Zavisno oslanjanje motornih vozila

Zavisno oslanjanje je sistem kod kojeg su levi i desni točak iste osovine povezani zajedničkom krutom osovinom ili gredom. Zbog te veze, kretanje jednog točka utiče na položaj zajedničkog sklopa, pa se točkovi ne mogu posmatrati kao potpuno nezavisne jedinice.

Ova konstrukcija dugo se koristi na teretnim vozilima, prikolicama, terenskim vozilima i različitim vrstama radnih mašina. Njena važna osobina je robusnost, dok su masa osovine i međusobni uticaj točkova ograničenja koja konstruktor mora da uzme u obzir.

U ovoj lekciji razmotrićemo:

• princip rada zavisnog oslanjanja;
• osnovne delove i načine vođenja zajedničke osovine;
• zavisno oslanjanje sa lisnatim i zavojnim oprugama;
• razliku između pogonske i nepogonske osovine;
• ponašanje točkova pri prelasku preko prepreke;
• prednosti, nedostatke i moguće simptome istrošenosti.

1. Osnovni princip rada

Kod zavisnog oslanjanja točkovi su pričvršćeni na krajevima zajedničke krute osovine ili grede. Osovina je preko elastičnih elemenata i sistema za vođenje povezana sa karoserijom, ramom ili šasijom vozila.

Kada vozilo prelazi preko neravnine, točak se pomera u odnosu na karoseriju. Opruga omogućava elastični hod, a amortizer prigušuje oscilacije. Osovina i elementi za vođenje kontrolišu međusobni položaj točkova i sprečavaju neželjena pomeranja celog sklopa.

1.1. Šta se događa kada jedan točak naiđe na prepreku?

Zamislimo da se vozilo kreće pravo i da desni točak naiđe na izbočinu. Desni kraj osovine se podiže u odnosu na karoseriju, pa se menja položaj i nagib zajedničke osovine. Pošto je levi točak povezan sa istim sklopom, njegov položaj takođe može da se promeni.

Koliko će se levi točak pomeriti zavisi od geometrije oslanjanja, položaja karoserije, hoda opruga i trenutnog opterećenja. Zato nije tačno da se levi točak u svakoj situaciji pomera za isti iznos u suprotnom smeru. Suština je u tome da su oba točka mehanički povezana preko zajedničke osovine.

1.2. Zašto je zajednička osovina važna?

Kruta osovina održava međusobni položaj točkova u odnosu na samu osovinu. Za razliku od nezavisnog oslanjanja, kod kojeg svaki točak ima sopstveni vodeći sklop, ovde se opterećenja i deo poremećaja prenose kroz zajedničku konstrukciju.

Ovakva veza može da bude veoma pogodna kada su važni nosivost, izdržljivost i konstrukcijska jednostavnost. Međutim, masa zajedničke osovine i međusobni uticaj točkova mogu nepovoljno da utiču na udobnost i praćenje brzih neravnina.

2. Osnovni delovi zavisnog oslanjanja

Konkretan raspored zavisi od konstrukcije vozila, ali zavisno oslanjanje najčešće obuhvata sledeće elemente:

• Kruta osovina ili greda: povezuje levi i desni točak u zajednički sklop.
• Elastični elementi: najčešće lisnate ili zavojne opruge, a kod pojedinih konstrukcija i vazdušni elementi.
• Amortizeri: prigušuju oscilacije osovine, točkova i karoserije.
• Uzdužne vođice ili poluge: ograničavaju pomeranje osovine unapred i unazad i prenose odgovarajuće sile.
• Poprečne vođice: kod konstrukcija koje ih koriste, ograničavaju bočno pomeranje osovine.
• Zglobovi i gumeno-metalni oslonci: omogućavaju predviđeno zakretanje delova, istovremeno prenoseći sile i ublažavajući deo vibracija.
• Nosači i pričvršćenja: povezuju elemente oslanjanja sa ramom, šasijom ili karoserijom.

