Как укоротить пружины на авто
Вся правда об обрезке пружин!
Меняя пружины на нестандартные, в основном преследуются несколько целей:
повысить или понизить дорожный просвет (что вызвано необходимостью эксплуатации автомобиля в тех или иных условиях)
повысить или понизить жесткость пружин (найти компромисс между комфортом и управляемостью автомобиля)
Необходимо задаться условиями: что в конечном счете мы хотим получить. Далее речь пойдет о конкретном автомобиле – вазовской классике 2101, как первенца семейства этих автомобилей. Сейчас многих поклонников этих автомобилей не устраивает многое в поведении автомобиля на дороге. Большие крены в поворотах, раскачка кузова на продольных волнах и.т.д. Надеюсь всем понятно, что заменой одних пружин или амортизаторов нельзя найти компромисс между управляемостью и комфортом, только комплексными мерами можно достичь желаемых результатов. Сейчас мы не будем касаться амортизаторов, а зададимся целью понизить дорожный просвет и увеличить жесткость системы.
Итак, основная техническая характеристика ВАЗ 2101
полная масса автомобиля, кг (для спортивной езды нет смысла принимать ее из заводской инструкции с 4 мя пассажирами и 50 кг в багажнике, имеет смысл загрузить автомобиль 2 мя пассажирами) – 955 кг + 80 кг +80 кг=1115 кг
масса, приходящаяся на переднюю ось снаряженного автомобиля – 430 кг
масса, приходящаяся на заднюю ось снаряженного автомобиля – 362 кг
цилиндрические пружины передней подвески:
свободная длина, мм – 360
внутренний диаметр пружины, мм —
диаметр прутка, мм – 13,13+0,05
количество витков – 8,83
длина под нагрузкой 628 кг, мм – 182
длина под нагрузкой 435 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) — >232
цилиндрические пружины задней подвески:
диаметр прутка, мм – 12,3+0,5
внутренний диаметр пружины, мм – 102,7
количество рабочих(активных) витков – 8
количество витков — 10
длина пружины без нагрузки, мм – 434
длина под нагрузкой 295 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) — >273
Самый простой способ понизить дорожный просвет – укоротить, обрезав один или несколько витков, стандартную пружину. Многие делают это не задумываясь о последствиях. Возникает вопрос, что мы получим в результате? Как повлияет обрезанные витки на упруго–деформативные свойства пружины?
Жесткость пружины обратно пропорционально количество активных витков:
Где:
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
d – диаметр прутка, мм;
n – количество активных витков;
D – средний диаметр прутка, мм;
Просчитаем уменьшение рабочих витков на 1, 2 для задней подвески, для сравнения рассчитаем для стандартной подвески.
Жесткость стандартной пружины: С0=(78500*12,34)/(8*8*102,73)=25,917 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С1=(78500*12,34)/(8*7*102,73)=29,620 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С2=(78500*12,34)/(8*6*102,73)=34,557 Нмм/?
Как будет влиять изменение количества витков на деформацию пружины?
?=(4*Р*R3*n)/(G*r4); [мм]
Где:
? – деформация пружины, мм
Р – внешняя сила, Н
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
r – радиус прутка, мм;
n – количество витков;
R – радиус винтовой оси пружины, мм;
Сделаем расчет также для задней подвески автомобиля:
Деформация стандартной пружины от нагрузки 295*9,81=2893,95 Н (стандартная нагрузка)
?0=(4*2893,95*51,353*10)/(78500*6,154)=139,573 мм
Деформация пружины обрезанной на 1 виток:
?1=(4*2893,95*51,353*9)/(78500*6,154)=125,616 мм
Деформация пружины обрезанной на 2 витка:
?2=(4*2893,95*51,353*8)/(78500*6,154)=111,659 мм
В каких пределах у нас окажется дорожный просвет? В случае обрезания витков у нас меняется не только деформация пружины но и ее длина. При укорачивании на 1 виток длина уменьшится на шаг витка – 48,22 мм, на два витка – соответственно на два шага витка – 96,44 мм.
