Установка и стабилизация управляемых колес

Для создания наименьшего сопротивления движению, умень-
шения износа щин и снижения расхода топлива управляемые ко-
леса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных
продольной оси автомобиля. С этой целью управляемые колеса
устанавливают на автомобиле с развалрм в вертикальной плоско-
сти и со схождением — в горизонтальной.

Углом развала управляемых колес называется угол а (рис. 35.28, а)
между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллель-
ной продольно^ оси автрмобиля. Угол развала считается положи-
тельным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отри-
цательным при наклоне колеса внутрь.

Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпенди-
кулярное расположение колес по отношению к поверхности до-
роги при деформации деталей моста под действием веса передней
части автомобиля.

Рис. 35.28. Схемы установки (а, б) и стабилизации (в» г) управляемых колес автомобиля: fit.— угол развала; Р — угол поперечного наклона оси поворота; Y — угол Чрв дольного наклона оси поворота, 5 — угол схождения

в

г

б

а

При установке колеса с развалом возникает осевая сила, при-
жимающая ступицу с колесом к внутреннему подшипнику, раз-
мер которого обычно больше, чем размер наружного подшипни-
ка. Вследствие этого разгружается наружный подшипник ступицы
колеса. Угол развала обеспечивается конструкцией управляемого
Моста путем наклона поворотной цапфы и составляет 0...2⁰.

В процессе эксплуатации угол развала колес изменяется главным
образом из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, под-
шипников ступицы колес и деформации балки переднего моста.

При наличиц развала колесо стремится катиться в сторону от
автомобиля по дуге вокруг точки О пересечения продолжения его
оси с плоскостью дороги. Так как управляемые колеса связаны с
кузовом, то качение колес по расходящимся дугам сопровожда-
лось бы боковым скольжением. Для устранения этого явления ко-
леса устанавливают со схождением, т.е. не параллельно, а под
некоторым утлом к продольной оси автомобиля.

Угол схождения б управляемых колес (рис. 35.28, б) определя-
емся разностью расстояний А и Б между колесами, которые заме-
ряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угсш
t хождения колес у разцых автомобилей составляет 0°20'... 1°, а
рпность расстояний между колесами сзади и спереди 2...8 мм.
П процессе эксплуатации углы схождения колес могут изменяться
|нледствие износа втулок шкворней поворотных кулаков, шар-
нирных соединений рулевой трапеции и деформации ее рычагов.

Установка управляемых колес с одновременным развалом и
< хождением обеспечивает их прямолинейное качение по дороге
■><'i бокового скрльжения.

Силы, действующие на автомобиль, стремятся отклонить yri-
р.ишяемые колеса от положения, соответствующего прямолиней-
ному движению. Чтобы не допустить поворота управляемых колес
Под действием возмущающих сил (толчков от наезда на неровно-
сти дороги, порывов ветра), колеса должны обладать соответству-
ющей стабилизацией.

Стабилизация управляемых колес — свойство колес сохранять
положение, соответствующее прямолинейному движению, и ав-
томатически в него возвращаться. Чем выше стабилизация управ-
ляемых колес, тем легче управлять автомобилем, выше безопас-
ность движение, меньше изнашиваются шины и рулевое управ-
ление.

На автомобилях стабилизация управляемых колес обеспечива-
ется упругими свойствами пневматической шины, а также накло-
ном шкворня или оси цоворота колес в поперечной и продоль-
ной плоскостях, что создает стабилизирующие моменты — соот-
Ипственно упругий, веервой и скоростной.

Упругий стабилизирующий момент шины создается при поворо-
1г колеса вследствие смещения результирующей боковых сил,
Действующих в месте контакта шины с дорогой, относительно
центра контактной площадки. Стабилизирующий момент шины
ик гигает значительной величины у легковых автомобилей, име-
м1 их высокоэластичные шины и большие скорости движения.

Однако при малых скоростях движения стабилизирующий момен i
шины не обеспечивает надежную стабилизацию управляемых ко
лес. Кроме того, стабилизирующий момент шины резко уменьша-
ется на скользких дорогах.

