Λύσεις — Κεφάλαιο 4: Σύστημα Ανάρτησης (σελ. 272-273) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — Κεφάλαιο 4: Σύστημα Ανάρτησης
Λύσεις στις 16 ερωτήσεις του Κεφαλαίου 4: είδη αναρτήσεων, ελατήρια (ημιελλειπτικά, ελικοειδή, στρεπτικές ράβδοι), αμορτισέρ, ανάρτηση Μακ-Φέρσον, υδροπνευματική ανάρτηση, αεροελατήρια, σταθεροποιητές, βλάβες-συντήρηση.
Προορισμός συστήματος ανάρτησης
Ερώτηση: Ποιον προορισμό έχει το σύστημα ανάρτησης;
Απάντηση:
- Ορίζουμε το σύστημα ανάρτησης ως ελαστικό σύνδεσμο ανάμεσα στις αναρτημένες και στις μη αναρτημένες μάζες.
- Αναφέρουμε ότι μεταδίδει όλες τις δυνάμεις της κίνησης (βάρους, αδράνειας, επιτάχυνσης, επιβράδυνσης).
- Καταλήγουμε στα αποτελέσματα: άνεση επιβατών, ασφάλεια φορτίου, επαφή τροχών-δρόμου, ευστάθεια.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το σύστημα ανάρτησης είναι ένα είδος ελαστικού συνδέσμου, το οποίο συνδέει με ελαστικότητα αλλά και με ασφάλεια τόσο τις αναρτημένες μάζες (αμάξωμα, πλαίσιο, κινητήρας κ.λπ.), όσο και τις μη αναρτημένες (τροχούς κ.λπ.), μεταδίδοντας από τις πρώτες στις δεύτερες και αντίστροφα όλες τις δυνάμεις που δημιουργούνται κατά την κίνηση του οχήματος (βάρους, αδράνειας, επιτάχυνσης, επιβράδυνσης). Επιπλέον, εξασφαλίζει άνεση στους επιβάτες και ασφάλεια στο φορτίο, περιορίζοντας την καταπόνηση των τμημάτων του οχήματος από τους κραδασμούς και εξασφαλίζοντας τη συνεχή επαφή των τροχών με το δρόμο και την ευστάθεια του οχήματος κατά την πορεία.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ελαστικός σύνδεσμος αναρτημένων-μη αναρτημένων μαζών: εξασφαλίζει άνεση, ασφάλεια φορτίου, επαφή τροχών-δρόμου και ευστάθεια
Είδη συστημάτων ανάρτησης
Ερώτηση: Πόσα και ποια είδη συστημάτων ανάρτησης χρησιμοποιούνται;
Απάντηση:
- Ανατρέχουμε στην ταξινόμηση των αναρτήσεων του κεφαλαίου.
- Απαριθμούμε τα τρία είδη: άκαμπτοι άξονες, ημιάκαμπτοι άξονες, ανεξάρτητη ανάρτηση τροχών.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Χρησιμοποιούνται τρία βασικά είδη συστημάτων ανάρτησης: α) Συστήματα ανάρτησης με σταθερούς ή άκαμπτους άξονες, β) Συστήματα ανάρτησης με ημιάκαμπτους άξονες, και γ) Συστήματα με ανεξάρτητη ανάρτηση τροχών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τρία: με άκαμπτους άξονες, με ημιάκαμπτους άξονες, με ανεξάρτητη ανάρτηση τροχών
Πλεονεκτήματα ανεξάρτητης ανάρτησης
Ερώτηση: Τι επιπλέον προσφέρει η ανεξάρτητη ανάρτηση σε σχέση με την ανάρτηση που έχουν οι άκαμπτοι άξονες;
Απάντηση:
- Περιγράφουμε το μειονέκτημα του άκαμπτου άξονα: ο ένας τροχός επηρεάζει τον άλλο και το αμάξωμα γέρνει.
- Εξηγούμε ότι στην ανεξάρτητη ανάρτηση κάθε τροχός κινείται κατακόρυφα χωρίς να επηρεάζει τον άλλο ή το αμάξωμα.
