Устройства автомобиля
Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.
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.
В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения. 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
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
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 исполь зуются на автомобиле.
У однотрубных амортизаторов
Двухтрубный амортизатор включает две, расположенные одна в другой, трубы. Внутренняя труба образует рабочий цилиндр, а внешняя - компенсационную полость.
В ряде конструкций амортизаторов
предусмотрена возможность
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 пе реднюю 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
шаровой шарнир (шаровая опора).
Эластичные элементы используются для присоединения элементов подвески к кузову и в отдельных случаях к опоре колеса. Соединение с кузовом осуществляется через подрамник. 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 и 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.
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
Виды подвесок
Различают следующие виды независимых подвесок:
подвеска на двойных поперечных рычагах;
подвеска МакФерсон;
многорычажная подвеска;
подвеска на продольных рычагах;
торсионная подвеска.
В качестве задней подвески автомобиля используется подвеска на продольных рычагах. Остальные виды подвесок могут использоваться как на передней, так и на задней оси автомобиля. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили следующие виды подвесок:
на передней оси – подвеска МакФерсон;
на задней оси – многорычажная подвеска.
На некоторых дорогих
Двухрычажная
Двухрычажная подвеска с коротким верхним и длинным нижним рычагами обеспечивает минимальные поперечные перемещения колеса (вредные для боковой устойчивости автомобиля и вызывающие быстрый износ шин), а также незначительные угловые перемещения при ходе вверх и вниз.
Конфигурация поперечного
McPherson
Подвеска МакФерсона, названая по имени инженера Эрла Макферсона, разработавшего её в 1960 году, представляет собой подвеску колеса, состоящую из одного рычага, стабилизатора поперечной устойчивости и блока из пружинного элемента и амортизатора телескопического типа, называемого качающейся свечой, в связи с тем, что он закреплен в верхней части к кузову при помощи упругого шарнира и может качаться при движении колеса вверх-вниз.
Кинематически схема менее совершенна, чем подвеска на двух поперечных или продольных рычагах: что при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться, и тем больше, чем больше ход подвески. Но в связи с технологичностью и дешевизной данный тип подвески получил очень большое распространение в современном авт омобилестроении.
Многорычажная
Многорычажная подвеска несколько напоминают двухрычажную подвеску и имеют все ее положительные качества.
Эти подвески более сложны и боле дороги, но обеспечивают большую плавность хода и лучшую управляемость автомобиля. Большое количеств элементов - сайлент-блоков и шаровых шарниров хорошо гасят удары при резком наезде на препятствия. Все элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки, что позволяет увеличить шумоизоляцию автомобиля от колес.
Применение многорычажной
Главные преимущества многорычажной подвески:
Независимость колес друг от друга,
Низкая неподрессоренная масса,
Независимая продольная и поперечная регулировки,
Хорошая недостаточная
Хороший вариант для использования в схеме 4x4.
Главный недостаток современной схемы - сложность и, соответственно, цена. До недавнего времени ее применяли только на дорогих автомобилях. Теперь же она «удерживает» задние колеса даже некоторых машин гольф- класса.
Установка пневмоэлементов
На всех вышеописанных подвесках пневмоэлемент устанавливается по схожей схеме. Он одевается на шток аммортизатора через сальники, обеспечивающие герметичность системы. Место крепления пневмоэлемента к корпусу стойки также надежно герметизируется.
Задняя зависимая подвеска
Типичным представителем такой
конструкции может служить
Основным недостатком этого типа подвески является значительная масса балки заднего моста. Этот показатель особенно возрастает, когда мост выполняется ведущим: приходится "нагружать" балку весом картера главной передачи, редуктора и т.п. А приводит все это к возрастанию так называемых неподрессоренных масс, из-за чего значительно ухудшается плавность хода и появляются вибрации.
Подвеска типа "Де Дион"
Стремясь как можно больше "облегчить" задний мост, инженеры многих автомобильных компаний начали применять подвеску типа "Де Дион", названную по имени своего изобретателя, француза Альберта Де Диона. Главное ее отличие - картер главной передачи теперь отделен от балки моста и прикреплен непосредственно к кузову. Теперь крутящий момент передается от двигателя автомобиля к ведущим колесам через полуоси, качающиеся на шарнирах равных угловых скоростей. Этот тип подвески может быть как зависимым, так и независимым. Нечто похожее применяется на внедорожных автомобилях, в конструкции передней подвески независимого типа.
Но несмотря на совершенствование конструкции, все зависимые подвески обладают одним и весьма существенным минусом: проявляется несбалансированное поведение автомобиля при старте и торможении. Машина начинает "приседать" при интенсивном разгоне и "клевать носом" во время торможения. Для устранения этого эффекта стали применять дополнительные направляющие элементы.
Полунезависимая задняя подвеска
Конструктивно она выполняется в виде двух продольных рычагов, которые соединены посередине поперечиной. Этот тип подвески применяется только сзади, но практически на всех переднеприводных автомобилях. Среди плюсов этой конструкции можно выделить легкость монтажа, компактность и небольшой вес, как следствие - уменьшение "неподрессоренных масс", и самое ее весомое достоинство - наиболее оптимальная кинематика колеса. Недостаток можно выделить всего один: такую подвеску можно применять только на неведущем заднем мосту.
Установка пневмоэлементов
В случае если пружина и аммортизатор конструктивно установлены отдельно друг от друга, пружина просто заменяется на пневмоэлемент с проставками необходимой толщины. Проставками подбирается минимальный и максимальный дорожный просвет автомобиля.
Если пружины с аммортзаторами собраны в единый узел, наподобие передней стойки, то пневмоэлемент устанавливается так же, как и на передней подвеске - одевается на шток аммортизатора.
У стендов регулировки углов развала и схождения передних колес па СТО всегда очередь, особенно летом и на тех СТО, где имеются оптические стенды. Мерцание зеркал вселяет надежду, что уж теперь-то колеса твоего автомобиля будут установлены с ювелирной точностью, конечно, не достижимой в домашних условиях. Между тем немногие отдают себе отчет в том, что при регулировании углов установки колес вовсе не нужна ювелирная точность, операции эти весьма грубые и их совсем несложно выполнить самому. Но давай сначала разберемся с углами и «плечами», которые обеспечивают спокойное
движение, удобное управление автомобилем, устойчивость, долговечность.
Развал и схождение. Развал — это наклон плоскости колеса к вертикальной плоскости. Если верхняя часть колеса наклонена наружу, то угол развала [alpha] считается положительным, если внутрь автомобиля, — то отрицательным. Раньше считали, что развал нужен для компенсации люфтов в подшипниках и шарнирах. На рис. 12, a показана передняя подвеска без развала.
Рис. 12. Поперечные углы установки передних колес:
а — угол развала равен нулю;
б — угол развала уменьшает плечо обкатки Б и, следовательно, момент, вызывающий сопротивление при повороте и создающий толчки на рулевом колесе от неровностей дороги; в — угол поперечного наклона оси поворотной стойки позволяет еще уменьшить или свести к нулю плечо обкатки.
Нагрузка автомобиля создает момент, который при наличии люфтов поворачивает колесо в положение, показанное пунктиром. Но дело совсем не в люфтах, а в том, что шарниры или шкворень подвески и подшипники ступицы при такой конструкции воспринимают не только нагрузку от массы автомобиля, но и значительные нагрузки, уравновешивающие этот момент. Водителю, которому пришлось бы управлять машиной с такой подвеской, не позавидуешь, к рулевому колесу он должен прилагать солидные усилия, а любая неровность дороги может выбить руль из рук.
Угол развала колес [alpha] (рис. 12, б) уменьшает плечо момента, который вызывает сопротивление при повороте колеса и создает толчки на рулевом колесе от неровностей
дороги. Одновременно уменьшается
нагрузка на наружный
Как следует из рис. 12, б, при развале колес ось переднего колеса наклонена и наружная часть шины при контакте с дорогой деформируется больше, т.е. наружный
радиус качения шины
Рис. 13. Увод колеса в результате развала (а) и компенсация
увода схождением (б).
Чтобы компенсировать это, плоскости вращения колес нужно свести так, чтобы они были но параллельны, а образовали некоторый угол (рис. 13, б), тогда не будет проскальзывания покрышек по дороге. Такое сведение колес называют схождением.
Теперь понятно, что углы развала
и схождения — параметры
дал на правый бок, угол
развала правого колеса
Рис. 14. Увеличение развала при нагружении: сайлент-блок(точка А) выше шарового шарнира (точка 5). Когда точки А и В находятся на одном уровне или точка В выше, имеет место уменьшение развала при нагружении.
В последнее время все больше появляется автомобилей, у которых, во-первых, угол развала равен нулю или он отрицательный, а, во-вторых, при ходе сжатия подвески развал не увеличивается, как в известной подвеске «Жигулей», «Москвичей» и «Ижей», а остается неизменным или уменьшается. При этом шины способны воспринять большую боковую нагрузку.
А что происходит со схождением при увеличении нагрузки автомобиля? Чтобы ответить на этот вопрос, посмотри на рулевую трапецию сзади. Если наружные наконечники боковых рулевых тяг расположены заметно ниже внутренних, то при нагрузке схождение увеличивается, но если на одном уровне или выше, то уменьшается.
И еще обрати внимание на следующее: для «Москвича-2140», например, установлен угол развала+ 30...45', а допуск на этот угол ±30', т. е. значение допуска такое же, как самого развала. Значит, угол развала — весьма грубый параметр.
Угол поперечного наклона оси поворотной стойки переднего колеса.
При традиционной подвеске на двух рычагах шаровые шарниры конструктивно сложно разместить внутри колеса — мешает тормозной суппорт. Раз так, то для уменьшения расстояния Б недостаточно развала, а нужно еще наклонить на угол [betta] ось поворота колеса
(рис. 13, в). При этом расстояние Б можно сделать достаточно малым, или равным нулю, или даже отрицательным. Угол [betta] и называется углом поперечного наклона оси поворотной стойки переднего колеса. Значения углов развала и поперечного наклона взаимосвязаны конструктивно: если на автомобиле развал установлен правильно, то поперечный наклон будет верным, если же развал неправилен, то это в равной мере относится и к углу поперечного наклона. Исключение из этого — подвеска «макферсон», в которой амортизаторная стойка соединена двумя болтами.
Плечо обкатки — это расстояние от линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с опорной поверхностью до точки пересечения оси поворота колеса с этой же поверхностью. Если точка пересечения оси поворота колеса с дорогой лежит с внутренней стороны от плоскости вращения колеса, то плечо обкатки положительное, с наружной — отрицательное.
Плечо обкатки имеет очень большое значение для поведения автомобиля на дороге.
... Как-то мы ехали по песчаному грейдеру в Заонежьи. Дорога была ровная, и я держал скорость 70...80 км/ч. Вдруг внезапно рулевое колесо рванулось из рук, машина резко рыскнула вправо, и мне удалось удержать ее на дороге каким-то чудом. Что же произошло? Оказывается, правые колеса попали на полосу рыхлого песка, внешне почти не отличимого от укатанного. Сопротивление качению резко возросло. Сила, отжимающая колесо назад благодаря положительному плечу обкатки, создала момент относительно оси поворота колеса на шаровых шарнирах, а момент создал силу на рулевой тяге, которая и передалась на рулевое колесо (рис. 15). Ничего подобного не произошло бы, если бы плечо обкатки было пулевым и, тем более, отрицательным...
Рис. 15. При положительном плече обкатки тормозная сила
Ft вызывает сжатие поперечных тяг рулевой трапеции.
При отрицательном плече обкатки
(рис. 16) сопротивление качению
Рис. 16.
Положительное (а) и
А, Б — центры шаровых шарниров передней подвески;
В — точка пересечения условной оси, «шкворня», с поверхностью дороги;
Г — середина пятна контакта шины с дорогой.
Отрицательное плечо обкатки обеспечивает
безопасность и при так называемой
диагональной системе раздельного
привода тормозов. Эта система, примененная
па «Ладе», самая простая и дешевая,
но имеет существенный недостаток:
при отказе одного контура тормозная
сила на переднем колесе оказывается
больше, чем па заднем, и автомобиль
разворачивает в сторону
Рис. 17. При отказе одного контура
тормозной системы при
Благодаря отрицательному плечу обкатки
поворот колеса в противоположную
сторону помогает нейтрализовать занос
автомобиля. При сравнительных испытаниях
автомобилей с отрицательным
и положительным плечами
разворачивался па 140...160°, а с отрицательным — всего на 15... 17
Отрицательное плечо обкатки делают небольшим: —10... — 2 мм. У «Жигулей» положительное плечо обкатки составляет 57 мм.
Ты спросишь: если отрицательный угол обкатки столь хорош, то почему его не применяют на всех автомобилях?
Прежде чем ответить па
этот вопрос, я попрошу тебя
проделать простой эксперимент.
Весовая стабилизация передних колес.
Автомобиль с задними ведущими колесами представляет собой при разгоне потенциально неустойчивую систему, так как движущая сила приложена позади центра тяжести. Для компенсации этой неустойчивости передняя подвеска должна быть сконструирована таким образом, чтобы передние колеса сами возвращались в положение прямолинейного движения. Переднеприводные автомобили нуждаются в этом в меньшей степени. Если бы на передние колеса не действовал стабилизирующий момент, то достаточно было бы небольшого усилия на рулевом колесе для поворота, но колеса такого
автомобиля не возвращались
бы в исходное положение.
Рис. 18. Весовая стабилизация: при повороте колеса нос автомобиля поднимается на величину dН. Устойчивой - положение, когда точка О расположена на наибольшем удалении по вертикали от точки С, имеет место при положении колес «прямо».
