Лебедєв А.Т., Антощенков В.М., Бойко М.Ф. та ін. Трактори та автомобілі. Частина 3. Шасі

Подождите немного. Документ загружается.

260

У деякому діапазоні зміни наван-

тажень, близькому до статичних

ст

, характеристики підвіски ма-

ють забезпечувати оптимальну час-

тоту коливань: для легкових авто-

мобілів 0,8 – 1,2 Гц, для вантажних

1,2 – 1,9 Гц, що відповідає рівню

коливань людини при ходьбі. Частота власних коливань Ω підресоре-

ної маси залежить від статичного прогину підвіски

ст

cт

(1/ 2 ) / .

fΩ= π (10.2)

Під час руху по нерівних дорогах зі збільшенням амплітуди коли-

вань підвіски відносно статичного положення для запобігання ударам

об обмежник жорсткість підвіски потрібно збільшувати. При цьому

дст

(2,5...3,0)

R= . Відношення динамічного навантаження до ста-

тичного характеризує коефіцієнт динамічності:

ддст

KRR

Площа під кривою пружної характеристики визначає динамічну

енергоємність підвіски, яка еквівалентна роботі, що потрібна для по-

вної деформації пружного елемента. Для збільшення динамічної ене-

ргоємності пружна характеристика підвіски має бути прогресивною,

тобто забезпечувати прогресивне зростання реакції

за меншого

прогину. Такий самий коефіцієнт динамічності можна отримати за

лінійної характеристики, але при цьому динамічний прогин

′

над-

мірно збільшується, що важко забезпечити конструктивно.

Зі зміною корисного навантаження автомобіля від мінімуму до мак-

симуму навантаження від підресореної частини, що визначає

ст

, ко-

ливається на передній підвісці в межах 10 – 30 %, на задній підвісці

легкових автомобілів — 45 – 60, вантажних — 250 – 400, автобусів —

200 – 250 %. Для збереження оптимальної частоти власних коливань

кузова за змінного навантаження потрібно підтримувати сталість ста-

тичного прогину підвіски, змінювати її жорсткість пропорційно наван-

таженню, що припадає на неї.

Є різні способи забезпечення сталості статичного прогину, напри-

клад регулюванням тиску повітря в пневматичній підвісці, застосу-

Рис. 10.3. Пружна характеристика

підвіски

261

ванням додаткових пружних елементів, що включаються в роботу в

разі збільшенням навантаження.

До металевих пружних елементів належать листові ресори, спі-

ральні пружини і торсіони. Для залежних підвісок частіше викорис-

товують ресори, для незалежних — пружини і торсіони.

Листові ресори (рис. 10.4) мають широке застосування, оскільки

одночасно виконують три функції: пружного елемента, напрямного і

гасильного пристроїв. Недоліками листових ресор є висока метало-

ємність (енергія, що запасається одиницею об’єму листової ресори, у

4 рази менша, ніж у пружин і торсіонів); наявність міжлистового тер-

тя, що негативно позначається на характеристиці ресори та її довговіч-

ності; часті випадки ламання листів ресори через мікротріщини, що

виникають внаслідок міжлистового тертя.

З метою збільшення довговічності листових ресор їх розвантажують

від напружень скручування, іноді від передачі зусиль штовхання, змен-

шують напруження в листах обмеженням амплітуди або введенням

додаткових пружних елементів. Для зниження міжлистового тертя пе-

редбачають змащування листів, установлюють прокладки тощо. Між-

листове тертя в ресорі особливо посилюється за наявності між листами

абразивних часточок, що призводить до місцевого поверхневого зно-

шення, задирів, утворення мікротріщин, внаслідок чого листи лама-

ються. Найменше міжлистове тертя має малолистова ресора щілинного

типу з визначеним зазором між листами, найменшу масу — однолис-

това ресора. Малолистові ресори порівняно з багатолистовими мають

на 25 – 50 % меншу масу й у 1,3 – 1,5 раза більшу довговічність.

Довговічність ресор залежить від чистоти поверхні листів і точно-

сті прокату, а також від їхньої міцності. Зміцнюють ресори дробо-

струминною обробкою та використанням біметалевих листів. Зносо-

стійкість листів підвищують застосуванням покриттів із порошків

самофлюсуючих сплавів на основі нікелю. У разі використання листів

несиметричного профілю також збільшується довговічність і знижу-

ється їх маса.

Пружини і торсіони мають більшу питому енергоємність, ніж ре-

сори. Однак у разі застосування пружин або торсіонів як пружних

елементів підвіски потрібно мати автономний напрямний пристрій,

що ускладнює конструкцію підвіски загалом, незважаючи на просто-

ту пружних елементів.

262

За розміщенням торсіони можуть бути поздовжніми і поперечни-

ми, за типом перетину — круглими, пластинчастими, пучковими,

складеними тощо.

Рис. 10.4. Ресорні підвіски з додатковими пружними елементами:

а — ресорою (передня опора з накладним вушком, задня опора ковзна); б —

нижніми листами ресори (передня опора із загнутим вушком, задня опора із

сережками); в — коригувальними пружинами; 1 — додаткова ресора або лис-

ти; 2 — основна ресора; 3 — кронштейн додаткової ресори; 4 — буфер стиску;

5 — коригувальні пружини; 6 — гумові подушки кріплення основної ресори

263

На рис. 10.5 наведено торсійну незалежну підвіску, в якій пружний

стрижень (торсіон 5) круглого перетину навантажений поперечним

важелем 4. Торсійна підвіска найкомпактніша, основний її недолік —

складність термічної обробки торсіона.

Пружинні пружні елементи можна застосовувати як у залежній та

важільно-незалежній, так і у важільно-телескопічній схемах підвісок

(див. рис. 10.1). У разі застосування пружини у важільних підвісках

вона піддається не тільки стиску, а й вигину, тому що один кінець

пружини закріплений на рухомому важелі. Це впливає на жорсткість

Рис. 10.5. Безшворнева торсійна підвіска:

1, 4 — відповідно верхній і нижній важелі; 2 — шаровий шарнір;

3 — вертикальний стояк; 5 — торсіон; 6 — стабілізатор

264

підвіски і на напруження в пружині, в якій виникає велика нерівномі-

рність напружень як в окремих витках, так і вздовж кожного витка.

Матеріалом для виготовлення ресор є сталі 55ГС, 50С2, 60С2, для

яких допустимі напруження за максимального прогину

[]

σ =

= 800…1000 МПа.

Пружини різних типів виготовляють із високовуглецевих сталей

марок 65М, 85М, 60С2 та інших з допустимими напруженнями

[τ] = 700...800 МПа.

Матеріал торсіонів — ресорно-пружинна сталь 50ХФА, 45НХМА

з допустимим напруженням [τ] = 800...1000 МПа.

Глибина зневуглецьованого шару близько 2 – 1,5 % залежно від

вмісту силіцію і товщини листа. Шліфування після термообробки,

дробоструминна обробка та інші методи зміцнення підвищують міц-

ність ресори.

У пневматичних підвісках використовують гумокордні пружні

елементи (рис. 10.6). Статичний тиск повітря в балонних елементах

0,5 – 0,6, у діафрагмових — 0,7 – 1,5 МПа.

Пневмобалони бувають одно-, дво- і трисекційні.

Пружні елементи застосовують на вантажних автомобілях, на ав-

тобусах — як балонні, так і діафрагмові, на легкових автомобілях —

переважно діафрагмові і рукавні. Рукавні пружні елементи поширені

на легкових автомобілях, оскільки мають велику гнучкість і тому

зручні в компонуванні.

Пневматичний балон компактний, герметичний і довговічний,

проте для досягнення низької частоти власних коливань потребує за-

стосування додаткового резервуара повітря.