- Προσθέτουμε τη μείωση του βάρους των μη αναρτημένων μαζών.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στους άκαμπτους άξονες, κατά την κίνηση σε δρόμο με εγκάρσια κλίση ή βαθμίδα, ο ένας τροχός επηρεάζει τον άλλο και το αμάξωμα παρουσιάζει σημαντική κλίση. Στην ανεξάρτητη ανάρτηση, αντίθετα, κάθε τροχός είναι στερεωμένος ανεξάρτητα από τον άλλο με βραχίονα στο πλαίσιο ή το αμάξωμα, οπότε μπορεί να κινηθεί μόνο κατακόρυφα, ανεξάρτητα από τον άλλο τροχό, ακόμη και σε αντίθετες κατευθύνσεις, χωρίς η κίνηση του ενός να επηρεάζει την κίνηση του άλλου ή να μεταδίδεται στο αμάξωμα. Επιπλέον, το βάρος των μη αναρτημένων μαζών ελαττώνεται σημαντικά, γεγονός που κάνει την ανάρτηση περισσότερο αποτελεσματική.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ανεξάρτητη κατακόρυφη κίνηση κάθε τροχού χωρίς μεταφορά κλίσης στο αμάξωμα, και μικρότερο βάρος μη αναρτημένων μαζών
Είδη ελατηρίων ανάρτησης
Ερώτηση: Πόσα είδη ελατηρίων ανάρτησης χρησιμοποιούνται, ποια είναι αυτά και ποια χρησιμοποιούνται περισσότερο και πού;
Απάντηση:
- Απαριθμούμε τα τρία είδη ελατηρίων: ημιελλειπτικά, ελικοειδή, στρεπτικές ράβδοι.
- Αντιστοιχίζουμε το καθένα με τη χρήση του: ημιελλειπτικά κυρίως στα βαριά οχήματα, ελικοειδή στις ανεξάρτητες αναρτήσεις επιβατικών, στρεπτικές ράβδοι σε ανεξάρτητες αναρτήσεις.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Χρησιμοποιούνται τρία είδη ελατηρίων ανάρτησης: α) Τα ημιελλειπτικά ελατήρια, β) Τα ελικοειδή ελατήρια και γ) Οι στρεπτικές ράβδοι. Τα ημιελλειπτικά ελατήρια χρησιμοποιούνται σήμερα σπανιότερα στα μικρά επιβατικά αυτοκίνητα, αλλά σχεδόν αποκλειστικά στα βαριά οχήματα (φορτηγά κ.λπ.). Τα ελικοειδή ελατήρια χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα ανεξάρτητης ανάρτησης των σύγχρονων επιβατικών αυτοκινήτων, ενώ οι στρεπτικές ράβδοι χρησιμοποιούνται επίσης σε ανεξάρτητες αναρτήσεις, τόσο πρόσθιων όσο και οπίσθιων τροχών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τρία είδη: ημιελλειπτικά (κυρίως βαριά οχήματα), ελικοειδή (ανεξάρτητη ανάρτηση επιβατικών), στρεπτικές ράβδοι
Ανάρτηση με ελικοειδές ελατήριο
Ερώτηση: Περιγράψτε, σύντομα, μία ανάρτηση με ελικοειδές ελατήριο.
Απάντηση:
- Περιγράφουμε το ελατήριο: χαλύβδινη ράβδος περιελιγμένη ελικοειδώς που δέχεται μόνο θλιπτικά φορτία.
- Δείχνουμε πού τοποθετείται: ανάμεσα στο ψαλίδι και το αμάξωμα ή πλαίσιο.
