Περί Αναρτήσεων

27-04-2020 / Published in Περί Ασφάλειας

Περί Αναρτήσεων

Για να δούμε όμως μερικά πράγματα για τις αναρτήσεις γιατί υπάρχουν αρκετοί που αγνοούν τις βασικές αρχές της λειτουργίας τους. Επειδή λοιπόν είναι απαραίτητο να έχει κατανοήσει κανείς τι ακριβώς κάνει ένα ελατήριο, ένα αμορτισέρ, ένα ψαλίδι ή μία «μπάρα», πριν καταπιαστεί με θέματα όπως οι αναλύσεις των αναρτήσεων πολλαπλών συνδέσμων, αρχίζουμε από το άλφα και ξεκαθαρίζουμε στις παρακάτω γραμμές μερικά από τα βασικά γιατί και πώς του τεράστιου θέματος των αναρτήσεων. Γιατί υπάρχουν αναρτήσεις; Το ερώτημα αυτό αποτελεί την κλασικότερη ίσως εισαγωγή στο θέμα, η απάντηση όμως δεν είναι μονοσήμαντη και εξαρτάται άμεσα από τον ερωτώμενο. Για να αντλείται η μεγαλύτερη δυνατή πρόσφυση από τα ελαστικά, θα σας πει ο μηχανικός αγώνων. Για να εξασφαλίζεται η σταθερότητα του συστήματος όχημα - οδηγός, θα υποστηρίξει ο σχεδιαστής της περίπλοκης multilink ενός ασφαλούς επιβατικού οχήματος προηγμένης τεχνολογίας. Για να μην περνούν οι ανωμαλίες του δρόμου στο σώμα των επιβατών, θα έλεγε χωρίς καθυστέρηση κάποιος μηχανολόγος των πρώτων χρόνων της αυτοκίνησης.

Περί Αναρτήσεων

Τα ελατήρια

Με τα σημερινά δεδομένα, ίσως η τελευταία από τις παραπάνω απαντήσεις να ηχεί απλοϊκή στα αυτιά ενός γνώστη του θέματος, η αλήθεια όμως είναι ότι κάπως έτσι άρχισαν όλα. Οι πρώτοι χωμάτινοι δρόμοι καμία σχέση δεν είχαν βέβαια με τους σημερινούς και η απορρόφηση των ανωμαλιών τους αποτελούσε τον σημαντικότερο πονοκέφαλο για τον σχεδιαστή αναρτήσεων. Από τον καιρό ακόμα των αμαξών είχε γίνει φανερό ότι, προκειμένου να εξασφαλισθεί κάποια στοιχειώδης άνεση, οι τροχοί έπρεπε να ανεβοκατεβαίνουν ανεξάρτητα από το υπόλοιπο όχημα, που θα στηριζόταν σ' αυτούς με τη βοήθεια κάποιου ελαστικού μέσου. Η ποικιλία των μηχανικών λύσεων που εμφανίστηκαν για το σκοπό αυτό είναι εντυπωσιακή: ελαστικοί τάκοι και ιμάντες, μεταλλικές βέργες και ελάσματα, φύλλα σούστας, ελατήρια, ράβδοι στρέψης, σφαίρες με αέριο υπό πίεση.

Τη μάχη σήμερα κερδίζουν τα ελατήρια, γιατί συνδυάζουν αποτελεσματικότητα με χαμηλό κόστος, απλότητα και παντελή έλλειψη προβλημάτων και ανάγκης συντήρησης. Οι ελαστικοί τάκοι των πρώτων Μίνι δεν εξασφαλίζουν στους τροχούς αρκετά μεγάλες διαδρομές, οι ράβδοι στρέψης καταλαμβάνουν ελάχιστο χώρο, απαιτούν όμως μεγάλη φροντίδα στη στήριξή τους και εξαιρετικά στιβαρά και άκαμπτα ψαλίδια και βραχίονες, ενώ οι υδροπνευματικές αναρτήσεις αποτελούν ίσως τη λύση του μέλλοντος λόγω της δυνατότητας συνδυασμού τους με ηλεκτρονικές μονάδες ελέγχου, δεν παύουν όμως να είναι ακριβές και πολύπλοκες.

Όπως λοιπόν ξέρουμε όλοι μας, τα παλιά καλά ελατήρια έχουν την ιδιότητα όταν τα συμπιέσει κανείς να υποχωρούν, αντιστεκόμενα όλο και περισσότερο στη συμπίεσή τους, και όταν τα απελευθερώσει να επανέρχονται στο αρχικό τους μήκος. Τι καταλληλότερο, θα έλεγε κανείς, για την ανάρτηση ενός αυτοκινήτου: ο τροχός συναντά κάποια προεξοχή του οδοστρώματος, το ελατήριο συμπιέζεται, ο τροχός ανυψώνεται χωρίς να παρενοχληθεί το υπόλοιπο αυτοκίνητο και οι επιβάτες του. Μετά την προεξοχή το ελατήριο αποσυμπιέζεται και ο τροχός κατεβαίνει στην αρχική του θέση. Δυστυχώς, η ιδανική αυτή συμπεριφορά πολύ απέχει από την πράξη. Όταν το ελατήριο συμπιέζεται, το υπόλοιπο αυτοκίνητο δεν παραμένει στην πραγματικότητα ανενόχλητο αλλά υφίσταται μία δύναμη και αρχίζει να κινείται προς τα πάνω. Εν τω μεταξύ ξεπερνιέται η προεξοχή, ο τροχός κατεβαίνει και το αυτοκίνητο βρίσκεται πιο ψηλά από την αρχική θέση ηρεμίας του, άρα πρέπει να ξανακατέβει. Θυμηθείτε τώρα τα χοροπηδητά που κάνατε στο κρεβάτι σας όταν ήσασταν πιτσιρίκοι: πέφτατε από ψηλά, ο «σουμιές» συμπιεζόταν και μετά σας ξαναπέταγε ψηλά. Ακόμα και αν μένατε στη συνέχεια ακίνητοι, θα  χρειάζονταν αρκετές, όλο και μικρότερες, ταλαντώσεις μέχρι να σταματήσετε. Αν δε αποφασίζατε να μη μείνετε ακίνητοι, θα μπορούσατε με πολύ μικρή προσπάθεια να πηδάτε όλο και ψηλότερα κάθε φορά. Χωρίς υπερβολή, η συμπεριφορά μίας ανάρτησης με σκέτα ελατήρια πολύ λίγο θα διέφερε από την παραπάνω εικόνα. Μετά από κάθε ανωμαλία του οδοστρώματος θα ακολουθούσε μια ολόκληρη σειρά επικίνδυνα σκαμπανεβάσματα μέχρι το αυτοκίνητο να ηρεμήσει. Σε περίπτωση συνεχόμενων ανωμαλιών οι ταλαντώσεις του αμαξώματος θα γίνονταν όλο και πιο βίαιες (συντονισμός), καταλήγοντας σε μια εξαιρετικά κρίσιμη κατάσταση, όπου η πλήρης απώλεια του ελέγχου του οχήματος, ακόμα και η ανατροπή του δεν θα ήταν μακριά.

Περί Αναρτήσεων

Σχ. 1 Τομή ενός τυπικού αμορτισέρ. Το συμπιεζόμενο αέριο κάτω από το ελεύθερο έμβολο αντισταθμίζει τον πρόσθετο όγκο του εισερχόμενου στελέχους.

Τα αμορτισέρ

Από πολύ παλιά έγινε φανερή λοιπόν η ανάγκη απόσβεσης με κάποιο τρόπο των ταλαντώσεων και των συντονισμών των ελατηρίων. Τα πρωτόγονα συστήματα τριβής έδωσαν σιγά - σιγά τη θέση τους στα σημερινά αμορτισέρ. Την «ψυχή» ενός αμορτισέρ (στην απλούστερη μορφή του) αποτελεί ένα έμβολο που κινείται μέσα σ' έναν κύλινδρο γεμάτο λάδι (Σχ. 1). Ο κύλινδρος είναι συνδεδεμένος με τους τροχούς, το έμβολο με το σασί. Κατά την κίνηση του εμβόλου το λάδι εξαναγκάζεται να περάσει από τη μία πλευρά του στην άλλη μέσω μικροσκοπικών βαλβίδων. Στις αργές κινήσεις το πέρασμα αυτό γίνεται χωρίς δυσκολία, στις γρήγορες όμως η αντίσταση στην κίνηση του εμβόλου είναι σημαντικότατη. Με τον τρόπο αυτό και με προσεκτική επιλογή της ρευστότητας του λαδιού και των διαμέτρων των βαλβίδων, που κατά κανόνα είναι διαφορετικές για τη συμπίεση και διαφορετικές για την αποσυμπίεση, σε συνδυασμό με τη σκληρότητα των ελατηρίων, μπορεί να επιτευχθεί αρκετά αποτελεσματική απόσβεση των ταλαντώσεων και των αναπηδήσεων των τροχών. Τονίζουμε και πάλι ότι τα αμορτισέρ δεν στηρίζουν το αυτοκίνητο (αυτό είναι καθήκον αποκλειστικά και μόνον των ελατηρίων), φρενάρουν μόνο τις κινήσεις της ανάρτησης προβάλλοντας όλο και περισσότερη αντίσταση όσο οι τελευταίες είναι ταχύτερες. Όταν η ανάρτηση μένει ακίνητη, τα αμορτισέρ στην ουσία δεν λειτουργούν.

Η αντιστρεπτική δοκός

Η χρήση της περίφημης «μπάρας εξισορρόπησης» άρχισε να γίνεται όλο και συχνότερη από τη στιγμή που καθιερώθηκαν οι «ανεξάρτητες» αναρτήσεις, όπου ο δεξιός τροχός μπορεί να κινείται ανεξάρτητα από τον αριστερό και αντίστροφα. Παρά την αναμφισβήτητη προσαρμοστικότητά τους στο οδόστρωμα, οι αναρτήσεις αυτές έδιναν υπερβολικές κλίσεις στο αμάξωμα στις στροφές, κλίσεις ανεπιθύμητες, που καλείται να περιορίσει η αντιστρεπτική. Αυτή δεν είναι παρά μια ράβδος με κεκαμμένα άκρα που στηρίζεται στο σασί με δυο αρθρώσεις, μέσα στις οποίες μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα (Σχ. 2). Κάθε άκρο συνδέεται με μια ανάρτηση και προσέξτε τι γίνεται σε μια στροφή (Σχ. 3): το ένα άκρο ανεβαίνει, το άλλο κατεβαίνει και η αντιστρεπτική αναγκάζεται να στραφεί γύρω από τον εαυτό της, γεγονός στο οποίο φυσικά αντιστέκεται. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος της και όσο κοντύτερα είναι τα άκρα της (μικρός μοχλοβαχίονας), τόσο περιορίζονται οι κλίσεις του αμαξώματος. Με την κατάλληλη επιλογή συνεπώς των χαρακτηριστικών αυτών, ο μηχανικός μπορεί με πολύ εύκολο τρόπο να υλοποιήσει τον βαθμό ανεξαρτησίας της ανάρτησης που αυτός επιθυμεί.

Περί Αναρτήσεων

Προσέξτε ότι στις εγκάρσιες ανωμαλίες των ευθειών όπου και οι δύο τροχοί ανεβοκατεβαίνουν συγχρόνως, η αντιστρεπτική απλώς ανεβοκατεβαίνει ελεύθερα μαζί τους χωρίς να συστρέφεται, συνεπώς δεν επηρεάζει καθόλου τη σκληρότητα της ανάρτησης. Μέσα σε ορισμένα πλαίσια λοιπόν είναι δυνατόν να επιτευχθεί αρκετά σκληρή συμπεριφορά στην είσοδο των στροφών όπου το αμάξωμα αποκτά κλίση - κάτι το επιθυμητό για καλή οδική συμπεριφορά - χωρίς να επιβαρύνεται η άνεση του αυτοκινήτου στην ευθεία.

Ετικέτες:

Γράψτε ένα Σχόλιο

TOP TOP