor precisión la barra de torsión al ángulo de torsión requerido durante su instalación, así como para eliminar el asentamiento de torsión debido a la acumulación de deformación residual, se hace diferente el número de dientes en las cabezas. En este caso, el ángulo de permutación mínimo se puede determinar de la siguiente manera:
φ min \u003d 360 (z 2 - z 1 ) / z 2 z 1 ,donde z 2 yz 1 - el número de dientes en las cabezas de la barra de torsión.
Por ejemplo, el ángulo mínimo de desplazamiento de la barra de torsión del tanque Pz.III con el número de dientes en las cabezas 45 y 44 será de aproximadamente 0,18º; para la barra de torsión del tanque T-72 con el número de dientes 52 y 48 - aproximadamente 0,58º. En el caso de un número igual de dientes en las cabezas, el ajuste fino del ángulo de torsión requerido de la barra de torsión es prácticamente imposible. Entonces para el tanque L6/40 con 40 dientes en cada cabezal, el ángulo de desplazamiento de la barra de torsión es de 9º. El montaje de barras de torsión, hechas de acuerdo con el tipo de tanque Pz.V, generalmente excluye la posibilidad de ajustar la suspensión durante la operación.
Las barras de torsión están hechas de acero al cromo o al silicio con un contenido de carbono de 0,45-0,65%, cromo 1-1,5%, con la adición de vanadio, níquel, molibdeno y otros elementos de aleación. El acero aleado utilizado en los ejes de torsión tiene una alta resistencia a la fatiga y elasticidad, por regla general, es acero del tipo 45XNMFA.
El tratamiento térmico de los aceros al cromo generalmente consiste en el endurecimiento a una temperatura de 800-860 ºС seguido de un revenido a una temperatura de 400-500 ºС. Para aumentar la resistencia a la fatiga de las barras de torsión, los huecos de las estrías están moleteados con rodillos. La superficie de trabajo del eje se somete a granallado o moleteado de rodillos, lo que crea una capa superficial endurecida ( endurecimiento ) y aumenta significativamente la resistencia a la fatiga de la barra de torsión.
Para mejorar las propiedades dinámicas, la carga percibida y el ángulo máximo de giro, la barra de torsión se somete a cautiverio. Esta operación tecnológica es la última entre las operaciones de procesamiento mecánico y térmico. La operación de cautiverio consiste en torcer la barra de torsión caliente más allá del límite de su estado elástico y mantenerla en esta posición durante algún tiempo. En este caso, se producen deformaciones plásticas en las capas superficiales y deformaciones elásticas en el núcleo. Después de que se descarga la torsión, el núcleo, buscando liberar tensiones y volver a su estado original, encuentra la resistencia de la capa superficial deformada plásticamente. Las tensiones residuales obtenidas durante la servidumbre permiten aumentar la carga de trabajo y el ángulo de giro de la barra de torsión en funcionamiento. En algunos casos, como se hace con las barras de torsión T-72 , la barra de torsión se somete a una doble atadura.
El giro de trabajo de las barras de torsión cautivas debe coincidir con la dirección de giro cuando están cautivas. Por lo tanto, las barras de torsión forzadas de los lados izquierdo y derecho no son intercambiables y están marcadas en consecuencia (generalmente en el extremo de la barra de torsión con las letras "L" y "P"). Para evitar la rotura de las barras de torsión como consecuencia de daños mecánicos o corrosión de la superficie de trabajo del eje, después del tratamiento mecánico y térmico final, se cubre con un barniz especial y, a veces, con un paño engomado ( M46 ) o eléctrico. cinta T-64 , T-72 ).
En relación con el proyecto de modernización "grande" del tanque T-34 en la URSS, la cuestión del desarrollo de una suspensión se planteó en septiembre de 1940. El 19 de noviembre de 1940, la decisión del Comité de Defensa No. 428 obligó a la NKSM y al Comisariado Popular de Defensa de la URSS a presentar propuestas sobre la transición a la producción de tanques T-34 con un nuevo tren de aterrizaje con suspensión de barra de torsión. el 1 de enero de 1941 . El proyecto de suspensión de barra de torsión desarrollado por la Oficina de Diseño de la Planta No. 183 preveía el uso de rodillos y balanceadores existentes. Debido a su uso, el volumen del compartimiento de combate aumentó en un 20%, lo que permitió aumentar el suministro de combustible a 750 litros y colocarlo en el compartimiento de transmisión. Al mismo tiempo, la masa de la propia suspensión se redujo entre 300 y 400 kg [1] .