- Εξηγούμε ότι οι υπόλοιπες δυνάμεις μεταφέρονται με συγκρατητικούς βραχίονες ή ελκυστήρες.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το ελικοειδές ελατήριο αποτελείται από κυκλικής διατομής χαλύβδινη ράβδο περιελιγμένη ελικοειδώς. Δέχεται μόνο θλιπτικά φορτία και τοποθετείται, σε συστήματα ανεξάρτητης ανάρτησης, ανάμεσα στον άνω ή κάτω βραχίονα (ψαλίδι) και το αμάξωμα ή πλαίσιο, σε κατάλληλες υποδοχές. Επειδή δεν μεταφέρει δυνάμεις επιτάχυνσης, επιβράδυνσης ή αντίδρασης, χρησιμοποιεί συγκρατητικούς βραχίονες ή ελκυστήρες ράβδους για τη μεταφορά αυτών των δυνάμεων. Σε σχέση με το ημιελλειπτικό, το ελικοειδές ελατήριο έλυσε το πρόβλημα της σκληρότητας και επέτρεψε την ανεξάρτητη τοποθέτηση σε κάθε τροχό.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Χαλύβδινη ράβδος περιελιγμένη ελικοειδώς, δέχεται μόνο θλιπτικά φορτία, ανάμεσα σε βραχίονα και αμάξωμα, με συγκρατητικούς βραχίονες για τις υπόλοιπες δυνάμεις
Ανάρτηση με γόνατα Μακ-Φέρσον
Ερώτηση: Περιγράψτε, σύντομα, μία ανάρτηση με γόνατα Μακ - Φέρσον.
Απάντηση:
- Εντοπίζουμε τη βασική διαφορά: καταργείται το άνω ψαλίδι και τη θέση του παίρνει το γόνατο με τον αποσβεστήρα.
- Περιγράφουμε τις συνδέσεις: κάτω με τη βάση του ακραξονίου και το κάτω ψαλίδι, πάνω με το αμάξωμα μέσω ελαστικού συνδέσμου, με ομοαξονικό ελικοειδές ελατήριο.
- Αναφέρουμε τα πλεονεκτήματα: απλότητα, μικρό βάρος, εξοικονόμηση χώρου.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην ανάρτηση με γόνατο Μακ-Φέρσον καταργείται το άνω ψαλίδι της κλασικής ανεξάρτητης ανάρτησης· τη θέση του παίρνει το γόνατο, δηλαδή μια βάση και ένας σωλήνας που φιλοξενεί τον αποσβεστήρα ταλαντώσεων (αμορτισέρ). Το σύνολο γόνατο-αμορτισέρ συνδέεται στο κάτω μέρος του με τη βάση του ακραξονίου, η οποία -με παρεμβολή του αγκωνωτού βραχίονα διεύθυνσης- συνδέεται μέσω σφαιρικού συνδέσμου με το κάτω ψαλίδι. Το επάνω μέρος του αποσβεστήρα συνδέεται με ομοαξονική παρεμβολή και κατάλληλες εγκαταστάσεις ενός ελικοειδούς ελατηρίου σε ενισχυμένη περιοχή του αμαξώματος, μέσω ελαστικού συνδέσμου. Το σύστημα αυτό συνδυάζει απλότητα, μικρό βάρος και αξιοπιστία, ενώ, καταργώντας το άνω ψαλίδι, εξοικονομεί χώρο για την εγκάρσια τοποθέτηση του κινητήρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Καταργεί το άνω ψαλίδι· γόνατο με αμορτισέρ συνδέεται κάτω με τη βάση ακραξονίου/κάτω ψαλίδι και πάνω με το αμάξωμα μέσω ελαστικού συνδέσμου
Ανάρτηση με ημιελλειπτικό ελατήριο
Ερώτηση: Περιγράψτε, σύντομα, μία ανάρτηση με ημιελλειπτικό ελατήριο.
Απάντηση:
- Περιγράφουμε την κατασκευή: σειρά χαλύβδινων ελασμάτων μειούμενου μήκους με κεντρικό πείρο.
- Εξηγούμε τη στερέωση: σταθερή άρθρωση στο ένα «μάτι», «σκουλαρίκι» στο άλλο, «ζιγκιά» στον άξονα.
- Προσθέτουμε την ενίσχυση στα βαριά οχήματα με «παραμάνες» ή «κόντρα σούστες».
