Автомобиль - Назначение и основные части подвески

2 ≫

3 ≫

Основы конструкции автомобилей

Свежие записи

Назначение и основные части подвески.

Подвеска осуществляет упругую связь рамы (кузова) автомобиля с мостами или непосредственно с колесами, смягчая толчки и удары, возникающие при наезде колес на неровности дороги.

Подвеска автомобиля состоит из упругого, направляющего и гасящего устройств. Некоторые подвески включают также стабилизатор поперечной устойчивости.

Схема подвески автомобиля

Упругое устройство подвески служит для уменьшения динамических нагрузок, обусловленных главным образом действием части веса автомобиля Ga’ (рис.), приходящегося на колеса. При наезде колеса на неровность дороги упругое устройство 10 подвески сжимается, значительно смягчая удар, передаваемый от колеса на кузов. Разжимаясь, оно сообщает кузову колебания, которым подбором соответствующей характеристики упругого устройства можно придать желаемый характер. Применение упругого устройства позволяет исключить копирование кузовом профиля дорожных неровностей и улучшить плавность хода автомобиля, при этом создается возможность движения без неприятных ощущений и быстрой утомляемости людей и повреждений перевозимых грузов. Хорошей плавностью хода считается такая, при которой кузов совершает колебания с частотой 1 — 1,3 Гц.

Упругое устройство состоит из одного или нескольких упругих элементов, которые могут быть металлическими или неметаллическими. Металлические упругие элементы наиболее распространены на автомобилях, их выполняют в виде листовых рессор, спиральных пружин и торсионов (стержней, работающих на скручивание). Неметаллические упругие элементы делятся на резиновые, пневматические и гидравлические. Они обеспечивают упругость подвески за счет упругих свойств резины, воздуха и жидкости. Эти упругие элементы значительно меньше распространены, чем металлические.

В подвесках современных автомобилей стали широко использовать комбинированные упругие устройства, объединяющие два или более упругих элемента (металлических и неметаллических) и сочетающие их преимущества.

Для обеспечения движения автомобиля на его раму (кузов) необходимо передать от ведущих колес силу тяги Рт, которая возникает под действием момента Mk. Рассмотрим, каким образом происходит эта передача. Приложим к центру колеса две равные по величине Pt, но противоположные по направлению силы P’t и Pt». Сила Р’т не может быть передана на раму и кузов упругим устройством 10, выполненным в виде спиральной пружины. Для передачи этой силы предназначен рычаг 9, который называется направляющим устройством подвески. Направляющее устройство воспринимает также реактивный момент РтR (R — радиус колеса), стремящийся повернуть мост автомобиля в направлении, противоположном вращению колес. При торможении через направляющее устройство на раму от колеса передается тормозная сила, и им воспринимается тормозной момент, стремящийся повернуть мост в направлении вращения колес. Кроме того, через направляющее устройство передаются боковые силы, возникающие, например, при повороте автомобиля.

Направляющее устройство не только передает продольные и поперечные силы и их моменты. Оно определяет характер перемещения колес относительно рамы (кузова) автомобиля. По типу направляющего устройства подвески делят на две основные группы: зависимые и независимые. Отличительной особенностью зависимой подвески является наличие жесткой балки, связывающей левое и правое колеса оси (рис., а), вследствие чего перемещение одного из них в поперечной плоскости передается другому.

Независимая подвеска (рис., б) характеризуется тем, что колеса одной оси не имеют между собой непосредственной связи и подвешены одно независимо от другого. При применении независимой подвески перемещение одного колеса не вызывает перемещения другого. По направлению движения колеса относительно дороги и кузова автомобиля независимые подвески могут быть разделены на подвески с перемещением колеса в поперечной, продольной и одновременно продольной и по перечной плоскостях.

При движении автомобиля в результате наезда колес на неровности дороги возникают колебания кузова и колес. Эти колебания гасятся с помощью устройства 3 (см. рис.), называемого гасящим, или амортизатором. Принцип действия гидравлического амортизатора сводится к превращению механической энергии колебаний за счет жидкостного трения в тепловую энергию и последующему ее рассеянию.

Корпус амортизатора, заполненный амортизаторной жидкостью, прикреплен к балке моста 2. В корпусе находится поршень 4, в котором имеются отверстия и клапаны 5 и 6. Шток 7 поршня связан с рамой 8 автомобиля. В процессе колебаний кузова и колеса 1 поршень совершает возвратно-поступательное движение. При ходе сжатия (колесо и кузов сближаются) амортизаторная жидкость из полости под поршнем вытесняется в полость над поршнем, а при ходе отдачи (колесо отдаляется от кузова) перетекает в обратном направлении. При этом жидкость проходит через отверстия, прикрываемые клапанами, испытывает сопротивление и, в результате жидкостного трения обеспечивается гашение колебаний.

По принципу действия гидравлические амортизаторы подразделяются на амортизаторы одностороннего и двустороннего действия. Первые обеспечивают гашение колебаний только при ходе отдачи, а вторые — при ходах отдачи и сжатия. Сопротивление, создаваемое амортизатором двустороннего действия при ходе сжатия, обычно в 2-5 раз меньше, чем при ходе отдачи. Это необходимо для того, чтобы толчки и удары от дорожных неровностей в минимальной степени передавались на кузов автомобиля.

В подвесках легковых автомобилей и автобусов часто имеется еще одно устройство, которое называется стабилизатором поперечной устойчивости. Оно уменьшает боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля.

Схема стабилизатора поперечной устойчивости

Стабилизатор (рис.) представляет собой специальное упругое устройство, которое устанавливают поперек автомобиля. Он состоит из стержня 1 и стоек 2. Стержень П-образной формы, круглого сечения, изготовляют из рессорно-пружинной стали. Средняя часть его закреплена в резиновых опорах 3 на раме или кузове, а концы его через стойки 2 и резиновые подушки 4 шарнирно соединены с мостом или рычагами подвески. В некоторых конструкциях стабилизаторов стойки отсутствуют, а концы стержня шарнирно прикреплены непосредственно к рычагам подвески.

При боковых кренах и поперечных угловых колебаниях кузова концы стержня стабилизатора перемещаются в разные стороны: один опускается, а другой поднимается. Вследствие этого средняя часть стержня закручивается, препятствуя тем самым крену и поперечным колебаниям кузова. В то же время стабилизатор не препятствует вертикальным и продольным угловым колебаниям кузова. При таких колебаниях стержень стабилизатора свободно проворачивается в своих опорах.

Основные типы упругих устройств.

Листовая рессора (рис., а) состоит из собранных вместе отдельных листов выгнутой формы. Стальные листы имеют обычно прямоугольное сечение, одинаковую ширину и различную длину. Кривизна листов неодинакова и зависит от их длины. Она увеличивается с уменьшением длины листов, что необходимо для их плотного взаимного прилегания в собранной рессоре. Вследствие различной кривизны листов также обеспечивается разгрузка листа 1 рессоры.

Взаимное положение листов в собранной рессоре обычно обеспечивается стяжным центровым болтом 2, а иногда посредством специальных выдавок, сделанных в средней части листов. Кроме того, листы скреплены хомутами 3, которые исключают боковой сдвиг одного листа относительно другого и передают нагрузку от листа 1 (разгружают его) на другие листы при обратном прогибе рессоры. Лист 1, имеющий наибольшую длину, называется коренным. Часто он имеет и наибольшую толщину. С помощью коренного листа концы рессоры крепят к раме или кузову автомобиля. От способа крепления рессоры зависит форма концов коренного листа. Они могут быть плоскими, отогнутыми под углом 90°, загнутыми в форме ушков, со съемными коваными или литыми ушками и т. д.

Упругие элементы подвески:

При сборке рессоры ее листы смазывают графитовым смазочным материалом, который предохраняет их от коррозии и уменьшает трение между ними. В рессорах легковых автомобилей для уменьшения трения между листами по всей длине или на концах листов устанавливают специальные прокладки 4 из неметаллических антифрикционных материалов (пластмассы, фанеры, фибры и т. п.). Для удержания смазочного материала между листами рессоры и предохранения рессоры от загрязнения на нее иногда надевают чехлы.

Концы рессоры шарнирно соединяют с рамой. Передний конец закрепляют обычно с помощью пальца, а задний делают подвижным (на серьге, скользящим и т. д.). При таком соединении концов рессоры с рамой ее длина может изменяться во время движения автомобиля. Для крепления концов рессоры применяют шарниры различных типов: гладкие, резьбовые, резинометаллические или выполненные в виде резиновых опор (подушек).

Основным преимуществом листовых рессор является их способность выполнять одновременно функции упругого и направляющего устройств подвески.

Листовые рессоры получили наибольшее распространение в зависимых подвесках. Обычно их располагают вдоль автомобиля.

Спиральные (витые) пружины изготовляют, как правило, из стального прутка круглого сечения. Обычно они имеют цилиндрическую форму.

В подвеске витые пружины воспринимают только вертикальные нагрузки и не могут передавать продольные и поперечные усилия и их моменты от колес на раму и кузов автомобиля. Поэтому при их установке требуется применять направляющее устройство. При использовании витых пружин также необходимы гасящие устройства, так как в пружинах отсутствует трение.

Торсион (рис., 6) представляет собой стальной упругий стержень, работающий на скручивание. Он может быть сплошным круглого сечения, а также составным — из круглых стержней или прямоугольных пластин. На концах торсиона имеются головки (утолщения) с нарезанными шлицами или выполненные в форме многогранника (шестигранные и т. д.). С помощью головок торсион одним концом крепится к раме или кузову автомобиля, а другим — к рычагам подвески. Упругость связи колеса с рамой обеспечивается вследствие скручивания торсиона.

