2. Будова та призначення складальних одиниць підвіски колісних машин

Підвіскою називається система пристроїв (обладнання), призначених для пружного зв’язку несучої системи з мостами (колесами) машини, пом’якшення і поглинання ударів, що сприймаються колесами від нерівностей поверхні, а також для забезпечення плавності руху. Складовими підвіски є пружний елемент, напрямний і демпферний пристрої.

Пружний елемент з’єднує остов з мостами або безпосередньо з колесами і пом’якшує чи поглинає ударні навантаження, які виникають при русі машини по нерівній опорній поверхні. Пружні елементи виготовляються металевими і неметалевими. Перші найпоширеніші і виготовляються як листові ресори, спіральні пружини і торсіони (рис. 1); другі, неметалеві (гумові, пневматичні, гідравлічні), забезпечують пружність підвіски за рахунок властивостей гуми, повітря або рідини.

Листові ресори найчастіше використовуються на вантажних автомобілях і колісних тракторах. Їх переваги полягають у здатності одночасно виконувати функції пружного й напрямного елементів. Як правило, листові ресори розміщують уздовж машини. На вантажних автомобілях, де навантаження на задній міст періодично змінюється, підвіска, крім основних, має додаткові ресори – підресорники, які працюють тільки при певному навантаженні на задній міст, тому жорсткість підвіски різко зростає.

Рис. 1. Пружні елементи підвіски:

а – листова ресора; б – торсіон; в – пневмобалон; 1 – лист ресори; 2 – центральний болт; 3 – хомут; 4 – підкладка; 5 – болт кріплення; 6 – притискне кільце; 7 – роздільне кільце; 8 – оболонка

Пружинний пружний елемент сприймає тільки вертикальні навантаження і застосовується у поєднанні з напрямним пристроєм. В порівнянні з листовими ресорами пружини довговічніші й простіші у виготовленні.

Торсіони – стальні пружні стержні, що працюють на скручування. На кінцях вони мають головки, за допомогою яких кріпляться до остова і важелів підвіски. Пружність зв’язку колеса з остовом забезпечується скручуванням торсіона. Застосування торсіонів передбачає використання напрямних і додаткових пружних пристроїв. Вони мають ті ж переваги, що й пружини, але з меншим терміном експлуатації.

Напрямні пристрої призначені для передачі від рушія на остов поздовжніх (штовхаючих або гальмуючих), бокових (при поворотах машини) зусиль і реактивних моментів. За типом напрямних пристроїв підвіски поділяють на залежні і незалежні.

Залежну підвіску (рис. 2, а) найчастіше застосовують на вантажних автомобілях і колісних тракторах. При її використанні колеса моста з’єднані нерозрізною балкою, а вона в свою чергу з остовом – пружним елементом. При цьому нахил одного з коліс при наїзді на перешкоду спричинює нахил іншого. При застосуванні незалежної підвіски (рис. 2, б) кожне з коліс приєднано до остова за допомогою важелів і пружин. У цьому випадку переміщення одного з коліс не супроводжується переміщенням другого, що підвищує плавність руху машини. Така підвіска, як правило, використовується у передніх мостах легкових автомобілів.

Рис. 2. Залежна (а) і незалежна (б) підвіски

Демпферний пристрій призначений для зменшення коливань остова при деформаціях пружних елементів. Як демпферні пристрої найпоширеніші телескопічні амортизатори двосторонньої дії. Вони прості за конструкцією, мають невеликі масу і габаритні розміри, довговічні та надійні в експлуатації. У резервуарі 9 (рис. 3) амортизатора встановлені робочий циліндр 8, всередині якого рухається поршень 2 із штоком 1. Порожнина циліндра заповнена робочою рідиною. У днищі поршня виконано калібровані отвори 12 і 14. У днищі циліндра є клапани впускний 7 і стиску 6 та шток, який проходить через напрямну у верхній частині циліндра (на рисунку не наведено) і кріпиться до остова машини. Внизу корпус амортизатора закритий вставним дном, виконаним разом з монтажним кільцем 3 для кріплення амортизатора до балки моста машини.

Рис. 3. Телескопічний амортизатор:

а – хід стиску; б – хід віддачі; 1 – шток; 2 – поршень; 3 – нижнє монтажне кільце; 4, 5 – відповідно отвір і пружина клапана стиску; 6,7 і 13 – клапани відповідно стиску, впускний і перепускний; 8 – робочий циліндр; 9 – резервуар; 10 – пружина клапана віддачі; 11 – клапан віддачі; 12, 14 – відповідно калібровані отвори внутрішнього і зовнішнього рядів

Амортизатор працює наступним чином. При наїзді колеса на перешкоду відбувається стиск пружного елемента, поршень 2 із штоком рухається вниз (рис. 3, а). Тиск у порожнині циліндра зростає, перепускний клапан 13 відкривається і через його прохідний переріз та калібровані отвори 14 зовнішнього ряду рідин надходить у порожнину над поршнем. Різкий стиск пружного елемента спричинює швидке зростання тиску в порожнині , клапан стиску 6 відкривається, і рідина надходить із циліндра у резервуар, при цьому повітря у верхній частині резервуара стискується.