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το ημιελλειπτικό ελατήριο αποτελείται από μια σειρά χαλύβδινων ελασμάτων μειούμενου διαδοχικά μήκους, τοποθετημένων το ένα πάνω στο άλλο και συνδεδεμένων στο μέσο τους με έναν κεντρικό πείρο. Το πρώτο, μακρύτερο έλασμα («μάνα») κάμπτεται στα άκρα του σχηματίζοντας δύο «μάτια», με τα οποία το ελατήριο στερεώνεται στο πλαίσιο: το ένα άκρο με σταθερή άρθρωση (πείρος με ορειχάλκινο ή ελαστικό δακτύλιο) και το άλλο με διπλή άρθρωση («σκουλαρίκι») που επιτρέπει την αυξομείωση του μήκους του ελατηρίου καθώς φορτίζεται. Το ελατήριο στηρίζεται στον άξονα με στηρίγματα σε σχήμα U («ζιγκιά»). Στα βαριά οχήματα ενισχύεται με επιπλέον ελάσματα («παραμάνες») ή και βοηθητικά ελατήρια («κόντρα σούστες»).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σειρά χαλύβδινων ελασμάτων μειούμενου μήκους με κεντρικό πείρο· σταθερή άρθρωση στο ένα άκρο, «σκουλαρίκι» στο άλλο, στερέωση στον άξονα με ζιγκιά
Ανάρτηση με στρεπτική ράβδο
Ερώτηση: Πώς διαμορφώνεται η ανάρτηση με στρεπτική ράβδο;
Απάντηση:
- Εξηγούμε την αρχή: αξιοποιείται η ελαστικότητα σε στρέψη χαλύβδινης ράβδου.
- Περιγράφουμε τις συνδέσεις: ένα άκρο σταθερό στο πλαίσιο, το άλλο σε αιωρούμενο βραχίονα που φέρει τον τροχό.
- Σημειώνουμε ότι οι ράβδοι τοποθετούνται κατά μήκος ή εγκάρσια.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην ανάρτηση με στρεπτική ράβδο εφαρμόζεται η ελαστικότητα σε στρέψη μιας κυκλικής διατομής χαλύβδινης ράβδου από χάλυβα ελατηρίων. Το ένα άκρο της ράβδου συνδέεται σταθερά στο πλαίσιο μέσω ειδικού μπρακέτου, ενώ το άλλο άκρο συνδέεται σε έναν αιωρούμενο βραχίονα, πάνω στον οποίο στηρίζεται ο τροχός. Έτσι, κάθε αιώρηση του τροχού και του βραχίονά του προκαλεί καταπόνηση σε στρέψη της ράβδου (η παραμόρφωση εμφανίζεται ως «γωνία συστροφής») και τάσεις επαναφοράς στην αρχική της θέση. Η τοποθέτηση των στρεπτικών ράβδων μπορεί να γίνει είτε κατά μήκος του αυτοκινήτου είτε εγκάρσια.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Χαλύβδινη ράβδος καταπονούμενη σε στρέψη: ένα άκρο σταθερό στο πλαίσιο, το άλλο σε αιωρούμενο βραχίονα που φέρει τον τροχό
Αποσβεστήρας ταλαντώσεων - λειτουργία
Ερώτηση: Τι είναι ο αποσβεστήρας ταλαντώσεων και πώς λειτουργεί ο αποσβεστήρας τηλεσκοπικού τύπου;
Απάντηση:
- Ορίζουμε τον αποσβεστήρα ως εξάρτημα που αποσβένει τις ταλαντώσεις των ελατηρίων.
- Περιγράφουμε τον τηλεσκοπικό τύπο: έμβολο με βαλβίδες μέσα σε κύλινδρο με υγρό.
- Εξηγούμε ότι το υγρό περνά από μικρές οπές ή βαλβίδες και η αντίσταση που δημιουργείται αποσβένει την ταλάντωση.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο αποσβεστήρας ταλαντώσεων (αμορτισέρ) είναι ένα εξάρτημα που τοποθετείται μεταξύ αναρτημένων και μη αναρτημένων μαζών, με σκοπό την απόσβεση των ταλαντώσεων που δημιουργούν τα ελατήρια της ανάρτησης, οι οποίες είναι ενοχλητικές για τους επιβάτες. Ο πιο διαδεδομένος τύπος είναι ο υδραυλικός τηλεσκοπικός αποσβεστήρας διπλής ενέργειας, ο οποίος αποτελείται από έναν εσωτερικό κύλινδρο με ένα έμβολο που φέρει βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής, μέσα σε έναν εξωτερικό κύλινδρο που χρησιμεύει ως αποθήκη υγρού. Όταν ο τροχός συναντήσει εμπόδιο, το έμβολο κινείται και το υγρό αναγκάζεται να περάσει από πολύ μικρής διαμέτρου οπές ή βαλβίδες, δημιουργώντας αντίσταση στην κίνηση του εμβόλου. Αυτή η αντίσταση ρυθμίζει την αποσβεστική ικανότητα του αμορτισέρ, επιβραδύνοντας την απόκριση της ανάρτησης και πετυχαίνοντας φθίνουσα (και όχι αέναη) ταλάντωση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Εξάρτημα απόσβεσης ταλαντώσεων του ελατηρίου· ο τηλεσκοπικός τύπος αναγκάζει το λάδι να περνά από μικρές οπές/βαλβίδες μέσω εμβόλου, δημιουργώντας αντίσταση
Σταθερά ελατηρίου
Ερώτηση: Τι ονομάζεται «σταθερά» ενός ημιελλειπτικού και ενός ελικοειδούς ελατηρίου ανάρτησης;
Απάντηση:
- Δίνουμε τον ορισμό: σταθερά c είναι η δύναμη που προκαλεί παραμόρφωση 0,01 m (1 cm), δηλαδή \( c = F/x \).
- Ερμηνεύουμε: μικρή c σημαίνει μαλακό ελατήριο, μεγάλη c σκληρό.
- Διακρίνουμε γραμμική χαρακτηριστική (ευθεία) και προοδευτική χαρακτηριστική (καμπύλη), όπως στα ημιελλειπτικά.
Σύνοψη: (ενδεικτική) «Σταθερά c» ενός ελατηρίου ονομάζεται η δύναμη F που, όταν εφαρμοστεί σε αυτό, προκαλεί παραμόρφωσή του (μεταβολή μήκους) κατά 0,01 m (1 cm), δηλαδή c = F/x, εκφρασμένη σε Νιούτον ανά μέτρο (N/m). Όσο μικρότερη είναι η σταθερά c ενός ελατηρίου, τόσο αυτό είναι πιο εύκαμπτο (πιο μαλακό), ενώ όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο το ελατήριο είναι πιο σκληρό. Στα συνήθη ελατήρια, μέσα στα όρια αναλογίας δυνάμεων-παραμορφώσεων (νόμος του Ηοοκ), η χαρακτηριστική γραμμή είναι ευθεία («γραμμική χαρακτηριστική»), ενώ σε άλλα, όπως τα κωνικά ελικοειδή ή τα ημιελλειπτικά, η σκληρότητα αυξάνεται δυσανάλογα με το μήκος, δίνοντας «προοδευτική χαρακτηριστική» (καμπύλη γραμμή).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- c = F/x (N/m): η δύναμη που προκαλεί παραμόρφωση 1 cm· μικρότερη c σημαίνει πιο μαλακό ελατήριο
Εγκατάλειψη ολόσωμου άξονα σε μικρά επιβατικά
Ερώτηση: Για ποιους λόγους έχει εγκαταλειφθεί πλέον ο ολόσωμος άξονας στα μικρά επιβατικά αυτοκίνητα;
Απάντηση:
- Περιγράφουμε τα μειονεκτήματα του ολόσωμου άξονα: αλληλεπίδραση των τροχών και κλίση του αμαξώματος.
- Προσθέτουμε το μεγάλο βάρος των μη αναρτημένων μαζών.
