स्विंग आर्म सामान्यतः चाक आणि गाडीच्या बॉडीच्या मध्ये असतो आणि तो चालकाशी संबंधित एक सुरक्षा घटक आहे जो शक्ती प्रसारित करतो, कंपनांचे प्रसारण कमी करतो आणि दिशा नियंत्रित करतो.
स्विंग आर्म सामान्यतः चाक आणि बॉडी यांच्यामध्ये असतो आणि तो चालकाशी संबंधित एक सुरक्षा घटक आहे जो बल प्रसारित करतो, कंपनांचे प्रसारण कमी करतो आणि दिशा नियंत्रित करतो. हा लेख बाजारात उपलब्ध असलेल्या स्विंग आर्मच्या सामान्य संरचनात्मक डिझाइनची ओळख करून देतो आणि वेगवेगळ्या संरचनांचा प्रक्रिया, गुणवत्ता आणि किंमतीवर होणाऱ्या प्रभावाची तुलना व विश्लेषण करतो.
कारच्या चेसिस सस्पेंशनची विभागणी साधारणपणे फ्रंट सस्पेंशन आणि रिअर सस्पेंशनमध्ये केली जाते. फ्रंट आणि रिअर सस्पेंशन या दोन्हीमध्ये चाके आणि बॉडी यांना जोडण्यासाठी स्विंग आर्म्स असतात. स्विंग आर्म्स सहसा चाके आणि बॉडी यांच्यामध्ये स्थित असतात.
गाईड स्विंग आर्मची भूमिका चाक आणि फ्रेम यांना जोडणे, बल प्रसारित करणे, कंपनांचे प्रसारण कमी करणे आणि दिशा नियंत्रित करणे ही आहे. हा चालकाशी संबंधित एक सुरक्षा घटक आहे. सस्पेंशन सिस्टीममध्ये बल प्रसारित करणारे संरचनात्मक भाग असतात, ज्यामुळे चाके गाडीच्या बॉडीच्या सापेक्ष एका विशिष्ट मार्गावर फिरतात. हे संरचनात्मक भाग भार प्रसारित करतात आणि संपूर्ण सस्पेंशन सिस्टीम गाडीच्या हाताळणीची कामगिरी सांभाळते.
कार स्विंग आर्मची सामान्य कार्ये आणि संरचनात्मक रचना
१. भार हस्तांतरणाच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, स्विंग आर्म संरचनेची रचना आणि तंत्रज्ञान
बहुतेक आधुनिक गाड्यांमध्ये स्वतंत्र सस्पेंशन सिस्टीमचा वापर केला जातो. वेगवेगळ्या संरचनात्मक प्रकारांनुसार, स्वतंत्र सस्पेंशन सिस्टीमचे विशबोन प्रकार, ट्रेलिंग आर्म प्रकार, मल्टी-लिंक प्रकार, कॅन्डल प्रकार आणि मॅकफर्सन प्रकारात वर्गीकरण केले जाऊ शकते. मल्टी-लिंक प्रकारात, क्रॉस आर्म आणि ट्रेलिंग आर्म ही दोन-बल रचना असते, ज्यात दोन जोडणी बिंदू असतात. दोन दोन-बल रॉड्स युनिव्हर्सल जॉइंटवर एका विशिष्ट कोनात जोडलेले असतात आणि जोडणी बिंदूंच्या जोडणाऱ्या रेषा एक त्रिकोणी रचना तयार करतात. मॅकफर्सन फ्रंट सस्पेंशनचा खालचा आर्म हा तीन जोडणी बिंदू असलेला एक वैशिष्ट्यपूर्ण तीन-बिंदू स्विंग आर्म असतो. या तीन जोडणी बिंदूंना जोडणारी रेषा ही एक स्थिर त्रिकोणी रचना असते, जी अनेक दिशांमधील भार सहन करू शकते.
दोन-बल स्विंग आर्मची रचना साधी असते, आणि तिची संरचनात्मक रचना अनेकदा प्रत्येक कंपनीच्या वेगवेगळ्या व्यावसायिक कौशल्यानुसार आणि प्रक्रियेच्या सोयीनुसार ठरवली जाते. उदाहरणार्थ, स्टॅम्प केलेल्या पत्र्याच्या संरचनेत (आकृती १ पहा), रचना ही वेल्डिंगशिवाय एकाच स्टील प्लेटची असते आणि संरचनात्मक पोकळी बहुतेकदा 'I' आकाराची असते; पत्र्याच्या वेल्ड केलेल्या संरचनेत (आकृती २ पहा), रचना ही वेल्ड केलेल्या स्टील प्लेटची असते आणि संरचनात्मक पोकळी बहुतेकदा 'छिद्र' आकाराची असते; किंवा धोकादायक भागांना वेल्ड करून मजबूत करण्यासाठी स्थानिक मजबुतीकरण प्लेट्स वापरल्या जातात; स्टील फोर्जिंग मशीनद्वारे प्रक्रिया केलेल्या संरचनेत, संरचनात्मक पोकळी भरीव असते आणि तिचा आकार बहुतेकदा चेसिसच्या मांडणीच्या गरजेनुसार समायोजित केला जातो; ॲल्युमिनियम फोर्जिंग मशीनद्वारे प्रक्रिया केलेल्या संरचनेत (आकृती ३ पहा), संरचनात्मक पोकळी भरीव असते आणि आकाराच्या गरजा स्टील फोर्जिंगसारख्याच असतात; स्टील पाईपची रचना साधी असते आणि संरचनात्मक पोकळी गोलाकार असते.
थ्री-पॉइंट स्विंग आर्मची रचना गुंतागुंतीची असते आणि तिची संरचनात्मक रचना बहुतेकदा OEM च्या आवश्यकतांनुसार ठरवली जाते. मोशन सिम्युलेशन विश्लेषणात, स्विंग आर्म इतर भागांमध्ये अडथळा आणू नये, आणि त्यापैकी बहुतेकांमध्ये किमान अंतराची आवश्यकता असते. उदाहरणार्थ, स्टॅम्प केलेल्या शीट मेटल संरचनेचा वापर बहुतेकदा शीट मेटल वेल्डेड संरचनेसोबतच केला जातो, सेन्सर हार्नेस होल किंवा स्टेबिलायझर बार कनेक्टिंग रॉड कनेक्शन ब्रॅकेट इत्यादींमुळे स्विंग आर्मच्या डिझाइन संरचनेत बदल होतो; संरचनात्मक पोकळी अजूनही "तोंडा"च्या आकाराची असते, आणि स्विंग आर्मची पोकळी बंद रचना ही उघड्या रचनेपेक्षा चांगली असते. फोर्जिंग मशिनिंग संरचनेत, संरचनात्मक पोकळी बहुतेकदा "I" आकाराची असते, ज्यात पीळ आणि वाकण्याला प्रतिकार करण्याची पारंपरिक वैशिष्ट्ये असतात; कास्टिंग मशिनिंग संरचनेत, आकार आणि संरचनात्मक पोकळी बहुतेकदा कास्टिंगच्या वैशिष्ट्यांनुसार मजबुती देणाऱ्या पट्ट्या (reinforcing ribs) आणि वजन कमी करणाऱ्या छिद्रांनी सुसज्ज असतात; शीट मेटल वेल्डिंग ही फोर्जिंगसोबतची एकत्रित रचना असते, वाहनाच्या चेसिसच्या मांडणीसाठी लागणाऱ्या जागेच्या आवश्यकतेमुळे, बॉल जॉइंट फोर्जिंगमध्येच समाविष्ट केलेला असतो आणि फोर्जिंग शीट मेटलला जोडलेले असते; कास्ट-फोर्ज्ड ॲल्युमिनियम मशीनिंग संरचना फोर्जिंगपेक्षा अधिक चांगला मटेरियल वापर आणि उत्पादकता प्रदान करते, तसेच ती कास्टिंगच्या मटेरियलच्या मजबुतीपेक्षा श्रेष्ठ आहे, जे नवीन तंत्रज्ञानाचा एक उपयोग आहे.
२. शरीराकडे होणारे कंपनांचे संक्रमण कमी करणे, आणि स्विंग आर्मच्या जोडणी बिंदूवरील लवचिक घटकाची संरचनात्मक रचना.
ज्या रस्त्याच्या पृष्ठभागावरून गाडी चालवली जाते तो पूर्णपणे सपाट नसल्यामुळे, रस्त्याच्या पृष्ठभागाचा चाकांवर कार्य करणारा उभा प्रतिक्रिया बल अनेकदा आघातजन्य असतो, विशेषतः खराब रस्त्याच्या पृष्ठभागावर जास्त वेगाने गाडी चालवताना, या आघातजन्य बलामुळे चालकाला अस्वस्थ वाटते. म्हणूनच, सस्पेंशन सिस्टीममध्ये लवचिक घटक बसवलेले असतात, आणि ताठर जोडणीचे रूपांतर लवचिक जोडणीमध्ये केले जाते. लवचिक घटकावर आघात झाल्यावर, तो कंपन निर्माण करतो, आणि या सततच्या कंपनामुळे चालकाला अस्वस्थ वाटते, म्हणून कंपनाची तीव्रता झपाट्याने कमी करण्यासाठी सस्पेंशन सिस्टीमला डॅम्पिंग घटकांची आवश्यकता असते.
