Независимая подвеска колес, мостов АТС.

Независимые подвески обеспечивают более плавный переход колес АТС через неровности дороги не вызывая колебания тех колес, что не контактируют с неровностью. Независимые подвески колес могут быть как у ведущих, так и ведомых колес (управляемых или нет).

Конструкция независимой подвески более сложная, что затрудняет их использование в массовом производстве.

Грузовые автомобили “Tatra”-815, -816 имеют независимую подвеску всех колес.

Устройства, осуществляющие связь моста с остовом.

В зависимости от конструкции моста, конструкция устройств, соединяющих колеса в мосту, крепление моста или колес с остовом осуществляется при помощи 3-х основных элементов: упругого, направляющего и гасящего.

Наибольшее распространение получили устройства рессорного типа, в которых связь моста и остова осуществляется посредством специального элемента – рессоры, являющейся одновременно упругим и направляющим элементом.

Типы рессор.

Полуэллиптическая, эллиптическая, четверть-эллиптическая. Наибольшее распространение получила полуэллиптическая рессора.

Рессора, как правило содержит в своей конструкции несколько упругих элементов, соединяемых между собой центровым болтом и специальным кронштейном, препятствующим смещению.

Современная тенденция конструкций рессор – малолистовые, широкопрофильные, иногда одно-листовые. Рессора крепится к остову при помощи пальцев, что вызывает необходимость установки серьги, обеспечивающей компенсацию изменения расстояния между ушками рессоры и опорными пальцами, установленными на остове при изменении геометрии рессоры (ГАЗ-3110). Возможна установка концов рессор на резиновых подушках – компенсаторах (ГАЗ-5303, УАЗ-3303) или установка при помощи пальца и плавающей опоры (ЗиЛ-130 – передний мост).

Помимо рессоры в качестве упругого элемента может использоваться пружина, торсион. Торсионные подвески ставятся на ЗАЗ-968, ЗиЛ-4101, танках.

Схема торсионной подвески.

Торсион – элемент работающий на скручивание.

В случае если упругим элементом является пружина, то для обеспечения удержания колес в определенном положении по отношению к остову АТС подвеска содержит специальные направляющие элементы – штанги, рычаги,

Пружинная подвеска используется как правило при независимой подвеске колес. При этом рычаги подвески должны обеспечивать такую кинематику движения колеса, чтобы не изменялась колея колес и колесо не изменяло своего положения. При любой рычажной подвеске достичь такой кинематике очень трудно. Наиболее оптимальной в плане вышеизложенных требований является свечная подвеска (McFerson).

Конструкция данной подвески усложняется, если колеса являются управляемыми (ось направляющего устройства должна совпадать с осью шкворня).

В качестве упругого элемента могут использоваться пневмо- и гидробаллоны, использующие свойства жидкости или воздуха. Пневмоподвески используются в основном на АТС большой грузоподъемности и автобусах.

Независимая подвеска в зависимости от того, содержат они в конструкции управляемых колес шкворень подразделяются на шкворневые (ГАЗ-3110) и безшкворневые (ВАЗ, АЗЛК).

Балансирные подвески колес.

Используются для связи мостов 2-х задних осей 3-х осных АТС с остовом. В устройстве соединения подвески находится элемент гасящий колебания по мере их возникновения. В противном случае колебания колес м остова автомобиля после проезда препятствия могут продолжаться значительное время, вызывая неприятные ощущения. С этой целью такие подвески оснащаются гасителями колебаний или амортизаторами.

Амортизаторы.

Назначение – гашение колебаний кузова с целью повышения плавности хода и долговечности элементов подвески.

Типы амортизаторов.

- в зависимости от конструктивного исполнения – рычажные и телескопические;

- по принципиальным особенностям – одно- и двухстороннего действия;

- по типу рабочего элемента – гидравлические, механические (пружинные), пневматические.

Схема амортизатора 2-хстороннего действия.

Внутри амортизатора находится жидкость. При вертикальном перемещении кузова, поршень (1) совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре (2). Принцип действия основан на том, что при прохождении жидкости через отверстия малого диаметра она оказывает противодействие на детали, которые ее выталкивают и препятствует их перемещению и колебанию колес относительно рамы. Различают ход сжатия и ход отдачи. Для каждого из ходов различают режимы плавного и резкого нарастания нагрузки.

Работа при плавном сжатии.

Поршень идет вниз и вытесняет жидкость из полости (Б) в полость (А) через канал (3) и перепускной клапан (4). Вся вытесняемая жидкость не может разместится в полости (А), т.к. часть объема занимает шток поршня. Объем жидкости равный объемы штока находящийся в полости (А) выталкивается в полость (В) через калиброванное отверстие (6). При этом перепускной клапан (7) силами давления жидкости и пружины закрыт. Уровень жидкости в полости (В) увеличивается, а значит увеличивается давление воздушной подушки камеры (В) в верхней части. При плавных и небольших колебаниях кузова скорость поршня невелика и жидкость проходит через отверстие (6) не оказывая существенного давления на поршень. Гасящее воздействие амортизатора идет за счет сжатия воздуха. Часть жидкости из полости (В) в полость (А) протекает также через зазор между поршнем (1) и цилиндром (2) и через калиброванное отверстие (8).

Резкое сжатие.

Давление в полости (Б) увеличивается, т.к. жидкость вытесняется через калиброванное отверстие (8) за маленький промежуток времени. Резкое сжатие могло бы привести к поломке элементов амортизатора, однако при определенном максимальном давлении жидкость в полости (Б) преодолевает усилие пружины (9) клапана сжатия (10), который открывается и рост сопротивления амортизатора резко уменьшается.

Плавная отдача.

Поршень идет вверх с небольшой скоростью. Жидкость из полости (А) перетекает в полость (Б) через специальное отверстие (8). Часть жидкости, равная по объему части штока выводимого из цилиндра за счет давления воздушной подушки выталкивается через клапан (7) в полость (Б). Незначительное количество жидкости проходит в полость (Б) через зазор между поршнем и цилиндром, при этом перепускной клапан (4) закрыт за счет сил давления жидкости и пружины.

Резкая отдача.

Увеличивается давление в полости (А) и открывается клапан отдачи (11), тем самым увеличивая отверстие для прохода жидкости из (А) в (Б), т.е. клапан сжатия (10) и клапан отдачи (11) выполняют роль предохранительных клапанов, защищая амортизатор от повреждения. Для нормальной работы амортизатора в резервуаре (В) над жидкостью всегда должно быть избыточное давление воздуха. Для того, чтобы амортизатор не увеличивал существенно жесткость подвески подбирают пружины клапанов и калибрируют отверстия таким образом, чтобы сопротивление амортизатора при сжатии было меньше чем при отдаче.

Остов АТС.

Остовом является рама, либо несущий кузов. Рама используется на грузовых АТС, на легковых и автобусах – несущий кузов.

Рама служит для крепления всех агрегатов и механизмов.

Типы рам – лонжеронные, хребтовые (центральные).

Лонжеронные различают с параллельным расположением лонжеронов и Х-образным расположением, последний тип чаще всего встречается на легковых АТС (ГАЗ-12, -14). Лонжероны штампованы из листовой стали и соединены между собой при помощи поперечен – траверс, крепящихся друг к другу за счет сварки, либо заклепками.

Буферное устройство.

Устанавливается в передней части. Бывает 2-х типов – с резиновым и пружинным буфером.

Хребтовая рама представляет собой центральную балку трубчатого коробчатого типа.

Кузов является несущим, когда к нему крепятся основные узлы и агрегаты.

Подрамник крепиться к кузову сваркой или болтовыми соединениями.

Несущий кузов большинства автомобилей – штампованный.

Рулевое управление.

Служит для изменения направления движения АТС за счет поворота управляемых колес или за счет складывания рамы (изменения положения осей). Наибольшее распространение получила первая схема.

Рулевое управление данного типа состоит из 2-х частей: рулевого механизма и рулевого привода.

Поворот АТС при качении колес должен осуществляться по концентрическим окружностям вокруг центра.

Центр поворота лежит на линии продолжения задней оси АТС в месте пересечения ее с перпендикуляром, восстановленным по отношению к направлению поворота управляемого колеса.

Согласно схеме видно, что при повороте АТС углы поворота управляемых колес различны, разность поворота управляемых колес обеспечивается элементом привода рулевого механизма, называемого рулевой трапецией. Элементом рулевой трапеции в геометрическом плане является балка (ось) соединяющая колеса (А), поперечная рулевая тяга (Б) и поворотные кулаки (С). рулевая трапеция выполняет условия разности углов поворота колес. Исходя из компоновки расположения рулевого механизма определяемого ПДД рулевое управление бывает право- и левостороннее.

Рулевой механизм уменьшает усилие, затрачиваемое при повороте АТС и передает усилие от руд=левого колеса к рулевому приводу.

Рулевые механизмы подразделяются на червячные, реечные, винтовые и комбинированные.

Распространение получили червячные и реечные.

Типы червячных механизмов:

- червяк-кривошип;

- червяк-ролик.

С целью упорядочения зависимости усилия поворота от передаточного числа механизма и оптимальной компоновочной схемы рулевого механизма поверхность червяка выполнена по дуге окружности, траектории движения кривошипа, сектора или ролика, такая поверхность называется глобоидальной.

Рулевой механизм находится в картере (корпусе). Для уменьшения сил трения валы устанавливаются на роликовых упорных подшипниках.

Комбинированный рулевой механизм – винт-гайка-рейка-сектор (Зил-130, КамАЗ).

Рулевой привод передает усилие от рулевой сошки к колесам, обеспечивает правильное взаимное расположение колес при повороте.

Типы приводов определяются конструкцией подвески управляемых колес. При зависимой подвеске рулевой привод с цельной трапецией.

Наличие шарнирных соединений в трапеции и расчленение поперечины трапеции как минимум на 3 части обеспечивает возможность отсутствия влияния колебаний одного колеса на движение второго. В рулевом приводе независимой подвески помимо поперечной тяги рулевой трапеции, а также боковых поворотных кулаков может присутствовать продольная тяга, осуществляющая передачу усилия от рулевого механизма к рулевой трапеции.

Рулевая трапеция рулевого привода может располагаться как впереди,так и сзади оси управляемых колес. Во втором случае схема более безопасна. Рулевой механизм приводится в действие рулевым колесом в салоне АТС. Связь колеса с механизмом осуществляется при помощи рулевого вала, который может быть цельным или сочлененным. При сочлененном вале его конструкция выполнена из 2-х более валов, соединенных карданной передачей. Наличие карданного шарнира дает возможность компоновки рулевого механизма и рулевого колеса в местах их установки с учетом предъявляемых требований. Наличие карданного механизма позволяет решить вопросы о компоновке рулевого управления при откидывающейся кабине. Для удобства водителя осуществляется возможность наклона рулевого колеса.

Рулевое колесо также выполняется травмобезопасным с минимальным числом спиц, для улучшения обзорности щитка приборов.