- Αντιπαραβάλλουμε τα πλεονεκτήματα της ανεξάρτητης ανάρτησης.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο ολόσωμος (άκαμπτος) άξονας έχει εγκαταλειφθεί στα μικρά επιβατικά αυτοκίνητα διότι, στην ανάρτηση αυτού του τύπου, ο ένας τροχός επηρεάζει τον άλλο μέσω του κοινού άξονα, με αποτέλεσμα το αμάξωμα να παρουσιάζει σημαντική κλίση σε δρόμο με εγκάρσια κλίση ή βαθμίδα, ενώ επιπλέον το βάρος των μη αναρτημένων μαζών (ολόκληρος ο άξονας με το διαφορικό) είναι μεγάλο, κάτι που κάνει την ανάρτηση λιγότερο αποτελεσματική. Αντίθετα, με την ανεξάρτητη ανάρτηση κάθε τροχός κινείται κατακόρυφα ανεξάρτητα από τον άλλο, χωρίς η κίνηση του ενός να μεταδίδεται στο αμάξωμα, ενώ μειώνεται σημαντικά και το βάρος των μη αναρτημένων μαζών, προσφέροντας μεγαλύτερη άνεση και καλύτερο κράτημα δρόμου - πλεονεκτήματα ιδιαίτερα σημαντικά στα ελαφρύτερα επιβατικά αυτοκίνητα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ο κοινός άξονας μεταφέρει κλίση από τον έναν τροχό στον άλλο και έχει μεγάλο βάρος μη αναρτημένων μαζών· η ανεξάρτητη ανάρτηση λύνει και τα δύο προβλήματα
Βλάβες και φθορές ελατηρίων ανάρτησης
Ερώτηση: Ποιες είναι οι κυριότερες βλάβες και φθορές που παρουσιάζουν τα ελατήρια της ανάρτησης;
Απάντηση:
- Χωρίζουμε τις βλάβες ανά είδος ελατηρίου.
- Για τα ημιελλειπτικά: φθορά χιτωνίων-πείρων, σπάσιμο φύλλου, μόνιμη κάμψη από υπερφόρτωση.
- Για τα ελικοειδή: σπάσιμο ή μόνιμη συσπείρωση, που ελέγχεται με μέτρηση του ελεύθερου μήκους.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι κυριότερες βλάβες και φθορές των ελατηρίων ανάρτησης είναι: η φθορά των ελαστικών χιτωνίων και πείρων των ημιελλειπτικών ελατηρίων (αντικαθίστανται τα φθαρμένα χιτώνια)· το σπάσιμο φύλλου ημιελλειπτικού ελατηρίου (αντικαθίσταται το σπασμένο φύλλο)· η κάμψη (μόνιμη παραμόρφωση) του ημιελλειπτικού ελατηρίου λόγω υπερφόρτωσης ή κίνησης σε ανώμαλο δρόμο για μεγάλο διάστημα, οπότε το όχημα παύει να στέκεται στο κανονικό του ύψος και το ελατήριο αντικαθίσταται· και το σπάσιμο ή η μόνιμη συσπείρωση του ελικοειδούς ελατηρίου, που ελέγχεται μετρώντας το ελεύθερο μήκος του μετά την αφαίρεσή του, με αντικατάσταση σε περίπτωση μόνιμης παραμόρφωσης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Φθορά χιτωνίων/πείρων, σπάσιμο φύλλου ημιελλειπτικού, μόνιμη κάμψη από υπερφόρτωση, σπάσιμο/παραμόρφωση ελικοειδούς
Υδροπνευματική ανάρτηση
Ερώτηση: Τι είναι η υδροπνευματική ανάρτηση και πώς λειτουργεί;
Απάντηση:
- Περιγράφουμε το στοιχείο κάθε τροχού: έμβολο-κύλινδρος και σφαίρα με μεμβράνη (άζωτο πάνω, λάδι κάτω, 100 έως 200 bar).
- Εξηγούμε τη λειτουργία σε εμπόδιο: το λάδι συμπιέζει το άζωτο μέχρι να εξισωθούν οι πιέσεις.
- Προσθέτουμε τη ρύθμιση ύψους: αντλία (180 bar) και βαλβίδα τριών κατευθύνσεων προσθέτουν ή αφαιρούν λάδι ανάλογα με το φορτίο.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η υδροπνευματική (ή αεροϋδραυλική) ανάρτηση είναι σύστημα στο οποίο κάθε τροχός συνδέεται με έμβολο που κινείται μέσα σε κύλινδρο, ο οποίος στο πάνω μέρος του διαμορφώνεται σε σφαίρα χωρισμένη σε δύο θαλάμους με ενισχυμένη μεμβράνη: στον επάνω θάλαμο υπάρχει αέριο άζωτο υπό πίεση (100-200 bar) και στον κάτω ειδικό λάδι. Όταν ο τροχός συναντήσει εμπόδιο, το έμβολο συμπιέζει το λάδι, το οποίο πιέζει τη μεμβράνη και συμπιέζει περαιτέρω το άζωτο, μέχρι να εξισωθούν οι πιέσεις, σταθεροποιώντας τον βραχίονα. Μια αντλία υψηλής πίεσης (περίπου 180 bar), ελεγχόμενη από βαλβίδα τριών κατευθύνσεων και ράβδο εξισορρόπησης, προσθέτει ή αφαιρεί λάδι ανάλογα με το φορτίο, ώστε το ύψος του αμαξώματος να παραμένει σταθερό ανεξάρτητα από το φορτίο, ενώ επιτρέπει και τη ρύθμιση του επιθυμητού ύψους ανάλογα με τον δρόμο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σύστημα με λάδι + σφαίρα αζώτου υπό πίεση ανά τροχό· αντλία/βαλβίδα ελέγχου ρυθμίζουν αυτόματα το ύψος ανεξάρτητα από το φορτίο
Συστήματα αυτόματης οριζοντίωσης
Ερώτηση: Πού χρησιμοποιούνται τα συστήματα αυτόματης οριζοντίωσης των αυτοκινήτων και πώς λειτουργούν;
Απάντηση:
- Αναφέρουμε πού χρησιμοποιούνται: σε αυτοκίνητα πολυτελείας, για να επαναφέρουν το πίσω μέρος στο κανονικό ύψος.
- Εξηγούμε γιατί χρειάζεται: αλλιώς μετατοπίζεται το κέντρο βάρους και υψώνεται η δέσμη των φώτων.
- Περιγράφουμε τους δύο τρόπους λειτουργίας: μηχανισμός όμοιος με την υδροπνευματική ανάρτηση ή αποσβεστήρες με αεροθαλάμους.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα συστήματα αυτόματης οριζοντίωσης χρησιμοποιούνται σε ορισμένους τύπους αυτοκινήτων πολυτελείας, για να επαναφέρουν το πίσω μέρος του αυτοκινήτου στο κανονικό του ύψος, όταν αυτό κατέβει λόγω φόρτωσης (π.χ. όταν κάθονται τρία άτομα στο πίσω κάθισμα και φορτωθεί ο χώρος αποσκευών), οπότε αλλιώς θα μετατοπιζόταν το κέντρο βάρους προς τα πίσω, θα δημιουργούνταν αστάθεια στην οδήγηση και θα υψωνόταν υπερβολικά η δέσμη των φώτων. Λειτουργούν με τον ίδιο μηχανισμό της υδροπνευματικής ανάρτησης (αντλία λαδιού υψηλής πίεσης, βαλβίδα ελέγχου, ράβδος εξισορρόπησης) ή, εναλλακτικά, με ειδικούς αποσβεστήρες που διαθέτουν αεροθαλάμους, μέσα στους οποίους καταθλίβεται πεπιεσμένος αέρας από αεροσυμπιεστή, ρυθμίζοντας έτσι το ύψος του συγκεκριμένου τμήματος του αυτοκινήτου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σε αυτοκίνητα πολυτελείας, επαναφέρουν το ύψος του πίσω μέρους όταν πέφτει λόγω φόρτου, με μηχανισμό όμοιο της υδροπνευματικής ανάρτησης ή με αεροθαλάμους
Σταθεροποιητές
Ερώτηση: Τι είναι οι σταθεροποιητές και πώς λειτουργούν;
Απάντηση:
- Ορίζουμε τους σταθεροποιητές ως ράβδους που συνδέουν τους δύο τροχούς του ίδιου άξονα.
- Εξηγούμε τη λειτουργία: όταν ανεβαίνει ο ένας τροχός, η ράβδος αντιστέκεται και περιορίζει την κλίση του αμαξώματος.
