بخشی از مقاله
سيستم تعليق
(1-1) مقدمه:
لرزشهاي پي در پي بدنه خودرو سبب خستگي راننده و سرنشينان مي‌شود. در پي‌آن كارآيي و بازدهي رانندگي و عمر مفيد خودرو كاهش يافته و سلامتي انسان به خطرمي‌افتد. بنابراين مدل سازي مود سواري خودرو و به سازي لرزشي آن با بهره ازميراينده‌هاي ارتعاشي از ديدگاه‌هاي مهم در طراحي خودرو بوده، كه آسايش سرنشين،افزايش دوام خودرو، ايمني و افزايش كنترل خودرو را به دنبال دارد.
خاصيت ميرايش ارتعاشات و لرزشها و رفع بعضي از اغتشاشات حركت درخودرو و حفظ بعضي ويژگي‌هاي مناسب جهت ايمني، از ويژگي‌هاي مناسب مكانيكي‌است كه انجام آن با يك وسيله مكانيكي امكان‌پذير است. مجموعه مشخصي كه فراهم گر هدف بالا است، سيستم تعليق نام دارد. اين مجموعه قلمرو وسيعي را با خواص و وظايف‌متفاوت در بر دارد.
نقش سيستم تعليق در خودرو مهار چرخ در فضا (در سه راستاي Z , Y , X) وفراهم كردن حركات خطي و زاويه‌اي مناسب آن است. نيز چرخها را به صورت تكيه‌گاهي‌امن در زير خودرو نگاه مي‌دارد به گونه‌اي كه چرخها توان مهارسازي نيروهاي اعمالي به‌خودرو (گرانش، گريز از مركز، نيروهاي رانشي و ترمزي و...) را داشته باشند.ويژگي‌هاي سختي و ميرايي تعليق بايستي چنان برگزيده شوند كه پايداري و آسايش‌خودرو تأمين گردد.
براي پي بردن به جايگاه سيستم تعليق، خودرو را در سه حالت زير درنظرمي‌گيريم:
حالت اول - بي تعليق: بدون سيستم تعليق، تاير و بدنه معلق مي‌باشند. در نتيجه هرناهمواري در سطح جاده، به سرنشينان خودرو منتقل خواهد شد.
حالت دوم - با تعليق و بي لرزه‌گير: در اين حالت تاير به زمين چسبيده ولي بدنه‌معلق مي‌باشد. در نتيجه بدنه خودرو به طور مداوم به بالا و پايين نوسان مي‌كند.
حالت سوم - با تعليق و با لرزه‌گير: در اين حالت تاير و بدنه به زمين چسبيده است
شكل (1) مقايسه خودرو بدون تعليق، با تعليق بدون لرزه‌گير و با تعليق كامل
زير بخش‌هاي عمده سيستم تعليق شامل تاير، فنر و لرزه‌گير مي‌باشد. كه وظيفه آنهابرقراري تماس بين چرخ و زمين، ايمني و راحتي سرنشينان مي‌باشد. نيز براي كاهش ودر صورت امكان حذف سر و صدا و ارتعاشات، موادي چون لاستيك، چرم، اسفنج،فنرهاي متفاوت (مارپيچي، شمشي و ميله‌هاي پيچشي) و ضربه‌گيرهاي مختلف(اصطكاكي، هيدروليكي و گازي) به كار مي‌رود.
زير بخش‌هاي سيستم تعليق
فنر
فنر عنصري انرژي دهنده و گيرنده مي‌باشد كه بر اثر تغيير شكل كشسان انرژي‌پتانسيل آن تغيير مي‌كند. در يك سيستم مكانيكي سختي نمايانگر ويژگي‌هاي فنريت آن‌است.
در تعيين ويژگي‌هاي فنريت سيستمهاي مكانيكي بايد انعطاف پذيري قطعات را نيزلحاظ كرد. محاسبه سختي مؤثر يك مجموعه به سادگي و با بهره از قانون برآيند فنرهاامكان‌پذير است. اگر دو عضو به صورت سري قرار گرفته باشند، آنگاه فنر معادل به قرارزير است:
(4-1)
اگر دو عضو به صورت موازي قرار گرفته باشند، آنگاه فنر معادل به قرار زير است:
(4-2)
شكل (2) روشهاي مختلف سرهم‌بندي فنر: روش موازي، روش سري و روش پيچشي(32)
ويژگي‌هاي مكانيكي فنر
فنرها بر پايه رفتار و ويژگي‌هاي نيرويي به دو دسته خطي و ناخطي تقسيم‌م
ي‌شوند. در بيشتر فنرها، نيروي فنر تابعي از تغيير شكل آن به قرار زير است:
از آنجا كه چرخش اين ميدان صفر است، بنابراين يك ميدان نيروي پايستار است.تابع پتانسيل (انرژي پتانسيل) اين ميدان پايستار به قرار زير است:
دسته‌بندي فنرها
فنرها گونه‌هاي مختلفي دارند، كه انواع پركاربرد آن در صنعت به قرار زير است:
فنر مارپيچ
فنر مارپيچ مفتولي فولادي است كه به صورت حلقه‌اي پيچانده شده است (شكل4-3) فنر مارپيچ براي مقاومت در برابر بارهاي كششي، فشاري يا پيچشي ساخته‌مي‌شود. سختي يك فنر مارپيچ به قرار زير است:
كه در رابطه بالا:
d = قطر مفتول فنر
N = تعداد حلقه‌هاي فنر
R = شعاع ميانگين فنر
G = مدول برشي
شكل (3) ساختار فنر مارپيچ
شكل (4) گونه‌هاي مختلف انتهاي فنر مارپيچ
فنر مارپيچ نرم‌تر از فنر تخت است، يعني داراي سختي كمتري مي‌باشد. اين گونه‌فنرها كاربرد فراواني در سيستمهاي تعليق خودرو دارا مي‌باشند. فنرهاي مارپيچ به كاررفته در سيستم تعليق بيشتر به صورت عمودي نصب مي‌شوند و بنابراين به فضايي‌مناسب نياز
دارند. اصطكاك در اين گونه فنرها ناچيز و تنها در محل تماس فنر با بدنه‌مطرح است. تنش اصلي ايجاد شده در اين گونه فنرها تنش برشي است، اگرچه كمي هم دراثر خمش دچار تنش مي‌گردند.فنرهاي مارپيچ بهترين خاصيت را براي جذب انرژي ناشي از حركات ارتعاشي‌خودرو دارا مي‌باشند و از اين نظر بهترين كارايي را دارند. فنرهاي مارپيچ اجازه‌انحرافهاي بزرگتري را نسبت به فنرهاي تخت مي‌دهند و بنابراين آسايش و نرمي بيشتري‌را نسبت به فنر
هاي تخت براي سرنشين خودرو فراهم مي‌آورند. امروزه در سيستم تعليق‌جلو و پشت سواري‌ها فنر مارپيچ بكار مي‌رود و ديگر از فنرهاي تخت استفاده نمي‌شود.