Весовой стабилизирующий момент создается от поперечного
наклона шкворня или оси поворота управляемого колеса. Попереч-
ный наклон оси поворота (рис. 35.28, в), характеризуемый утлом р,
при повороте колеса вызывает подъем передней части автомобиля
на некоторую величину JI. При этом масса передней части автомо-
биля стремится вс^звратить колесо в положение, соответствующее
прямолинейному движению. Создаваемый в этом случае стабили-
зирующий момент и является весовым стабилизирующим момен-
том. Он меньше, чем стабилизирующий момент шины, не зависит
от скорости движения и не уменьшается на скользкой дороге.

Угол поперечного наклона оси поворота управляемых колес р =»
= 5... 10°. При увеличении угла р повышается стабилизация управ-
ляемых колес, но затрудняется работа водителя.

Скоростной стабилизирующий момент создается от продольно-
го наклона шкворня или оси поворота управляемого колеса. Про-
дольный наклон ори поворота (рис. 35.28, г), определяемый углом Y»
создает плечо а, на котором действуют реакции, возникающие
при повороте колеса между шиной и дорогой в точках их касания.
Эти реакции помогают возврату колеса в нейтральное положе-
ние, соответствующее прямолинейному движению. Создаваемый
стабилизирующий момент и является скоростным. Обычно боко-
вые реакции на колесах возникают из-за центробежной силы, дей-
ствующей на автомобиль, которая пропорциональна квадрату ско •
рости движения на повороте. Поэтому скоростной стабилизирую*
щий момент также изменяется пропорционально квадрату скоро-
сти движения автомобиля. У автомобилей угол продольного на-
клона оси поворота управляемых колер у-О ••• 3,5°. При его увели-
чении повышается стабилизация управляемых колес, но затруд-
няется работа водителя.

Контрольные вопросы

1. Перечислите гипы мостов автомобилей, дайте их определение, ука-
жите назначение.

2. Что представляют собой ведущий мост автомобиля и его основный
части?

3. Перечислите типы главных передач, дайте их определение, укажи! v
назначение.

4. Что такое гипоидная главная передача, ее преимущества и недо
статки?

5. Перечислите типы дифференциалов, дайте их определение, укажИ¹
те назначение.

6. Каковы преимущества и недостатки конического симметричного
дифференциала/

7. Расскажите о регулировках главной передачи и дифференциала.

8. Перечислите типы полуосей, дайте их определение, укажите назна-
чение.

9. На каких автомобилях применяются комбинированные мосты?

10. Что такое установка управляемых колес и на что она влияет?

11. Для чего необходима стабилизация управляемых колес и как она
обеспечивается на автомобиле?

I

Глава 36

		Несущие системы
1 Рамные [ Кузовные	Рамно-кузовные

Рис 36.1 Типы несущих систем

НЕСУЩАЯ СИСТЕМА

Назначение и типы

Несущей системой называется рама или кузов автомобиля, слу-
жащие для установки и крепления всех частей автомобиля.

Несущая система является одной из наиболее ответственных,
сложных в изготовлении, материалоемких и дорогрстоягцих систем
автомобиля. На ее долю могут приходиться более 50 % массы и сто-
имости всрго автомобиля. Долговечность несущей системы опреде-
ляет сроки капитальных ремонтов автомобиля. От нее во многом за-
висит общий пробег автомобиля в эксплуатации. Несущая система
существенно влияет на эксплуатационные свойства автомобиля

На автомобилях применяют разные типы несущих систем (рис. 36.1).
Несущая система во многом определяет компонрвку автомобиля.
В зависимости от типа несущей системы автомобили делят на рам-
ные и безрамные.

В рамном автомобиле роль несущей системы играет рама (рам-
ная несущая система) или рама совместно с кузрвом (рамно-ку-
зовная несущая система). В безрамных автомобилях функции несу-
щей системы выполняет кузов (кузовная несущая система), кото-
рый называется несущим.

Рамную несущую систему применяют на всех грузовых автомо-
билях, прицепах и полуприцепах, на легковых автомобилях по-
вышенно^ проходимости большого и высшего классов и на от-
дельных автобусах. Несущая система автомобилей-самосвалрв кроме
основной рамы включает ц себя рще и дополнительную укорочен-
ную раму — надрамник, на котором устанавливают грузоврй кузов
и крепят устройства подъемного механизма кузова.

Рамная несущая система проста по конструкции, технологич-
на в производстве и ремонте, универсальна, так как обеспечивает
унификацию обычных и специальных автомобилей. Крогце того, в
случае рамной несущей системы можно выпускать на одинаковом
шасси модификации автомобиля с разным кузовом.

Кузовную несущую систему применяют на легковых автомоби-
лях особо малого, малого и сред-
него классов, з также на боль-
шинстве современных автобусов.
При такой несущей системе мож-
но уменьшить цассу автомобиля,
его общую вцсоту, понизит^
центр тяжести и, следовательно,
повысить устойчивость. Однако кузовная несущая система не обес-
печивает хорошей изоляции пассажирского салона от вибрации и
шума работающих агрегатов и механизмов, а также от шума шин.

Рамно-кузовную несущую систему применяют только на автобу-
сах. При этом кузов автобуса не имеет основания. Рама и основание
ку юва объединены в единую конструкцию. Шпангоуты (попереч-
ные дуги) каркаса кузова жестко прикреплены к поперечинам рамы.
Рама и каркас кузова работают совместно, принимая на себя все
нагрузки. Рамно-кузовная несущая система имеет простую конст-
рукцию, технологична в производстве и удобна в ремонте. По срав-
нению с рамной несущей системой рамно-кузовная имеет несколько
Меньшую массу кузова и более низкое положение пола.

Конструкции рам

Рама служит для установки и крепления всех систем, агрегатов
II механизмов автомобиля.

На автомобилях применяют лонжеронные и хребтовые рамы
ра зличных конструкций (рис. 36.2). Наиболее распространены лон-
жеронные рамы.

Лонжеронная рама грузового автомобиля (рис. 36.3) состоит из
днух лонжеронов 1 (продольных балок), которые соединены меж-
ду собой отдельными поперечинами 2. Лонжероны отштампованы
и»листовой стали и имеют шреллерное сечение переменного про-
филя. Наибольшая высота профиля — в средней части лонжеро-
нов, где они более всего нагружены. В зависимости от типа авто-
мобиля и его компоновки лонжероны могут быть установлены
о чин относительно другого параллельно или под углом, а также
могут быть изогнуты в вертикальной и горизонтальной плоско-
t (их. К лонжеронам обычно приклепывают кронштейны для креп-
ления кузова, устройств подвески колес, механизмов трансмис-
сии, систем управления и др.

Лонжеронные

Неразборные

Лестничные

Разборные

Х-образные

СХ-образными поперечинами

Периферийные

Рис. 36.2. Типы рам

Поперечцны, как и лонжероны, выполнены штампованными
И1 листовой стали. Они имеют форму, обеспечивающую крепле-
ние к раме соответствующих аг- ¹

Рамы

рсгатов и механизмов. Например,
передняя поперечина 4приспо-
i облена для установки передней
части двигателя. Лонжероны и
поперечины соединены между
t <»бой клепкой или сваркой.

На переднем конце рамы ус-
ыновлены буфер 5 и буксирные
»рюки 6. Буфер предназначен для
ч приятия толчков и ударов при
| н-здах и столкновениях, крю-

Рис. 36.3. Лонжеронная рама:
/ _ лонжерон; 2 и 4 — поперечины; 3 — тягово-сцецное устройство; 5-" буфер;

б — крюк

ки — для буксировки автомобиля. В задней части рамы грузового ав-
томобиля расположено тягово-сцепное устройство Здля присоеди-
нения к автомобилю прицепов, буксируемых автомобилей и т.д.
В устройстве имеются крюк с запором и пружина или резиновый амор-
ти затор для гашения толчков и ударов при движении автомобиля с
буксиром по неровной дороге, при торможении и трогании с места.

Лестничная лонжеронная рама (рис. ЗЬ.4, а) состоит из двух
лонжеронов, соединенных поперечинами 3. Лонжероны, отштам-
пованные из листовой стали, имеют профиль преимущественно
закрытого типа. К лонжеронам прикреплрны кронштейны 2 для
установки и крепления кузова автомобиля механизмов трансмис-
сии, передней и задней подвесок, систем управления и т. д. В вер-

 

4 5 6

II ^

щЩ

 

Рис. 36.4. Рамы легковых автомобилей:
а — лестничная; б — Х-образная; в — периферийная; г — хребтовая; / и 8
Лонжероны, 2 и 6 — кронштейны; 3 и 10 — поперечины; 4и 7 —вилки; -5 и 9

балки

шкальной плоскости в местах расположения передних и задних
колес автомобиля лонжероны имеют выгибы, обеспечивающие
увеличение хода колес, снижение центра тяжести автомобиля и
повышение его устойчивости при высоких скоростях движения.

Х-образная лонжеронная рама (рис. 36.4, б) состоит из короткой
средней балки 5 трубчатого или коробчатого профиля, передней 4 и
идней 7вилок, выполненных из лонжеронов коробчатого профиля.
11ередняя вилка предназначена для размещения силового агрегата, а
задняя — заднего моста. В средней части рамы имеются консольные
кронштейны 6для крепления кузова, а вильчатые части рамы снаб-
жены поперечинами для установки передней и задней подвесок.

Х-образная рама позволяет увеличить углы поворота управляе-
мых колес, уменьшить радиус поворога автомобиля и улучшить его
_ маневренность. При такой раме возможно понижение пола кузова
И центра тяжести автомобиля и повышение его устойчивости.

Периферийную лонжеронную раму (рис. 36.4, в) чаще всего при-
меняют на рамных легковых автомобилях. Она состоит из лонже-
ронов 8 замкнутого (коробчатого) профиля, которые проходят
по периферии пола кузова автомобиля, создавая для него порог.
')то увеличивает сопротивление кузова при боковых ударах. Рама
имеет свободную среднюю часть, позволяющую опустить пол ку-
юва, понизит^» центр тяжести автомрбиля и повысить его устой-
чивость. Для увеличения хода колес автомобиля лонжероны рамы
имеют выгибы в вертикальной плоскости над передним и задним
мостами. Средняя часть рамы расположена ниже этих выгибов.

Рама грузового автомобиля КамАЗу (рис. 36.5, а) лонжеронная,
штампованная, клепаная, состоит из двух продольных лонжеро-
нов 2 и 4 ж семи поперечин, которые образуют жесткую несущую
систему. Лонжероны изготовлены из высокопрочной стали, име-
ют переменный профиль швеллерного сечения. На передних кон-
цах лонжеронрв находятся кронштейны 1, предназначенные для
крепления буфера, а также установлены буксирные крюки. Зад-
няя поперечина 3 рамы усилена раскосами. В ней расположено
I ягово-сцепное устройство (рис. 36.5, в), которое состоит из кор-
пуса 18 с крышкой 19, крюка 20 со стержнем, резинового упруго-
ю элемента 22 и деталей крепления. Упругий элемент установлен
нл стержне крюка с предварительно^ деформацией, создаваемой
" гайкой 23 и шайбами 16и 17. Предохранительная защелка 21 сто-
порит замок крюка и исключает его самопроизвольное открыва-
ние. Трущиеся поверхности крюка смазывают.

Рама грузового автомобиля «Урал» (рис. 36.5, б) лонжеронная,
штампованная, состоит из двух продольных лонжеронов 11 ж 15 ж
шести поперечин. Поперечины 7—10имеют круглое сечение. Пере-
дний 5 и задний 12 буфера, а также задняя поперечина 13 выполне-
ны съемными. На переднем буфере крепятся буксирные крюки 6. Тя-
¹ но-с цепное устройство установлено в специальной поперечине 14.

16 17 IS 19 23 22

 

Рис. 36.5. Рамы грузовых автомобилей КамАЗ (а) и «Урал» (б), а также

тягово-сцепное устройство (в):
1 — кронштейн; 2, 4, 11 ж /5 — лонжероны; 3, 7.. 10, 13 и 14— поперечины; 5 и
12— буфера; 6 — буксирный крюк, 16 и 77 -- шайбы; 18— корпус; 19 —
крышка; 20 — крюк; 21 — защелка; 22 — упругий элемент; 23 — гайка

Для грузовых автомобилей большой и особо большой грузоподъемности
применяют лонжеронные рамы не из штампованных, а из прокатных
лонжеронов и поперечин. Лонжероны и поперечины изготовляют из
малоуглеродистых низколегированных сталей, котррые по механи-
ческим свойствам превосходят листовые стали. Однако масса рамы из
прокатных лонжеронов и поперечин больше, так как лонжероны и
поперечины имеют равное сечение по всей длине (масса такой рамы
составляет 15 % собственной массы грузового автомобиля).

Хребтовая неразборная рама (см. рис 36.4, г) состоит из одной
центральной продольной несущей балки 9, к которой прикрепле-
ны поперечины 10и различные установочные кронштейны. Цен-
тральная балка рамы обычно трубчатого сечения, внутри нее раз-
мещается карданная передача, что обеспечивает компактность кон-
струкции. Рама обладает высокой жесткостью на кручение.

Кроме лонжеронных рам применяют также разборные хребте
вые рамы

Хребтовая разборная рама применяется на тяжелых грузовых ав-
томобилях. Центральная несущая балка такой рамы состоит из
картеров отдельных механизмов трансмиссии автомобиля, соеди-
ненных друг с другом специальными патрубками. Между картера-
ми и патрубками устанавливают кронштейны для крепления ка-
бины, грузового кузова, двигателя и других агрегатов и механиз-
мов автомобиля. Разборная хребтовая рама универсальна, так как,
и зменяя ее длину, можно создавать семейство автомобилей с раз-
личным числом ведущих мостов и разными базами на одних и тех
же унифицированных агрегатах и механизмах. Использование кар-
теров механизмов трансмиссии в качестве несущих частей разбор-
ной хребтовой рамы позволяет снизить на 15...20% собственную
массу автомобиля и уменьшить его металлоемкость.

Разборная хребтовая рама по сравнению с лонжеронной обла-
дает более высокой жесткостью, поэтому ее применяют обычно в
полноприводных грузовых автомобилях, предназначенных для
жсплуатации на тяжелых дорогах и в условиях бездорожья. Одна-
ко такая рама требует использования высококачественных леги-
рованных сталей для изготовления картеров механизмов транс-
миссии и соединительных патрубков, а также высокой точности
и *готовления и сборки в производстве. Кроме того, при техниче-
ском обслуживании и ремонте автомобиля с рамой этого типа
ытруднен доступ к механизмам трансмиссии, поэтому требуется
частичная, а иногда и полная разборка рамы.

На автомобилях-самосвалах кроме рамы имеется надрамник (до-
полнительная укороченная рама), предохраняющий ее от чрез-
мерных динамических нагрузок при работе автомобиля в соответ-
с I вующих условиях. Надрамник делают сварным из штампован-
ной листовой стали. На нем размещают грузовой кузов самосвала
и устройства подъемного механизма кузова.

Надрамник крепят к раме самосвала с помощью стремянок и
болтовых соединений. Между надрамником и рамой устанавливав
ют специальные проставки, которые способствуют равномерному
распределению нагрузки по всей длине надрамника и смягчают
удары при подбрасывании грузового кузова самосвала на неров-
ностях дороги.

Надрамник автомобиля-самосвала КамАЗ (рис. 36.6) представляет
гобой сварную конструкцию, состоящую из двух лонжеронов Д
которые соединены между собой поперечинами 2, 4, 8к 11. В зад-
ней части, испытывающей наибольшие нагрузки, надрамник имеет
X-образный усилитель 6, а его лонжероны, снабженные усилите-
лями 7, образуют с ними коробчатое сечение. Лонжероны, попере-
чины 4 и 8, а также Х-образный усилитель, отштампованные из
истовой стали, имеют швеллерное сечение, а поперечины 2 и
/ / — корытообразное. К лонжеронам приварены кронштейны креп-
пия надрамника к раме 10, ограничители боковых перемещений

//

Рис. 36.6. Надрамник автомобиля-самосвала КамАЗ:
/и5— опоры; 2, 4, 8ч11 — поперечины; 3 — лонжерон; 6и 7—усилители; 9 —

кронштейн; 10 — рама

надрамника, кронштейны резинометаллических опор 1 кузова и
кронштейны 9 осей опрокидывания кузова. К поперечине 11 при-
креплены нижняя опора гидроцилиндра подъемного механизма
кузова, кран управления и клапан ограничения подъема кузова. На
поперечине 2установленарезинометаллическая опора 5 (ловитель),
служащая для фиксации кузова в поперечном направлении. На по-
перечине 4закреплен кронштейн страховочного троса ограничите-
ля опрокидывания кузова. К подрамнику крепят болтами брызго-
вики колес самосвала.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте определение несущих систем автомобилей. Каковы
их назначение и типы?

2. На каких типах автомобилей применяют рамную несущую систему
и почему?

3. Где и почему применяют кузовную несущую систему?

4.Что представляют собой рамы автомобилей? Каковы их назначение
и типы?

5. На каких автомобилях и с какой целью устанавливают надрамники?

Глава 37
ПОДВЕСКА