- Καταλήγουμε στο αποτέλεσμα: καλύτερη ευστάθεια, ιδιαίτερα στις στροφές.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι σταθεροποιητές (αντιστρεπτικές ράβδοι - Stabilizer) είναι ράβδοι που συνδέουν τους δύο τροχούς του ίδιου άξονα μεταξύ τους και στηρίζονται με ελαστικές αρθρώσεις (σινεμπλόκ) στο πλαίσιο ή το αμάξωμα. Έτσι, ο κάθε τροχός δεν είναι πλέον εντελώς ανεξάρτητος από τον άλλο: όταν ο ένας τροχός ανέβει (π.χ. λόγω εμποδίου ή σε στροφή), τείνει να ανεβάσει και τον άλλο, ο οποίος αντιστέκεται μέσω της ράβδου, εξισορροπώντας κατά κάποιον τρόπο τις εγκάρσιες δυνάμεις που προκαλούν κλυδωνισμούς. Η ράβδος αντιστέκεται στην κλίση του αμαξώματος, δημιουργώντας αντίθετες δυνάμεις που προσπαθούν να το κρατήσουν οριζόντιο, βελτιώνοντας έτσι την ευστάθεια του οχήματος, ιδιαίτερα στις στροφές. Σε ημιάκαμπτους άξονες τύπου «γέφυρας», ο ίδιος ο εγκάρσιος φορέας λειτουργεί εν μέρει σαν σταθεροποιητής.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ράβδοι που συνδέουν τους δύο τροχούς του ίδιου άξονα, αντιστέκονται στην κλίση του αμαξώματος και βελτιώνουν την ευστάθεια στις στροφές
Αεροελατήρια
Ερώτηση: Τι είναι τα αεροελατήρια και πώς λειτουργούν;
Απάντηση:
- Ορίζουμε το αεροελατήριο: ελαστικός σάκος με πεπιεσμένο αέρα ή άζωτο, κυρίως σε φορτηγά και λεωφορεία με αεροσυμπιεστή.
- Περιγράφουμε την τροφοδοσία: αεροφυλάκιο περίπου 20 bar, αέρας μειωμένης πίεσης (περίπου 10 bar) κρατά τους θαλάμους στο ίδιο ύψος.
- Εξηγούμε τη ρύθμιση: με αύξηση φορτίου η βαλβίδα ισορρόπησης δίνει αέρα 20 bar και το αμάξωμα επανέρχεται στο κανονικό ύψος.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα αεροελατήρια (αερόσουστες) είναι ελαστικοί σάκοι (αεροθάλαμοι) που περιέχουν πεπιεσμένο αέρα ή άζωτο και αντικαθιστούν ή συνδυάζονται με το συμβατικό ελατήριο ανάρτησης, στηριζόμενα στην ελαστική συμπεριφορά του πεπιεσμένου αέρα μέσα στον ενισχυμένο ελαστικό σάκο. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε φορτηγά και λεωφορεία που διαθέτουν ήδη αεροσυμπιεστή για το σύστημα πέδησης. Ο αέρας συγκεντρώνεται σε αεροφυλάκιο (περίπου 20 bar) και, μέσω ενός συστήματος σωληνώσεων, τροφοδοτεί τους αεροθαλάμους με αέρα μειωμένης πίεσης (περίπου 10 bar), διατηρώντας τους διογκωμένους στο ίδιο ύψος· αν αυξηθεί το φορτίο σε κάποια πλευρά, ανοίγει βαλβίδα ισορρόπησης που παρέχει επιπλέον αέρα υψηλής πίεσης (20 bar) στον αντίστοιχο αεροθάλαμο, επαναφέροντας το αμάξωμα στο κανονικό ύψος, ανεξάρτητα από το μεταφερόμενο φορτίο. Συμπεριφέρονται σαν ελικοειδές ελατήριο με προοδευτική χαρακτηριστική, αλλά χρειάζονται συμπληρωματικά ελκυστήρες και αμορτισέρ, αφού ο αέρας από μόνος του προσφέρει ελάχιστη απόσβεση ταλαντώσεων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ελαστικοί αεροθάλαμοι με πεπιεσμένο αέρα· βαλβίδα ισορρόπησης ρυθμίζει την πίεση ανά πλευρά ώστε το ύψος να παραμένει σταθερό ανεξάρτητα από το φορτίο
