Содержание
Назначение и основные элементы подвески
Подвеска колес появилась значительно раньше автомобиля. Впервые она появилась еще на конных экипажах, предназначенных для более комфортного передвижения на большие расстояния. Количество колес таких экипажей было не менее четырех, поэтому их конструкторы вынуждены были предусмотреть возможность вертикального перемещения колес относительно кузова для преодоления неровных дорог.
Именно тогда появились первые конструкции подвесок, которые потом практически без изменений использовались в самых первых автомобилях, скорость которых не превышала 30 км/час. Но автомобили совершенствовались, скорости их движения быстро возрастали, и подход к конструкциям подвесок менялся.
Если на начальном этапе автомобилестроения подвеска рассматривалась только в качестве средства повышения комфортабельности движения, то с ростом скорости автомобилей вс? большее внимание приходилось уделять вопросам управляемости. В третьем десятилетии 20 века проявилась тенденция создания независимой системы сначала передних, а впоследствии и задних колес автомобилей.
В настоящее время на легковых автомобилях применяется только независимая подвеска передних колес, которая может сочетаться с независимой, полунезависимой и зависимой системой задних. Несмотря на обилие применяемых в настоящее время схем, все они в настоящее время содержат следующие основные элементы:
- Направляющие элементы, обеспечивающие заданную траекторию перемещения колес относительно кузова;
- Упругие элементы, обеспечивающие необходимое усилие перемещения колес;
- Элементы, обеспечивающие гашение колебаний.
К направляющим элементам можно отнести рычаги, стойки, шаровые опоры и резинометаллические шарниры.
К упругим элементам можно отнести пружины, рессоры, торсионы и пневматические камеры.
К элементам, гасящим колебания можно отнести амортизаторы всех типов.
Изложенная выше классификация элементов в значительной мере условна, так как в разных типах подвесок некоторые детали могут совмещать несколько функций.
В качестве примера можно рассмотреть рессору, которая применялась ещё в каретах. Рессора может выполнять роль сразу всех трех основных элементов, так как взаимное трение ее листов позволяет достичь эффекта гашения колебаний, а участки рессор несимметричной формы можно использовать в качестве рычагов.
Именно этими свойствами рессор и объясняется их широкое распространение. Тем не менее, такое разделение основных элементов позволяет лучше понять зависимость изменения ее характеристик от замены какого-либо из вышеперечисленных элементов. То есть положение колес зависит от направляющих элементов, жесткость устройства подвески зависит от упругих элементов, а эффективность гашения колебаний – от амортизаторов.
Наиболее распространенные конструкции и устройство передней подвески
В настоящее время на легковых автомобилях малого и среднего классов наиболее распространенной является устройство типа Мак – Ферсон.
Устройство переднего узла такого типа показана на рисунке.
Главная особенность подвесок этого типа – совместное использование нижнего рычага и телескопической вертикальной стойки. В этой системе основная нагрузка от веса автомобиля передается на кузов в месте верхнего крепления телескопической стойки, так как упругий элемент (на рисунке пружина) располагается непосредственно на стойке.
Нижний рычаг треугольной формы контролирует траекторию перемещения колеса и передает на силовые элементы кузова продольные и поперечные усилия, возникающие при движении автомобиля. Такая система очень хорошо сочетается с приводом передних колес, так как ось вращения колеса проходит выше нижнего ее рычага.
Преимущества узла типа Мак – Ферсон следующие:
- Простота конструкции, позволяющая уменьшить количество деталей и их массу;
- Возможность увеличения ширины моторного отсека;
- Относительно малая трудоемкость обслуживания и ремонта.
Однако такой узел не лишен недостатков:
- Характер изменения угла развала при работе не оптимальный;
- Значительное изменение углов установки колес при изменении загрузки автомобиля;
- Верхняя точка крепления стоек ограничивает возможность понижения линии капота.
В автомобилях, на которых устанавливается такая передняя подвеска, чаще всего используют пружины в качестве упругих элементов. Амортизатор телескопического типа конструктивно выполняет дополнительно функцию направляющего элемента, поэтому штоки амортизаторов Мак – Ферсон имеют увеличенный диаметр.
Для компенсации изгибающих усилий, действующих на амортизатор, пружину на нем часто устанавливают под углом к оси штока (см. рисунок). Для уменьшения крена автомобиля при прохождении поворота предусматривается стабилизатор поперечной устойчивости. Чаще всего применяют стабилизатор торсионного типа из изогнутого стального прутка круглого сечения. Загнутые концы стабилизатора шарнирно соединяют с рычагами или стойками левого и правого колес.
Промежуточные опоры стабилизатора закрепляют на кузове или специальном подрамнике. При крене автомобиля балка стабилизатора работает на скручивание и перераспределяет часть усилия с наиболее нагруженного колеса на менее нагруженное, уменьшая таким образом крен автомобиля.
Соединение нижнего рычага с поворотным кулаком осуществляется через шаровую опору. Такое соединение позволяет не только изменять угол между поворотным кулаком и рычагом, но и поворачивать колесо при изменении направления движения.
Устройство шаровой опоры показано на рисунке:
Для того чтобы облегчить усилие поворота передних колес, в верхней опоре стойки применяют специальный опорный подшипник. Наиболее часто применяют упорный шарикоподшипник.
Для того чтобы стойка в процессе работы имела свободное угловое перемещение, опора содержит либо эластичный резиновый элемент, либо специальный шарнир. Схема устройства верхней опоры и действующих на нее сил показана на рисунке.
Под воздействием ударных знакопеременных нагрузок на подшипник может происходить усталостное разрушение деталей подшипника, что приводит к нарушению его работы.
Внешними признаками неисправности подшипника являются посторонние звуки при повороте колес под нагрузкой. В этом случае подшипник необходимо заменить. Кроме того, в процессе эксплуатации автомобиля может произойти разрушение резиновых элементов опоры.
Подвеска на двойных поперечных рычагах
Менее распространенной в настоящее время является подвеска на двойных поперечных рычагах. Она чаще всего используется на автомобилях классов выше среднего. Один из вариантов такой конструкции показан на рисунке. Подвеска на двойных поперечных рычагах имеет следующие преимущества:
- Большие компоновочные возможности;
- Возможность получения оптимальной характеристики изменения развала колес при работе;
- Возможность значительно понизить линию капота автомобиля.
Наряду с достоинствами такого типа, они имеют следующие недостатки:
- Увеличенные габариты, масса и количество деталей;
- Увеличенная трудоемкость обслуживания и ремонта;
- Повышенные нагрузки в местах соединения рычагов с кузовом и другими деталями, что приводит к необходимости использовать усиленные шаровые опоры и резино-металлические шарниры.
✔