Итак при такой нагрузке и свободной длине пружины 434 мм мы получим общую длину пружины:
Для стандартной пружины – 294,427 мм
Для обрезанной на один виток – 260,164 мм
Для обрезанной на два витка – 225,901 мм
Получено, что изменяя количество активных витков, жесткость системы увеличивается тем более, чем больше удалено витков. Итак укоротив пружину на два витка мы увеличим ее жесткость на 33% и уменьшим ее длину под нагрузкой на 13% по отношению к стандартной.
Если считать, что пружина в задней подвеске стоит вертикально, то дорожный просвет уменьшится на величину изменения длины пружины под нагрузкой. Т.е в нашем случае для задней подвески он уменьшится на 68,5 мм. Если учесть, что дорожный просвет при полной нагрузке до балки заднего моста составляет 170 мм, то дорожный просвет уменьшится на 40%. Тем не менее укорачивая пружину не стоит рассчитывать на ресурс, сопоставимый с стандартной пружиной в связи возросших напряжений на оставшиеся витки. Также не следует укорачивать уже бывшие в употреблении пружины, лучше купить новые – стоят они не дорого. Обрезанный конец пружины следует опирать на чашку нижнего рычага (передняя подвеска), моста (задняя подвеска), но никак не в чашку кузова (если чего случиться поменять рычаг или переварить чашку гораздо дешевле, чем ремонтировать кузов).
Еще о чем надо знать обрезая пружины. К концам, шаг навивки у них уменьшается, образуя площадку для опирания. Обрезая витки эта площадка уменьшается(возрастают напряжения на чашку) и расположена она неравномерно, с некоторым эксцентриситетом — е. То есть в таком случае мы имеем нагружение в виде внецентренного сжатия. Пружина уже работает по другому.
Сила F, смещенная относительно оси на величину e вызовет чистый изгиб моментом
Так как плоскость действия изгибающих пар может не совпадать ни с одной из главных плоскостей инерции пружины, то в общем случае имеет место комбинация продольного сжатия и чистого косого изгиба.
Представьте себе зажатую между двумя пальцами маленькую пружинку. Ее можно просто сжимать и разжимать, при этом будет меняться только ее длина, но попробуйте сжать эту же пружинку упирая в пальцы не всю ее площадку, а только половину. Пружина будет сжиматься за счет витков и также за счет искривления. В таком случае ее характеристики могут быть совсем иные.
Ближе к земле!) Пилим пружины не снимая стоек.
Привет мои читатели, если здесь еще кто остался.)
Началось всё со звонка. Освобождайте гараж, он нам нужен.
Гараж у меня был сьемный.
Всё бы ничего, но в нем оставалось всё от донора, которого я брал для пятака, ну и сам донор, точнее то, что от него осталось :DD
Распилили донора на 7 кусков.взял рейлинги, жигу друга. и вывезли его на ломку. 3 рубля в кармане.)
В этот же день пришла идея запилить моё зубилкО.
Звоню другу, он не против помочь малеенькой болгаркой. Почитав на драйве что и как, принял решение пилить не снимая стоек.) Плюсы: Экономия времени, не нужно делать развал, ну и меньше трудностей. Минусы: безопасность. Да-да.Боялись что пружина отлетит в морду, но мы предварительно стягивали, чтобы усилие у пружины было меньше.
3 часа и зубилко запилено, 2 на 3. Не низко, не высоко, самое то.
Если кому интересна тема процесса, то вот:
Поднимаем машину на домкрате. Ставим поддержку (колёса, бревна не важно, главное чтобы не осталась стоять на домкрате).Снимаем колесо.Зажимаем пружину стяжками (те витки которые вы хотите оставить).Пилим параллельно концу пружины (чтобы она потом встала). Отпиленные витки разрезаем болгаркой пополам. До конца пилить витки не стоит (пилим больше половины сечения пружины, дальше добиваем молотком, кувалдой, это чтобы не зажало диск и вам ничего не прилетело в морду, вот)
Результатом доволен, но боюсь что передние пружины на вывернутых колесах и на кочках могут слететь. Кто как подвязывал их, или что делал. Я лично не думаю, что она слетит, но об этом наслышан. Подскажите други.)