Sin embargo, el comienzo de la Gran Guerra Patriótica retrasó los planes para modernizar el tanque durante varios años. El primer tanque mediano soviético en serie con suspensión de barra de torsión fue solo el T-44 , que fue una profunda modernización del T-34 [2] .
En las suspensiones de automóviles, las barras de torsión se pueden utilizar como elementos elásticos y como dispositivo auxiliar: una barra estabilizadora, diseñada para crear resistencia al balanceo del automóvil.
La barra estabilizadora se fija en el conjunto del cubo de la rueda izquierda, luego pasa en la dirección del movimiento a la fijación de la bisagra al cuerpo (generalmente en forma de bisagra de caucho y metal), luego, en la dirección transversal a el lado opuesto del automóvil, donde se monta en un espejo de manera similar al primer lado. Los tramos de la barra de torsión, que pasan en el sentido de la marcha, funcionan como palancas cuando la suspensión trabaja en sentido vertical.
Como elementos elásticos, las barras de torsión se pueden usar como parte de suspensiones de una amplia variedad de esquemas cinemáticos, con palancas de arrastre o transversales, con semiejes oscilantes, como "MacPherson", etc. Sin embargo, su uso más típico es en suspensiones de doble horquilla o de doble brazo de arrastre.
Las barras de torsión más utilizadas en suspensión de doble horquilla fueron las de la empresa estadounidense Chrysler. La primera opción (nombre de marca - TorsionAire ), utilizada desde 1957 hasta 1989, incluía dos barras de torsión longitudinales en forma de varillas de acero a lo largo de los largueros del bastidor, que servían como ejes de los brazos de suspensión inferiores. Durante la operación a largo plazo, tenía un serio inconveniente asociado con la vulnerabilidad a la corrosión de los montajes bajos de la barra de torsión. La segunda opción se usó en modelos seleccionados de la compañía después de 1976 (plataformas Chrysler F y M), usó barras de torsión transversales, cada una de las cuales podría compararse con el principio de funcionamiento de una barra estabilizadora en una suspensión tradicional, con la diferencia que las barras de torsión transversales tienen por un lado un soporte fijo, y el estabilizador se fija solo en los brazos de suspensión, en los puntos de unión al marco o carrocería puede girar libremente, por lo que el estabilizador no funciona cuando la suspensión está comprimida o rebotó simultáneamente desde ambos lados, solo con ruedas opuestas. Se creía que los coches con la última opción de suspensión proporcionaban un mayor nivel de comodidad a costa de un peor manejo en comparación con los que usaban barras de torsión longitudinales, aunque esto probablemente se refiera más a la configuración de la suspensión que a las características fundamentales de su diseño.
También se usaron diseños similares en automóviles Citroen (una de las primeras aplicaciones, allá por mediados de los años 30), Simka ( Simca-Chrysler 1307 ), Renault ( Renault 4 ) y Fiat ( Fiat 1800 ) y varios otros). modelos ejecutivos ZIL (114, 117, 4104), Morris Marina , Alfa Romeo (Giulietta, GTV, 75) y otros. En los autos Packard de los modelos 1955 y 1956, tanto la suspensión delantera como la trasera eran de barra de torsión, y las ruedas delanteras y traseras de cada lado usaban una barra de torsión común. Los accionamientos eléctricos especiales cambiaron el ángulo de giro de las barras de torsión, lo que hizo posible ajustar la distancia al suelo "sobre la marcha"; para esos años, fue una idea muy audaz, aunque en una implementación específica en los Packards, el nivel de confiabilidad de esta unidad no correspondía en absoluto al grado de su novedad.