Торсионы, как и пружины, требуют применения направляющих и гасящих устройств.

Резиновые, упругие элементы наиболее широко применяются в подвесках современных автомобилей в виде дополнительных упругих элементов, которые называются ограничителями или буферами. Часто внутрь буферов вулканизируют металлическую арматуру, которая повышает их долговечность и служит для их крепления.

Буфера подразделяют на буфера сжатия и отдачи. Первые ограничивают ход колес вверх, а вторые — вниз. При этом буфера сжатия ограничивают деформацию основных упругих элементов подвески и увеличивают ее жесткость. Буфера сжатия и отдачи совместно применяют обычно в независимых подвесках. В зависимых подвесках используют главным образом буфера сжатия.

Пневматические упругие элементы обеспечивают упругие свойства подвески за счет сжатия воздуха. Наибольшее применение в подвесках современных автомобилей получили пневматические упругие элементы, выполненные в виде двойных (двухсекционных) круглых баллонов.

Двойной круглый баллон (рис., в) состоит из эластичной оболочки 8, опоясывающего или разделительного кольца 7 и прижимных колец 6 с болтами J. Оболочка баллона резинокордовая, обычно двухслойная. Корд оболочки капроновый или нейлоновый. Внутренняя поверхность оболочки покрыта воздухонепроницаемым слоем резины, а наружная — маслобензостойкой резиной. Для упрочнения бортов оболочки внутрь их заделана металлическая проволока, как у покрышки пневматической шины. Опоясывающее кольцо 7 служит для разделения секций баллона и позволяет уменьшить его диаметр. Прижимные кольца б с болтами 5 предназначены для крепления баллона. Грузоподъемность двойных круглых баллонов обычно составляет 2 — 3 т при внутреннем давлении воздуха 0,3 — 0,5 МПа. Двойные круглые баллоны распространены в подвесках автобусов, грузовых автомобилей, прицепов и полуприцепов. Обычно их располагаю! вертикально в количестве от двух (передние подвески) до четырех (задние подвески).

Схема пневматической подвески

Схема пневматической подвески представлена на рисунке. Компрессор 1 нагнетает сжатый воздух в ресивер 8 через фильтр-водомаслоотделитель 10 и регулятор 9 давления. Из ресивера сжатый воздух поступает в регулятор 3 постоянства высоты кузова. Воздухоочистители 2 и 7 предохраняют регулятор от попадания в него пыли. Двойной круглый баллон J соединен с дополнительным резервуаром б, в который поступает воздух в случае увеличения его давления в упругом элементе при сжатии, что делает подвеску более мягкой.

Регулятор 3 постоянства высоты кузова обеспечивает при любой полезной нагрузке автомобиля одно и то же расстояние между мостом и кузовом. При возрастании нагрузки кузов автомобиля опускается и расстояние между ним и мостом уменьшается. Стойка 4 опускает поршень регулятора 3 вниз. Вследствие этого сжатый воздух проходит из ресивера 8 в дополнительный резервуар 6 и упругий элемент, увеличивая в нем давление, в результате чего расстояние между кузовом и мостом восстанавливается. При уменьшении полезной нагрузки автомобиля положение кузова также не изменяется вследствие уменьшения давления сжатого воздуха в упругом элементе. Регулятор постоянства высоты кузова имеет специальное устройство, которое замедляет его срабатывание. Поэтому регулятор действует только при изменении статической нагрузки и не реагирует на колебания автомобиля при движении по неровностям дороги. Воздухоочиститель 2 объединен с обратным клапаном, который исключает утечку сжатого воздуха из упругого устройства подвески при неисправном компрессоре или при падении давления в ресивере 8.

Пневматические упругие элементы обеспечивают высокую плавность хода автомобиля. В результате того, что высота кузова не изменяется, увеличивается устойчивость автомобиля, замедляется изнашивание шин и повышается безопасность движения, так как улучшается освещение дороги из-за постоянства положения фар. Кроме того, на грузовых автомобилях облегчается погрузка и разгрузка, а в автобусах обеспечивается удобство входа и выхода пассажиров вследствие сохранения постоянной высоты подножки. Во время стоянки автомобиля кузов остается горизонтальным и не испытывает поперечных и продольных кренов при любом расположении в нем грузов и пассажиров. Пневматические упругие элементы требуют применения направляющего и гасящего устройств.

Пневматические упругие элементы используют главным образом в подвесках тех автомобилей, у которых полезная нагрузка меняется в широких пределах (в грузовых автомобилях, автобусах, например, ЛиАЗ-677).

Комбинированные упругие элементы объединяют два или более металлических и неметаллических упругих элемента.

Материалы: http://www.autoplazma.ru/?p=108


Back to top