Лекция 36. Конструкция подвесок

Рассмотрим конструкцию передней подвески легковых авто­мобилей ВАЗ повышенной проходимости (рис. 1). Подвеска не­зависимая, пружинная, с гидравлическими амортизаторами и ста­билизатором поперечной устойчивости.

Направляющим устройством подвески являются нижние 27 и верхние 17 рычаги, упругим устройством — витые цилиндричес­кие пружины 30, гасящим — телескопические гидравлические амортизаторы 35 двухстороннего действия, а стабилизатором по­перечной устойчивости — упругий П-образный стержень ста­билизатора. Передняя подвеска смонтирована на поперечине 24, прикрепленной к кузову автомобиля. Между поперечиной и кузо­вом установлены растяжки 11, которые при движении автомоби­ля воспринимают продольные силы и их моменты, передаваемые от передних колес на поперечину. Верхние 17 и нижние 27 рычаги подвески установлены поперек автомобиля и имеют продольные оси качания. Ось 26 нижнего рычага прикреплена к трубчатой поперечине 24, а ось 19 верхнего рычага — к кронштейну 28 по­перечины. Внутренние концы верхних и нижних рычагов соедине­ны с осями резинометаллическими шарнирами. Верхние 18 и ниж­ние 25рсзинометаллические шарниры имеют одинаковое устрой­ство и отличаются только своими размерами. Применение резинометаллических шарниров обеспечивает бесшумную работу под­вески и исключает необходимость смазывания шарниров. Наруж­ные концы верхних и нижних рычагов подвески соединены с по­воротным кулаком 10 шаровыми шарнирами 12 и 39. Шаровые шарниры выполнены неразборными, имеют одинаковое устрой­ство, взаимозаменяемы и в процессе эксплуатации не требуют смаз­ки. Пружина 30 подвески установлена между нижней опорой 29, прикрепленной к нижнему рычагу, и верхней опорой 22, соеди­ненной с опорой 21, которая связана с поперечиной подвески. Между концами пружины и опорами установлены виброшумоизолирующие прокладки 23. Амортизатор 35нижним концом при­креплен к кронштейну 34 опоры 29 с помощью резинометаллического шарнира.

Верхний конец амортизатора крепится к крон­штейну 14 через резиновые подушки 13. Ход колеса вверх ограни­чивается буфером сжатия 31, который закреплен на опоре 32, установленной внутри пружины подвески. При статической на­грузке буфер сжатия касается нижней опоры 29 пружины, что обеспечивает его постоянную работу. Упор ^ограничивает сжатие буфера 31. Ход колеса вниз ограничивается буфером отдачи 16, который установлен в кронштейне 15, соединенном с поперечи­ной 24 и опорой 21. При ходе колеса вниз буфер отдачи упирается в специальную опорную площадку верхнего рычага 17. Стабилиза­тор поперечной устойчивости представляет собой упругое устрой­ство торсионного типа, установленное поперек автомобиля. Стер­жень 38 стабилизатора имеет П-образную форму и круглое сечение. Он изготовлен из рессорно-пружинной стали. Средняя часть стержня стабилизатора и его концы крепятся в резиновых опорах 37обоймами 36 соответственно к кузову автомобиля и кронштей­нам опор 29 нижних рычагов подвески. При боковых кренах и поперечных угловых колебаниях кузова концы стержня стабили­затора перемещаются — один вверх, а другой вниз. При этом сред­няя часть стержня закручивается, уменьшая тем самым крен и поперечное раскачивание кузова автомобиля. Подвеска обеспечи­вает ход колеса вверх (ход сжатия) 80 мм и ход колеса вниз (ход отдачи) 75 мм.