Muchos automóviles franceses con tracción delantera usaban suspensión trasera de un solo brazo de arrastre con una barra de torsión común o dos, una por lado, ejemplos de los cuales son el Renault 4 y el Renault 16 ; este último tiene la particularidad de que debido al uso de dos barras de torsión ubicadas una a la vez, tenía una distancia entre ejes diferente a derecha e izquierda, ya que una de las barras de torsión estaba ubicada estructuralmente detrás de la segunda. A pesar de las imperfecciones cinemáticas, este tipo de suspensión fue común en Francia hasta la década de 1980 e incluso 1990 debido a la capacidad de colocar un piso completamente plano del maletero bajo entre las palancas, lo que era beneficioso para los automóviles con puertas traseras y " hatchbacks " que eran muy populares allí . Todos los modelos LuAZ también tenían una suspensión de barra de torsión en los brazos de arrastre . En los vehículos con tracción trasera, dicha suspensión se usó solo en una etapa temprana en el desarrollo de la industria automotriz (ver ilustración), ya que resultó que cuando se conducía al eje trasero, no proporcionaba la estabilidad y el control necesarios. parámetros
El ingeniero austríaco Ferdinand Porsche desarrolló una variación muy conocida de la suspensión delantera con barra de torsión de brazo oscilante doble y se utilizó por primera vez en un automóvil de carreras Auto Union Type-A . Todos los demás Auto Union de carreras, Volkswagen Beetle , Volkswagen tipo 82 y el " Porsche 356 " de la posguerra estaban equipados con una suspensión similar. En esta suspensión, las barras de torsión en forma de varillas elásticas estaban ubicadas transversalmente una encima de la otra y estaban encerradas en tubos de acero que desempeñaban el papel de una viga de suspensión transversal, y sus extremos estaban conectados a los muñones de dirección. Todos los modelos de Zaporozhets y el carro motorizado S3D tenían una suspensión similar , las barras de torsión eran de chapa apilada, de sección cuadrada. La principal ventaja de tal suspensión es su mayor compacidad en las direcciones longitudinal y vertical. Además, el travesaño de suspensión está ubicado muy por delante del eje de la rueda delantera, lo que permite avanzar mucho la cabina, colocando las piernas del conductor y del pasajero delantero entre los pasos de rueda delanteros, lo que permitió reducir la longitud del coche con motor trasero. Al mismo tiempo, sin embargo, el baúl ubicado en el frente resultó ser muy modesto en volumen, precisamente debido al travesaño de suspensión llevado hacia adelante. Desde el punto de vista de la cinemática, esta suspensión es imperfecta: aunque más pequeña en comparación con los brazos de arrastre individuales, todavía hay cambios significativos en la distancia entre ejes durante los golpes de rebote y compresión, y también hay un fuerte cambio en la inclinación durante el balanceo de la carrocería. A esto se debe agregar que las palancas en él deben percibir grandes cargas de flexión y torsión tanto de fuerzas verticales como laterales, lo que las hace bastante masivas.
En el Fiat 130 y el Porsche 911 , se utilizaron barras de torsión longitudinales en la suspensión de puntales MacPherson [3] .
En general, las suspensiones de barra de torsión se caracterizan por su compacidad, lo que, por ejemplo, permitió en Simka y Renault colocar tracción delantera entre las palancas, lo que sería muy difícil si se usaran resortes. Sin embargo, debido a la linealidad fundamental de la barra de torsión como elemento de potencia (rigidez constante en el rango de carga), la suavidad de marcha no es tan alta como con resortes y suspensiones de resortes.
La barra de torsión también se usa en otro tipo de suspensión muy común: semiindependiente con palancas conjugadas, que se usa como trasera en los modelos de tracción delantera. Al mismo tiempo, los principales elementos elásticos son resortes retorcidos y no una barra de torsión; en una carretera plana, funciona como uno convencional dependiente de los brazos de arrastre que se cruzan, y en superficies irregulares, las ruedas obtienen cierta independencia debido a la torsión de las vigas de suspensión, lo que aumenta la suavidad de la marcha y mejora el cruce. capacidad del país. Esta suspensión fue desarrollada por Audi en los años setenta, después de lo cual fue muy utilizada y continúa usándose ahora, por regla general, en modelos económicos.
| chasis del tanque | ||
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| motor de oruga |
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| Suspensión |
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