А, ну да, меня снова раскатали.Но это уже другая история ))
Спасибо за внимание, вечером напишу новый БЖ, о вновь приобретенных ништяках.)
Вся правда об обрезке пружин.
Меняя пружины на нестандартные, в основном преследуются несколько целей:
повысить или понизить дорожный просвет (что вызвано необходимостью эксплуатации автомобиля в тех или иных условиях)
повысить или понизить жесткость пружин (найти компромисс между комфортом и управляемостью автомобиля)
Необходимо задаться условиями: что в конечном счете мы хотим получить. Далее речь пойдет о конкретном автомобиле – вазовской классике 2101, как первенца семейства этих автомобилей. Сейчас многих поклонников этих автомобилей не устраивает многое в поведении автомобиля на дороге. Большие крены в поворотах, раскачка кузова на продольных волнах и.т.д. Надеюсь всем понятно, что заменой одних пружин или амортизаторов нельзя найти компромисс между управляемостью и комфортом, только комплексными мерами можно достичь желаемых результатов. Сейчас мы не будем касаться амортизаторов, а зададимся целью понизить дорожный просвет и увеличить жесткость системы.
Итак, основная техническая характеристика ВАЗ 2101
полная масса автомобиля, кг (для спортивной езды нет смысла принимать ее из заводской инструкции с 4 мя пассажирами и 50 кг в багажнике, имеет смысл загрузить автомобиль 2 мя пассажирами) – 955 кг + 80 кг +80 кг=1115 кг
масса, приходящаяся на переднюю ось снаряженного автомобиля – 430 кг
масса, приходящаяся на заднюю ось снаряженного автомобиля – 362 кг
цилиндрические пружины передней подвески:
свободная длина, мм – 360
внутренний диаметр пружины, мм —
диаметр прутка, мм – 13,13+0,05
количество витков – 8,83
длина под нагрузкой 628 кг, мм – 182
длина под нагрузкой 435 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) — >232
цилиндрические пружины задней подвески:
диаметр прутка, мм – 12,3+0,5
внутренний диаметр пружины, мм – 102,7
количество рабочих(активных) витков – 8
количество витков — 10
длина пружины без нагрузки, мм – 434
длина под нагрузкой 295 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) — >273
Самый простой способ понизить дорожный просвет – укоротить, обрезав один или несколько витков, стандартную пружину. Многие делают это не задумываясь о последствиях. Возникает вопрос, что мы получим в результате? Как повлияет обрезанные витки на упруго–деформативные свойства пружины?
Жесткость пружины обратно пропорционально количество активных витков:
Где:
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
d – диаметр прутка, мм;
n – количество активных витков;
D – средний диаметр прутка, мм;
Просчитаем уменьшение рабочих витков на 1, 2 для задней подвески, для сравнения рассчитаем для стандартной подвески.
Жесткость стандартной пружины: С0=(78500*12,34)/(8*8*102,73)=25,917 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С1=(78500*12,34)/(8*7*102,73)=29,620 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С2=(78500*12,34)/(8*6*102,73)=34,557 Нмм/?
Как будет влиять изменение количества витков на деформацию пружины?
?=(4*Р*R3*n)/(G*r4); [мм]
Где:
? – деформация пружины, мм
Р – внешняя сила, Н
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
r – радиус прутка, мм;
n – количество витков;
R – радиус винтовой оси пружины, мм;
Сделаем расчет также для задней подвески автомобиля:
Деформация стандартной пружины от нагрузки 295*9,81=2893,95 Н (стандартная нагрузка)
?0=(4*2893,95*51,353*10)/(78500*6,154)=139,573 мм
Деформация пружины обрезанной на 1 виток:
?1=(4*2893,95*51,353*9)/(78500*6,154)=125,616 мм
Деформация пружины обрезанной на 2 витка:
?2=(4*2893,95*51,353*8)/(78500*6,154)=111,659 мм
В каких пределах у нас окажется дорожный просвет? В случае обрезания витков у нас меняется не только деформация пружины но и ее длина. При укорачивании на 1 виток длина уменьшится на шаг витка – 48,22 мм, на два витка – соответственно на два шага витка – 96,44 мм.
Итак при такой нагрузке и свободной длине пружины 434 мм мы получим общую длину пружины:
Для стандартной пружины – 294,427 мм
Для обрезанной на один виток – 260,164 мм
Для обрезанной на два витка – 225,901 мм
Получено, что изменяя количество активных витков, жесткость системы увеличивается тем более, чем больше удалено витков. Итак укоротив пружину на два витка мы увеличим ее жесткость на 33% и уменьшим ее длину под нагрузкой на 13% по отношению к стандартной.
Если считать, что пружина в задней подвеске стоит вертикально, то дорожный просвет уменьшится на величину изменения длины пружины под нагрузкой. Т.е в нашем случае для задней подвески он уменьшится на 68,5 мм. Если учесть, что дорожный просвет при полной нагрузке до балки заднего моста составляет 170 мм, то дорожный просвет уменьшится на 40%. Тем не менее укорачивая пружину не стоит рассчитывать на ресурс, сопоставимый с стандартной пружиной в связи возросших напряжений на оставшиеся витки. Также не следует укорачивать уже бывшие в употреблении пружины, лучше купить новые – стоят они не дорого. Обрезанный конец пружины следует опирать на чашку нижнего рычага (передняя подвеска), моста (задняя подвеска), но никак не в чашку кузова (если чего случиться поменять рычаг или переварить чашку гораздо дешевле, чем ремонтировать кузов).
Еще о чем надо знать обрезая пружины. К концам, шаг навивки у них уменьшается, образуя площадку для опирания. Обрезая витки эта площадка уменьшается(возрастают напряжения на чашку) и расположена она неравномерно, с некоторым эксцентриситетом — е. То есть в таком случае мы имеем нагружение в виде внецентренного сжатия. Пружина уже работает по другому.
Сила F, смещенная относительно оси на величину e вызовет чистый изгиб моментом
Так как плоскость действия изгибающих пар может не совпадать ни с одной из главных плоскостей инерции пружины, то в общем случае имеет место комбинация продольного сжатия и чистого косого изгиба.
Представьте себе зажатую между двумя пальцами маленькую пружинку. Ее можно просто сжимать и разжимать, при этом будет меняться только ее длина, но попробуйте сжать эту же пружинку упирая в пальцы не всю ее площадку, а только половину. Пружина будет сжиматься за счет витков и также за счет искривления. В таком случае ее характеристики могут быть совсем иные.
Как обрезать пружины?
Был момент оч интересовался данным вопросом выкладываю инфу вдруг, кому пригодится! (ну и что б не забыть или потерять)
В основном меняя пружины на нестандартные, преследуются несколько целей:
а) повысить или понизить дорожный просвет, что вызвано необходимостью эксплуатации автомобиля в тех или иных условиях;
б) повысить или понизить жесткость пружин, тесть найти компромисс между комфортом и управляемостью автомобиля.
Необходимо задаться условиями: что в конечном счете мы хотим получить.
В данном случае речь пойдет о конкретном автомобиле ваз 2101, так как этот автомобиль известен весьма большому количеству автолюбителей и будет более понятен.
И так дабы уменьшить большие крены в поворотах, раскачку кузова на продольных волнах и.т.д., всем понятно, что заменой одних пружин или амортизаторов нельзя найти компромисс между управляемостью и комфортом, только комплексными мерами можно достичь желаемых результатов. Но в данном случае мы не будем касаться амортизаторов, а лишь понизим дорожный просвет и увеличим жесткость системы. (в теории)
Для решения задачи мы должны знать условия итак, необходимые основные ТТХ 2101:
а) полная масса автомобиля, для активной езды смысла ставить паспортную снаряженную смысла нет, в авто грузим 2 пассажира и получаем: 955 кг + 80 кг +80 кг=1115 кг
б)масса, приходящаяся на переднюю ось снаряженного автомобиля – 430 кг
в)масса, приходящаяся на заднюю ось снаряженного автомобиля – 362 кг
цилиндрические пружины передней подвески:
а)свободная длина, мм – 360
б)внутренний диаметр пружины, мм — 346,8
в)диаметр прутка, мм – 13,13+0,05
г)количество витков – 8,83
д)длина под нагрузкой 628 кг, мм – 182
е)длина под нагрузкой 435 кг, мм маркировка гр. А желтого цвета — >232
цилиндрические пружины задней подвески:
а)диаметр прутка, мм – 12,3+0,5
б)внутренний диаметр пружины, мм – 102,7
в)количество рабочих(активных) витков – 8
г)количество витков — 10
д)длина пружины без нагрузки, мм – 434
е)длина под нагрузкой 295 кг, мм маркировка гр. А желтого цвета — >273
Самый простой способ понизить дорожный просвет – укоротить, обрезав один или несколько витков, стандартную пружину. Многие делают это не думая о последствиях. Возникает вопрос, что мы получим в результате? и как повлияет обрезанные витки на упруго–деформативные свойства пружины? и каким будет итог? вот мы и прикинем чтоб без кофейной гущи…
Жесткость пружины обратно пропорционально количество активных витков:
С=F/S=(G*d4)/(8*n*D3); Нмм/?
Где:
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
d – диаметр прутка, мм;
n – количество активных витков;
D – средний диаметр прутка, мм;
Просчитаем уменьшение рабочих витков на 1, 2 для задней подвески, для сравнения рассчитаем для стандартной подвески.
Жесткость стандартной пружины: С0=(78500*12,34)/(8*8*102,73)=25,917 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С1=(78500*12,34)/(8*7*102,73)=29,620 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С2=(78500*12,34)/(8*6*102,73)=34,557 Нмм/?
Как будет влиять изменение количества витков на деформацию пружины?
?=(4*Р*R3*n)/(G*r4); [мм]
Где:
? – деформация пружины, мм
Р – внешняя сила, Н
G – модуль сдвига, горячекатанных: 78500 Н/мм2, холоднокатанных 81400 Н/мм2;
r – радиус прутка, мм;
n – количество витков;
R – радиус винтовой оси пружины, мм;
Сделаем расчет также для задней подвески автомобиля:
Деформация стандартной пружины от нагрузки 295*9,81=2893,95 Н (стандартная нагрузка)
?0=(4*2893,95*51,353*10)/(78500*6,154)=139,573 мм
Деформация пружины обрезанной на 1 виток:
?1=(4*2893,95*51,353*9)/(78500*6,154)=125,616 мм
Деформация пружины обрезанной на 2 витка:
?2=(4*2893,95*51,353*8)/(78500*6,154)=111,659 мм
В каких пределах у нас окажется дорожный просвет? В случае обрезания витков у нас меняется не только деформация пружины, но и ее длина. При укорачивании на 1 виток длина уменьшится на шаг витка – 48,22 мм, на два витка – соответственно на два шага – 96,44 мм.
Итак, при такой нагрузке и свободной длине пружины 434 мм мы получим общую длину пружины:
стандартной пружины – 294,427 мм
обрезанной на один виток – 260,164 мм
обезанной на два витка – 225,901 мм
Получается, что изменяя количество активных витков, жесткость системы увеличивается тем более, чем больше удалено витков. Таким образом, укоротив пружину на два витка мы увеличим ее жесткость соответственно на 33% и уменьшаем ее длину под нагрузкой на 13% по отношению к стоку.
Будем считать, что пружина задней подвеске стоит вертикально, то значит просвет уменьшится на величину изменения длины пружины под нагрузкой, в нашем случае он уменьшится на 68,5 мм. Учитывая, что просвет при нагрузке до балки заднего моста составляет 170 мм, то просвет уменьшится на 40%. Но стоит отметить, укоротив пружину не стоит рассчитывать на ресурс, сравнимый со стандартной пружиной, в виду увеличения напряжения на оставшиеся витки. Кстате лучше укорачивать новые пружины, а не б/. Да, обрезанный конец пружины нужно опирать о чашку нижнего рычага передней подвески и соответственно моста задней подвеска, а не в чашку кузова.
Еще надо, учитывать, обрезая пружины, что шаг навивки ближе к концам уменьшается, образуя плоскость для упора. Обрезав виток, плоскости не будет соответственно возрастают напряжения на чашку, которая распространяется не равномерно, с некоторым эксцентриситетом — е (ru.wikipedia.org/wiki/Эксцентриситет). Получается, что мы имеем нагрузку в виде внецентренного сжатия и пружина уже работает по другому.
Сила F, смещенная относительно оси на величину e вызовет чистый изгиб моментом
М=F*е;
Учитывая, что плоскость действия изгибающих пар может не совпадать ни с одной из главных плоскостей инерции пружины, то имеем комбинацию вертикального сжатия и чистого кривого изгиба.
Можно еще обрезав пружину, дабы гарантировать более-менее равномерный упор на чашки попробовать отпустить последний виток, для такой процедуры достаточно нагреть до 600-650 С и остудить на открытом воздухе. Но естественно это проблематично в кустарных условиях, ибо нужно нагреть до высокой температуры только один виток, можно попробовать нагреть газовой горелкой, но угроза испортить деталь по-прежнему будет существовать.
Вся правда об обрезке пружин.
Меняя пружины на нестандартные, в основном преследуются несколько целей:
повысить или понизить дорожный просвет (что вызвано необходимостью эксплуатации автомобиля в тех или иных условиях)
повысить или понизить жесткость пружин (найти компромисс между комфортом и управляемостью автомобиля)
Необходимо задаться условиями: что в конечном счете мы хотим получить. Далее речь пойдет о конкретном автомобиле – вазовской классике 2101, как первенца семейства этих автомобилей. Сейчас многих поклонников этих автомобилей не устраивает многое в поведении автомобиля на дороге. Большие крены в поворотах, раскачка кузова на продольных волнах и.т.д. Надеюсь всем понятно, что заменой одних пружин или амортизаторов нельзя найти компромисс между управляемостью и комфортом, только комплексными мерами можно достичь желаемых результатов. Сейчас мы не будем касаться амортизаторов, а зададимся целью понизить дорожный просвет и увеличить жесткость системы.
Итак, основная техническая характеристика ВАЗ 2101
полная масса автомобиля, кг (для спортивной езды нет смысла принимать ее из заводской инструкции с 4 мя пассажирами и 50 кг в багажнике, имеет смысл загрузить автомобиль 2 мя пассажирами) – 955 кг + 80 кг +80 кг=1115 кг
масса, приходящаяся на переднюю ось снаряженного автомобиля – 430 кг
масса, приходящаяся на заднюю ось снаряженного автомобиля – 362 кг
цилиндрические пружины передней подвески:
свободная длина, мм – 360
внутренний диаметр пружины, мм —
диаметр прутка, мм – 13,13+0,05
количество витков – 8,83
длина под нагрузкой 628 кг, мм – 182
длина под нагрузкой 435 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) — >232
цилиндрические пружины задней подвески:
диаметр прутка, мм – 12,3+0,5
внутренний диаметр пружины, мм – 102,7
количество рабочих(активных) витков – 8
количество витков — 10
длина пружины без нагрузки, мм – 434
длина под нагрузкой 295 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) — >273
Самый простой способ понизить дорожный просвет – укоротить, обрезав один или несколько витков, стандартную пружину. Многие делают это не задумываясь о последствиях. Возникает вопрос, что мы получим в результате? Как повлияет обрезанные витки на упруго–деформативные свойства пружины?
Жесткость пружины обратно пропорционально количество активных витков:
Где:
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
d – диаметр прутка, мм;
n – количество активных витков;
D – средний диаметр прутка, мм;
Просчитаем уменьшение рабочих витков на 1, 2 для задней подвески, для сравнения рассчитаем для стандартной подвески.
Жесткость стандартной пружины: С0=(78500*12,34)/(8*8*102,73)=25,917 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С1=(78500*12,34)/(8*7*102,73)=29,620 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С2=(78500*12,34)/(8*6*102,73)=34,557 Нмм/?
Как будет влиять изменение количества витков на деформацию пружины?
?=(4*Р*R3*n)/(G*r4); [мм]
Где:
? – деформация пружины, мм
Р – внешняя сила, Н
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
r – радиус прутка, мм;
n – количество витков;
R – радиус винтовой оси пружины, мм;
Сделаем расчет также для задней подвески автомобиля:
Деформация стандартной пружины от нагрузки 295*9,81=2893,95 Н (стандартная нагрузка)
?0=(4*2893,95*51,353*10)/(78500*6,154)=139,573 мм
Деформация пружины обрезанной на 1 виток:
?1=(4*2893,95*51,353*9)/(78500*6,154)=125,616 мм
Деформация пружины обрезанной на 2 витка:
?2=(4*2893,95*51,353*8)/(78500*6,154)=111,659 мм
В каких пределах у нас окажется дорожный просвет? В случае обрезания витков у нас меняется не только деформация пружины но и ее длина. При укорачивании на 1 виток длина уменьшится на шаг витка – 48,22 мм, на два витка – соответственно на два шага витка – 96,44 мм.
Итак при такой нагрузке и свободной длине пружины 434 мм мы получим общую длину пружины:
Для стандартной пружины – 294,427 мм
Для обрезанной на один виток – 260,164 мм
Для обрезанной на два витка – 225,901 мм
Получено, что изменяя количество активных витков, жесткость системы увеличивается тем более, чем больше удалено витков. Итак укоротив пружину на два витка мы увеличим ее жесткость на 33% и уменьшим ее длину под нагрузкой на 13% по отношению к стандартной.
Если считать, что пружина в задней подвеске стоит вертикально, то дорожный просвет уменьшится на величину изменения длины пружины под нагрузкой. Т.е в нашем случае для задней подвески он уменьшится на 68,5 мм. Если учесть, что дорожный просвет при полной нагрузке до балки заднего моста составляет 170 мм, то дорожный просвет уменьшится на 40%. Тем не менее укорачивая пружину не стоит рассчитывать на ресурс, сопоставимый с стандартной пружиной в связи возросших напряжений на оставшиеся витки. Также не следует укорачивать уже бывшие в употреблении пружины, лучше купить новые – стоят они не дорого. Обрезанный конец пружины следует опирать на чашку нижнего рычага (передняя подвеска), моста (задняя подвеска), но никак не в чашку кузова (если чего случиться поменять рычаг или переварить чашку гораздо дешевле, чем ремонтировать кузов).
Еще о чем надо знать обрезая пружины. К концам, шаг навивки у них уменьшается, образуя площадку для опирания. Обрезая витки эта площадка уменьшается(возрастают напряжения на чашку) и расположена она неравномерно, с некоторым эксцентриситетом — е. То есть в таком случае мы имеем нагружение в виде внецентренного сжатия. Пружина уже работает по другому.
Сила F, смещенная относительно оси на величину e вызовет чистый изгиб моментом
Так как плоскость действия изгибающих пар может не совпадать ни с одной из главных плоскостей инерции пружины, то в общем случае имеет место комбинация продольного сжатия и чистого косого изгиба.
Представьте себе зажатую между двумя пальцами маленькую пружинку. Ее можно просто сжимать и разжимать, при этом будет меняться только ее длина, но попробуйте сжать эту же пружинку упирая в пальцы не всю ее площадку, а только половину. Пружина будет сжиматься за счет витков и также за счет искривления. В таком случае ее характеристики могут быть совсем иные.