Передняя подвеска переднеприводных автомобилей ВАЗ (рис. 6) — независимая, телескопическая, с амортизаторными стойками и стабилизатором поперечной устойчивости. Амортизаторная (телескопическая) стойка 8 нижним концом соединена с поворотным кулаком 12 при помощи штампованного клеммового кронштейна 11 и двух болтов. Верхний болт 10 с эксцентриковой шайбой 9 является регулировочным. С его помощью регулируется развал переднего колеса, так как при повороте болта изменяется положение поворотного кулака относительно амортизаторной стой­ки. Верхний конец стойки 8 через резиновую опору 1 связан с кузовом. В опору вмонтирован шариковый подшипник 30, и она защищена от загрязнения пластмассовым колпаком 31. Высокая эластичность резиновой опоры обеспечивает качание стойки при перемещении колеса и гашение высокочастотных вибраций, а ша­риковый подшипник — вращение стойки при повороте управля­емых колес. Нижний поперечный рычаг 21 соединен с поворот­ным кулаком 12 шаровым шарниром 20, а с кронштейном 26 кузова — резинометаллическим шарниром. Растяжка 27нижнего рычага подвески через резинометаллические шарниры одним кон­цом связана с рычагом 21, а другим концом — с кронштейном, прикрепленным к кузову автомобиля. Шайбы 22 служат для регу­лировки продольного наклона оси поворота управляемых колес. Стержень 24 стабилизатора поперечной устойчивости крепится к кузову автомобиля с помощью резиновых опор 25, а к нижним рычагам подвески — через стойки 23 с резинометаллическими шарнирами. Концы стержня стабилизатора одновременно выпол­няют функции дополнительных растяжек нижних рычагов под­вески, которые, как и растяжки 27, воспринимают продольные силы и их моменты, передаваемые от передних колес на кузов. Телескопическая стойка 8 является одновременно гидравлическим амортизатором. На ней установлены витая цилиндрическая пру­жина 5 между опорными чашками 2 я 6, а также буфер сжатия 3, ограничивающий ход колеса вверх. При ходе колеса вверх буфер упирается в специальную опору 4, находящуюся в верхней части стойки. Буфер сжатия соединен с защитным кожухом 29, который предохраняет шток амортизаторной стойки от загрязнения и механических повреждений. Со стойкой связан поворотный рычаг 7 рулевого привода автомобиля. Ход колеса вниз ограничивается гидравлическим буфером отдачи, который находится внутри амортизаторной стойки.

Задняя подвеска легковых автомобилей ВАЗ (рис. 7) — зави­симая, пружинная, с гидравлическими амортизаторами. Задние колеса автомобиля связаны между собой балкой заднего моста.

Направляющим устройством задней подвески являются про­дольные нижние 3 и верхние 17, а также поперечная 20 штанги, упругим устройством — витые цилиндрические пружины 9, гася­щим устройством — телескопические гидравлические амортиза­торы 21двухстороннего действия. Задний мост 2соединен с кузовом автомобиля с помощью четырех продольных 3 и 17 и одной поперечной 20 штанг. Штанги 3 и 20 — стальные, трубчатые, а штанги 17 — сплошные, круглого сечения. Концы всех штанг, кроме передних концов верхних продольных штанг 17, закрепле­ны в кронштейнах на кузове автомобиля и балке заднего моста. Передние концы штанг 17 закреплены консольно на пальцах 7на кронштейнах 8. Для крепления всех штанг применены резинометаллические шарниры 1, обеспечивающие бесшумную работу зад­ней подвески и не требующие смазывания в эксплуатации.

Пру­жины 9 подвески установлены между нижними опорными чашками 5, приваренными к балке заднего моста, и верхними опорны­ми чашками 10 и 12, связанными с кузовом автомобиля. Между концами пружин и опорными чашками установлены виброшумоизолирующие прокладки 4 и 11. Амортизаторы 21 верхними кон­цами крепятся консольно на пальцах 14 к поперечине 15 кузова автомобиля, а нижними концами — к балке заднего моста. Для крепления амортизаторов применяют резинометаллические шарниры. Ход колес вверх ограничивается буферами сжатия 6, кото­рые закреплены на опорах, установленных внутри пружин под­вески. Дополнительный буфер 16, закрепленный на кронштейне кузова, при ходе колес вверх ограничивает ход передней части картера заднего моста, исключая при этом касание картером мо­ста и карданным валом пола кузова. Ход колес вниз ограничивает­ся амортизаторами, которые уменьшают перемещение заднего моста при движении его вниз. Ход колес вверх (ход сжатия), обес­печиваемый задней подвеской, составляет 100 мм, а ход колес вниз (ход отдачи) — 125 мм.