स्विंग आर्मच्या स्ट्रक्चरल डिझाइनमधील जोडणीचे बिंदू म्हणजे इलॅस्टिक एलिमेंट कनेक्शन आणि बॉल जॉइंट कनेक्शन. इलॅस्टिक एलिमेंट्स कंपन शमन (व्हायब्रेशन डॅम्पिंग) आणि फिरण्याच्या व दोलन करण्याच्या स्वातंत्र्याच्या काही अंशांची (डिग्रीज ऑफ फ्रीडम) सोय करतात. गाड्यांमध्ये इलॅस्टिक घटक म्हणून अनेकदा रबर बुशिंग्जचा वापर केला जातो, तसेच हायड्रॉलिक बुशिंग्ज आणि क्रॉस हिंजेस यांचाही वापर केला जातो.
आकृती २ शीट मेटल वेल्डिंग स्विंग आर्म
रबर बुशिंगची रचना बहुतेकदा बाहेरून रबर लावलेला स्टीलचा पाईप किंवा स्टील पाईप-रबर-स्टील पाईप अशी सँडविच रचना असते. आतील स्टील पाईपला दाब प्रतिरोध आणि व्यासाच्या आवश्यकता असतात, आणि दोन्ही टोकांना घसर-प्रतिबंधक खाचा सामान्यतः असतात. रबरच्या थरासाठी वेगवेगळ्या कडकपणाच्या आवश्यकतांनुसार सामग्रीचे सूत्र आणि रचना समायोजित केली जाते.
सर्वात बाहेरच्या स्टीलच्या रिंगला अनेकदा लीड-इन अँगलची आवश्यकता असते, जी प्रेस-फिटिंगसाठी अनुकूल असते.
हायड्रॉलिक बुशिंगची रचना गुंतागुंतीची असते आणि बुशिंग प्रकारात ही एक गुंतागुंतीची प्रक्रिया व उच्च मूल्यवर्धित उत्पादन आहे. रबरमध्ये एक पोकळी असते आणि त्या पोकळीत तेल असते. या पोकळीच्या रचनेची रचना बुशिंगच्या कार्यक्षमतेच्या आवश्यकतेनुसार केली जाते. जर तेलाची गळती झाली, तर बुशिंग खराब होते. हायड्रॉलिक बुशिंगमुळे एक उत्तम कडकपणाचा वक्र (स्टिफनेस कर्व्ह) मिळू शकतो, ज्यामुळे वाहनाच्या एकूण चालनक्षमतेवर परिणाम होतो.
क्रॉस हिंजची रचना गुंतागुंतीची असून तो रबर आणि बॉल हिंज यांचा एक संयुक्त भाग आहे. तो बुशिंगपेक्षा अधिक टिकाऊपणा, स्विंग अँगल आणि रोटेशन अँगल, विशेष स्टिफनेस कर्व्ह प्रदान करतो आणि संपूर्ण वाहनाच्या कार्यक्षमतेच्या गरजा पूर्ण करतो. खराब झालेल्या क्रॉस हिंजमुळे वाहन गतिमान असताना केबिनमध्ये आवाज निर्माण होतो.
३. चाकाच्या हालचालीनुसार, स्विंग आर्मच्या जोडणी बिंदूवरील स्विंग घटकाची संरचनात्मक रचना.
रस्त्याच्या असमान पृष्ठभागामुळे चाके गाडीच्या मुख्य भागाच्या (फ्रेमच्या) सापेक्ष वर-खाली उडतात आणि त्याच वेळी वळणे, सरळ जाणे इत्यादी हालचालींमुळे चाकांच्या मार्गाला विशिष्ट आवश्यकता पूर्ण करणे गरजेचे असते. स्विंग आर्म आणि युनिव्हर्सल जॉइंट बहुतेकदा बॉल हिंजने जोडलेले असतात.
स्विंग आर्म बॉल हिंज ±१८° पेक्षा जास्त स्विंग अँगल आणि ३६०° रोटेशन अँगल देऊ शकते. व्हील रनआउट आणि स्टीयरिंगच्या आवश्यकता पूर्णपणे पूर्ण करते. तसेच, ही बॉल हिंज संपूर्ण वाहनासाठी २ वर्षे किंवा ६०,००० किमी आणि ३ वर्षे किंवा ८०,००० किमीच्या वॉरंटी आवश्यकता पूर्ण करते.
स्विंग आर्म आणि बॉल हिंज (बॉल जॉइंट) यांच्यातील वेगवेगळ्या जोडणी पद्धतींनुसार, त्याचे वर्गीकरण बोल्ट किंवा रिव्हेट जोडणी, ज्यात बॉल हिंजला फ्लॅंज असतो; प्रेस-फिट इंटरफेरन्स जोडणी, ज्यात बॉल हिंजला फ्लॅंज नसतो; आणि एकात्मिक (इंटिग्रेटेड), ज्यात स्विंग आर्म आणि बॉल हिंज दोन्ही एकाच ठिकाणी असतात, अशा प्रकारे केले जाऊ शकते. सिंगल शीट मेटल स्ट्रक्चर आणि मल्टी-शीट मेटल वेल्डेड स्ट्रक्चरसाठी, पहिल्या दोन प्रकारच्या जोडण्या अधिक प्रमाणात वापरल्या जातात; तर स्टील फोर्जिंग, ॲल्युमिनियम फोर्जिंग आणि कास्ट आयर्न यांसारख्या दुसऱ्या प्रकारच्या जोडण्या अधिक प्रमाणात वापरल्या जातात.
बुशिंगपेक्षा मोठा कार्यकारी कोन असल्यामुळे, बॉल हिंजला भाराच्या स्थितीत झीज-प्रतिरोधकतेची पूर्तता करणे आवश्यक असते आणि त्यामुळे त्याचे आयुर्मानही जास्त असते. म्हणूनच, बॉल हिंजची रचना एका संयुक्त संरचनेच्या स्वरूपात करणे आवश्यक आहे, ज्यामध्ये स्विंगसाठी उत्तम स्नेहन व्यवस्था आणि धूळ-रोधक व जल-रोधक स्नेहन प्रणालीचा समावेश असतो.
आकृती ३ ॲल्युमिनियम फोर्ज्ड स्विंग आर्म
स्विंग आर्म डिझाइनचा गुणवत्ता आणि किंमतीवर होणारा परिणाम
१. गुणवत्तेचा घटक: जेवढे हलके, तेवढे चांगले
सस्पेंशनची कडकपणा आणि सस्पेंशन स्प्रिंगद्वारे आधारलेल्या वस्तुमानामुळे (स्प्रंग मास) निर्धारित होणारी शरीराची नैसर्गिक वारंवारता (ज्याला कंपन प्रणालीची मुक्त कंपन वारंवारता असेही म्हणतात) ही सस्पेंशन प्रणालीच्या महत्त्वाच्या कार्यप्रदर्शन निर्देशकांपैकी एक आहे, जी कारच्या प्रवासातील आरामावर परिणाम करते. मानवी शरीराद्वारे वापरली जाणारी उभ्या कंपनाची वारंवारता म्हणजे चालताना शरीराच्या वर-खाली होणाऱ्या हालचालीची वारंवारता, जी सुमारे १-१.६ हर्ट्झ असते. शरीराची नैसर्गिक वारंवारता या वारंवारता श्रेणीच्या शक्य तितकी जवळ असावी. जेव्हा सस्पेंशन प्रणालीचा कडकपणा स्थिर असतो, तेव्हा स्प्रंग मास जितके कमी असेल, सस्पेंशनचे उभे विरूपण तितके कमी होते आणि नैसर्गिक वारंवारता तितकीच जास्त असते.
जेव्हा उभा भार स्थिर असतो, तेव्हा सस्पेंशनची कडकपणा जेवढा कमी असतो, तेवढी गाडीची नैसर्गिक वारंवारता कमी होते आणि चाकाला वर-खाली उडी मारण्यासाठी जास्त जागेची आवश्यकता असते.
जेव्हा रस्त्याची स्थिती आणि वाहनाचा वेग समान असतो, तेव्हा अनस्प्रंग मास जितके कमी असेल, सस्पेंशन सिस्टीमवरील आघाताचा भार तितकाच कमी असतो. अनस्प्रंग मासमध्ये चाकाचे वस्तुमान, युनिव्हर्सल जॉइंट आणि गाइड आर्मचे वस्तुमान इत्यादींचा समावेश असतो.
सर्वसाधारणपणे, ॲल्युमिनियम स्विंग आर्मचे वस्तुमान सर्वात कमी असते आणि कास्ट आयर्न स्विंग आर्मचे वस्तुमान सर्वात जास्त असते. इतरांचे वस्तुमान या दोन्हींच्या मध्ये असते.
स्विंग आर्म्सच्या संचाचे वस्तुमान बहुतेक वेळा 10 किलोपेक्षा कमी असल्यामुळे, 1000 किलोपेक्षा जास्त वस्तुमान असलेल्या वाहनाच्या तुलनेत, स्विंग आर्मच्या वस्तुमानाचा इंधन वापरावर फारसा परिणाम होत नाही.
२. किंमत: डिझाइन योजनेवर अवलंबून असते
आवश्यकता जितक्या जास्त, खर्च तितका जास्त. स्विंग आर्मची संरचनात्मक मजबुती आणि दृढता आवश्यकता पूर्ण करतात या गृहितकावर, उत्पादन सहिष्णुतेच्या आवश्यकता, उत्पादन प्रक्रियेची अडचण, सामग्रीचा प्रकार आणि उपलब्धता, आणि पृष्ठभागावरील गंजरोधकतेच्या आवश्यकता या सर्वांचा थेट परिणाम किंमतीवर होतो. उदाहरणार्थ, गंजरोधक घटक: इलेक्ट्रो-गॅल्वनाइज्ड कोटिंग, जे पृष्ठभागाचे पॅसिव्हेशन आणि इतर प्रक्रियांद्वारे सुमारे १४४ तास गंजरोधकता मिळवू शकते; पृष्ठभाग संरक्षणाचे दोन प्रकार आहेत: कॅथोडिक इलेक्ट्रोफोरेटिक पेंट कोटिंग, जे कोटिंगची जाडी आणि प्रक्रिया पद्धतींमध्ये बदल करून २४० तासांची गंजरोधकता मिळवू शकते; आणि झिंक-लोह किंवा झिंक-निकेल कोटिंग, जे ५०० तासांपेक्षा जास्त गंजरोधक चाचणीच्या आवश्यकता पूर्ण करू शकते. जशी गंजरोधक चाचणीची आवश्यकता वाढते, तशी भागाची किंमतही वाढते.
स्विंग आर्मच्या डिझाइन आणि संरचना योजनांची तुलना करून खर्च कमी करता येतो.
आपल्या सर्वांना माहीत आहे की, वेगवेगळ्या हार्ड पॉइंट रचनांमुळे ड्रायव्हिंगच्या कामगिरीत फरक पडतो. विशेषतः, हे लक्षात घेतले पाहिजे की, एकाच प्रकारच्या हार्ड पॉइंट रचनेमुळे आणि वेगवेगळ्या कनेक्शन पॉइंट डिझाइनमुळे खर्चातही फरक पडू शकतो.
स्ट्रक्चरल भाग आणि बॉल जॉइंट्स यांच्यामध्ये तीन प्रकारचे कनेक्शन असतात: स्टँडर्ड भागांद्वारे (बोल्ट, नट किंवा रिव्हेट्स) कनेक्शन, इंटरफेरन्स फिट कनेक्शन आणि इंटिग्रेशन. स्टँडर्ड कनेक्शन रचनेच्या तुलनेत, इंटरफेरन्स फिट कनेक्शन रचनेमुळे बोल्ट, नट, रिव्हेट्स आणि इतर भागांसारख्या भागांचे प्रकार कमी होतात. इंटरफेरन्स फिट कनेक्शन रचनेपेक्षा इंटिग्रेटेड एक-पीस रचनेमुळे बॉल जॉइंट शेलच्या भागांची संख्या कमी होते.
संरचनात्मक घटक आणि लवचिक घटक यांच्यामध्ये जोडणीचे दोन प्रकार आहेत: पुढील आणि मागील लवचिक घटक अक्षीय समांतर आणि अक्षीय लंब असतात. वेगवेगळ्या पद्धतींनुसार वेगवेगळ्या जुळवणी प्रक्रिया ठरतात. उदाहरणार्थ, बुशिंग दाबण्याची दिशा स्विंग आर्म बॉडीच्या दिशेनेच आणि लंब असते. पुढील आणि मागील बुशिंग एकाच वेळी दाबून बसवण्यासाठी सिंगल-स्टेशन डबल-हेड प्रेसचा वापर केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे मनुष्यबळ, उपकरणे आणि वेळेची बचत होते; जर बसवण्याची दिशा विसंगत (उभी) असेल, तर बुशिंग एकामागून एक दाबून बसवण्यासाठी सिंगल-स्टेशन डबल-हेड प्रेसचा वापर केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे मनुष्यबळ आणि उपकरणांची बचत होते; जेव्हा बुशिंग आतून दाबून बसवण्यासाठी डिझाइन केलेले असते, तेव्हा बुशिंग एकामागून एक दाबून बसवण्यासाठी दोन स्टेशन आणि दोन प्रेसची आवश्यकता असते.
