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

Подождите немного. Документ загружается.

280

10.6. НАВАНТАЖЕНІСТЬ. ВИДИ РУЙНУВАНЬ

ОСНОВНИХ ДЕТАЛЕЙ

Крутний момент, що передається від двигуна на ведучі колеса,

створює між колесом і дорогою тягове зусилля

Р , а на ведучому мо-

сту — зворотний реактивний момент

(рис. 10.17). Через наяв-

ність тягового зусилля

Р на ведучому мосту

виникає штовхальна си-

ла

Р , яка через підвіску

передається на раму ав-

томобіля і приводить

його в рух. Під час га-

льмування автомобіля на

ведучому мосту виникає

гальмовий момент

, а на колесах — гальмове зусилля Т.

Сприйняття гальмового чи реактивного моменту, а також передача

відповідних зусиль на раму автомобіля здійснюється через підвіску

ведучого моста.

Навантаження елементів залежної підвіски (рис. 10.18, а) визна-

чають реакцією

на колесі і вагою непідресорених мас

н.м

G :

н.м

0,5 .

Р RG

− (10.8)

При цьому вигин пружного елемента дорівнює переміщенню ко-

леса відносно кузова

p к

Для одноважільної підвіски (див. рис. 10.18, б) навантаження на

пружний елемент визначають за залежністю

p к

()/,

PRGla

′

− (10.9)

де

′

— вага колеса і напрямного пристрою.

Прогин пружного елемента одноважільної підвіски

p к

fal

Для двоважільної підвіски (див. рис. 10.18, в) навантаження на

пружний елемент залежить від реакції

на праве і ліве колесо, а

також від параметрів приєднання підвіски:

p к

()/.

PRGla

′

− (10.10)

Рис. 10.17. Схема передачі штовхальної сили

від ведучого моста на раму автомобіля

через підвіску

281

Прогин пружного елемента цієї підвіски буде

p к

fal

Для двоважільної підвіски з торсійним пружним елементом (див.

рис. 10.18, г) навантаження на пружний елемент визначається момен-

том закручування торсіона:

().

RGl

′

− (10.11)

Навантаження, що діють на підвіску, призводять до руйнувань ос-

новних деталей (ресор, пружин, ущільнень амортизаторів і т.д.). Лис-

ти ресор піддаються зварюванню та абразивному зношенню; пружи-

ни — втрачають жорсткість, а ущільнення амортизаторів — втрача-

ють еластичність, зазнають пошкоджень і т.д.

10.7. ОСНОВНІ НЕСПРАВНОСТІ

І ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ

За тривалої експлуатації автомобіля чи трактора трапляються не-

справності підвіски (табл. 10.1). Ними можуть бути: скрипіння або

надмірне осідання ресор (пружин), сильні удари кузова об буфери під

час руху або розгойдування кузова.

Технічне обслуговування підвіски полягає в змащуванні ресор і

ресорних пальців, перевірці стану кріплення ресор і кришок їхніх гу-

мових опор, амортизаторів і реактивних штанг на балансирних підві-

сках ведучих мостів. Регулярно, особливо в початковий період експлу-

атації, потрібно підтягувати гайки стрем’янок ресор.

Рис. 10.18. Розрахункова схема для визначен-

ня навантажень на пружні елементи підвіски:

а — залежна; б — одноважільна; в — двова-

жільна; г — двоважільна з торсійним пруж-

ним елементом

282

Таблиця 10.1. Несправності підвіски

Ознака

несправності

Причина

несправності

Спосіб

усунення

Ламання листів ресор

Сильні удари кузова під

час руху автомобіля

Рух автомобіля з великою

швидкістю по нерівних

дорогах

Замінити зламані листи

ресор

Підвищене зношення пальців кріплення ресор, гумових подушок буферів,

пластмасових пластин, установлених між листами

Стукіт у підвісці під час

руху по нерівностях доро-

ги, скрипіння ресор

Відсутність мастила. Рух

із великою швидкістю по

нерівних дорогах

Замінити зношені паль-

ці, гумові подушки чи

пластмасові пластини

Витікання рідини з амортизатора

Патьоки рідини на корпу-

сі амортизатора

Зношення ущільнень

Ослаблення затягування

гайки резервуара

Замінити ущільнення

Затягти гайку

Амортизатор не ефективно гасить коливання

Після руху автомобіля

при перевірці на дотик

корпус амортизатора хо-

лодний

Кількість рідини в амор-

тизаторі менша за норму

Витікання рідини, пору-

шення герметичності кла-

пана віддачі і перепускно-

го клапана

Зменшення жорсткості

пружин клапанів

Долити робочу рідину в

амортизатор

Розібрати амортизатор,

замінити деталі клапа-

нів

Замінити пружини

Змащування ресор — необхідна умова їх надійної і тривалої робо-

ти, оскільки корозія листів може значно зменшити строк їх служби.

Тому під час сезонного технічного обслуговування або ремонтних

робіт ресори перебирають і змащують. При перебиранні видаляють

старе мастило і бруд, а також сліди корозії, після чого змащують тер-

тьові поверхні ресор графітовим мастилом.

Гідравлічні амортизатори під час експлуатації не потребують спе-

ціальних регулювань. Слід періодично перевіряти надійність кріп-

лення амортизаторів і відсутність витікання робочої рідини із них.

З появою на амортизаторі слідів підтікання оливи гайкою резервуара

підтягують блок сальників напрямної втулки на попередньо знятому і

вимитому амортизаторі.

Справний амортизатор при плавному розтяганні і стисканні має

чинити рівномірний опір. Вільне переміщення штока або заклиню-

вання його засвідчує несправність амортизатора. Опір амортизатора

перевіряють за вертикального його положення, закріпивши в лещатах

за нижнє вушко. Якщо до перевірки амортизатор знаходився в гори-

зонтальному положенні, то частина рідини могла перетекти крізь

283

дросельні отвори клапанів із робочого циліндра в резервуар і аморти-

затор міг втратити опір. У цьому разі його кілька разів прокачують

вручну на весь хід штока, і якщо він справний, то опір його відно-

виться. Якщо після прокачування амортизатора опір не відновився

або після підтягання гайки резервуара підтікання крізь сальники не

припинилося, то амортизатор потрібно ремонтувати в спеціальній

майстерні.

10.8. ТЕНДЕНЦІЇ ВДОСКОНАЛЕННЯ ПІДВІСОК

На автомобілях дедалі більше поширення отримують гідрогазові і

гідропневматичні пружні пристрої підвісок. У них як пружне середо-

вище використовують газ або повітря під тиском до 10 – 20 МПа, то-

му конструктивно пружний пристрій виконують у вигляді циліндра,

газ у якому стискається переміщенням поршня. Циліндр заповнюєть-

ся робочою рідиною так, щоб газ безпосередньо не контактував із

поршнем, тобто зусилля від днища поршня до газу має передаватися

через шар робочої рідини. Це різко підвищує ущільнення пружного

елемента. Іноді з цією метою для газу передбачають окрему посуди-

ну, з’єднану з циліндром і оснащену еластичною діафрагмою, що

розділяє робочу рідину і газ. Гідрогазові пружні елементи майже зав-

жди виконують демпфірувальні функції, що забезпечується протікан-

ням робочої рідини крізь отвори і клапани в поршні.

Перевагами гідрогазових пружних пристроїв є:

y нелінійність (прогресивність) характеристики;

y компактність, зумовлена порівняно високим робочим тиском і

вбудованою конструкцією амортизатора;

y можливість регулювання дорожнього просвіту автомобіля в знач-

них межах або автоматичного підтримання певної його величини.

До недоліків слід віднести порівняно високу вартість, пов’язану з

потребою високоточного виготовлення низки деталей. Гідрогазові

пружні пристрої бувають регульованими і нерегульованими.

Розрізняють гідрогазові пружні пристрої зі сталою та змінною ма-

сою газу (як правило, азоту). До перших належать усі пружні нерегу-

льовані пристрої та ті, що регулюються зливанням або поповненням

робочої рідини. Цей тип пружних пристроїв найпоширеніший. Пруж-

ні пристрої зі змінною масою газу завжди регульовані. Регулювання

тут досягається зміною маси газу за сталого об’єму робочої рідини.

284

Гідрогазові пружні пристрої можна також поділити на пристрої

без протитиску і з протитиском. Перші найпростіші за конструкцією:

газ може знаходитись у верхній частині циліндра, в штоці або сферич-

ній головці, яка може бути окремим елементом конструкції. Пружні

пристрої з протитиском мають другу порожнину з газом — порожни-

ну протитиску, найчастіше розміщену у штоці. Протитиск дає змогу

істотно розширити діапазон регулювання характеристики пружного

пристрою за допомогою зміни співвідношення об’єму і тиску газу в

основній порожнині і в порожнині протитиску.

Для придання пружному пристрою властивостей демпфірування

калібровані отвори розміщують у поршні, у перемичках основної по-

рожнини або порожнині протитиску.

Щоб отримати несиметричну характеристику демпфірування при

стиску і віддачі частину отворів оснащують клапанами.

Оскільки газ, що стикається з поверхнею робочої рідини, частково

розчиняється в ній за високих тисків і виділяється з неї за низьких, для

регульованих підвісок використовують пружні пристрої з поршневим

чи діафрагмовим роздільником середовищ, що виключає витікання га-

зу разом з робочою рідиною під час регулювання. Тиск, що сприйма-

ється обома боками роздільника середовищ, приблизно однаковий, то-

му навантаження, які діють на нього під час роботи, дуже малі.

Досконалішою є система гідрогазової підвіски, яку застосовує з

1956 р. і донині на різних моделях легкових автомобілів малого і се-

реднього класів фірма «Сітроен» (Франція). Розглянемо цю систему

на прикладі моделі ВХ (рис. 10.19), у якій центральна насосна уста-

новка високого тиску живить гідрогазові пружні елементи, підсилю-

вач рульового керування і двоконтурний гальмовий привід. Головни-

ми компонентами системи є: резервуар 9 робочої рідини (спеціальне

мінеральне масло), роторний п’ятиплунжерний насос 8 високого тис-

ку, що приводиться в дію клиновим пасом від колінчастого вала дви-

гуна, регулятор 7 з гідрогазовим акумулятором 6, запобіжний клапан

5 з датчиком тиску 4 робочої рідини в системі, чотири гідрогазових

стояки 2 і 11 передньої і задньої підвісок, що містять вбудовані гідра-

влічні амортизатори двобічної дії, коректори дорожнього просвіту 3 і

10 передньої і задньої осей. Сферичні порожнини стояків заповнені

азотом: передні під тиском 5,5 МПа, задні — 4,0 МПа. Система вклю-

чає також колісні гальмові механізми: передні 1 і задні 12.

285

Гідрогазовий акумулятор 6 центральної насосної установки має

місткість 0,5 дм

і номінальний тиск 6,2 МПа. Його призначення —

гасіння гідравлічних ударів у системі, швидка подача робочої рідини

споживачам, компенсація внутрішніх і зовнішніх витікань робочої

рідини, а також підтримання тиску в системі у разі відмови насоса 8.

Регулятор 7 відкриває прохід робочій рідині за тиску 14,0 і закри-

ває — за 17,5 МПа.

Розглянемо принцип роботи коректора дорожнього просвіту (рис.

10.20). Під час руху автомобіля залежно від миттєвого значення до-

рожнього просвіту об’єм робочої рідини між діафрагмою 1 і поршнем

2 постійно змінюється. Корпус коректора 4 прикріплений до кузова

автомобіля, а шток його золотника за допомогою важеля з’єднаний з

поздовжнім важелем 3 підвіски колеса (у цьому прикладі — задньо-

го). У разі руху автомобіля з постійним навантаженням золотник ко-

ректора знаходиться в нейтральному положенні. З появою додатково-

го навантаження азот у пружному елементі стискується, що супрово-

джується опусканням кузова і зменшенням дорожнього просвіту. Од-

ночасно важіль переміщує золотник коректора, що відкриває прохід

робочій рідині від центральної насосної установки в порожнину

Рис. 10.19. Система гідрогазової підвіски легкового автомобіля

середнього класу («Сітроен»):

1, 12 — відповідно передній і задній колісні гальмові механізми; 2, 11 — гідрогазові

стояки відповідно передньої і задньої підвісок; 3, 10 — коректори дорожнього просвіт

відповідно передньої і задньої осей; 4 — датчик тиску робочої рідини; 5 — запобіжний

клапан; 6 — гідрогазовий акумулятор; 7 — регулятор; 8 — роторний п’ятиплунжерний

насос; 9 — резервуар робочої рідини

286

циліндра гідрогазового стоя-

ка. При цьому поршень зі

штоком переміщується вниз і

через важіль підвіски опус-

кає колесо, а кузов відповід-

но підіймається над опорною

поверхнею дороги і водночас

переводить золотник корек-

тора в нейтральне положен-

ня. Після повернення у ви-

хідну позицію підіймання

кузова припиняється. У разі

зниження навантаження ко-

ректор діє навпаки, тобто відкриває на якийсь час вікна зливання ро-

бочої рідини з циліндра гідрогазового стояка в резервуар.

Заданий дорожній просвіт можна підтримувати автоматично і за-

давати за бажанням водія на ходу вручну установленням перемикача

в одне з чотирьох положень: шосе, пересічена місцевість, мінімаль-

ний або максимальний дорожній просвіт.

Оскільки під час роботи підвіски в газовій порожнині стояків кіль-

кість газоподібного пружного середовища не змінюється (її лише пе-

ревіряють за тиском один раз на 60 тис. км пробігу), а об’єм газу змі-

нюється залежно від навантаження, частота власних коливань підре-

сореної маси автомобіля в усьому діапазоні навантажень нестала, що

є принциповим недоліком розглянутої системи. На відміну від нере-

гульованих гідрогазових пружних пристроїв з лінійною характерис-

тикою в цьому разі за повного навантаження автомобіля підвіска знач-

но жорсткіша, ніж за мінімального.

Простіші і дешевші гідрогазові пружні стояки застосовано в підвісці

типу «Гідрогаз» (Велика Британія) на легкових автомобілях «Остін»,

«Морріс» та ін., причому регулювання дорожнього просвіту в них не

передбачене. Відмінною ознакою цього гідрогазового пружного при-

строю є те, що тиск рідини передається на колесо не через поршень, а

за допомогою діафрагми, яка прилягає під дією тиску рідини в робо-

чій порожнині стояка до конічної внутрішньої поверхні її корпусу і

конічного торця штока, забезпечує бажану зміну активної площі діа-

фрагми, й отже, отримання сприятливої характеристики пружного

пристрою у функції навантаження. Ця конструкція позбавлена згада-

Рис. 10.20. Схема роботи дорожнього

коректора («Сітроен»):

1 — діафрагма; 2 — поршень; 3 — важіль

підвіски колеса; 4 — корпус коректора

287

ного вище основного недоліку гідрогазового стояка і за зростаючого

навантаження частота власних коливань підвіски збільшується. Знач-

на площа діафрагми дає змогу знизити як робочий тиск у пристрої,

так і напруження в тілі діафрагми.

Відповідно до схеми пружного пристрою

«Гідрогаз» (рис. 10.21) пружне середови-

ще — вуглекислий газ — заповнює порож-

нину верхнього півкорпусу 5 за допомогою

штуцера 4 між його півсферичним склепін-

ням і верхньою діафрагмою 6, що відокрем-

лює газ від робочої рідини. Остання запов-

нює простір у верхньому 5 і нижньому 7 пів-

корпусах пружного пристрою між верхньою

6 і нижньою 8 діафрагмами, передаючи

тиск на конічну головку штока 1, зв’язаного

з важелем підвіски. Штуцер 2 слугує для

з’єднання з іншим стояком, розміщеним

уздовж однойменного борту автомобіля. Це

означає, що пружні елементи переднього і

заднього лівих коліс взаємозалежні за до-

помогою рідини так само, як і пружні еле-

менти коліс правого борту. У перемичці 3,

що розділяє півкорпуси 5 і 7, розміщено два

клапани амортизатора, виготовлені зі спеці-

альної гуми, і два жиклери сталого перетину, що підвищують чутли-

вість пружного пристрою. Обидва згадані клапани однобічні, тобто

один пропускає робочу рідину лише з нижнього півкорпусу у верхній,

а інший — навпаки. Обидва клапани мають прогресивну характерис-

тику зміни прохідного перетину у функції тиску, працюють безшум-

но, мають тривалий ресурс і високу надійність.