Рис. 10.6. Схеми гумокордних елементів:

а — двосекційний пневмобалон; б — діафрагмовий з напрямною;

в — діафрагмовий без напрямної; г — рукавний

265

Діафрагмові пневматичні пружні елементи забезпечують низькі

частоти, мають менші розміри, масу і місткість резервуарів, забезпе-

чують низьку частоту коливань за меншого об’єму повітря.

10.4. АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЙ ПІДВІСОК

У колісних тракторах типу ХТЗ-160 і ХТЗ-170 схеми 4к4 з колеса-

ми однакового діаметра задні мости з’єднані з остовом жорстко в

двох місцях, осі передніх коліс трактора моделі ХТЗ-170 (передні мо-

сти) — за допомогою ресор з амортизаторами (рис.

10.7), у тракторів

моделі ХТЗ-160 передній ведучий міст балансирного типу кріпиться

до рами за допомогою кронштейнів.

Підвіска переднього моста трактора ХТЗ-170 та підвіски мостів

вантажного автомобіля (див. рис. 10.7, 10.8) складаються з пари по-

здовжніх напівеліптичних ресор, жорстко з’єднаних з корпусом моста

стрем’янками. Кінці ресор розміщені в гумових опорах, встановлених

у кронштейнах на передній частині рами.

Для зм’якшення ударів корпусу переднього моста об раму на ній

закріплено гумовий буфер. Прогин переднього моста трактора вниз

обмежують серги 5 механізмів блокування (див. рис. 10.7). Під час

роботи трактора з такими машинами, як бульдозер, ресори блокують,

знявши обмежник 4 і з’єднавши сергу 5 безпосередньо із замком 3.

Рис. 10.7. Ресорна підвіска переднього моста трактора ХТЗ-170:

1 — рама; 2 — буфер; 3 — замок; 4 — обмежник; 5 — серга; 6 — накладка; 7,

11 — гумові опори; 8 — амортизатор; 9 — стрем’янка; 10 — ресора; 12

—

кронштейн

266

Передній міст універсально-просапних тракторів — це трубчаста

балка телескопічного типу, з’єднана з переднім брусом напіврами за

допомогою осі коливання (рис. 10.9).

З кожного кінця в трубу 9 встановлено висувний кулак 8, що склада-

ється з кронштейна і висувної труби. Останню можна кріпити в трубі

передньої осі в шести положеннях з інтервалом 50 мм, що дає змогу змі-

нювати колію напрямних коліс від 1200 до 1800 мм. У кронштейнах ви-

сувних кулаків на двох втулках установлено поворотні цапфи 3. Наван-

таження на колеса від ваги трактора сприймають упорні підшипники

через амортизаційні пружини 1, що забезпечує підресорювання трактора.

На верхніх кінцях поворотних цапф закріплені поворотні важелі 5,

зв’язані із сошкою рульового механізму за допомогою рульових тяг 4,

що утворюють розрізну рульову трапецію. Тяги 4 регулюються по

довжині і з’єднуються з поворотними важелями 5 і сошкою шарнірно.

Рис. 10.8. Передня (а) і задня (б) ресорні підвіски вантажного автомобіля:

1 — передній кронштейн; 2 — рама; 3 — кронштейн амортизатора; 4 — втулка;

5 — гідроамортизатор; 6 — задній кронштейн; 7 — чашка заднього кінця ресо-

ри; 8 — гумові подушки; 9 — гумовий буфер; 10 — стрем’янка; 11 — ресора;

12 — чашка переднього кінця ресори; 13 — передня гумова подушка; 14 —

кронштейн підресорника; 15 — підресорник

267

Рис. 10.9. Передні вісь (а) та напрямне колесо (б) тракторів

ЮМЗ-8040.2, МТЗ-80:

1 — пружина підвіски; 2 — кронштейн; 3 — поворотна цапфа; 4 — рульова

тяга; 5 — поворотний важіль; 6 — палець; 7 — болт; 8 — висувний кулак; 9

—

трубчаста балка; 10 — цапфа; 11 — ущільнення; 12 — конічний роликовий

підшипник; 13 — кришка; 14 — регулювальна гайка; 15 — маточина; А

—

отвір висувної труби

268

Задні ведучі колеса універсально-просапних тракторів установ-

люють на маточини, закріплені болтами на півосях кінцевих передач.

Амортизація задньої частини тракторів забезпечується пружністю

шин коліс. Колію регулюють переміщенням маточини по півосі.

Передня підвіска передньопривідного автомобіля ВАЗ-2109 зроб-

лена за типом «Мак-Ферсон» (рис. 10.10) і містить телескопічний гід-

равлічний амортизаторний стояк 9, верхня опора якого прикріплена

269

до кузова 1 автомобіля, а нижня — до поворотного кулака 13; пружи-

ну 5 і поперечний важіль 22, шарнірно з’єднаний кронштейном 28

кузова, поворотним кулаком 13, розтяжкою 29 важеля підвіски і ста-

білізатором 25 поперечної стійкості.

Основним елементом підвіски є телескопічний стояк, який разом із

важелем 22 виконує функцію напрямного пристрою, що визначає пе-

реміщення колеса відносно кузова, а також амортизатора, що гасить

коливання кузова.

Верхня опора стояка складається із зовнішнього 39 і внутрішнього

40 корпусів, між якими встановлено гумовий пружний елемент 42, що

забезпечує коливання стояка за ходу підвіски і гасіння вібрацій. У

внутрішній корпус запресовано упорний кульковий підшипник 41, що

слугує упором верхньої опорної чашки 2 пружини і забезпечує обер-

тання стояка при повороті колеса. Верхня опора укріплена разом з

обмежником 43 на штоці 38 гайкою 45. Пластмасовий ковпак 44 за-

хищає опору від забруднення. Верхня опора стояка прикріплена до

кузова трьома болтами, привареними до її зовнішнього корпусу 39.

На штоці 38 установлено поліуретановий буфер 3 ходу стиску,

який з’єднаний із закритим кожухом, що захищає шток від механіч-

них пошкоджень і забруднення.

До середньої частини корпусу телескопічного стояка приварено

нижню опорну чашку 6 пружини і поворотний важіль 8, до ниж-

ньої — кронштейн 12, до якого болтами 11 і 14 кріпиться поворотний

кулак 13. У головці верхнього болта 11 є ексцентриковий поясок, а на

W Рис. 10.10. Передня підвіска автомобіля ВАЗ-2109:

1 — кузов автомобіля; 2 — верхня опорна чашка; 3 — буфер ходу стиску із захисним

кожухом; 4 — опора буфера стиску; 5 — пружина підвіски; 6 — нижня опорна чашк

пружини; 7 — кульовий шарнір рульової тяги; 8 — поворотний важіль; 9 — телеско-

пічний стояк; 10 — ексцентрикова шайба; 11 — регулювальний болт; 12 — кронштейн

стояка; 13 — поворотний кулак; 14 — болт кріплення стояка до поворотного кулака;

15 — захисний кожух гальмового диска; 16 — стопорне кільце; 17 — ковпак маточини

колеса; 18 — шліцьовий хвостовик корпусу шарніра приводу колеса; 19 — маточин

колеса; 20 — підшипник маточини колеса; 21 — гальмовий диск; 22 — важіль підвіс-

ки; 23 — регулювальні шайби; 24 — стояк стабілізатора поперечної стійкості; 25

—

стабілізатор; 26 — подушка стабілізатора; 27 — кронштейн кріплення стабілізатора;

28 — кронштейн кузова для кріплення важеля підвіски; 29 — розтяжка важеля підвіс-

ки; 30 — шайби; 31 — кронштейн кріплення розтяжки; 32 — гумова розпірна втулк

переднього шарніра розтяжки; 33 — втулка; 34 — захисний чохол кульового пальця;

35 — підшипник; 36 — кульовий палець; 37 — корпус кульового шарніра; 38 — шток;

39 — зовнішній корпус; 40 — внутрішній корпус; 41 — упорний кульковий підшип-

ник; 42 — гумовий пружний елемент; 43 — обмежник; 44 — пластмасовий ковпак;

45 — гайка