Глава 9. ПОДВЕСКА

9.1. Общие сведения

Подвеска предназначена для обеспечения необходимой плавно- сти хода машины. Подвеской принято называть группу узлов и дета- лей ходовой части, соединяющих остов машины с осями колес у ко- лесного трактора и автомобиля или осями опорных катков у гусенич- ного трактора.

Вэту группу входят упругие элементы (рессоры), амортизаторы

инаправляющее устройство. На легковых автомобилях в состав под- вески дополнительно входит стабилизатор поперечной устойчивости. В некоторых подвесках тракторов и автомобилей амортизаторы могут отсутствовать.

У п р у г и е э л е м е н т ы предназначены для смягчения толч- ков и ударов, передаваемых на остов при движении машины по не-

всех сил и моментов, действующих между движителем и остовом машины, необходимую траекторию перемещения колес (у колесного трактора и автомобиля) или опорных катков (у гусеничного трактора) при движении по неровностям пути и разгружает полностью или час- тично упругие элементы от продольных и боковых сил.

С т а б и л и з а т о р п о п е р е ч н о й у с т о й ч и в о с т и авто- мобиля уменьшает боковой крен и поперечные угловые колебания остова при прямолинейном движении машины и на повороте.

На рис. 9.1 приведена схема подвески автомобиля со стабилиза- тором поперечной устойчивости.

Рис. 9.1. Схема подвески автомобиля со стабилизатором поперечной устойчивости:

1 – направляющее устройство; 2 – амортизатор; 3 – остов; 4 – упругий элемент; 5 – штанга стабилизатора; 6 – стойка; 7 – колесо; 8 – балка моста

203

Остов 3 автомобиля соединен с балкой 8 моста через упругие элементы 4, направляющее устройство 1 и амортизаторы 2. При дви- жении автомобиля по неровностям пути его колеса 7 перемещаются в вертикальной плоскости. В результате упругие элементы 4 подвески деформируются, а остов 3 совершает колебания, которые гасятся амортизаторами 2. Траектория перемещения колес 7 на схеме опре- деляется рычажным направляющим устройством 1.

Боковой крен и поперечные угловые колебания остова умень- шает стабилизатор поперечной устойчивости - упругое устройство, устанавливаемое поперек автомобиля. Штанга 5 стабилизатора П- образной формы, выполненная из пружинной стали, прикреплена к остову 3 с возможностью вращения. Концы штанги 5 через стойки 6 шарнирно связаны с балкой 8 моста. При боковых кренах и попереч- ных угловых колебания остова концы штанги 5 перемещаются в раз- ные стороны: один опускается, а другой поднимается. Вследствие этого средняя часть штанги 5 закручивается, препятствуя тем самым крену и поперечным угловым колебаниям остова. При этом стабили- затор поперечной устойчивости не препятствует вертикальным и продольным угловым колебаниям остова автомобиля.

Помимо общих, предъявляемым ко всем механизмам требова- ний, подвеска должна обеспечивать необходимую плавность хода машины.

Иногда к подвеске предъявляют и дополнительные требования:

-регулирование дорожного просвета и положения остова ма-

шины;

-изменение характеристики упругости подвески с целью улуч- шения эксплуатационных свойств машины.

9.2. Подвески колесных тракторов и автомобилей

Подвески колесных тракторов разделяют на жесткие (без уп-

ругих элементов); полужесткие (с передним расположением упругих элементов); упругие (все опоры имеют упругие элементы).

В ж е с т к о й п о д в е с к е мосты непосредственно или при помощи кронштейнов жестко крепятся к остову трактора. Жесткие четырехточечные подвески применяют на погрузчиках и экскавато- рах. Жесткие трехточечные подвески, у которых передний мост со- единен с остовом в одной точке, применяют на хлопководческих тракторах, некоторых видах самоходных шасси, бульдозерах и кана- вокопателях.

В п о л у ж е с т к о й п о д в е с к е передняя часть остова трак- тора соединена с мостом упругим элементом, задняя часть остова -

204

неподрессорена. Такие подвески имеют тихоходные землеройные машины, универсально-пропашные тракторы, а также некоторые мо- дели колесных тракторов общего назначения.

В у п р у г о й п о д в е с к е мосты соединены с остовом трак- тора таким образом, что могут перемещаться один относительно дру- гого и относительно остова в вертикальной плоскости. Такими под- весками в настоящее время оснащено большинство универсальных колесных тракторов.

Подвески автомобилей бывают только упругие.

В зависимости от типа направляющего устройства упругие под-

балки 8 моста, связывающей левое и правое колеса машины. Поэтому перемещение одного колеса в поперечной плоскости передается другому. В данном примере балка моста 8 подвешена к лонжеронам рамы на двух рессорах 4 при помощи кронштейнов 5 и серег 7. Полуэллиптические рессоры 4 собраны из выгнутых стальных листов разной длины. В загнутые ушки самого длинного (коренного) листа через которые проходят рессорные пальцы, шарнирно соединяющие рессору с кронштейном 5 и серьгой 7. Листы рессоры стянуты между собой хомутами 3 и соединены с балкой 8 моста стремянками 6. Через стремянки, рессоры и шарниры в кронштейнах 5 силы от колес при движении машины передаются раме. Следовательно, здесь полуэллиптическая рессора выполняет функцию направляющего устройства подвески. Хомуты 3 препятствуют сдвигу отдельных листов рессоры в боковом направлении

Рис. 9.2. Подвески:

а – зависимая; б – независимая; 1 – поворотный кулак; 2 – шкворень; 3 – хомут; 4 – рессора; 5 – кронштейн; 6 – стремянки; 7 – серьга; 8 – балка моста; 9 – стойка; 10, 12 – рычаги; 11 – поперечина подрамника; 13 - пружина

205

При н е з а в и с и м о й п о д в е с к е рис. 9.2,б) отсутствует жесткая кинематическая связь между колесами. Каждое колесо дан- ного моста перемещается независимо одно от другого. Здесь к попе- речине 11 подрамника шарнирно прикреплены рычаги 10 и 12, концы которых также шарнирно соединены со стойкой 9. На стойке при по- мощи шкворня 2 закреплен поворотный кулак 1 колеса. Рычаги 10, 12 и стойка 9 образуют направляющее устройство подвески. Упругим элементом является пружина 13, установленная между нижними ры- чагами 12 и поперечиной 11 подрамника.

Упругими элементами подвески обычно являются разнообраз- ные пружины (чаще витые цилиндрические), листовые рессоры и торсионы (цельностержневые или наборные из рессорных листов, стержней, прутков прямоугольного сечения), изготовленные из каче- ственных пружинных сталей и прошедших термическую и иную со- ответствующую обработку.

Резиновые упругие элементы широко применяют в подвесках современных тракторов и автомобилей в виде дополнительных упру- гих устройств, которые называют ограничителями или буферами. Бу- фера подразделяются на буфера сжатия и отдачи. Первые ограничи- вают вертикальное перемещение колес вверх, а вторые – вниз. При этом буфер сжатия ограничивает деформацию упругого элемента подвески и увеличивает ее жесткость. Буфера сжатия и отбоя совме- стно применяют обычно в независимых подвесках. В зависимых под- весках обычно применяют буфера сжатия.

В подвесках колесных тракторов и автомобилей в качестве уп- ругого элемента широко применяют листовые рессоры. Их преиму- ществом является способность воспринимать силы, действующие в разных направлениях и реактивные моменты при трогании машины с места и при торможении, т.е. рессора выполняет дополнительно функцию направляющего устройства. К основным недостаткам лис- товой рессоры относятся: высокое и изменяющееся со временем тре- ние между листами и снижение долговечности, вызванное износом рессор. Оба недостатка можно устранить, применяя смазочный мате- риал или пластмассовые прокладки между листами.

На современных тракторах и автомобилях преимущественно применяют полуэллиптические рессоры, которые лучше, чем упругие элементы других типов выполняют функцию направляющего устрой- ства подвески.

Применение в подвеске резиновых упругих элементов позволяет получить упругую характеристику с переменной жесткостью при од- новременном выполнении этими элементами функции гасящего уст- ройства, а также снизить число мест смазывания. Недостатками рези-

206

новых элементов являются наличие в них остаточной деформации при длительном действии нагрузки и чувствительность к низким тем- пературам.

У сельскохозяйственных тракторов традиционной компоновки подрессорены только передние мосты, а у тракторов автомобильной компоновки и интегральных тракторов - передние и задние мосты. Универсально-пропашные тракторы оборудованы независимыми подвесками передних колес. Подрессоривание передних колес трак- тора (см. рис. 8.7,а) выполняют пружины 8, размещенные внутри кронштейнов 6. На колесных тракторах общего назначения со всеми ведущими колесами одинакового диаметра широко применяется по- лужесткая зависимая подвеска (подрессорен только передний мост), где в качестве упругих элементов применяют полуэллиптические рессоры.

Рассмотрим несколько типовых конструкций подвесок колесных тракторов и автомобилей.

З а в и с и м а я п о д в е с к а п е р е д н е г о в е д у щ е г о м о с т а т р а к т о р а Т - 1 5 0 К (рис. 9.3) состоит из двух про- дольных полуэллиптических рессор 2 в качестве упругого и направ- ляющего устройств и двух гидравлических амортизаторов 4 в качест- ве устройства, гасящего колебания.

Рессоры крепятся к раме трактора на переднем 1 и заднем 6 кронштейнах через резиновые подушки 5. С корпусом 14 ведущего моста трактора они соединены стремянками 3.

Рис. 9.3. Подвеска переднего моста трактора Т-150К:

1, 6 – передний и задние кронштейны; 2 – рессора; 3, 7 – стремянки; 4 – амортизатор; 5 – резиновая подушка; 8 – накладка; 9 – резиновый буфер; 10 – серьга; 11 – ограничи- тель; 12 – замок; 13 – болт; 14 – корпус ведущего моста

Перемещение переднего моста в вертикальной плоскости огра- ничено резиновыми буферами 9 и ограничителями 11, которые с од-

207

ной стороны соединены с замком 12, а с другой – через серьгу 10 с накладкой 8, прикрепленной к рессоре стремянкой 7. Для исключения раскачивания трактора при работе с бульдозером и другими навесны- ми машинами в подвеске предусмотрен механизм блокировки, со- стоящий из замка 12, серьги 10 и накладки 8. Замок 12 крепится к кронштейну рамы трактора болтом 13 и пальцем соединен с ограни- чителем 11 или с серьгой 10, которая одним концом прикреплена к накладке 8, а другим - соединена с ограничителем 11 или с замком 12.

Для блокировки подвески нужно снять ограничитель 11, отпус- тить болт 13, соединить замок 12 с накладкой 8 с помощью серьги 10 (на рисунке показано штриховой линией), после этого затянуть болт 13, чтобы шлицы замка и кронштейна вошли в зацепление.

З а в и с и м а я п о д в е с к а г р у з о в ы х а в т о м о б и - л е й З И Л представлена на рис. 9.4. Передняя подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ (рис. 9.4,а) зависимая, рессорная, с амортизатора- ми. Она включает две продольные полуэллиптические листовые рес- соры 3 и два гидравлических амортизатора 7. Рессора прикреплена к балке моста с помощью стремянок 10 и накладок 4 и 6. Передний ко- нец рессоры неподвижный, прикреплен к раме в кронштейне 1 с по- мощью съемного ушка 12 и гладкого шарнира, состоящего из пальца 13 и втулки 14, которая запрессована в ушко. Рессорное ушко закреп- лено на коренном листе рессоры на прокладке 11 двумя болтами и стремянкой 2. Задний конец рессоры скользящий, он свободно уста- новлен в кронштейне 9, приклепанном к раме, и опирается на сухарь 16. К заднему концу рессоры приклепана накладка, предохраняющая от изнашивания коренной лист. Для предохранения от изнашивания стенок кронштейна на пальце 17 сухаря установлены вкладыши 18. Взаимное положение листов в рессоре обеспечивается посредством специальных углублений, выполненных в средней части листов. Ход переднего моста вверх ограничивается резиновыми буферами - ос- новным 5 и дополнительным 8, которые установлены соответственно на рессорах и раме. Телескопические гидравлические амортизаторы 7 крепятся к раме и балке переднего моста с помощью резинометалли- ческих шарниров 15 и обеспечивают гашение колебаний в передней подвеске автомобиля.

Задняя подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ (рис. 9.4,б) зависи- мая, рессорная, без амортизаторов, с подрессорниками. Применение подрессорников 22 вызвано тем, что нагрузка на задний мост может меняться в значительных пределах в зависимости от массы перевози- мого груза. Когда автомобиль не нагружен, работает только основная рессора 24. Подрессорник же начинает работать при определенной нагрузке, вследствие чего жесткость подвески резко возрастает.

208

Рис. 9.4. Подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ:

а – передняя; б – задняя; 1, 9, 19 - кронштейны; 2, 10, 20 - стремянки; 3, 24 - рессоры; 4, 6, 21, 25 - накладки; 5, 8 - буфера; 7 - амортизатор; 11 - прокладка; 12 - ушко; 13, 17 - пальцы; 14 - втулка; 15 - шарнир; 16 - сухарь; 18 - вкладыш; 22 - подрессорник; 23 - промежуточный лист

Подвеска выполнена на двух продольных полуэллиптических рессорах и двух подрессорниках. Подрессорник 22 размещен сверху основной рессоры 24 и совместно с ней прикреплен к балке заднего моста с помощью стремянок 20 и накладок 21, 25. Между основной рессорой 24 и подрессорником 22 установлен промежуточный лист 23. Для передачи нагрузки на подрессорник на раме с помощью за- клепок закреплены кронштейны 19. В эти кронштейны упираются концы самого длинного листа подрессорника, которые выполнены плоскими. Передний конец основной рессоры неподвижный, а задний

209

подвижный. Крепление концов рессоры к раме такое же, как и в пе- редней подвеске автомобиля. Амортизаторы в задней подвеске отсут- ствуют, и гашение колебаний в ней осуществляется за счет трения между листами в рессорах и подрессорниках.

З а д н я я п о д в е с к а г р у з о в ы х а в т о м о б и л е й К а м А З (рис. 9.5) балансирная, зависимая. Основными ее частями являются две продольные полуэллиптические рессоры 3 и шесть про- дольных реактивных тяг 9 и 12. Каждая рессора прикреплена средней частью к ступице 6 накладкой 1 и двумя стремянками 2. Концы рес- соры свободно установлены в опорах 4, прикрепленных к балкам со- ответственно среднего 13 и заднего 5 ведущих мостов. Ступица 6 ус- тановлена на изготовленной из антифрикционного материала втулке на оси 7, закрепленной в кронштейне 10, который связан с крон- штейном 11 подвески, прикрепленным к лонжерону рамы автомоби- ля. Ступица 6 крепится на оси 7 гайкой и защищена снаружи от про- никновения пыли и грязи крышкой, а с внутренней стороны - манже- тами и уплотнительными кольцами. В крышке имеется отверстие с пробкой для заливки масла.

Рис. 9.5. Задняя балансирная подвеска грузовых автомобилей КамАЗ:

1 - накладка; 2 - стремянка; 3 - рессора; 4 - опора; 5, 13 - мосты; 6 - ступица; 7 - ось; 8 - шарнир; 9, 12 – штанги; 10, 11 - кронштейны

Средний 13 и задний 5 ведущие мосты соединены каждый с ра- мой автомобиля тремя реактивными штангами - двумя нижними 9 и верхней 12. Реактивные штанги выполняют функцию направляющего устройства подвески. Концы этих штанг закреплены в кронштейнах на раме и мостах самоподжимными шарнирами 8. Эти шарниры со-

210

стоят 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 резиновы- ми буферами, которые установлены на лонжеронах рамы. Гашение колебаний в подвеске происходит за счет трения между листами рес- сор.

В пневматических подвесках в качестве упругого элемента ис- пользуют сжатый воздух или азот, заключенный в жесткую или упру- гую оболочку. При перемещении колеса трактора или автомобиля от- носительно остова происходит изменение объема газа в замкнутой оболочке, характер которого определяет упругую характеристику подвески.

На рис. 9.6 показаны пневматические упругие элементы, в кото- рых газ заключен в упругую оболочку. Они представляют собой ре- зинокордные оболочки, уплотненные по торцам и заполненные воз- духом под давлением.

Пневматические упругие элементы позволяют, изменяя статиче- ское давление воздуха в упругих оболочках подвески, изменять до- рожный просвет и поддерживать постоянным статический ход под- вески при изменении на колеса трактора или автомобиля вертикаль- ной нагрузки.

Рис. 9.6. Схемы резинокордных пневматических упругих элементов:

а – двухсекционный пневмобаллон; б – диафрагменный с направляющей; в – диафраг- менный без направляющей; г - рукавный

Пневмогидравлические упругие элементы получили распро- странение в последние годы в подвесках универсальных тракторов средней и высокой мощности. Упругая характеристика такой подвес- ки зависит от изменения объема газа, заключенного в жесткую обо- лочку. При этом усилие от колеса трактора на объем газа передается через жидкость. Поэтому подвеску называют пневмогидравлической.

211