स्विंग आर्म आमतौर पर पहिए और बॉडी के बीच स्थित होता है, और यह ड्राइवर से संबंधित एक सुरक्षा घटक है जो बल संचारित करता है, कंपन संचरण को कमजोर करता है और दिशा को नियंत्रित करता है।
स्विंग आर्म आमतौर पर पहिए और बॉडी के बीच स्थित होता है, और यह चालक से संबंधित एक सुरक्षा घटक है जो बल संचारित करता है, कंपन को कम करता है और दिशा को नियंत्रित करता है। यह लेख बाजार में उपलब्ध स्विंग आर्म के सामान्य संरचनात्मक डिजाइन का परिचय देता है, और विभिन्न संरचनाओं के निर्माण प्रक्रिया, गुणवत्ता और कीमत पर पड़ने वाले प्रभाव की तुलना और विश्लेषण करता है।
कार के चेसिस सस्पेंशन को मोटे तौर पर फ्रंट सस्पेंशन और रियर सस्पेंशन में विभाजित किया जाता है। फ्रंट और रियर दोनों सस्पेंशन में पहियों और बॉडी को जोड़ने के लिए स्विंग आर्म होते हैं। स्विंग आर्म आमतौर पर पहियों और बॉडी के बीच स्थित होते हैं।
गाइड स्विंग आर्म का कार्य पहिए और फ्रेम को जोड़ना, बल संचारित करना, कंपन को कम करना और दिशा को नियंत्रित करना है। यह चालक से संबंधित एक सुरक्षा घटक है। सस्पेंशन सिस्टम में बल संचारित करने वाले संरचनात्मक भाग होते हैं, जिससे पहिए एक निश्चित पथ के अनुसार बॉडी के सापेक्ष गति करते हैं। ये संरचनात्मक भाग भार संचारित करते हैं, और संपूर्ण सस्पेंशन सिस्टम कार के संचालन प्रदर्शन को नियंत्रित करता है।
कार के स्विंग आर्म के सामान्य कार्य और संरचना डिजाइन
1. भार स्थानांतरण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, स्विंग आर्म संरचना डिजाइन और प्रौद्योगिकी का उपयोग किया गया है।
अधिकांश आधुनिक कारों में स्वतंत्र सस्पेंशन सिस्टम का उपयोग होता है। विभिन्न संरचनात्मक रूपों के आधार पर, स्वतंत्र सस्पेंशन सिस्टम को विशबोन प्रकार, ट्रेलिंग आर्म प्रकार, मल्टी-लिंक प्रकार, कैंडल प्रकार और मैकफर्सन प्रकार में विभाजित किया जा सकता है। मल्टी-लिंक में, क्रॉस आर्म और ट्रेलिंग आर्म एक ही आर्म के लिए दो-बल संरचना बनाते हैं, जिसमें दो कनेक्शन बिंदु होते हैं। दो दो-बल वाली छड़ों को एक निश्चित कोण पर यूनिवर्सल जॉइंट पर असेंबल किया जाता है, और कनेक्शन बिंदुओं की जोड़ने वाली रेखाएं एक त्रिकोणीय संरचना बनाती हैं। मैकफर्सन फ्रंट सस्पेंशन लोअर आर्म एक विशिष्ट तीन-बिंदु स्विंग आर्म है जिसमें तीन कनेक्शन बिंदु होते हैं। तीनों कनेक्शन बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखा एक स्थिर त्रिकोणीय संरचना है जो कई दिशाओं में भार सहन कर सकती है।