В момент коли пружний елемент випрямляється (рис. 3, б), шток з поршнем виконує хід віддачі і рухається вгору, у результаті чого тиск у порожнині над поршнем підвищується і рідина надходить у нижню порожнину циліндра через калібровані отвори 12 внутрішнього ряду. При ході віддачі шток виходить із циліндра, звільняючи частину об’єму, куди надходить рідина при перетіканні з резервуара 9, через впускний клапан 7, який при цьому відривається. У разі різкого ходу віддачі відкривається також клапан 11, через який перетікає більша частина рідини з верхньої порожнини у нижню.

Таким чином, принцип дії амортизатора полягає у тому, що опір рідини під час перетікання її через калібровані отвори гальмує переміщення рухомих частин амортизатора. Клапани, прохідні перерізи яких порівняно великі, призначені тільки для зниження тиску і запобігають перевантаженню деталей.

Для збільшення стійкості автомобіля на поворотах, зменшення кренів і поперечних хитань остова підвіска легкових автомобілів та автобусів має стабілізатор поперечної стійкості. Це подібний стальний стержень, що закручується, середня частина його кріпиться до остова на гумових подушках, а кінці з’єднані з підресореними колесами. При бокових нахилах і поперечних коливаннях остова кінці стержня стабілізатора переміщуються у різні сторони: один опускається, другий – піднімається. Внаслідок цього середня частина стержня закручується, перешкоджаючи нахилу і поперечним коливанням остова.

На вантажних автомобілях і колісних тракторах загального призначення широко застосовуються залежні підвіски з пластинчастими поздовжніми напівеліптичними ресорами. При такій підвісці (рис. 4) до передньої напіврами на двох напівеліптичних ресорах змонтовано передній міст. Ресори жорстко з’єднані з мостом стрем’янками 1 і підкладками 9, а з рамою – гумовими подушками, закріпленими у кронштейнах 6 і 11. Гумовий буфер 2 пом’якшує удари. Для демпфірування коливань трактора між рамою і переднім мостом встановлено амортизатори 3 двосторонньої дії.

Підвіска заднього моста вантажних автомобілів (рис. 5) складається з основної 7 і додаткової 4 ресор. Кінці основної ресори закріплені у кронштейнах 1 і 5, а середня частина на картері заднього моста 8 – за допомогою стрем’янок 3 і накладок 9. Додаткова ресора не з’єднана з рамою, а кріпиться тією ж стрем’янкою 3 до основної ресори, опираючись кінцями у кронштейни 2.

У тривісних вантажних автомобілях використовується балансирна підвіска задніх ведучих мостів на поздовжніх ресорах. При такій підвісці обидва мости утворюють загальний візок, який коливається разом з ресорами навколо осі підвіски, крім того, через деформацію ресор кожний міст здійснює незалежні переміщення у вертикальній поперечній площині.

Рис. 4. Підвіска переднього моста трактора Т-150К:

1 – стрем’янка; 2 – буфер; 3 – амортизатор; 4 – вісь; 5 – пружинний шплінт; 6,11 – кришки відповідно заднього і переднього кронштейнів ресори; 7 – ресора; 8 – подушка ресори; 9 – підкладка; 10 – спеціальна гайка

Рис. 5. Задня ресорна підвіска автомобіля ГАЗ-53-12 у навантаженому стані:

1, 5 – відповідно передній і задній кронштейни; 2 – кронштейн підресорника; 3 – стрем’янка; 4 – додаткова ресора (підресорник); 6 – гумові подушки; 7 – ресора; 8 – міст; 9 – накладка; 10 – передня гумова подушка

Підвіска передніх мостів універсально-просапних тракторів МТЗ і Т-40АМ незалежна, пружинна.

У тракторах МТЗ-80 і МТЗ-100 (рис.6) підвіска переднього моста має вал 1, вставлений у порожнистий (висувний) кулак 9 на циліндричній пружині 8. Пружина внизу опирається в упорний підшипник 7, закріплений на потовщеній частині вала поворотного кулака, а зверху – у стінки кулака. Вал поворотного кулака встановлений на втулках. У нижній частині вала, за межами висувного кулака, розміщено тарілкові пружини 2.

У наведених тракторах підвіски задніх мостів залежні, жорсткі, як пружний елемент діють пневматичні шини.

Рис. 6. Передній міст тракторів МТЗ-80 і МТЗ-100:

1 – вал поворотного кулака; 2 – тарілкові пружини; 3 – цапфа колеса; 4 – ущільнювальне гумове кільце; 5 – нижня втулка; 6 – упорна шайба пружини підвіски; 7 – упорний підшипник; 8 – циліндрична пружина підвіски; 9 – висувний кулак; 10 – поворотний важіль; 11 – штифт фіксування висувного кулака; 12 – трубчаста балка; 13 – вісь хитання; 14 – стяжні болти кріплення висувного кулака