شكل (5) گونه‌هاي مختلف اتصال و قرارگيري فنر مارپيچ
فنرهاي پيچشي
در فنرهاي پيچشي تغيير شكل زاويه‌اي سبب ايجاد گشتاور پيچشي است. رابطه‌نيرو و جابجايي در فنرهاي پيچشي به قرار زير است:
ميله پيچشي
ميله پيچشي محوري فولادي است كه در برابر گشتاور پيچشي قرار گرفته و تغييرشكل آن زاويه‌اي است.
شكل (6) نماي هندسي فنر پيچشي
ميله پيچشي بيشتر در سيستمهاي تعليق جداگانه به كار مي‌روند، كه از يك سو به‌شاسي متصل بوده و از سوي ديگر توسط يك بازو با چرخ متصل مي‌شود و اين بازورابطي است ميان لرزشهاي خطي چرخ و لرزشهاي زاويه‌اي ميله پيچشي. سختي اينگونه فنرها از دو بخش زير شكل يافته است:
1) سختي پيچشي ميله
2) سختي خمشي بازو
اين دو بخش به صورت سري قرار گرفته‌اند و بنابراين سختي كل به قرار زير است:
ميله پايدارنده
يكي از زير بخش‌هاي مهم سيستم تعليق ميله‌هاي پايدارنده است، كه براي افزايش‌پايداري به كار مي‌روند. نمونه‌اي از ميله‌هاي پايدارنده، ميله‌اي كه ميل موج گير ناميده‌مي‌شد. ميل موج گير ميله‌اي فلزي است كه به دو بازوي كنترلي چرخ‌هاي دروني و بيروني‌متصل مي‌شود. هنگام افت و خيز يكي از چرخها، ميل موج‌گير حركت را به چرخ ديگرانتقال مي‌دهد. ميل موج گير يك تراز بالا در هنگام رانندگي ايجاد مي‌كند و سبب كاهش‌حركات لرزشي در هنگام چرخش خودرو است. با توجه به پارامترهاي طراحي ميل‌موج‌گير مي‌توان تا 15 درصد در برابر حركت غلتشي خودرو در هنگام چرخش ايستادگي‌كرد. ميله پادغلت در واقع نوعي فنر پيچشي است با اين تفاوت كه در سيستمهاي يكپارچه‌نصب شده و تنها در برابر غلتش نسبي محور و
شاسي واكنش نشان مي‌دهد.
كاربرد ميله‌هاي پادغلت در سيستم تعليق
هنگامي كه بدنه مي‌غلتد و يا يكي از چرخها روي دست انداز يا درون چاله قرارمي‌گيرد، ميله پادغلت سبب افزايش سختي فنريت تعليق است، يعني فنريت آن را كاهش‌مي‌دهد. هنگامي كه خودرو در راستاي مستقيم حركت مي‌كند، ميله پادغلت، سبب نرمي‌فنريت تعليق شده و بنابراين خوش سواري خودرو را بهبود مي‌بخشد.
ميله پادغلت يك ميله پيچشي مي‌باشد كه به چند بخش تقسيم شده است و به‌صورت كناري و با ياتاقان و بوش‌هاي لاستيكي به بدنه لولا مي‌شود و همينطور از دوطرف به بازوهاي لنگيده متصل شده است.
كاركرد ميله موج‌گير:
اگر افت و خيز چرخها برابر باشد، آنگاه بازوهاي لنگيده همسو بوده و بنابراين ميله‌پادغلت نقشي در سختي غلتشي محور نخواهد داشت.
اگر افت و خيز چرخها برابر نباشد، به طور نمونه چرخ راست روي برآمدگي قرارگرفته و بالا رود، در اين حالت بازوي كنترل سمت راست بالا رفته و سبب گردش بازوي‌لنگيده چسبيده به آن به سوي راست مي‌شود. اما بازوي لنگيده سمت چپ تغيير نكرده وبنابراين تفاوت زاويه گردش بازوهاي لنگيده سبب ايجاد گشتاور در ميله پادغلت مي‌شودو بنابراين نيرويي رو به بالا در سمت چپ بدنه از طريق ياتاقان‌هاي بوش‌هاي لاستيكي‌اعمال مي‌شود و بنابراين سمت چپ بدنه به بالا مي‌رود. بنابراين سمت راست چرخها بالارفته و بنابراين بدنه بالا مي‌رود و در سمت چپ كشش ميله پادغلت سبب بالارفتن بدنه‌مي‌شود. بنابراين بدنه بدون غلتش در موقعيت بالاتري قرار مي‌گيرد. بنابراين وظيفه ميله‌پادغلت جلوگيري از غلتش و كجي بدنه با تغيير ار
تفاع آن است.
فنر تخت
فنر تخت در هر دو سيستم تعليق جلو و پشت به كار مي‌رود. اين فنرها به صورت‌كناري نيز به كار مي‌روند و با اين طرح وسط فنر به اسكلت متصل شده و هريك از دوانتهاي آن يك چرخ را نگهداري مي‌كند. طرز عمل اين فنرها مانند تمام فنرهاي تخت است‌موقعي كه چرخ با يك برآمدگي برخورد مي‌كند فنر به بالا خم مي‌شود ضربه را مستهلك‌مي‌نمايد و برعكس هنگامي كه چرخ در يك گودي مي‌افتد به طرف پايين خم مي‌شود بدين‌ترتيب فنر تخت در وسائل نقليه مانند فنر مارپيچي عمل مي‌كند فنرها معمولاً بطورمكانيكي با وسائلي از قبيل بالشتك و بوش
لاستيكي از بدنه عايق بندي شده‌اند اين عمل ازانتقال لرزشها به اسكلت و بدنه جلوگيري مي‌كند.
در حالت معمول اين فنرها بصورت چند لايه مي‌باشند كه بزرگترين فنر را شاه فنرمي‌گويند و لايه‌هاي ديگر فنر نسبت به شاه فنر كوچكتر مي‌باشند و به كمك ميله‌هاي دروسط به يكديگر متصل شده‌اند و بوسيله گيره‌هاي مخصوصي از لغزيدن آنها در جهات‌مختلف جلوگيري مي‌شود. در فنرهاي شمشي شاه فنر به كمك ميله يا بوش در يك طرف‌به قاب وصل مي‌شود و از طرف ديگر به كمك ميله U شكل كه گوشواره ناميده مي‌شود به‌رام خودرو متصل مي‌گردد. اين گوشواره تغيير طول فنر را در اثر نوسان آن فراهم‌مي‌سازد. همچنين بوش به كار رفته در اين فنرها برنجي مي‌باشد كه به كمك گريس ازسايش آن جلوگيري مي‌شود. البته در خودوروهاي سبك از لاستيك هم استفاده مي‌شود.
شكل (7) ساختار فنر تخت
لايه‌هاي ديگر فنر تخت نسبت به شاه فنر انحناي بيشتري دارند و براي بستن آنهاپيش بار (فشار اوليه) به كار مي‌رود. اين فشار اوليه سبب ميرايش ضربات و لرزش‌هاي‌فنر مي‌گردد. اين ويژگي يكي از برتري‌هاي فنر تخت است.
شكل (8) روشهاي گوناگون اتصال فنر تخت
براي سهولت نگهداري فنرها آنها را در تكيه‌گاههاي لاستيكي مفصل مي‌كنند. اين‌مفصل‌ها معمولاً از دو بوش تشكيل شده‌اند كه ميان آنها لاستيك ريخته شده است.لاستيك به بوش دروني توان گردش و خاصيت لرزه‌گيري را مي‌دهد. براي سادگي لغزش‌لايه‌هاي فنر روي يكديگر و نيز افزايش ويژگي لرزه‌گيري آنها ميان لايه‌ها قشري از روغن‌گرانيتي قرار مي‌دهند، نيز اين غشا از زنگ زدگي فنر جلوگيري مي‌نمايد. مي‌توان بجاي‌روغن از ورقه‌هاي مخصوص پلاستيكي استفاده كرد. براي جلوگيري از نفوذ رطوبت وگرد و غبار به فنر، آن را در پوششي از لاستيك قرار مي‌دهند. شكل زير يك فنر تخت وقطعات متصل به آن را نشان مي‌دهد.
شكل (9) شعاع مؤثر فنر تخت
فنرهاي تخت به صورت طولي در قسمت جلو توسط پين و بوش برنجي و لاستيكي‌به شاسي متصل مي‌شود و در اتصال ناحيه عقب از يك محور گردان (گوشواره فنري)استفاده مي‌گردد. با قرار دادن شكل در سيستم تعليق پشت مي‌توان كم فرماني خودرو راافزايش داد.
شكل (10) ابعاد فنر تخت
دلايل كاربرد اتصال گوشواره‌هاي به قرار زير است:
1) فنر آزادي حركت در تمام جهات را داشته باشد.
2) لاستيك گوشواره موجب جذب ارتعاشات و جلوگيري از منتقل شدن آن به بدنه‌مي‌شود.
در بعضي از طراحي‌ها در اتصال ناحيه پشت براي فنر تخت بجاي گوشواره از يك‌بلوك شياردار استفاده مي‌شود كه خود بلوك به بدنه ثابت شده و فنر تخت در داخل شيارحركت مي‌كند در نتيجه طول مؤثر فنر تغيير مي‌كند.
كاستي‌هاي فنر تخت به قرار زير است:
3) اصطكاك خشك ميان لايه‌هاي آن كه سبب كاهش خوش سواري است.
4) كاهش پايداري كناري به ويژه هنگامي كه طول فنر را براي افزايش نرمي فنريت‌آنها افزوده‌اند.
شكل (11) تغيير شكل فنر تخت (Wind Up) در برابر كشتاور محور
چند لايه سازي فنر تخت
در طراحي فنر تخت چون هدف تحمل تنش برشي بيشتر مي‌باشد پس ممكن است‌مطرح شود كه جنس تيغه‌ها را نرم بگيريم تا تحمل تنش برشي بيشتري را داشته باشد.ولي مي‌دانيم وقتي جنس فنر نرم باشد تحمل بار را ندارد و زير بار خم مي‌شود. پس‌بايستي جنس فنر سخت باشد در نتيجه براي افزايش تحمل تنش برشي، بايستي قطعات‌فنر را به صورت لايه لايه تهيه كرد. هرچه تعداد تيغه‌ها بيشتر باشد تحمل تنش برشي‌بيشتري را دارد. در شكل 12 اين مطلب به طور وضوح نشان داده شده است.
شكل (12) تأثير چندلايه سازي فنر تخت بر شكست آن
البته علت ديگر چند لايه سازي اين است كه تنش در ميان تير بيشينه بوده و در دوسر تير كمترين مقدار خود را دارا است، كه رابطه زير اين مطلب را مي‌نماياند.
پس براي برطرف نمودن اين نقيصه و همچنين براي اينكه بتوانيم تنش تقريباًيكنواختي در طول تير داشته باشيم تير را با سطح مقطع نايكنواخت مي‌سازند.
شكل (13) نمودار گشتاور و تنش خمشي در فنر تخت ساده و فنر تخت لوزي گون
اصطكاك خشك
موضوع مهمي كه در ارتباط با فنرهاي تسمه‌اي مطرح مي‌شود اصطكاك بين لايه‌اي‌است. در اثر اعمال بار و تغيير شكل فنر، لايه‌هاي آن بر روي يكديگر مي‌لغزند و اين لغزش‌توليد اصطكاك مي‌كند. راستاي نيروي اصطكاك برخلاف جهت حركت آن است و مقدارنيروي اصطكاك متناسب با نيروي فنر است. به همين جهت برخلاف اصطكاك ثابت‌كولمبي كه در آن نيروي
اصطكاك هميشه ثابت مي‌ماند در اينگونه فنرها نيروي اصطكاك‌از صفر تا يك مقدار ماكزيمم در نوسان است.
فنرهاي پيچشي و مارپيچ تقريباً فاقد اصطكاك مي‌باشند و به همين دليل مزيت‌عمده‌اي نسبت به فنرهاي تسمه‌اي دارند، در نتيجه تمايل به استفاده از فنرهاي پيچشي ومارپيچ افزايش يافته است. دليل ديگري كه استفاده از فنر پيچشي و مارپيچ را افزون كرده،وزن بيشتر فنرهاي تسمه‌اي مي‌باشد.
دسته‌بندي فنرهاي تخت
فنرهاي تخت كه به بازار عرضه مي‌شوند دو نوع مي‌باشد:
ذوزنقه‌اي
در اينگونه فنر پهناي لايه‌ها در تمام طول آن يكسان است، كه از نظر ساخت ارزان‌بوده ولي مواد بيشتري مصرف مي‌شود.
شكل (14) فنر تخت ذوزنقه‌اي
سهمي
در اينگونه فنر پهناي لايه‌ها در وسط بيشتر از دو طرف هر لايه است، كه از نظرساخت گران بوده ولي مواد كمتري مصرف مي‌شود. بنابراين وزن كمتري دارد و جاي‌كمتري را اشغال مي‌كند. اين گونه فنرها به شكلهاي مختلفي در خودرو استفاده مي‌شوندكه در شكل 14 نشان داده شده است.
دولايه مرحله‌اي
در بسياري از خودروهاي سنگين كه وزن آنهادر حالت بدون بار و با وجود بارتفاوت زيادي دارد، از فنر تخت دولايه مرحله‌اي (دو رديفه) استفاده مي‌شود. در اين فنرهافنرهاي پايين به فنر اصلي و فنرهاي بالايي به فنرهاي كمكي معروفند.
اين فنر كمكي تنها هنگامي وارد عمل مي‌شود كه بار سنگيني روي وسيله نقليه قرارگرفته و يا اينكه چرخ با دست انداز بزرگي در جاده برخورد نمايد. هنگامي كه فنر اصلي تاآخرين حد خود بسته شوند، فنر كمكي را به سمت بالا حركت داده و دو انتهاي فنر كمكي به‌دو زائده تكيه گاه كه روي شاسي قرار گرفته است، برخورد مي‌كند. در اين حالت فنر کمكي‌نيز خم شده و سختي آن به سختي فنر اصلي افزوده مي‌گردد.
شكل (15) گونه‌هاي فنر تخت سهموي
شكل (16) فنر تخت دو مرحله‌اي
فنر لاستيكي
فنرهاي لاستيكي كاربردهاي فراواني در خودرو دارند. لاستيك جسمي سخت‌شونده است، يعني با افزايش تنش دروني آن، ايستادگي آن در برابر تغيير شكل افزايش‌مي‌يابد. لاستيك در برابر برانگيختگي‌هاي پربسامد كم دامنه، جاذب انرژي خوبي است وبنابراين به عنوان جداساز لرزه كاربردهاي فراواني دارد.پيش‌بيني ضريب سختي فنرهاي لاستيكي برخلاف فنرهاي مارپيچي به سادگي‌امكان‌پذير نمي‌باشد، زيرا:
به ساختار شيميايي آن وابسته است.
وابسته به زمان و نرخ بارگذاري است (ميرايي).
تابعي ناخطي از بارگذاري است (سخت شوندگي).
شكل (17) ساختار و چارچوب مختصات اصلي فنر لاستيكي
جنس فنرها
فنرها معمولاً از فولاد آلياژي مخصوص فنر كه قابل سخت كردن است ساخته‌مي‌شود مقدار كربن اين فولاد حدود 5/0 درصد است براي فنرهايي كه تحت تأثير بارمتوسط واقع مي‌شوند اين فولاد با منگنز آلياژ مي‌شود و داراي تنش برشي حدود 120كيلوگرم بر مجذور ميلي متر مي‌باشد براي بارهاي زياد فولاد، فولاد آلياژ شده با كرم‌واناديوم به كار مي‌رود و بدين ترتيب خاصيت ارتجاعي بيشتري به فولاد داده مي‌شود.تنش برشي در اين نوع فنرهاحدود 135 كيلوگرم بر مجذور ميلي متر است. فولادهاي فنرمعمولاً در روغن آب داده مي‌شوند.
لرزه‌گير
كاربرد
فنر در برابر برانگيزش بيروني تغيير شكل داده و انرژي ذخيره مي‌كند. با حذف‌برانگيزش، انرژي ذخيره شده آزاد مي‌شود. آزادسازي انرژي در فنر همراه با لرزش است.دامنه و بسامد ارتعاشات و اندازه ميرايش نوسانات وابسته به سختي و بار فنر مي‌باشد.افزايش سختي فنر سبب كاهش دامنه و افزايش بسامد لرزشها مي‌گردد و نيز ميرايش فنررا افزايش مي‌يابد، بنابراين با اين نگرش فنر سخت بهتر از فنر نرم است.
اگر فنر در سيستم تعليق قرار داشته باشد مجموعه سيستم نيز همراه فنر ارتعاش‌مي‌نمايد بنابراين كليه قسمتهايي كه جزو سيستم تعليق هستند بر فنرهاي موجود دردستگاه فنربندي تحميل شده و مدت ارتعاش را طولاني مي‌نمايند.
شكل (18) كاربرد لرزه‌گير (ميرايش لرزه)
حال اگر فنري از سيستم تعليق را درنظر بگيريم كه بعلت ناهمواريهاي جاده به‌نوسان درمي‌آيد هنوز نوسانات قبلي به طور كامل مستهلك نشده كه ناهمواريهاي ديگرجاده مجدداً آن را به نوسان درمي‌آورد و اگر اين عمل چندين بار تكرار شود و اتفاقاً دامنه‌نوسانات نيز با يكديگر تطبيق نمايد اثر اين نوسانات با يكديگر جمع شده و حالت بحراني يارزونانس بوجود مي‌آيد و ارتباط چرخ با جاده قطع مي‌شود و در نتيجه راننده تسلط خودرا از دست مي‌دهد. براي
حل اين مشكل وسيله‌اي لازم است كه بتواند نوسانات فنر راسريعاً مستهلك كند كه اين وسيله لرزه‌گير ناميده مي‌شود.
بايستي توجه نمود كه به جاي واژه كمك فنر، واژه لرزه‌گير بكار رود، زيرا وظيفه‌اين وسيله كاهش لرزش مي‌باشد، در نتيجه كارش مخالف كار فنر است و بازي فنر راكاهش مي‌دهد.
لرزه‌گيرها كاربردهاي فراواني دارند. در هر ساز و كار و سازنده لرزنده‌اي نياز به‌كنترل ارتعاشات و ميرايش لرزه‌ها است. لرزه‌گير انرژي جنبشي را به گرما تبديل‌مي‌نمايند. يكي از ويژگي‌هاي مهم لرزه‌گير كاهش و محدودسازي دامنه تشديد سيستم‌است.
لرزه‌گير به همراه فنر در سيستم تعليق خودرو نيازهاي اساسي خوش سواري وفرمان پذيري را ديكته مي‌نمايد. وظايف اين دو بخش به قرار زير است:
جلوگيري و كاهش لرزشهاي بدنه و جدايش سرنشين خودرو از نوفه‌ها
ي‌اعمالي
ايجاد قرار پذيري مناسب چرخ و جاده با كنترل لرزشهاي جرم نامعلق
كاركرد
در سيستم تعليق، فنر و لرزه‌گير به صورت موازي بسته مي‌شوند. در هنگام‌فشردگي فنر، لرزه گير به آساني فشرده مي‌شود، اما هنگام كشيدگي فنر، لرزه‌گير به‌كندي باز مي‌شود.
هنگام فشردگي لرزه‌گير روغن از سوراخهاي درشت‌تر دريچه آن جابجا مي‌شود وبنابراين به سادگي فشرده مي‌شود. اما هنگام كشيدگي برگشت روغن به جاي نخستين‌خود، از سوراخهاي كوچكتر انجام مي‌گيرد. در اثر برگشت روغن از سوراخهاي كوچك،نيروي اصطكاك روغن بالا رفته و انرژي مكانيكي فنر به انرژي حرارتي روغن تبديل‌مي‌گردد و سپس گرماي روغن در فضا پخش مي‌شود.
هرچه حركات سريعتر باشد نيروي دمپر بيشتر خواهد بود. دمپينگ بوسيله‌سوپاپها كنترل مي‌گردد. سوپاپها شامل چندين واشر فنري كه رابط محفظه بالاي پيستون‌و قسمت پايين سيلندر است، مي‌باشد. يك فنر حلقوي نرم بدنه سوپاپ را با واشرهاي‌فنري در نشتگاه سوپاپ بهم مي‌فشارد. اجزاي سوپاپ با هم توسط يك قفسه سوپاپ‌تركيب شده‌اند. واشرهاي آب بندي به اين صورت ساخته مي‌شوند كه از نشت روغن وورود گرد و خاك از بيرون به لرزه‌گير جلوگيري مي‌كند. لرزه‌گير توسط دو اتصال‌لاستيكي به خودرو محكم شده است.
ويژگي‌هاي كاركردي لرزه‌گير
نموارهاي شكل 18 نمايانگر خم ويژگي‌هاي نيرو - سرعت و نيرو - جابجايي يك‌لرزه‌گير است. با نگاه به نمودار مي‌توان ديد كه فشردگي لرزه‌گير آسانتر از كشيدگي ان‌است (ضريب ميرايي در فشردگي از كشيدگي كمتر است).
شكل (19) نموار ويژگي‌هاي كاركري لرزه‌گير
خم نيرو - جابجايي با بهره از برانگيزش بسامدي به قرار زير است:
كه نمايانگر يك بيضي است.
شكل (20) ويژگي‌هاي كاركردي لرزه‌گير مرسوم و لرزه‌گير با گذرگاه فرعي
نصب وجاي گذاري لرزه‌گير
چگونگي قراردهي لرزه‌گير ميان شاسي و محور (جرم معلق و جرم نامعلق) درم‌تر شدن كاركرد لرزه‌گير و بهبود ويژگي‌هاي ميرايشي آن مي‌شود.بنابراين بهترين حالت قراردهي چنان است كه تغيير طول لرزه‌گير برابر با جابجايي ميان‌محور و شاسي باشد كه با نصب عمودي لرزه‌گير حاصل مي‌شود. هرچند كه همواره قرارگيري عمودي لرزه‌گير امكان‌پذير نمي‌باشد.
در بيشتر موارد لرزه‌گير كج سوار مي‌شود و نه عمودي، زيرا:
1) توانايي ميرايش لرزه‌هاي كناري
2) افزايش پايداري خودرو
3) جلوگيري از صدمه ديدن بعضي از قسمتهاي خود لرزه‌گير
4) جاي مناسب براي قراردهي لرزه‌گير
5) جلوگيري از كثيف شدن آن
براي جايگذاري اتصالات لرزه‌گيرها، ملحقات لاستيكي موردنياز است. غالباً آنهااتصالات حلقوي هستند كه در آنها لاستيك اتصال تحت پيچش است. بوسيله پرس شدن‌در بوش فولادي اتصالات قائم پيني در ابتدا و انتها مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند.البته در هر دو انتهاي لرزه‌گير به همين صورت است. معمولاً اتصالات رينگي بدليل عمرسرويس بيشتر مزيت دارند. در نقاط اتصال بالايي و پاييني لرزه‌گيرها بايد در تنظيم بايكديگر با رعايت موقعيت ساختمان خودرو باشند و در موقعيت وسط اكسل نصب شوند.از اين راه مي‌توان از فرسايش زودرس لرزه‌گير جلوگيري كرد.به سبب فاصله ميان لرزه‌گيرهاي يك محور گشتاوري ايجاد مي‌شود كه با نزديك‌شدن به خط مياني محور، اندازه آن كاهش مي‌يابد. هرچند كه جاي قرارگيري لرزه‌گير به‌پيش‌بيني طراح وابسته است و بسته به ملاحظات طراحي گاهي نياز است كه لرزه‌گيرها درفاصله دوري نسبت به خط مياني محور سوار گردند.ويژگي‌هاي كاركردي يك لرزه‌گير به راستاي قرارگيري آن وابسته است. روش‌هاي‌عمده نصب لرزه‌گير ميان شاسي و محور به قرار زير است:
1) قراردهي عمودي: كه در اين طريقه لرزه‌گير بطور عمودي ميان محور و شاسي‌قرار مي‌گيرد و همانطور كه اشاره شد قادر به كنترل بيشتر عمل فنر مي‌باشد. در اين‌طريقه لرزه‌گير كمتر مي‌تواند لرزشهاي عرضي را كنترل نمايد.
2) قراردهي طولي: اكثراً طريقه مونتاژ عمودي با مسائل زيادي روبرو مي‌شود كه‌لازم است براي فرار از آنها لرزه‌گير را تحت زاويه‌اي نسبت به محور عمودي بين شاسي واكسل قرار داده و معمولاً در اين روش قسمت فوقاني لرزه‌گير را از اصابت سنگ و گل‌جاده محفوظ
نگه مي‌دارد البته در اين طريقه نيز حتي‌المقدور سعي مي‌شود لرزه‌گير به‌خط عمود نزديك‌تر باشد و مقدار انحراف برحسب توضيح طراحان نبايد از 40 درجه‌بيشتر باشد زيرا در اين صورت عمل لرزه‌گير تا حدودي شايسته است اما اگر انحراف ازمقدار مذكور زيادتر باشد مقدار انتقال مايع بسيار كم شده و تغييرات طول لرزه‌گير ازتغييرات فاصله محور و شاسي خيلي كمتر خواهد شد. در اين حالت لرزه‌گير مثل حالت‌قبل قادر به كنترل لرزشهاي كناري محور نخواهد بود.
شكل (21) قراردهي كناري لرزه‌گير
3) قراردهي كناري: دور بودن از اصالت سنگ و گل جاده و مهمتر از همه كنترل‌لرزش و نوسانات عرضي اطاق بر روي محور باعث برتري اين طريق نصب بر روشهاي‌ديگر مي‌گردد. در اين مورد نيز نبايستي انحراف لرزه‌گير بيش از 40 درجه باشد و تا آنجا كه ممكن است نقاط نصب را به محور عمود نزديك‌تر مي‌كنند. البته هرچه نقاط نصب به‌محور عمود نزديك بشود خاصيت كنترل نوسانات عمودي بهتر و كنترل لرزشهاي‌عرضي كمتر خواهد شد. (شكل 19)
نام گذاري
بوسيله يك نمونه موقعيت حروف و ارقام را شرح مي‌دهيم:
(4-4)
شكل (22) قراردهي لرزه‌گير همراه فنر مارپيچ و تخت
حروف درشت آغازين نمايانگر نوع لرزه‌گير مي‌باشد، حروف كوچك بعدي‌نمايانگر نوع اتصال است و هيچ وجه تمايزي براي اتصالات نرمال موردنياز نيست. اولين‌شماره، شماره قطر پيستون و بعدي كورس آن را مشخص مي‌كند. علامت انتهايي‌نشان‌دهنده نوع ايستادن است. نمونه بالا لرزه‌گيري است كه سوپاپ با اتصال پيني كه به‌پين بالا مفصل است، مي‌پيچد. اتصال پاييني آن نرمال است. قطر پيستون 36 ميلي متر وكورس آن 140 ميلي متر مي‌باشد. لرزه‌گير يك توقف محدود هيدروليك دارد. جدول 1نشانه‌هاي به كار رفته در لرزه‌گيرها را نشان مي‌دهد.
دسته‌بندي لرزه‌گيرها
لرزه‌گيرها از طريق ايجاد اصطكاكهاي مختلف انرژي‌هاي پتانسيل و جنبشي نفر دواطاق را به حرارت تبديل مي‌كنند. لرزه‌گيرهايي كه در خودرو به كار مي‌روند، بسته به‌ساختار و چگونگي ميرايش لرزش به سه گروه زير دسته‌بندي مي‌شوند:1) اصطكاكي 2) گازي 3) روغن
ي
جدول (1) علائم به كار رفته در لرزه‌گير
لرزه‌گير اصطكاكي
در سيستمهاي قديمي از اصطكاك خشك سيستم تعليق مانند اصط
كاك ميان‌لايه‌هاي فنر تخت، براي ميرايش لرزش استفاده مي‌شد. اصطكاك ورقه‌هاي فنر تخت دراثر پيش فشار اوليه‌اي است كه در اثر بستن لايه‌ها بر روي هم بوجود آمده است. اما مقداراين نيروي اصطكاك براي جذب ارتعاشات كافي نمي‌باشد.
شكل (23) لرزه‌گير اصطكاكي
لرزه‌گير اصطكاكي برپايه اصطكاك خشك مي‌باشد. اينگونه لرزه‌گيرها هنگام بازي‌فنرها، با تماس سطوح به يكديگر مقاومتي را در برابر عمل فنرها بوجود مي‌آورند. اين‌لرزه‌گيرها ممكن است از نوع يك طرفه و يا دو طرفه باشند. در هنگام جهش فنر، تسمه‌اي‌كه به محور چرخها بسته شده، به سختي روي سطح فلزي مالش پيدا كرده و به آهستگي‌قسمت مغزي لرزه‌گير را مي‌پيچاند و تسمه از لرزه‌گير خارج مي‌شود در زمان فشردگي‌فلزي كه در قسمت مغزي قرار گرفته مغزي را در جهت عكس پيچانده و تسمه را در جهت‌مخالف حالت قبل به داخل لرزه‌گير مي‌كشاند و در سر راه فشرده شدن فنر هيچگونه‌مقاومتي از خود نشان نمي‌دهد.
لرزه‌گيرهاي دوطرفه از نوع اصطكاكي معمولاً شامل دو يا چند صفحه فلزي بوده‌كه در هنگام عمل فنر بسختي بر روي يكديگر ماليده مي‌شوند. يك دسته از اين صفحات برروي محوري به شاسي محكم شده و دسته ديگر بر روي همان محور به وسيله بازويي‌قادر به گردش در حدود چند درجه مي‌باشد. اهرمي كه به اين دسته صفحات متصل شده باكمك مفاصل ديگري به محور چرخها بسته مي‌شوند. در اين صورت هنگام فعاليت فنرها،لرزه‌گيرها وارد عمل شده و از نوسانات دائمي جلوگيري مي‌كنند. فشاري كه صفحات رابه يكديگر درگير كرده قابل تنظيم است و اين لرزه‌گير را مي‌توان هم در خودروهاي‌كوچك و هم بزرگ نصب نمود اين لرزه‌گيرها در خودروهاي مسابقه‌اي و تانكهاي جنگي‌ارتش نيز به كار مي‌رفته است.
لرزه‌گير گازي
لرزه‌گير گازي از بخش‌هاي زير تشكيل شده است:
رينگ آب بندي - هادي ميله پيستون - ميله پيستون - كاسه نمد (آب بندي) - شيردوطرفه - مايع از نوع روغن - پيستون - لوله فشار - پيستون آزاد - گاز
اين نوع لرزه‌گير از يك لوله محتوي گاز نيتروژن كه فشار زيادي دارد تش
كيل شده‌است. گاز توسط يك پيستون آزاد از روغن جدا گرديده است. در اين نوع لرزه‌گيرها مقدارروغني كه از محفظه گاز خارج مي‌شود توسط تراكم و انبساط گاز موجود در محفظه‌پاييني سيلندر جبران مي‌شود. براي جلوگيري از مخلوط شدن روغن و هوا از يك لاستيك‌آب بندي استفاده مي‌شود. گاز موجود در سيلندر داراي فشاري درحدود 20 تا 30 اتمسفرمي‌باشد، كه اين امر باعث جلوگيري از كاويتاسيون (خلا) مي‌گردد. توسط يك شيرديسكي دوطرفه
كه در پيستون تعبيه گرديده نيروي ميراينده براي باز و بسته شدن‌لرزه‌گير بطور خودكار نسبت به سرعت پيستون كنترل مي‌شود. اين نوع لرزه‌گير به دوصورت تك سيلندر و دو سيلندر (1- IWin Tube) ساخته مي‌شود.
چگونگي كاركرد
1) در حالت انقباض دسته پيستون به سمت پايين حركت مي‌كند. روغن زير پيستون‌تحت فشار قرار مي‌گيرد. ضمن آنكه روغن زير پيستون از مجاري درشت‌تر به بالاي‌پيستون انتقال پيدا مي‌كند، پيستون معلق هم تحت فشار قرار گرفته و گاز زير آن متراكم‌مي‌شود (شكل 4-22).
2) در حالت انبساط دسته پيستون بوسيله شاسي به بالا حركت مي‌كند. روغن ازمجاري كوچكتر سوپاپ به زير پيستون باز مي‌گردد. از آنجا كه گاز داراي پيش فشاراست، پيستون معلق را به سمت بالا رانده و با برگشت سريع روغن مقابله مي‌كند. بنابراين‌برگشت روغن از مجاري ريز سوپاپ به تأخير افتاده و برگشت فنر به حالت اوليه خود به‌آهستگي انجام مي‌شود. در واقع ميرايش انرژي برگشتي فنر به طور كامل انجام مي‌گيرد(شكل 4-22).
لرزه‌گير روغني
امروزه لرزه‌گير روغني (هيدروليكي) داراي كاربرد فراواني است و اساس عمل آنهاعبارتست از حركت دادن مايع روغني شكل از مجاري محدود و كوچك در هنگام انبساط وجهش فنر، در نتيجه ايجاد مقاومت در برابر جهش و فشرده شدن سريع آن. در اينجااستفاده از مايع سبب نرمي عمل لرزه‌گير و ايجاد كيفيت سواري راحت‌تر مي‌گردد (شكل23).
شكل (24) لرزه‌گير با لوله دوقلو
گونه‌هاي عمده لرزه‌گير هيدروليكي به قرار زير است:
1) سيلندر موازي 2) سيلندر در جهت مخالف 3) نوع پروانه دار
شكل (25) لرزه‌گير هيدروليكي
در دو نوع اول، دو سيلندر مختلف يكي كمپرس و ديگري براي بازگشت وجود داردكه با نوسانات چرخ حركت به يكي از اين دو سيلندر منتقل مي‌شود و با فشار پيستون به‌روي مايع و عبور آن از سوراخهاي ريز متعادل مي‌شود. در نوع پروانه‌دار نيز پره‌هايي درمحفظه داخل سيلندر كار مي‌كنند. شكل 24 نمونه‌اي از لرزه‌گير با سيلندر موازي را نشان‌مي‌دهد.
چگونگي كاركرد
مرحله فشردگي: لرزه‌گير توسط نوسانات خودرو فشرده مي‌گردد. بدين سبب سوپاپ انتهايي سبب عمل لرزه‌گير مي‌گردد و سوپاپ پيستون باز است. روغن بوسيله ميله‌پايين آورنده پيستون درون محفظه (اتاقك) ذخيره جريان مي‌يابد كه بوسيله سوپاپهاي‌انتهايي به مايع مقاومت داده و در نتيجه حركت را لرزه‌گير مي‌نمايد.
مرحله بازشدگي (انبساط): لرزه‌گير توسط نوسانات خودرو منبسط مي‌شود. دراين مرحله در اتاقك ذخيره سوپاپ پيستون محافظ دمپينگ است و سوپاپ انتهايي بازاست روغن موردنياز مي‌تواند به آزادي مكيده شود. سوپاپ پيستون، روغن عبوري ازمحفظه بالايي پيستون را به پايين تأمين مي‌كند، بنابراين كورس به سمت بالا به تأخيرمي‌افتد، سوپاپها برحسب سرعت يا حركت لرزه‌گير عمل مي‌نمايند. سرعت بالا نيروي‌ميرايي را افزايش مي‌دهد. انتخاب لرزه‌گير برحسب نياز مي‌باشد. براي اطمينان و راحتي‌يك خودرو، تنظيم لرزه‌گير از حداكثر اهميت برخوردار است. ميزان بهينه با آزمايشات‌بسيار مشخص شده است. براي اطمينان از اينكه آزمايشات تمام تأثيرات مهم يك خودرورا دربرگرفته، معمولاً همكاري با خودروسازان انجام مي‌گيرد. در صورت امكان لرزه‌گيربايد در يك حالت قايم نصب شود. به هر حال يك موقعيت نصب بالاتر از 45 درجه براي‌لرزه‌گيرهاي دو لوله‌اي و 10 درجه براي لرزه‌گيرهاي با يك لوله‌اي براي تغييرات ديسك ازحال قائم مجاز مي‌باشد.بار لرزه‌گير با جاي گذاري آن به صورت عمود در دورترين فاصله از مركزنوسا
نات سيستم بر روي چرخ اتومبيل كاهش مي‌يابد، يعني هنگامي كه لرزه‌گير روي يك‌خودرو در نزديكي چرخها قرار گرفته باشد، همزمان با بالا رفتن حرارت
به سبب فرايندميرايي، خميدگي و پيچيدگي دمپر، سبب خالي كردن آن خواهد شد.انتخاب صحيح اجزا و پروسه صحيح سبب بهبود كاركرد لرزه‌گير مي‌شود.
لرزه‌گير تلسكوپي
پركاربردترين گونه لرزگير، تلسكوپيك يا كنش مستقيم(1- Direct Action)مي‌باشند. گرچه از ساير انواع لرزه‌گيرها هم استفاده مي‌شود ولي اين نوع لرزه‌گير موارداستفاده زيادي دارد.
شكل (26) لرزه‌يگر تك لوله با گذرگاه فرعي
لرزه‌گير تلسكوپي از نوع لرزه‌گيرهاي دوطرفه مي‌باشد، بدين معني كه هم هنگام‌باز شدن و هم هنگام بسته شدن عمل لرزه‌گيري را انجام مي‌دهد. هنگام بسته شدن اثرلرزه‌گير ضعيف است و هنگام باز شدن اثر آن كاملاً قوي است و اين حالت بعلت خواص‌لازم براي فنر كاملاً ضروري است.
شكل (27) زيربخش‌هاي لرزه‌گير تلسكوپي (1)
اين نوع لرزه‌گير براي چرخ‌هاي جلو و پشت قابل استفاده است. اين لرزه‌گير شامل‌سر لوله متحدالمركز و يك پيستون مي‌باشد كه همراه آنها اجزاي ديگري نيز بكار مي‌رودشگل 4-26 نماي پياده شدن اين لرزه‌گير را نشان مي‌دهد.