Передняя подвеска грузовых автомобилей ГАЗ (рис.8,а) за­висимая, рессорная, с амортизаторами. Листовая рессора 1при­креплена к балке моста двумя стремянками 8, а к раме — через резиновые опоры. Резиновые опоры закреплены в кронштейнах 1 и 4, приклепанных к раме. Эти кронштейны имеют крышки 6, которые позволяют монтировать и демонтировать рессоры, а так­же заменять резиновые опоры. Листы рессоры стянуты центровым болтом. Два коренных листа, концы которых оттогнуты под углом 90°, образуют торцовую упорную поверхность. К отогнутым кон­цам коренных листов приклепаны специальные чашки 5 и 10, увеличивающие площадь соприкосновения листов с резиновыми опорами. Передний конец рессоры неподвижный. Он закреплен в кронштейне 1 между верхней 2 и нижней 11 резиновыми опора­ми, а также упирается в торцовую резиновую опору 12:' Задний конец рессоры подвижный, закреплен в кронштейне 4 только с помощью двух резиновых опор. При прогибе рессоры он переме­щается в результате деформации этих опор. Прогиб рессоры вверх ограничивает резиновый буфер 9, установленный на ней между стремянками 8. Амортизатор 3 обеспечивает гашение колебаний кабины и передних колес автомобиля.

Задняя подвеска грузовых автомобилей ГАЗ (рис.8,б) зави­симая, рессорная, без амортизаторов. Она выполнена на двух про­дольных полуэллиптических листовых рессорах с дополнительны­ми рессорами (подрессорниками). Рессора 16 и подрессорник 15 крепятся к балке заднего моста стремянками 14 с помощью на­кладок 13 и 17. Концы рессоры закреплены в кронштейнах в рези­новых опорах, как в передней подвеске автомобиля. Подрессор­ник имеет такое же устройство, как и рессора, но состоит из меньшего числа листов. Концы подрессорника не связаны с ра­мой. При увеличении нагрузки на автомобиль подрессорник свои­ми концами упирается в резиновые опоры, закрепленные в крон­штейнах рамы, после чего он работает совместно с рессорой. Га­шение колебаний кузова и колес автомобиля в задней подвеске происходит за счет трения между листами рессор и подрессорни­ков.

Передняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ (рис.9, а) зависимая, рессорная, с амортизаторами. Она выполнена на двух продольных полуэллиптических рессорах с двумя гидравлически­ми телескопическими амортизаторами. Каждая рессора Передней частью прикреплена к балке переднего моста стремянками 11 и накладкой 7. Между рессорой и балкой моста установлена под­кладка б с кронштейном для крепления нижнего конца амортиза­тора 8. Взаимное положение листов рессоры обеспечивается спе­циальными коническими углублениями, выполненными в сред­ней части листов, а собранной рессоры относительно балки моста — штифтом 5. Передний конец рессоры имеет съемное ушко 15 с втулкой 14, прикрепленное к коренному листу рессоры болтом 1 и накладкой 3. Конец крепится к раме в кронштейне 12 шарнирно на гладком пальце 13, который фиксируется двумя стяжными болтами 2. Задний конец рессоры скользящий. Он свободно установлен в кронштейне 17рамы и опирается на сухарь 19. К заднему концу рессоры прикреплена накладка, предохраняющая от изно­са коренной лист. Для предохранения от износа кронштейна 17на пальце 18 сухаря установлены вкладыши 16.

Ход переднего моста вверх ограничивают полые резиновые бу­фера 10 сжатия, установленные на лонжеронах рамы. Амортизато­ры 8 нижними концами присоединены к кронштейнам подкла­док 6, а верхними — к кронштейнам 9 рамы. Для крепления амор­тизаторов применяются резинометаллические шарниры.

Задняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ (рис.9, б) балансирная, зависимая. Основными ее частями являются две про­дольные полуэллиптические рессоры и шесть продольных реак­тивных штанг. Каждая рессора 22 прикреплена средней частью к ступице 25 накладкой 20 и двумя стремянками 21. Концы рессоры свободно установлены в опорах 23, прикрепленных к балкам сред­него 32 и заднего 24 ведущих мостов. Ступица 25 установлена во втулке на оси 26, закрепленной в кронштейне 29, который связан с кронштейном 30 подвески, прикрепленным к лонжерону рамы. Ступица крепится на оси гайкой и защищена снаружи крышкой, а с внутренней стороны — манжетами и уплотнителъными коль­цами. В крышке имеется отверстие с пробкой для заливки масла.

Средний 32 и задний 24 ведущие мосты соединены каждый с рамой тремя реактивными штангами: двумя нижними 28 и верх­ней 31. Концы реактивных штанг закреплены в кронштейнах на раме и мостах самоподжимными шарнирами 27. Эти шарниры со­стоят из шаровых пальцев, внутренних и наружных вкладышей и поджимающих их пружин. Шарниры закрыты крышками, уплот­нены манжетами и смазываются через масленки.