При повороте колеса поднимается передок автомобиля, поэтому под действием веса колесо стремится занять положение прямолинейного движения.
Но получается, что при отрицательном угле обкатки весовой стабилизации нет? Почему же, есть. Но для этого нужно увеличить угол поперечного наклона оси поворотной стойки и сместить колесо.
Динамическая стабилизация передних колес.
Для обеспечения стабильности движения, т. е. стремления автомобиля двигаться прямо, недостаточно только поперечного наклона оси поворотной стойки колеса, особенно на большой скорости. Связано это и с появлением дополнительного сопротивления качению и с гироскопическим эффектом, который может вызвать влияние колеса при действии возмущающей силы. Для большей стабильности вводят продольный наклон оси поворотной стойки колеса, благодаря которому точка пересечения оси поворота с поверхностью дороги смещена вперед относительно контакта шины с дорогой на величину С (рис. 19). Теперь колесо стремится занять положение позади точки пересечения оси колеса с дорогой, причем чем больше сила сопротивления качению, тем больший момент возвращает колесо в положение прямолинейного движения. Но этого мало. При таком смещении сила, действующая на колесо при повороте, также стремится выпрямить колесо.
Рис. 19. Динамическая стабилизация: под действием силы
сопротивления качению Рт и сил в шарнирах Ра и
Fb колесо стремится занять положение «прямо».
При неравенстве углов продольного наклона осп поворота левого и правого колес автомобиль будет тянуть в сторону колеса с меньшим углом продольного наклона оси.
Все сказанное справедливо для задпоприводного автомобиля. При переднем приводе задача сложней: стабилизацию нужно обеспечить и при тяговом, и при тормозящем усилии на колесе. Положительный угол продольного наклона оси поворотной стойки колеса при разгоне дестабилизировал бы положение колеса. Поэтому на переднеприводных машинах или этот угол делают отрицательным, или смещают ось поворота относительно оси колеса назад, т. е. подвеска делается подобно ножке у рояля, только колесо катится впереди и тянет за собой «ножку».
У переднеприводного автомобиля при нажатии на педаль газа рулевое колесо активнее стремится занять положение прямолинейного движения. А велосипед, в отличие от автомобиля, не «хочет» ехать назад, так как у него момент от динамической стабилизации (наклон передней вилки) при пустом велосипеде больше момента весовой стабилизации (изгиб конца передней вилки). В автомобиле это недопустимо, иначе при заднем ходе рулевое колесо стремилось бы вывернуться.
Основная система
На современных легковых автомобилях устанавливают основные ТС, состоящие из тормозного гидропривода ("гидрожидкость") и тормозных механизмов.
При нажатии на тормозную педаль в гидроприводе основной ТС возникает избыточное давление тормозной жидкости, которое обеспечивает срабатывание "колесных" тормозных механизмов.
Тормозной привод
В гидропривод основной ТС входят:
- главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем или без него;
- регулятор давления в задних тормозных механизмах;
- рабочий контур (трубопровод диаметром 4-8 мм).
Рабочий контур соединяет между собой устройства гидропривода и тормозные механизмы.
Главный тормозной цилиндр (ГТЦ) предназначен для преобразования усилия, прилагаемого к педали тормоза, в избыточное давление тормозной жидкости и распределения его по рабочим контурам.
Бачок с запасом тормозной жидкости может крепиться на ГТЦ или вне его.
Вместе с ГТЦ на большинстве
автомобилей устанавливают
Регулятор уменьшает давление в приводе тормозных механизмов задних колес. При торможении сила инерции движущегося автомобиля и противодействующая ей сила трения (точка приложения которой ниже центра тяжести автомобиля) создают продольный опрокидывающий момент. Мягкая передняя подвеска, реагируя на него, "проседает", а задние колеса "разгружаются". Поэтому даже при неэкстренном интенсивном торможении задние колеса могут блокироваться, что часто приводит к заносу автомобиля. В зависимости от изменения расстояния между элементами задней подвески и кузовом автомобиля (его продольного наклона) давление в приводе задних тормозов (по сравнению с передними) ограничивается.

- Устройства ввода
- Устройства ввода
- Устройства ввода-вывода
- Устройства ввода вывода информации
- Устройства ввода-вывода информации
- Устройства ввода-вывода ПК
- Устройства ввода и вывода
- Усторія розвитку радіобіології в Україні
- Усторойство автомобилей
- Устранение двойного налогообложения
- Устранение жёсткости воды
- Устранение инфраструктурных ограничений экономического роста
- Устранение недостатков судебного решения
- Устранение функциональных отклонений и компенсация остаточных явлений после перенесения заболевания средствами физической культуры