Konštanta pružiny zavesenia automobilu je sila potrebná na stlačenie pružiny zavesenia o jednu jednotku dĺžky. Ak zaťaženie 500 N stlačí vinutú pružinu o 10 mm, konštanta pružiny je 50 N/mm. Inžinieri používajú toto číslo na predpovedanie jazdného komfortu, nakláňania karosérie, nosnosti a frekvencie odpruženia. Výber správnej konštanty pružiny nie je o tom, aby bola pružina čo najtvrdšia alebo čo najmäkšia; ide o prispôsobenie tuhosti pruženia hmotnosti vozidla, zamýšľanému použitiu a tlmeniu.
Definícia a Hookov zákon
Pružina odpruženia automobilu sa v rámci svojho normálneho prevádzkového rozsahu správa ako lineárny elastický prvok. Hookov zákon hovorí, že sila je úmerná vychýleniu:
F = k x
kde F je použitá sila, x je priehyb a k je konštanta pružiny. Pre závesnú pružinu je k zvyčajne vyjadrené ako newtony na milimeter (N/mm) alebo newtony na meter (N/m). Jeden N/mm sa rovná 1000 N/m.
Na meranie k umiestnite pružinu do testeru kompresie, zaznamenajte zaťaženie v dvoch alebo viacerých bodoch vychýlenia a vydeľte zmenu zaťaženia zmenou priehybu:
k = (F2 - F1) / (x2 - x1)
- Ak pružina potrebuje 1200 N na stlačenie z voľnej dĺžky na 20 mm a 1800 N na stlačenie na 40 mm, potom k = (1800 - 1200) / (40 - 20) = 30 N/mm.
- Mäkšia pružina môže mať rýchlosť blízko 20 N/mm, zatiaľ čo výkonná pružina môže dosiahnuť 70 N/mm alebo viac.
Prečo konštanta jari ovplyvňuje jazdu a ovládateľnosť
Odpružené pružiny definujú prirodzenú frekvenciu odpruženej hmoty. S pevným telesom s hmotnosťou m na pružine k v jednom rohu je jazdná frekvencia:
f = (1 / 2π) x sqrt (k / m)
Pre typický osobný automobil je jazdná frekvencia zvyčajne okolo 1,0 až 1,5 Hz. Vyššia tuhosť pruženia zvyšuje túto frekvenciu a robí vozidlo pocitovo pevnejším; nižšia sadzba ho znižuje a robí auto pocitovo mäkšie.
- Vyššia konštanta pruženia: menšie nakláňanie a náklon karosérie, rýchlejšia odozva riadenia, väčšia nosnosť, ale drsnejšie nárazy a menšia priľnavosť na nerovnom asfalte.
- Nižšia tuhosť pruženia: plynulejšia jazda, lepší kontakt pneumatiky na malých nerovnostiach, ale väčší pohyb tela a väčšie riziko, že sa pri zaťažení dostane na dno.
- Pružina a tlmič musia byť zladené. Pružina vysokej rýchlosti so slabým tlmením môže po náraze pokračovať v oscilácii.
Rohová hmota zahŕňa odpruženú hmotu, ale nie neodpružené komponenty, ako sú kolesá a ovládacie ramená. Preto tá istá pružina pôsobí inak na ťažšom aute a na ľahšom aute.
Typické jarné konštantné rozsahy
Neexistuje jediná správna konštanta pruženia pre všetky autá. Konštruktéri odpruženia vyberajú sadzby na základe zaťaženia nápravy, zdvihu odpruženia, cieľových hodnôt tuhosti nakláňania a kvality jazdy.
| Kategória vozidla | Typická tuhosť pružiny (N/mm) |
|---|---|
| Ľahké mestské auto | 20-28 |
| Sedan strednej triedy | 30-45 |
| SUV / ľahký nákladný automobil | 40–60 |
| Orientovaný na výkon / trať | 50-80 |
Tieto čísla predstavujú vlastnú rýchlosť vinutej pružiny. Efektívna miera na kolese môže byť odlišná, keď geometria odpruženia zosilňuje alebo znižuje pohyb pružiny.
Jarná sadzba vs. Wheel Rate
Keď je pružina pripevnená k riadiacemu ramenu alebo vzpere MacPherson, vertikálna sila na kontaktnej ploche pneumatiky nie je vždy rovnaká ako sila pružiny. Pomer zdvihu pružiny k zdvihu kolesa sa nazýva pohybový pomer. Efektívna vertikálna rýchlosť na kolese je:
tuhosť kolesa = tuhosť pruženia x (zdvih pružiny / zdvih kolesa)²
Ak sa pružina stlačí o 0,6 mm, keď sa koleso pohne o 1,0 mm, tuhost kolesa je len 0,36-násobok tuhosti pružiny. Vozidlo s pružinou 40 N/mm by teda malo v tomto rohu efektívnu rýchlosť kolies asi 14,4 N/mm. Tento výpočet je nevyhnutný pri porovnávaní uvedených pružinových konštánt medzi rôznymi konštrukciami zavesenia.
Ako si vybrať správnu konštantu pružiny
Pred výberom náhradnej alebo upravenej pružiny odpruženia definujte cieľové zaťaženie, povolený zdvih a požadovanú frekvenciu jazdy.
- Začnite s pôvodnou pružinou výrobcu a voľnou dĺžkou pre štandardnú výmenu.
- Pre nosnú aplikáciu zvoľte pružinu s vyššou tuhosťou pri normálnej svetlej výške, nie jednoducho dlhšiu pružinu.
- Pri zníženom aute ponechajte dostatočný zdvih, aby sa pružina nenamotala.
- Skontrolujte charakteristiky kompresie a odskoku tlmiča; tuhost pružiny, ktorá je príliš ďaleko od nastavenia tlmiča, spôsobuje rušnú alebo plynulú jazdu.
- Zvážte progresívne pružiny, ak chcete pohodlnú odozvu pri nízkych rýchlostiach a pevnejšiu rýchlosť pri zaťažení alebo v zákrutách.
Továrenské náhradné pružiny
Pružiny odpruženia na výmenu pôvodného vybavenia by mali obnoviť továrenskú konštantu pružiny, voľnú dĺžku a dizajn sedla. Správna náhrada OE sa vyrába s podobným priemerom drôtu, počtom aktívnych cievok a celkovým počtom cievok ako originál.
OE náhradné pružiny odpruženia pre osobné a nákladné autá Tento zoznam zahŕňa náhradné pružiny podľa továrenských špecifikácií určené na obnovenie pôvodnej svetlej výšky a tuhosti pružiny. Vyhovuje majiteľom, ktorí uprednostňujú predvídateľné ovládanie a pohodlie bez zmeny geometrie odpruženia vozidla. Zobraziť produkt → Upravené a výkonné pružiny
Upravené pružiny odpruženia sú zvyčajne namontované v nižšej svetlej výške a s vyššou konštantou pruženia, aby sa znížilo nakláňanie karosérie. Účelom nie je jednoducho urobiť auto tuhšie; je to posunúť použiteľný frekvenčný rozsah smerom k lepšej odozve riadenia a stabilite za cenu určitej poddajnosti jazdy.
Upravené pružiny pre terénne a cestné autá Vylepšené pružiny sa tu zameriavajú na znížené nakláňanie karosérie a nižšiu svetlú výšku a zároveň zlepšujú odozvu riadenia. Slúžia nadšencom, ktorí akceptujú tuhšiu poddajnosť pre lepšiu stabilitu na chodníku alebo náročnom teréne. Zobraziť produkt → Pre podrobné porovnanie lineárnych a progresívnych návrhov si prečítajte ako sa porovnávajú lineárne a progresívne hodnoty pružín .
Overenie jarnej konštanty
Výrobné závesné pružiny nie sú definované len voľnou dĺžkou. Spoľahlivý dodávateľ meria zaťaženie v špecifikovaných výškach stlačenia a uvádza tuhost pružiny v rámci tolerancie.
- Nainštalujte pružinu na kalibrovaný tester kompresie.
- Umiestnite pružinu medzi ploché dosky alebo pružinové sedlá, ktoré zodpovedajú geometrii vozidla.
- Stlačte pružinu do výšky predpätia a zaznamenajte silu.
- Stlačte do druhej definovanej výšky a znova zaznamenajte silu.
- Odčítajte dve zaťaženia a vydeľte ich priehybom, aby ste získali konštantu pružiny.
Výrobcovia, ktorí dodržiavajú postupy kvality IATF/TS16949, zvyčajne riadia tuhosť pružín s toleranciou približne ±5 % pre štandardné špirálové pružiny. Zaťaženie v špecifikovanej výške je často praktickejším akceptačným kritériom ako samotná teoretická konštanta pružiny.
Zhejiang Zongheng Spring Co., Ltd. používa tento prístup merania vo svojom laboratóriu pomocou záťažových testerov, únavových testerov a zariadení na analýzu materiálov na overenie konzistencie šarže. Ak potrebujete pružiny s definovanou konštantou pružiny, kontaktujte náš inžiniersky tím s typom vášho vozidla, cieľovou sadzbou a požiadavkami na zaťaženie.
Často kladené otázky Konštantná pružina odpruženia
Aká je typická konštanta pružiny pre pružinu odpruženia automobilu?
Väčšina vinutých pružín osobných automobilov má lineárnu rýchlosť medzi 20 a 60 N/mm. Kompaktné autá majú tendenciu byť blízko spodnej časti, zatiaľ čo SUV a výkonné autá sú blízko vyššej kategórie. Presná hodnota závisí od zaťaženia nápravy a konštrukcie zavesenia.
Je vyššia konštanta pružiny vždy tuhšia?
Áno, pre lineárnu pružinu. Vyššie k znamená, že na každý milimeter vychýlenia je potrebná väčšia sila. Pocit však závisí aj od pomeru pohybu, tlmenia, tuhosti pneumatík a dorazov.
Môžem zmerať konštantu pružiny bez odstránenia pružiny?
Nie presne. Pružinu je potrebné z auta vyložiť alebo aspoň zmerať na závesnom dynamometri, aby sa získala spoľahlivá krivka zaťaženie-deformácia. Výpočty rýchlosti kolies z testov odrazu sú užitočné na overenie, ale zahŕňajú vplyv pneumatík a puzdier.
Čo sa stane, ak je konštanta pružiny príliš vysoká?
Príliš vysoká miera znižuje využitie zdvihu odpruženia, prenáša viac otrasov na karosériu a znižuje poddajnosť pneumatík na nerovnom povrchu. Môže tiež prekonať tlmič a spôsobiť, že vozidlo bude skákať.
Môže rezanie vinutej pružiny zmeniť jej konštantu pružiny?
Rezanie závitu odstraňuje aktívne závity a zvyšuje rýchlosť pružiny, ale tiež mení dosadacie plochy pružiny a môže vytvárať koncentrácie napätia. Nie je to spoľahlivý spôsob vyladenia odpruženia a zvyčajne sa neodporúča pre cestné vozidlá.