Ход среднего и заднего мостов вверх ограничивается резино­выми буферами, которые установлены на лонжеронах рамы. Га­шение колебаний в подвеске происходит за счет трения между листами рессор.

Амортизаторы

Амортизаторами называются устройства, преобразующие ме­ханическую энергию колебаний в тепловую с последующим ее рассеиванием в окружающую среду.

Амортизаторы служат для гашения колебаний кузова и колес автомобиля и повышения безопасности движения автомобиля.

На автомобилях в передних и задних подвесках применяются гидравлические амортизаторы телескопического типа (рис. 10).

Гидравлические амортизаторы по конструкции аналогичны поршневым насосам. Отличие состоит в том, что амортизаторная жидкость (масло) перекачивается только внутри амортизаторов из одной камеры в другую по замкнутому кругу циркуляции. При этом амортизаторы работают при давлениях 3,0... 7,5 МПа, ско­рости перетекания жидкости 20... 30 м1с и при работе могут на­греваться до 160 °С и более.

Гидравлические амортизаторы гасят колебания кузова и колес автомобиля в результате создаваемого ими сопротивления (жид­костного трения) перетеканию жидкости через клапаны и калиб­рованные отверстия.

Амортизаторы повышают безопасность движения автомобиля, так как предотвращают отрыв колес от поверхности дороги и обес­печивают их постоянный контакт с дорогой.

Двухтрубные амортизаторы имеют рабочий цилиндр и резерву­ар, а однотрубные — только рабочий цилиндр. В двухтрубных амор­тизаторах амортизаторная жидкость и воздух соприкасаются между собой, а внутреннее давление воздуха составляет 0,08...0,1 МПа.

В однотрубных амортизаторах амортизаторная жидкость и газ разделены и не соприкасаются друг с другом.

В амортизаторах низкого давления внутреннее давление газа до 0,1 МПа или несколько больше, а в амортизаторах высокого дав­ления — 1,0 МПа и выше. Однотрубные амортизаторы высокого давления называются газонаполненными амортизаторами.

Однотрубные газонаполненные амортизаторы по сравнению с двухтрубными лучше охлаждаются, имеют меньшее рабочее дав­ление, проще по конструкции, легче по массе, более надежны в работе и могут устанавливаться на автомобиле в любом положе­нии — от горизонтального до вертикального. Однако они имеют большую длину, высокую стоимость и требуют высокой точности изготовления и уплотнений.

Рассмотрим устройство гидравлического телескопического амортизатора автомобиля (рис. 6.11). Амортизатор двухтрубный, низкого давления, двухстороннего действия. Он гасит колебания кузова и колес как при ходе сжатия (колеса и кузов сближаются), так и при ходе отдачи (колеса и кузов расходятся).

Амортизатор состоит из трех основных узлов: цилиндра 12 с днищем 2, поршня 10 со штоком 13 щ направляющей втулки 21 с манжетами 17, 18, 20. В поршне амортизатора имеются два ряда сквозных отверстий, расположенных по окружности, и установ­лено поршневое кольцо 27. Отверстия наружного ряда сверху зак­рыты перепускным клапаном 24 с ограничительной тарелкой 22, находящимся под воздействием слабой пластинчатой пружины 23. Отверстия внутреннего ряда снизу закрыты клапаном отдачи 29 с дисками 25, 28, гайкой 8, шайбой 26 и сильной пружиной 9. В днище цилиндра амортизатора расположен клапан сжатия с дис­ками 3, 4 и пружиной 5, обойма б и тарелка 7которого имеют ряд сквозных отверстий. Цилиндр 12 заполнен амортизаторной жидкостью, вытеканию которой препятствует манжета 18 с обой­мой 19, поджимаемая гайкой 15, которая ввернута в резервуар 11 с проушиной 1. Полость амортизатора, заключенная между ци­линдром 12 и резервуаром 11, служит для компенсации изменения объема жидкости в цилиндре по обе стороны поршня, возникаю­щего из-за перемещения штока 13 амортизатора, который защи­щен кожухом 14.