दो-बल वाले स्विंग आर्म की संरचना सरल होती है, और संरचनात्मक डिज़ाइन अक्सर प्रत्येक कंपनी की अलग-अलग व्यावसायिक विशेषज्ञता और प्रसंस्करण सुविधा के अनुसार निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, स्टैम्प्ड शीट मेटल संरचना (चित्र 1 देखें), डिज़ाइन संरचना बिना वेल्डिंग के एक सिंगल स्टील प्लेट होती है, और संरचनात्मक गुहा अधिकतर "I" आकार की होती है; शीट मेटल वेल्डेड संरचना (चित्र 2 देखें), डिज़ाइन संरचना वेल्डेड स्टील प्लेट होती है, और संरचनात्मक गुहा अधिकतर "口" आकार की होती है; या खतरनाक स्थानों को वेल्डिंग और सुदृढ़ करने के लिए स्थानीय सुदृढ़ीकरण प्लेटों का उपयोग किया जाता है; स्टील फोर्जिंग मशीन प्रसंस्करण संरचना, संरचनात्मक गुहा ठोस होती है, और आकार अधिकतर चेसिस लेआउट आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित किया जाता है; एल्युमीनियम फोर्जिंग मशीन प्रसंस्करण संरचना (चित्र 3 देखें), संरचना गुहा ठोस होती है, और आकार की आवश्यकताएं स्टील फोर्जिंग के समान होती हैं; स्टील पाइप संरचना संरचना में सरल होती है, और संरचनात्मक गुहा गोलाकार होती है।
तीन-बिंदु स्विंग आर्म की संरचना जटिल होती है, और संरचनात्मक डिज़ाइन अक्सर OEM की आवश्यकताओं के अनुसार निर्धारित किया जाता है। गति सिमुलेशन विश्लेषण में, स्विंग आर्म अन्य भागों में बाधा नहीं डालना चाहिए, और उनमें से अधिकांश में न्यूनतम दूरी की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, स्टैम्प्ड शीट मेटल संरचना का उपयोग अक्सर शीट मेटल वेल्डेड संरचना के साथ किया जाता है, सेंसर हार्नेस होल या स्टेबलाइज़र बार कनेक्टिंग रॉड कनेक्शन ब्रैकेट आदि स्विंग आर्म की डिज़ाइन संरचना को बदल देंगे; संरचनात्मक गुहा अभी भी "मुंह" के आकार में है, और स्विंग आर्म गुहा के लिए एक बंद संरचना एक खुली संरचना से बेहतर है। फोर्जिंग मशीनीकृत संरचना में, संरचनात्मक गुहा ज्यादातर "I" आकार की होती है, जिसमें मरोड़ और झुकने के प्रतिरोध की पारंपरिक विशेषताएं होती हैं; कास्टिंग मशीनीकृत संरचना में, आकार और संरचनात्मक गुहा ज्यादातर कास्टिंग की विशेषताओं के अनुसार सुदृढ़ पसलियों और वजन कम करने वाले छेदों से सुसज्जित होते हैं; शीट मेटल वेल्डिंग फोर्जिंग के साथ संयुक्त संरचना है, वाहन चेसिस की लेआउट स्थान आवश्यकताओं के कारण, बॉल जॉइंट फोर्जिंग में एकीकृत होता है, और फोर्जिंग शीट मेटल से जुड़ा होता है; ढलाई-गढ़ी हुई एल्यूमीनियम की मशीनिंग संरचना, गढ़ाई की तुलना में बेहतर सामग्री उपयोग और उत्पादकता प्रदान करती है, और ढलाई की तुलना में इसकी सामग्री की मजबूती बेहतर होती है, जो कि नई तकनीक का अनुप्रयोग है।
2. शरीर तक कंपन के संचरण को कम करना, और स्विंग आर्म के कनेक्शन बिंदु पर लोचदार तत्व का संरचनात्मक डिजाइन।
चूंकि सड़क की सतह पूरी तरह से समतल नहीं हो सकती, इसलिए पहियों पर लगने वाला ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया बल अक्सर काफी प्रभावशाली होता है, खासकर खराब सड़क पर तेज गति से गाड़ी चलाते समय। यह प्रभाव बल चालक को असहज महसूस कराता है। इसलिए, सस्पेंशन सिस्टम में लोचदार तत्व लगाए जाते हैं, जिससे कठोर जोड़ लोचदार में परिवर्तित हो जाता है। लोचदार तत्व पर प्रभाव पड़ने पर कंपन उत्पन्न होता है, और लगातार कंपन चालक को असहज महसूस कराता है। इसलिए, कंपन की तीव्रता को तेजी से कम करने के लिए सस्पेंशन सिस्टम में अवमंदन तत्वों की आवश्यकता होती है।
स्विंग आर्म के संरचनात्मक डिज़ाइन में कनेक्शन बिंदु लोचदार तत्व कनेक्शन और बॉल जॉइंट कनेक्शन होते हैं। लोचदार तत्व कंपन को कम करते हैं और घूर्णी एवं दोलन की सीमित स्वतंत्रता प्रदान करते हैं। कारों में लोचदार घटकों के रूप में अक्सर रबर बुशिंग का उपयोग किया जाता है, साथ ही हाइड्रोलिक बुशिंग और क्रॉस हिंज का भी उपयोग होता है।
चित्र 2 शीट मेटल वेल्डिंग स्विंग आर्म
रबर बुशिंग की संरचना अधिकतर स्टील पाइप की होती है जिसके बाहरी भाग में रबर लगी होती है, या फिर स्टील पाइप, रबर और स्टील पाइप की सैंडविच संरचना होती है। भीतरी स्टील पाइप के लिए दबाव प्रतिरोध और व्यास संबंधी आवश्यकताएं होती हैं, और दोनों सिरों पर फिसलन रोधी खांचे आम हैं। रबर की परत की सामग्री और डिज़ाइन संरचना को कठोरता की विभिन्न आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित किया जाता है।
सबसे बाहरी स्टील रिंग में अक्सर एक लीड-इन कोण की आवश्यकता होती है, जो प्रेस-फिटिंग के लिए अनुकूल होती है।
हाइड्रोलिक बुशिंग की संरचना जटिल होती है और यह बुशिंग श्रेणी में एक जटिल प्रक्रिया और उच्च मूल्य वाला उत्पाद है। रबर में एक गुहा होती है, जिसमें तेल भरा होता है। गुहा की संरचना बुशिंग की कार्यक्षमता की आवश्यकताओं के अनुसार बनाई जाती है। तेल रिसाव होने पर बुशिंग क्षतिग्रस्त हो जाती है। हाइड्रोलिक बुशिंग बेहतर कठोरता वक्र प्रदान करती हैं, जिससे वाहन की समग्र संचालन क्षमता प्रभावित होती है।
क्रॉस हिंज की संरचना जटिल होती है और यह रबर और बॉल हिंज का मिश्रित भाग होता है। यह बुशिंग की तुलना में बेहतर टिकाऊपन, स्विंग कोण और रोटेशन कोण प्रदान करता है, साथ ही इसकी कठोरता का वक्र भी विशेष होता है, और यह पूरे वाहन की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करता है। क्षतिग्रस्त क्रॉस हिंज के कारण वाहन के चलने पर केबिन में शोर उत्पन्न होता है।
3. पहिये की गति के साथ, स्विंग आर्म के कनेक्शन बिंदु पर स्विंग तत्व का संरचनात्मक डिज़ाइन बदल जाता है।
सड़क की असमान सतह के कारण पहिए, फ्रेम के सापेक्ष ऊपर-नीचे उछलते हैं, और साथ ही पहिए मुड़ने, सीधे चलने आदि जैसी गति करते हैं, जिसके लिए पहियों के प्रक्षेप पथ को कुछ निश्चित आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक होता है। स्विंग आर्म और यूनिवर्सल जॉइंट आमतौर पर बॉल हिंज द्वारा जुड़े होते हैं।
स्विंग आर्म बॉल हिंज ±18° से अधिक का स्विंग कोण प्रदान कर सकता है और 360° का रोटेशन कोण प्रदान कर सकता है। यह व्हील रनआउट और स्टीयरिंग संबंधी सभी आवश्यकताओं को पूर्णतः पूरा करता है। साथ ही, बॉल हिंज पूरे वाहन के लिए 2 वर्ष या 60,000 किमी और 3 वर्ष या 80,000 किमी की वारंटी आवश्यकताओं को पूरा करता है।
स्विंग आर्म और बॉल हिंज (बॉल जॉइंट) के बीच विभिन्न कनेक्शन विधियों के आधार पर, इन्हें बोल्ट या रिवेट कनेक्शन में विभाजित किया जा सकता है, जिसमें बॉल हिंज में फ्लेंज होता है; प्रेस-फिट इंटरफेरेंस कनेक्शन में बॉल हिंज में फ्लेंज नहीं होता है; और इंटीग्रेटेड कनेक्शन में स्विंग आर्म और बॉल हिंज एक साथ जुड़े होते हैं। सिंगल शीट मेटल संरचना और मल्टी-शीट मेटल वेल्डेड संरचना के लिए, पहले दो प्रकार के कनेक्शन अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं; स्टील फोर्जिंग, एल्यूमीनियम फोर्जिंग और कास्ट आयरन जैसी संरचनाओं के लिए तीसरे प्रकार के कनेक्शन अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
बॉल हिंज को भार की स्थिति में घिसाव प्रतिरोध क्षमता को पूरा करना आवश्यक है। बुशिंग की तुलना में इसका कार्य कोण बड़ा होने के कारण इसकी जीवन अवधि अधिक होती है। इसलिए, बॉल हिंज को एक संयुक्त संरचना के रूप में डिजाइन किया जाना चाहिए, जिसमें स्विंग के लिए अच्छा स्नेहन और धूल-रोधी एवं जलरोधी स्नेहन प्रणाली शामिल हो।
चित्र 3 एल्युमीनियम फोर्ज्ड स्विंग आर्म
गुणवत्ता और कीमत पर स्विंग आर्म डिजाइन का प्रभाव
1. गुणवत्ता कारक: जितना हल्का हो उतना बेहतर
शरीर की प्राकृतिक आवृत्ति (जिसे कंपन प्रणाली की मुक्त कंपन आवृत्ति भी कहा जाता है), जो सस्पेंशन की कठोरता और सस्पेंशन स्प्रिंग द्वारा समर्थित द्रव्यमान (स्प्रंग मास) द्वारा निर्धारित होती है, सस्पेंशन प्रणाली के महत्वपूर्ण प्रदर्शन संकेतकों में से एक है और कार की सवारी के आराम को प्रभावित करती है। मानव शरीर द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्ध्वाधर कंपन आवृत्ति चलने के दौरान शरीर के ऊपर-नीचे हिलने की आवृत्ति होती है, जो लगभग 1-1.6 हर्ट्ज होती है। शरीर की प्राकृतिक आवृत्ति इस आवृत्ति सीमा के यथासंभव निकट होनी चाहिए। जब सस्पेंशन प्रणाली की कठोरता स्थिर होती है, तो स्प्रंग मास जितना कम होगा, सस्पेंशन का ऊर्ध्वाधर विरूपण उतना ही कम होगा और प्राकृतिक आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी।
जब ऊर्ध्वाधर भार स्थिर होता है, तो सस्पेंशन की कठोरता जितनी कम होगी, कार की प्राकृतिक आवृत्ति उतनी ही कम होगी, और पहिए को ऊपर-नीचे उछलने के लिए उतनी ही अधिक जगह की आवश्यकता होगी।
जब सड़क की स्थिति और वाहन की गति समान हो, तो अनस्प्रंग मास जितना कम होगा, सस्पेंशन सिस्टम पर प्रभाव भार उतना ही कम होगा। अनस्प्रंग मास में पहिए का द्रव्यमान, यूनिवर्सल जॉइंट और गाइड आर्म का द्रव्यमान आदि शामिल होते हैं।
सामान्य तौर पर, एल्युमीनियम स्विंग आर्म का वजन सबसे कम होता है और कास्ट आयरन स्विंग आर्म का वजन सबसे अधिक होता है। बाकी स्विंग आर्म का वजन इन दोनों के बीच में होता है।
चूंकि स्विंग आर्म के एक सेट का द्रव्यमान आमतौर पर 10 किलोग्राम से कम होता है, जबकि 1000 किलोग्राम से अधिक द्रव्यमान वाले वाहन की तुलना में, स्विंग आर्म का द्रव्यमान ईंधन की खपत पर बहुत कम प्रभाव डालता है।
2. मूल्य कारक: डिजाइन योजना पर निर्भर करता है
जितनी अधिक आवश्यकताएं होंगी, लागत उतनी ही अधिक होगी। यदि स्विंग आर्म की संरचनात्मक मजबूती और कठोरता आवश्यकताओं को पूरा करती है, तो निर्माण सहनशीलता की आवश्यकताएं, निर्माण प्रक्रिया की कठिनाई, सामग्री का प्रकार और उपलब्धता, तथा सतह संक्षारण संबंधी आवश्यकताएं सभी सीधे तौर पर कीमत को प्रभावित करती हैं। उदाहरण के लिए, संक्षारण रोधी कारक: इलेक्ट्रो-गैल्वनाइज्ड कोटिंग, सतह पैसिवेशन और अन्य उपचारों के माध्यम से लगभग 144 घंटे तक संक्षारण प्रतिरोध प्रदान कर सकती है; सतह सुरक्षा को कैथोडिक इलेक्ट्रोफोरेटिक पेंट कोटिंग में विभाजित किया गया है, जो कोटिंग की मोटाई और उपचार विधियों के समायोजन के माध्यम से 240 घंटे तक संक्षारण प्रतिरोध प्रदान कर सकती है; जिंक-आयरन या जिंक-निकल कोटिंग, जो 500 घंटे से अधिक के संक्षारण रोधी परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। संक्षारण परीक्षण की आवश्यकताएं बढ़ने के साथ-साथ पुर्जे की लागत भी बढ़ती है।
स्विंग आर्म के डिजाइन और संरचना योजनाओं की तुलना करके लागत को कम किया जा सकता है।
जैसा कि हम सभी जानते हैं, विभिन्न हार्ड पॉइंट व्यवस्थाएं अलग-अलग ड्राइविंग प्रदर्शन प्रदान करती हैं। विशेष रूप से, यह ध्यान देने योग्य है कि समान हार्ड पॉइंट व्यवस्था और विभिन्न कनेक्शन पॉइंट डिज़ाइन अलग-अलग लागत प्रदान कर सकते हैं।
संरचनात्मक भागों और बॉल जॉइंट के बीच तीन प्रकार के कनेक्शन होते हैं: मानक भागों (बोल्ट, नट या रिवेट) के माध्यम से कनेक्शन, इंटरफेरेंस फिट कनेक्शन और एकीकरण। मानक कनेक्शन संरचना की तुलना में, इंटरफेरेंस फिट कनेक्शन संरचना में बोल्ट, नट, रिवेट और अन्य भागों जैसे भागों की संख्या कम हो जाती है। एकीकृत वन-पीस कनेक्शन संरचना इंटरफेरेंस फिट कनेक्शन संरचना की तुलना में बॉल जॉइंट शेल के भागों की संख्या को कम करती है।
संरचनात्मक सदस्य और प्रत्यास्थ तत्व के बीच दो प्रकार के संबंध होते हैं: आगे और पीछे के प्रत्यास्थ तत्व अक्षीय रूप से समानांतर और अक्षीय रूप से लंबवत होते हैं। विभिन्न विधियों के लिए अलग-अलग संयोजन प्रक्रियाएँ निर्धारित होती हैं। उदाहरण के लिए, यदि बुशिंग की प्रेसिंग दिशा स्विंग आर्म बॉडी के समान और लंबवत है, तो एक सिंगल-स्टेशन डबल-हेड प्रेस का उपयोग करके आगे और पीछे की बुशिंग को एक साथ प्रेस-फिट किया जा सकता है, जिससे श्रम, उपकरण और समय की बचत होती है; यदि स्थापना दिशा असंगत (ऊर्ध्वाधर) है, तो एक सिंगल-स्टेशन डबल-हेड प्रेस का उपयोग करके बुशिंग को क्रमिक रूप से प्रेस और स्थापित किया जा सकता है, जिससे श्रम और उपकरण की बचत होती है; जब बुशिंग को अंदर से प्रेस करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है, तो दो स्टेशनों और दो प्रेसों की आवश्यकता होती है, जिससे बुशिंग को क्रमिक रूप से प्रेस-फिट किया जाता है।