Зі зростанням навантаження формується потік робочої рідини

крізь жиклери і клапан амортизатора з нижнього півкорпусу у верх-

ній, об’єм рідини в якому збільшується. Це спричинює деформацію

(підіймання) верхньої діафрагми, зменшення об’єму газу і зростання

його тиску, внаслідок чого у пружному пристрої відновлюється рів-

новага. Зі зниженням навантаження робоча рідина, навпаки, спрямо-

вується під дією верхньої діафрагми в нижній півкорпус крізь жикле-

ри і клапан відбивання амортизатора. В результаті рівновага в пруж-

Рис. 10.21. Схема пруж-

ного елемента системи

«Гідрогаз»:

1 — конічна головка штока;

2, 4 — штуцери; 3 — пере-

мичка; 5, 7 — відповідно

верхній і нижній півкорпуси;

6, 8 — відповідно верхня і

нижня діафрагми

288

ному елементі знову відновлюється. Повний хід штока розглянутого

пружного пристрою невеликий, що потребує значного передатного

числа для збереження належного переміщення колеса. Зв’язок пруж-

них елементів коліс однойменних бортів автомобіля успішно виконує

функції стабілізатора поперечної стійкості, ефективно гасить поздов-

жні коливання підресореної маси (галопування) під час руху.

Водночас за великих навантажень на задній міст робоча рідина

намагається перетекти у пружні пристрої передніх коліс, у результаті

кузов сильно нахиляється назад. Для усунення цього недоліку в зад-

ню підвіску вводять додатковий пружний елемент, такий як торсіон у

легковому автомобілі «Остін Алегро», щоправда, це помітно усклад-

нює підвіску.

Контрольні запитання і завдання

1. Які вимоги ставлять до підвісок та як їх класифікують? 2. Зробіть порівняльний

аналіз найхарактерніших схем підвісок автомобілів. Які з них найбільш поширені і

чому? 3. Які пружні елементи використовують у підвісках? Які з них найбільшою

мірою задовольняють вимоги плавності ходу? 4. Перелічіть елементи, з яких склада-

ються ресорна та пружинна підвіски. Як вони працюють? 5. Як стабілізатор попере-

чної стійкості зменшує поперечні нахили кузова при поворотах? 6. Назвіть переваги

гідрогазових пружних пристроїв. Як вони працюють? 7. Для чого призначені аморти-

затори? Які процеси відбуваються в гідравлічному телескопічному амортизаторі за

стиску (плавного і різкого) та віддачі (плавної і різкої)? 8. Як однотрубний газонапо-

внений амортизатор гасить коливання в підвісці? 9. Схарактеризуйте навантаження,

що виникають у підвісці? 10. Проаналізуйте, які несправності можуть виникнути в

підвісках. За якими ознаками їх характеризують? 11. Перелічіть операції технічного

обслуговування елементів підвіски. Як перевірити справність амортизатора?

288

КОЛІСНИЙ І ГУСЕНИЧНИЙ РУШІЇ

11.1. ПРИЗНАЧЕННЯ, ВИМОГИ, КЛАСИФІКАЦІЯ

Призначення рушіїв:

y передавати на дорогу силу ваги трактора чи автомобіля;

y створювати на поверхні дороги зовнішні реактивні поздовжні

сили, що зумовлюють рух чи зупинку трактора або автомобіля;

y створювати на поверхні дороги бічні сили, що змушують трактор

або автомобіль рухатись по криволінійній траєкторії;

y зменшувати передані трактору чи автомобілю динамічні наван-

таження, що виникають під час руху по нерівній дорозі.

До колісних рушіїв ставлять такі основні вимоги:

y повна відповідність рекомендованій шині за розмірами, жорст-

кістю і конструкцією обода;

y надійне кріплення до маточини;

y міцність і довговічність; мінімальне биття; мінімальні маса і мо-

мент інерції; м’якість монтажу і демонтажу шини.

Колеса за експлуатаційним призначенням поділяють на 7 класів:

1 — для внутрішньозаводського транспорту;

2 — для автомобілів повною масою до 2 т;

3 — для автомобілів повною масою до 20 т;

4 — для автомобілів повною масою понад 20 т;

5 — для автомобілів підвищеної прохідності і причепів;

6 і 7 — для тракторів і сільськогосподарських машин.

Колеса класифікують:

y за видами застосовуваних шин — для камерних, безкамерних

(аркових і пневмокотків), з регульованим тиском;

y за видами з’єднання колеса з маточиною — дискове, бездискове;

y за числом встановлених на маточину коліс — одинарне, здвоєне;