Nisu svi navedeni delovi izvedeni na isti način kod svakog vozila. Na primer, lisnate opruge mogu da učestvuju i u vođenju osovine, dok kod oslanjanja sa zavojnim oprugama za vođenje obično služe zasebne poluge i vođice.

3. Zavisno oslanjanje sa lisnatim oprugama

Lisnate opruge, poznate i kao gibnjevi, sastoje se od jednog ili više elastičnih listova. Često se koriste kod teretnih vozila, prikolica i drugih vozila kod kojih su važni nosivost i robusnost.

Kod česte izvedbe sa uzdužno postavljenim lisnatim oprugama, srednji deo gibnja povezan je sa osovinom, dok su njegovi krajevi oslonjeni na ram ili karoseriju. Jedan kraj može biti vezan preko zgloba, a drugi preko njihalice odnosno šekle koja omogućava promenu efektivne dužine opruge tokom savijanja.

3.1. Kako lisnata opruga radi?

Kada se točak podigne, osovina pomera srednji deo lisnate opruge. Listovi se savijaju, skladište elastičnu energiju i ublažavaju naglu promenu opterećenja. Kada se opterećenje smanji, opruga teži da se vrati ka početnom obliku.

U određenim konstrukcijama gibanj ima dvostruku ulogu: osim što pruža elastični otpor, učestvuje i u vođenju osovine, naročito u uzdužnom pravcu. Ipak, to ne znači da svaki gibanj samostalno ograničava sva uzdužna i poprečna pomeranja. Potrebni dodatni elementi zavise od konkretne konstrukcije.

3.2. Prednosti i nedostaci lisnatih opruga

• Prednosti: robusnost, mogućnost podnošenja velikih opterećenja i mogućnost da opruga učestvuje u vođenju osovine.
• Nedostaci: masa, potreba za odgovarajućim prostorom i moguće trenje između listova, zavisno od njihove konstrukcije i načina podmazivanja ili izolovanja.
• Tipična primena: teretna vozila, prikolice i određena vozila namenjena radu pod većim opterećenjem.

4. Zavisno oslanjanje sa zavojnim oprugama

Zavisna osovina može biti oslonjena i preko zavojnih opruga. Za razliku od lisnate opruge, zavojna opruga uglavnom obezbeđuje elastičnost, ali sama po sebi ne određuje kompletnu putanju osovine. Zbog toga se koriste zasebne poluge i vođice.

Uzdužne poluge povezuju osovinu sa ramom ili karoserijom i ograničavaju njeno pomeranje unapred i unazad. Poprečna vođica, kao što je Panhardova šipka, ili odgovarajuća Wattova veza, može da ograniči bočno pomeranje osovine.

4.1. Uloga uzdužnih poluga

Uzdužne poluge vode osovinu u uzdužnom pravcu i mogu da prenose sile nastale pri ubrzavanju i kočenju. Njihov broj i raspored zavise od konstrukcije. U nekim sistemima koriste se po dve poluge sa svake strane, dok druge izvedbe imaju drugačiju konfiguraciju.

4.2. Uloga poprečne vođice

Panhardova šipka povezuje osovinu sa ramom ili karoserijom i ograničava njeno bočno pomeranje. Pošto se šipka zakreće oko svojih zglobova, osovina pri hodu može da napravi manje bočno pomeranje po luku koji određuje geometrija šipke.

Wattova veza predstavlja drugo konstrukcijsko rešenje za ograničavanje bočnog pomeranja. Izbor između ovih i drugih sistema zavisi od raspoloživog prostora, željenog hoda i zahteva konstrukcije.

Zavisno oslanjanje sa zavojnim oprugama može da obezbedi drugačiji kompromis između udobnosti i vođenja osovine nego izvedba sa lisnatim oprugama. Ipak, rezultat zavisi od celog sistema, a ne samo od vrste opruge.

5. Pogonska i nepogonska zavisna osovina

Zavisna osovina može biti pogonska ili nepogonska. Ova podela odnosi se na prenos snage do točkova, a ne na način elastičnog oslanjanja.

5.1. Pogonska osovina

Pogonska osovina prenosi obrtni moment do točkova. Kod pogonske krute osovine kućište diferencijala, poluosovine i drugi delovi prenosa mogu biti deo sklopa koji se pomera zajedno sa osovinom. Tačan raspored zavisi od vrste pogona i konstrukcije vozila.

Ovakva izvedba koristi se kod različitih terenskih i teretnih vozila, kao i kod nekih drugih vozila kojima odgovara robusna pogonska osovina.

5.2. Nepogonska osovina

Nepogonska osovina nema zadatak da prenosi obrtni moment motora do točkova. Njena osnovna uloga je da nosi točkove i prenosi opterećenja između njih i noseće konstrukcije vozila.

Nepogonske zavisne osovine koriste se, na primer, na pojedinim upravljačkim osovinama teških vozila ili na drugim osovinama zavisno od njihove namene. Ako je osovina upravljačka, njeni krajnji sklopovi moraju da omoguće zakretanje točkova radi promene pravca kretanja.

6. Kako se osovina vodi i kontroliše?

Opruge i amortizeri nisu dovoljni da sami obezbede pravilan položaj krute osovine. Sistem mora da ograniči njena pomeranja unapred, unazad, bočno i u drugim pravcima koji nisu predviđeni hodom oslanjanja.

6.1. Uzdužno vođenje

Uzdužno vođenje ostvaruje se lisnatim oprugama, uzdužnim rukama ili kombinacijom odgovarajućih elemenata. Njihov zadatak je da kontrolišu položaj osovine pri ubrzavanju, kočenju i nailasku na neravninu.

6.2. Poprečno vođenje

Kada konstrukcija to zahteva, poprečna vođica ograničava bočno pomeranje osovine u odnosu na ram ili karoseriju. Bez odgovarajućeg poprečnog vođenja, osovina bi mogla prekomerno da se pomera u stranu, što bi nepovoljno uticalo na stabilnost i ponašanje vozila.

6.3. Kontrola zakretanja osovine

Pogonska osovina može da bude izložena obrtnim momentima pri ubrzavanju i kočenju. Odgovarajuće poluge i oslonci moraju da ograniče neželjeno zakretanje osovine i prenesu pripadajuće sile na ram ili karoseriju.

Ne postoji jedan raspored vođica koji se koristi na svim zavisnim osovinama. Uloga svakog elementa mora se posmatrati u okviru konkretne konstrukcije.

7. Ponašanje točkova pri prelasku preko prepreke

Kada točak naiđe na rupu ili izbočinu, on treba da prati profil puta, dok elastični elementi omogućavaju relativno pomeranje u odnosu na karoseriju. Kod zavisnog oslanjanja zajednička osovina povezuje oba točka, pa se njeno pomeranje prenosi kroz čitav sklop.

Poželjno je da pneumatik što pouzdanije ostane u kontaktu sa podlogom i da se udar na karoseriju svede na prihvatljivu meru. Opruga ublažava promenu opterećenja, amortizer prigušuje oscilacije, a vođice sprečavaju neželjene promene položaja osovine.

Međutim, zbog zajedničke krute veze ne može se potpuno odvojiti ponašanje levog i desnog točka. Pomeranje jednog kraja osovine može uticati na položaj drugog točka i na kretanje karoserije.

8. Prednosti i nedostaci zavisnog oslanjanja

8.1. Prednosti

• Robusnost: zajednička osovina može da bude pogodna za velike sile i opterećenja.
• Održavanje međusobnog položaja točkova: kruta osovina održava položaj i orijentaciju točkova u odnosu na samu osovinu.
• Jednostavnost određenih izvedbi: kod nekih sistema manji broj zasebnih elemenata za vođenje može olakšati konstrukciju.
• Pogodnost za određena radna vozila: može biti dobro rešenje kada su nosivost i izdržljivost važnije od minimalne mase oslanjanja.

8.2. Nedostaci

• Veća nepodržana odnosno neogibljena masa: teška osovina i delovi vezani za nju kreću se zajedno sa točkovima, što može otežati praćenje brzih neravnina.
• Međusobni uticaj točkova: prepreka na jednoj strani menja položaj zajedničkog sklopa i može uticati na drugu stranu.
• Ograničenja prostora: zajednička osovina i pripadajući delovi mogu zahtevati znatan prostor.
• Mogući prenos vibracija i udara: ponašanje zavisi od elastičnih elemenata, amortizera, mase sklopa i konstrukcije.

Navedene osobine nisu apsolutne. Dobro projektovano zavisno oslanjanje može da bude vrlo pouzdano i pogodno za svoju namenu, dok se stvarna udobnost i upravljivost procenjuju na osnovu celokupne konstrukcije vozila.

9. Poređenje izvedbi zavisnog oslanjanja

Osobina	Sa lisnatim oprugama	Sa zavojnim oprugama
Elastični element	Lisnata opruga — gibanj	Zavojna opruga
Vođenje osovine	Gibanj može da učestvuje u uzdužnom vođenju	Najčešće su potrebne zasebne vodeće poluge
Poprečno vođenje	Zavisi od konstrukcije; može biti potrebna dodatna vođica	Često se koristi Panhardova šipka ili druga odgovarajuća veza
Tipična osobina	Robusnost i pogodnost za veća opterećenja	Elastičnost odvojena od funkcije većine vodećih poluga
Primer primene	Teretna vozila i prikolice	Određene pogonske ili nepogonske osovine sa zasebnim vođicama

Tabela prikazuje tipične razlike, a ne strogo pravilo za svako vozilo. Postoje brojne konstrukcijske varijante, pa se delovi i njihove funkcije moraju proveriti prema konkretnom vozilu.

10. Neispravnosti i simptomi

Pošto zavisno oslanjanje prenosi sile kroz zajedničku osovinu, stanje osovine, opruga, zglobova, vođica i pričvršćenja važno je za pravilno ponašanje vozila.

• Istrošeni gumeno-metalni oslonci: mogu izazvati udarce, lupanje i neželjeno pomeranje osovine.
• Oštećena ili polomljena lisnata opruga: može promeniti visinu vozila, raspodelu opterećenja i vođenje osovine.
• Oštećeni amortizeri: mogu dovesti do produženog oscilovanja i slabije kontrole kretanja osovine.
• Istrošena ili oštećena poprečna vođica: može omogućiti prekomerno bočno pomeranje osovine.
• Labava ili oštećena pričvršćenja: mogu izazvati buku i promenu položaja pojedinih elemenata.

Slični simptomi mogu imati više uzroka. Zato se kvar ne određuje samo na osnovu jednog zvuka ili osećaja tokom vožnje, već pregledom i odgovarajućom proverom sistema.

11. Najvažnije za pamćenje

• Zavisno oslanjanje povezuje levi i desni točak preko zajedničke krute osovine ili grede.
• Opruga omogućava elastično pomeranje i preuzima deo opterećenja, a amortizer prigušuje oscilacije.
• Vođice i poluge kontrolišu položaj osovine i prenose sile u predviđenim pravcima.
• Lisnata opruga može da učestvuje i u vođenju osovine, dok su kod nekih konstrukcija sa zavojnim oprugama potrebne zasebne uzdužne i poprečne vođice.
• Zavisno oslanjanje je često robusno i pogodno za velika opterećenja, ali može imati veću neogibljenu masu i veći međusobni uticaj točkova.
• Pogonska i nepogonska osovina razlikuju se po tome da li prenose obrtni moment do točkova.

13. Povezane lekcije

• Uvod u sistem za oslanjanje
• Delovi sistema za oslanjanje
• Vrste sistema za oslanjanje
• Nezavisno oslanjanje
• Polunezavisno oslanjanje

Napomena: Izvedba zavisnog oslanjanja razlikuje se između vozila. Uloge i raspored delova treba tumačiti u skladu sa konkretnom konstrukcijom, a ilustracije koristiti za razumevanje principa, ne kao tehničke crteže svih mogućih rešenja.