При ходе сжатия (колеса и кузов автомобиля сближаются) поршень 10 движется вниз, и шток 13 входит в цилиндр 12, а защитное кольцо 16 снимает со штока грязь. Давление, оказывае­мое поршнем на жидкость, вытесняет ее по двум направлениям: в пространство над поршнем и в компенсационную камеру 30. Прой­дя через наружный ряд отверстий в поршне, жидкость открывает перепускной клапан 24 и поступает из-под поршня в простран­ство над ним. Часть жидкости, объем которой равен объему вво­димого в цилиндр штока, поступает через клапан сжатия в компенсационную камеру, повышая при этом давление находящего­ся в камере воздуха. При плавном сжатии жидкость в компенсаци­онную камеру перетекает через специальный проход в диске 4 клапана сжатия. При резком сжатии поршень перемещается быст­ро, и давление жидкости в цилиндре значительно возрастает. Под действием высокого давления прогибается внутренний край дис­ков З и 4, и поток жидкости проходит через кольцевую щель меж­ду тарелкой 7 и диском 4клапана сжатия. В результате дальнейшее увеличение сопротивления амортизатора резко замедляется. Кла­пан сжатия разгружает амортизатор и подвеску от больших уси­лий, которые могут возникнуть при высокочастотных колебаниях и ударах во время движения по плохой дороге. Кроме того, он исключает возрастание сопротивления амортизатора при повы­шении вязкости амортизаторной жидкости в холодное время года. При ходе отдачи (колеса и кузов автомобиля расходятся) пор­шень перемещается вверх, и шток выходит из цилиндра аморти­затора. Перепускной клапан 24закрывается, и давление жидкости над поршнем увеличивается. Жидкость через внутренний ряд от­верстий в поршне и клапан отдачи 29 поступает в пространство под поршнем. Одновременно под действием давления воздуха часть жидкости из компенсационной камеры также поступает в цилиндр амортизатора. При плавной отдаче клапан 29 закрыт, и жидкость проходит через пазы его дроссельного диска 25.

При резкой отдаче скорость движения пор­шня увеличивается, под действием возросше­го давления открывается клапан отдачи 29, и жидкость проходит через него. Клапан отдачи разгружает амортизатор и подвеску от больших нагрузок, возникающих при высокоскоростных колебаниях при движении автомобиля по не­ровной дороге. Клапан также ограничивает уве­личение сопротивления амортизатора в случае возрастания вязкости жидкости при низких температурах. Сопротивление, создаваемое амортизатором при ходе сжатия, в 4 раза мень­ше, чем при ходе отдачи. Это необходимо для того, чтобы толчки и удары от дорожных не­ровностей в минимальной степени передава­лись на кузов автомобиля.

Однотрубный газонаполненный амортиза­тор высокого давления (рис. 6.12) состоит из рабочего цилиндра 7, поршня 4 со штоком 1 и узла уплотнения 2 высокого давления. На поршне размещены два клапана: сжатия 3 и отдачи 5. Внутри цилиндра амортизатора находятся рабочая полость 9, заполненная амортизаторной жидкостью, и компенсационная камера 8, заполненная газом. Камера компенсирует изменение объема жидкости в рабочей полости при ее нагреве и охлажде­нии, при входе штока поршня в цилиндр и выходе из него за счет изменения объема сжатого газа в камере.

Рис. Газонаполненный амортизатор:

1 — шток; 2 — уплотнение; 3, 5 — клапаны; 4, 6 — поршни; 7 — цилиндр; 8 — камера; 9 — полость

Газ и жидкость разделе­ны плавающим поршнем 6, который ограничивает рабочую по­лость 9.

В процессе работы амортизатора жидкость перетекает через ка­налы переменного сечения, выполненные в поршне 4, и клапаны сжатия 3 и отдачи 5. При ходе отдачи поршень 4 перемещается вниз, и жидкость из-под поршня перетекает в полость над поршнем через клапан отдачи 5, испытывая при этом сопротивление. В этом случае давление сжатого газа перемещает разделительный поршень 6 вниз, компенсируя изменение объема жидкости вслед­ствие выхода штока 1 из цилиндра амортизатора.

При ходе сжатия поршень 4 перемещается вверх, и жидкость из падпоршпевого пространства перетекает в полость под порш­нем через клапан сжатия 3, также испытывая сопротивление. При этом давлением жидкости перемещается вверх разделительный пор­шень, который сжимает газ в компенсационной камере 8 и ком­пенсирует изменение объема жидкости в рабочей полости амор­тизатора из-за входа штока внутрь цилиндра.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой подвеска автомобиля и для чего она пред назначена?

2. Каковы основные устройства подвески?

3. В чем заключаются особенности зависимой и независимой подве­сок колес легкового автомобиля?

4. Какие упругие устройства подвески вы знаете?

5. Каков принцип действия телескопического амортизатора?

Поиск по сайту: