Дорогам России - Безопасное Движение!

Авто шасси. Часть 2. Ходовая часть

 

 

Вы можете задать интересующие вас вопросы по теме представленной статьи, оставив свой комментарий внизу страницы.

Вам ответит заместитель генерального директора автошколы «Мустанг» по учебной работе

Преподаватель высшей школы, кандидат технических наук

Кузнецов Юрий Александрович

Авто шасси. Часть 2. Ходовая часть

Ходовая часть автомобиля предназначена для комфортного перемещения автомобиля по дороге. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы, действующие на автомобиль.

Ходовая часть состоит из:

- рамы,

- балок мостов,

- передней и задней подвески колес,

- колес и шин.

Рама

Рама — разновидность несущей системы автомобиля, остов для крепления кузова и агрегатов.

Кузов крепится к раме при помощи кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, служащими для уменьшения уровня вибраций. У автомобилей с несущим кузовом либо функции рамы выполняет сам кузов.

  К раме автомобиля крепятся все агрегаты — двигательтрансмиссия, мосты, подвески. Вместе они образуют шасси. Рамное шасси представляет собой законченную конструкцию, которая, как правило, может существовать и передвигаться отдельно от кузова.

В настоящее время рамные шасси применяют главным образом на тракторах и грузовых автомобилях, но в прошлом многие легковые автомобили также имели рамное шасси. Также, отдельную раму часто имеют легковые автомобили повышенной проходимости.

В зависимости от конструкции различают следующие основные виды рам:

- лонжеронные;

- периферийные

- хребтовые;

- вильчато-хребтовые

- решетчатые.

Самыми распространенными являются лонжеронные рамы. Лонжеронная рама объединяет две продольные балки (лонжероны) и, находящиеся между ними, поперечины (траверсы).

2 - траверсы, 3 - лонжероны.

Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; так, различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны, как правило, имеют сечение швеллера, причём, обычно переменное по длине — в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена. Они могут быть параллельны друг другу, либо располагаться друг относительно друга под некоторым углом.

Параллельная схема лонжеронной рамы применяется, в основном, на грузовых автомобилях. Остальные схемы используются на легковых автомобилях повышенной проходимости – внедорожниках. Расположение лонжеронов под углом позволяет добиться максимального угла поворота управляемых колес. Изгибы лонжеронов в вертикальной плоскости обеспечивают снижение центра тяжести, и соответственно низкий уровень пола в кузове автомобиля. Изогнутые в горизонтальной плоскости лонжероны понижают уровень пола в кузове, а также повышают уровень пассивной безопасности при боковом столкновении.

Поперечины служат для придания жесткости конструкции рамы

Детали рамы соединяются заклёпками, болтами или сваркой. Грузовые автомобили обычно имеют клёпаные рамы, легковые и сверхтяжёлые самосвалы — сварные. Болтовые соединения находят применение обычно при малосерийном производстве.

Периферийные рамы иногда рассматриваются как разновидность лонжеронных.  такой рамы расстояние между лонжеронами в центральной части увеличено настолько, что при установке кузова они оказываются непосредственно за порогами дверей. Это решение позволяет существенно опустить пол кузова, разместив его полностью между лонжеронами, а следовательно — уменьшить общую высоту автомобиля. Поэтому периферийные рамы широко применялись на американских легковых автомобилях начиная с шестидесятых годов. Кроме того, расположение лонжеронов непосредственно за порогами кузова весьма способствует повышению безопасности автомобиля при боковом столкновении. Этот тип рамы использовался на советских легковых автомобилях ЗИЛ высшего класса, начиная с модели -114.

Хребтовая рама состоит из продольной несущей балки и прикрепленных к ней поперечин. Центральная балка имеет, как правило, трубчатое сечение. Внутри балки располагаются отдельные элементы трансмиссии. Хребтовая рама обладает большей крутильной жесткостью по сравнению с лонжеронной рамой. Хребтовая рама предполагает независимую подвеску всех колес. Ввиду сложности конструкции хребтовая рама широкого распространения не получила и в настоящее время применяется редко.

Вильчато-хребтовая рама – это разновидность хребтовой рамы, у которой передняя, иногда — задняя части представляют собой вилки, образованные двумя лонжеронами, и служащие для крепления двигателя и агрегатов. В отличие от хребтовой рамы, как правило (но не всегда) картеры узлов силовой передачи выполняются отдельными, и, при наличии необходимости в нём, используется обычный карданный вал. Такая рама использовалась на советских автомобилях «Чайка».

Решетчатые рамы также  называются трубчатыми или пространственными.

Решётчатые рамы имеют вид пространственной фермы, обладающей очень высоким отношением крутильной жёсткости к массе (то есть, они лёгкие и очень прочные на кручение).

Такие рамы применяют либо на спортивных и гоночных автомобилях, для которых важна малая масса при высокой прочности, либо на автобусах, для угловатых кузовов которых она очень удобна и технологична в производстве.

 

Мост

Мосты автомобиля соединяют колеса одной оси автомобиля между собой, повышают грузоподъемность автомобиля и обеспечивают оптимальное движение по бездорожью.

Мосты автомобиля воспринимают действующие между опорной поверхностью и рамой или кузовом вертикальные, продольные и поперечные нагрузки, которые передаются элементами подвески.

В настоящее время различают следующие типы мостов: 

- ведущие, 

- управляемые, 

- комбинированные,

- поддерживающие.

Ведущий мост предназначен для передачи на раму (кузов) толкающих усилий от ведущих колес, а при торможении — тормозных усилий.

Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую балку, на концах которой на подшипниках установлены ступицы ведущих колес, а внутри размещены главная передача, дифференциал и полуоси. В зависимости от конструкции балки ведущие мосты бывают разъемные и неразъемные (цельные), а по способу изготовления балки — штампованно-сварные и литые. На легковых автомобилях применяются разъемные ведущие мосты.

Управляемый мост представляет собой балку с установленными по обоим концам поворотными цапфами. Средняя часть балки выгнута вниз, что позволяет более низко расположить двигатель.

Комбинированный мост выполняет функции ведущего и управляемого мостов.

Поддерживающий мост предназначен только для передачи вертикальной нагрузки от рамы к колесам автомобиля. Он представляет собой прямую балку, по концам которой на подшипниках смонтированы поддерживающие колеса. Поддерживающие мосты применяют на прицепах и полуприцепах, а также на легковых автомобилях с приводом на передние колеса.

Подвеска

Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний.

Подвеска автомобиля имеет следующее общее устройство:

- направляющий элемент;

- упругий элемент;

- гасящее устройство;

- стабилизатор поперечной устойчивости;

- опора колеса;

- элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. Различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

Пружины широко используются в легковых автомобилях. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости.

Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях.

Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание.

К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические упругие элементы. Резиновые упругие элементы (буферы, отбойники) используются дополнительно к металлическим упругим элементам.

Работа пневматических упругих элементов основана на упругих свойствах сжатого воздуха. Они обеспечивают высокую плавность хода и возможность поддержания определенной величины дорожного просвета.

Гидропневматический упругий элемент представлен специальной камерой, заполненной газом и рабочей жидкостью, разделенных эластичной перегородкой.

Гасящее устройство (амортизатор) предназначено для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента. Работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны).

Различают следующие конструкции амортизаторов: однотрубные (один цилиндр) и двухтрубные (два цилиндра). Двухтрубные амортизаторы короче однотрубных, имеют большую область применения, поэтому шире используются на автомобиле.

В ряде конструкций амортизаторов предусмотрена возможность изменения демпфирующих свойств:

- ручная регулировка клапанов перед установкой амортизатора на автомобиль;

- применение электромагнитных клапанов с изменяемой площадью калибровочных отверстий;

- изменение вязкости рабочей жидкости за счет воздействия электромагнитного поля.

Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля. Стабилизатор представляет собой упругую штангу, соединенную через стойки с элементами подвески. Стабилизатор может устанавливаться на переднюю и заднюю ось.

Опора колеса (для передней оси - поворотный кулак) воспринимает усилия от колеса и распределяет их на другие элементы подвески (рычаги, амортизатор).

Элементы подвески соединяются между собой и с кузовом автомобиля с помощью элементов крепления. В подвеске используются, в основном, три вида креплений:

- жесткое болтовое соединение;

- соединение с помощью эластичных элементов (резино-металлические втулки, сайлент-блоки);

- шаровой шарнир (шаровая опора).

Эластичные элементы используются для присоединения элементов подвески к кузову и в отдельных случаях к опоре колеса. Эластичные элементы гасят вибрации определенной частоты и, тем самым, снижают уровень шума в подвеске.

Шаровой опорой называется вид шарнирного соединения, который за счет степени свободы обеспечивает правильную геометрию поворота ведущих колес. Шаровая опора устанавливается на нижнем рычаге передней подвески, а также на конце тяги рулевого механизма. Для удобства эксплуатации шаровые опоры делают съемными.

В зависимости от конструкции направляющих элементов различают два типа подвески: 

- независимая,

- зависимая.

Зависимая подвеска объединяет колеса жесткой балкой, и образует так называемый мост автомобиля. Перемещение одного из колес в поперечной плоскости передается другому колесу. Зависимая подвеска вследствие своей простоты имеет высокую надежность.

Зависимая подвеска представляет собой жесткую балку, связывающую между собой правое и левое колеса. В совокупности она образует неразрезной мост. Отличительной особенностью зависимой подвески является передача перемещения одного из колес в поперечной плоскости другому колесу (зависимость колес).

В настоящее время зависимая подвеска применяется на некоторых моделях внедорожников, коммерческих автомобилях, а также малотоннажных грузовых автомобилях. Зависимая подвеска используется в основном в качестве задней подвески, реже – на передней оси автомобиля.

В независимой подвеске связь между колесами отсутствует. Колеса перемещаются в поперечной плоскости независимо друг от друга, чем достигается значительное снижение неподрессоренных масс и повышение плавности хода. На современных легковых автомобилях независимая подвеска используется в качестве основной конструкции передней и задней подвесок.

Различают следующие виды независимых подвесок:

Подвеска МакФерсон  является самым распространенным видом независимой подвески, который применяется на передней оси автомобиля. По своей конструкции подвеска МакФерсон является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, в которой верхний поперечный рычаг заменен на амортизаторную стойку.

Благодаря компактности конструкции подвеска McPherson широко используется на переднеприводных легковых автомобилях, так как позволяет поперечно разместить двигатель и коробку передач в подкапотном пространстве. К другим преимуществам данного типа подвески относятся простота конструкции, а также большой ход подвески, препятствующий пробоям.

Многорычажная подвеска(Multilink) в настоящее время является самым распространенным видом подвески, который применяется на задней оси легкового автомобиля. Многорычажная подвеска устанавливается как на переднеприводные, так и на заднеприводные автомобили.

Основными преимуществами многорычажной подвески, обусловленными ее конструкцией, являются высокая плавность хода, низкий уровень шума, лучшая управляемость. Вместе с тем, подвеска достаточно дорога и сложна в изготовлении и установке.

Многорычажная подвеска является дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах. Если каждый из поперечных рычагов разделить на две части (два отдельных рычага) получиться простейшая многорычажная подвеска.

В многорычажной подвеске для крепления ступицы колеса используется не менее четырех рычагов, что обеспечивает независимую продольную и поперечную регулировки колеса. В современных конструкциях многорычажных подвесок наряду с поперечными рычагами используются продольные рычаги.

Торсионная подвеска – вид подвески, в которой в качестве упругого элемента используется торсион.

Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Как правило, это металлический стержень круглого сечения со шлицевым соединением на концах. Торсион может состоять из набора пластин, стержней, балки определенного сечения.

Конструктивно торсион одним концом крепиться к кузову или раме автомобиля, а другим – к направляющему элементу – рычагу. При перемещении колес торсион закручивается, чем достигается упругая связь между колесом и кузовом.

Особенностью торсионов является вращение только в одну сторону – в направлении скручивания. Другой особенностью является то, что торсион может использоваться для регулировки высоты кузова.

Пневматическая подвеска  – вид подвески, обеспечивающий регулирование уровня кузова относительно дороги за счет применения пневматических упругих элементов. В настоящее время пневматическая подвеска устанавливается в качестве опции на некоторых моделях автомобилей бизнес-класса и больших внедорожниках. По своей сути пневмоподвеска не является отдельным видом подвески автомобиля, т.к. может быть реализована со многими конструкциями подвесок (МакФерсонмногорычажная подвеска и др.).

Основными преимуществами пневматической подвески являются комфортабельность, геометрическая проходимость и безопасность автомобиля. 

Гидропневматическая подвеска – вид подвески, в котором используются гидропневматические упругие элементы. В конструкции современной гидропневматической подвески предусмотрено автоматическое изменение характеристик, т.е. она является активной подвеской.

Адаптивная подвеска (активная подвеска) – подвеска, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя. В настоящее время адаптивная подвеска используется многими автопроизводителями.

Подробнее: http://systemsauto.ru/pendant/pendant.html 

Колеса и шины

Колесо принимает крутящий момент от двигателя, и за счет сил сцепления с дорогой обеспечивают движение автомобиля, а также они воспринимают и сглаживают удары и толчки от неровностей поверхности дороги. От них зависят возможность разгона и торможения, управляемость и устойчивость, плавность хода и безопасность автомобиля. 

Колесо состоит из:

- диска с ободом,

- шины.

Диск, с приваренным к нему ободом, крепится к ступице колеса (или к полуоси заднего моста с помощью конических болтов или гаек.

Диски бывают следующих видов:

- штампованные,

- литые,

- кованные,

- сборные.

Штампованные диски штампуют из листовой стали по специальному профилю для увеличения жесткости. Обод колеса также штампуют из стали. Обе составляющие соединяют между собой при помощи точечной контактной сварки. После этого на поверхность наносят защитное покрытие (эмаль, порошковое покрытие…). Штампованными дисками комплектуются большинство автомобилей, сходящих с конвейеров во всем мире. Секрет такой популярности, как всегда, тривиален, и заключается в их дешевизне и простоте изготовления. Но на этом преимущества штампованных дисков не заканчиваются: даже при очень сильном ударе они не разрушаются, а мнутся, что способствует повышению безопасности транспортного средства, не говоря уже о возможности восстановления деформированного колеса.  Главным недостатком штампованного диска является его сравнительно большой вес и  слабая сопротивляемость материала диска коррозии.

Литые диски изготавливаются методом отливки в форму. Используются как правило алюминиевые, магниевые и очень редко титановые сплавы. После отливки в ряде случаев происходит термообработка отливок (для улучшения механических свойств диска). Свой конечный вид диск получает после механической обработки и покраски.

Кованые диски  изготавливаются методом очень энергоёмкой горячей штамповки. Поковка проходит обязательную термообработку (процесс старения и закалку). Конечный вид колесо получает после механической обработки и покраски. По стоимости это один из самых дорогих видов производства легкосплавных колёс (поковка может весить 25 кг — выход годного колеса 5 кг плюс большие энерго- и трудозатраты).

Комбинированные диски состоят как правило из двух и более частей. Каждая из которых может быть выполнена по разным технологиям (пример: спицы — алюминиевый сплав, литьё. Обод — титановый прокат, вальцовка.).

Шина может быть камерной или бескамерной. 

В камерной шине находится резиновая камера, которая и заполняется воздухом. А сама шина без камеры называется покрышкой. 

Покрышка состоит из каркаса (корда) и протектора, а также боковин и бортов.

В бескамерной шине отсутствует, и не предусмотрена, резиновая камера для воздуха. Полость, заключенная между покрышкой и ободом должна быть герметичной, так как непосредственно она и заполняется воздухом. Поэтому диск для бескамерной шины отличается от обычного диска наличием уплотняющих буртиков на ободе 

Каркас шины является главной частью покрышки, ее силовой основой. Он выполняется из нескольких слоев специальной ткани – корда. Корд воспринимает давление сжатого воздуха изнутри и нагрузки от дороги снаружи. Материалом нитей корда могут служить: хлопок, вискоза, капрон, нейлон, металлическая проволока, стекловолокно и прочие материалы. 

Шины бывают с диагональным и радиальным расположением нитей корда, в зависимости от конструкции каркаса.

В диагональных шинах нити корда располагаются перекрестно, угол их наклона составляет 35 – 380. То есть они соединяют боковины покрышки по диагонали. 

В радиальных шинах  нити корда расположены почти под прямым углом по отношению к бортам.

Основными достоинствами радиальных шин являются: хорошее сцепление с дорогой, малое сопротивление качению и большой срок службы. Так как они более эластичны, чем диагональные, то поездка на автомобиле становится более комфортной и безопасной. Однако такие покрышки имеют слабую прочность боковин.

Протектор это толстый слой резины с определенным рисунком, он расположен на наружной поверхности покрышки и непосредственно соприкасается с поверхностью дороги. 

 

Назначение протектора состоит в том, чтобы обеспечивать шине износостойкость, хорошее сцепление с дорогой, ослаблять воздействие толчков и ударов на каркас шины, частично поглощать колебания и в первую очередь крутильные колебания в трансмиссии автомобиля, предохранять каркас и камеру от механических повреждений (порезов, надрывов, проколов и др.) и влаги.

Протектор обладает определённым рисунком, который, в зависимости от назначения шины различается. Шины высокой проходимости имеют более глубокий рисунок протектора и грунтозацепы на его боковых сторонах. Рисунок и конструкция протектора дорожной шины определяется требованиями к отведению воды и грязи из канавок протектора и стремлением снизить шум при качении.

Маркировка шин

Пример: LT205/55R16 91V

LT (опционально, обязательное обозначения по DOT) — функция шины (P — легковой автомобиль (Passenger car), LT — лёгкий грузовик (Light Truck), ST — прицеп (Special Trailer), T — временная (используется только для запасных шин))

205 — ширина профиля, мм

55 — отношение высоты профиля к ширине, %. Если не указан — считается равным 82 %.

R — шина имеет каркас радиального типа (если буквы нет — шина диагонального типа). Частая ошибка — R — принимают за букву радиуса. Возможные варианты: B — bias belt (диагонально-опоясанная шина. Каркас шины тот же, и у диагональной шины, но имеется брекер, как у радиальной шины), D или не указан — диагональный тип каркаса.

16 — посадочный диаметр шины (соответствует диаметру обода диска), дюйм

91 — индекс нагрузки (на некоторых моделях в дополнение к этому может быть указана нагрузка в кг — Max load)

V — индекс скорости (определяется по таблице)

Индекс скорости

Индекс скорости

Допустимая скорость, км/ч

A1

 

A2

10

A3

15

A4

20

A5

25

A6

30

A7

35

A8

40

B

50

C

60

D

65

E

70

F

80

G

90

J

100

K

110

L

120

M

130

N

140

P

150

Q

160

R

170

S

180

T

190

U

200

H

210

V

240

W

270

Y

300

ZR

более 240

Индекс нагрузки

Индекс нагрузки

Допустимая нагрузка, кг

Индекс нагрузки

Допустимая нагрузка, кг

0

45

100

800

1

46,2

101

825

2

47,5

102

850

3

48,7

103

875

4

50

104

900

5

51,5

105

925

6

53

106

950

7

54,5

107

975

8

56

108

1000

9

58

109

1030

10

60

110

1060

11

61,5

111

1090

12

63

112

1120

13

65

113

1150

14

67

114

1180

15

69

115

1215

16

71

116

1250

17

73

117

1285

18

75

118

1320

19

77,5

119

1360

20

80

120

1400

21

82,5

121

1450

22

85

122

1500

23

87,5

123

1550

24

90

124

1600

25

92,5

125

1650

26

95

126

1700

27

97

127

1750

28

100

128

1800

29

103

129

1850

30

106

130

1900

31

109

131

1950

32

112

132

2000

33

115

133

2060

34

118

134

2120

35

121

135

2180

36

125

136

2240

37

128

137

2300

38

132

138

2360

39

136

139

2430

40

140

140

2500

41

145

141

2575

42

150

142

2650

43

155

143

2725

44

160

144

2800

45

165

145

2900

46

170

146

3000

47

175

147

3075

48

180

148

3150

49

185

149

3250

50

190

150

3350

51

195

151

3450

52

200

152

3550

53

206

153

3650

54

212

154

3750

55

218

155

3875

56

224

156

4000

57

230

157

4125

58

236

158

4250

59

243

159

4375

60

250

160

4500

61

257

161

4625

62

265

162

4750

63

272

163

4875

64

280

164

5000

65

290

165

5150

66

300

166

5300

67

307

167

5450

68

315

168

5600

69

325

169

5800

70

335

170

6000

71

345

171

6150

72

355

172

6300

73

365

173

6500

74

375

174

6700

75

387

175

6900

76

400

176

7100

77

412

177

7300

78

425

178

7500

79

437

179

7750

80

450

180

8000

81

462

181

8250

82

475

182

8500

83

487

183

8750

84

500

184

9000

85

515

185

9250

86

530

186

9500

87

545

187

9750

88

560

188

10000

89

580

189

10300

90

600

190

10600

91

615

191

10900

92

630

192

11200

93

650

193

11500

94

670

194

11800

95

690

195

12150

96

710

196

12500

97

730

197

12850

98

750

198

13200

99

775

199

13600

На шинах обязательно должны быть указаны следующие сведения:

- Максимально допустимое давление (MAX PRESSURE).

Давление воздуха в шинах существенно влияет на поведение автомобиля на дороге, безопасность на высоких скоростях, а также на износ протектора. Давление в шинах обязательно должно быть приведено в норму до регулировки углов установки колёс.

- Материалы, используемые в конструкции каркаса и брекера (Tire construction materials)

- Назначение для определённых условий эксплуатации

Winter — зимние шины.

Aqua, Rain и т. д. — высокоэффективны на мокрой дороге.

 AS (all season) — всесезонные шины.

 M+S (Mud+Snow) — буквально — «грязь+снег» — пригодны для движения по грязи и снегу.

 


Категория: Авто... | Популярность: 21153 | Оценка: 0

Добавить комментарийКомментарии: