1.2 Конструкции подвесок

Рассмотрим несколько конструкций передних подвесок и их особенности.

На рисунке 1.4, а показана передняя подвеска грузовых автомоби­лей ГАЗ. Подвеска зависимая, рессорная, с амортизаторами. Лис­товая рессора 7 прикреплена 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 отогнуты под углом 90°, образуют торцовую упорную поверхность. К ото­гнутым концам коренных листов прикреплены специальные чашки 5 и 10, увеличивающие площадь соприкосновении 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.

Рисунок 1.4 – Передняя подвеска грузовых автомобилей ГАЗ:

1,4 - кронштейны; 2, 11, 12 - опоры; 3 - амортизатор; 5, 10 - чашки; 6 – крышка; 7 - рессора; 8 - стремянка; 9 – буфер.

На рисунке 1.5, показана передняя подвеска грузовых автомоби­лей ЗИЛ. Подвеска зависимая, рессорная, с амортизаторами. Она включает две продольные полуэллиптические листовые рессоры 3 и два гидравлических амортизатора 7. Рессора прикреплена к бал­ке моста с помощью рессорных стремянок 10 и накладок 4 и 6. Передний конец рессоры неподвижный. Он прикреплен к раме в кронштейне 1 с помощью съемного ушка 12 и гладкого шарнира, состоящего из пальца 13 и втулки 14, которая запрессована в ушко. Рессорное ушко закреплено на коренном листе рессоры на про­кладке 11 двумя болтами и стремянкой 2. Задний конец рессоры скользящий, он свободно установлен 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 выдавок, выполненных в средней части листов. Ход переднего моста вверх ограничивается резиновыми буферами — основным 5 и допол­нительным 8, которые установлены на рессорах и раме соответственно. Телескопические гидравлические амортизаторы 7 крепятся к раме и балке переднего моста с помощью резинометаллических шар­ниров 15 и обеспечивают гашение колебаний в передней подвеске автомобиля.

Рисунок 1.5 - Передняя подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ:

1, 9, - кронштейны; 2, 10, - стремянки; 3 - рессоры; 4, 6, - накладки; 5 - буфер; 7 - амортизатор; 11 - прокладка; 12 - ушко; 13, 17 - пальцы; 14 - втулка; 15 - шарнир; 16 - сухарь; 18 – вкладыш.

Передняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ показана на рисунке 1.6. Подвеска зависимая, рессорная, с амортизаторами. Она выполнена на двух продольных полуэллиптических рессорах с двумя гидравлическими телескопическими амортизаторами. Каж­дая рессора 8 средней частью прикреплена к балке переднего мо­ста стремянками 1 и накладкой 5. Между рессорой и балкой моста установлена подкладка 6 с кронштейном для крепления нижнего конца амортизатора 4. Взаимное положение листов рессоры обес­печивается специальными коническими углублениями, выполнен­ными в средней части листов, а собранной рессоры относительно балки моста - штифтом 7. Передний конец рессоры имеет съем­ное ушко 15 с втулкой 14, прикрепленное к коренному листу рес­соры болтом 17 и накладкой 9. Конец рессоры крепится к раме в кронштейне 12 шарнирно на гладком пальце 13, который фикси­руется двумя стяжными болтами 10. Задний конец рессоры - сколь­зящий. Он свободно установлен в кронштейне 17 рамы и опирает­ся на сухарь 19. К заднему концу рессоры прикреплена накладка, предохраняющая коренной лист от изнашивания. Для предохра­нения от изнашивания кронштейна 17 на пальце 18 сухаря уста­новлены вкладыши 16.

Ход переднего моста вверх ограничивают полые резиновые буфе­ра 2 сжатия, установленные на лонжеронах рамы. Амортизаторы 4 нижними концами присоединены к кронштейнам подкладок 6, а верхними - к кронштейнам 3 рамы. Для крепления амортизато­ров применяются резинометаллические шарниры.

Рисунок 1.6 - Передняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ.

На рисунке 1.7 показана передняя подвеска грузовых автомобилей МАЗ. Подвеска зависимая, рессорная, с амортизаторами. Она выполнена на двух продольных полуэллиптических листовых рессорах с двумя гидравлическими амортизаторами. Все листы рессоры 3 изготовлены из рессорно-пружинной стали и имеют одинаковую толщину. Два верхних листа (коренной и подкоренной) выполнены одинаковой длины. Длина остальных листов различна и постепенно уменьшается. В собранной рессоре листы соединя­ются между собой центральным болтом и хомутами 9. К переднему концу рессоры стремянкой 13 и пальцем 12 прикреплено съемное ушко 11. Передний конец рессоры - неподвижный и соединен с кронштейном 1, закрепленным на раме с помощью металличе­ского шарнира 2, состоящего из гладких пальца и втулки. Задний конец рессоры - скользящий (подвижный) и установлен в крон­штейне 10, связанном с рамой. Конец опирается на цилиндричес­кую поверхность кронштейна и может скользить по ней при де­формации рессоры. К балке переднего моста рессора крепится рессорными стремянками 7.

Ход переднего моста вверх ограничивается резиновыми буфера­ми 6 сжатия, закрепленными на рессорах в накладках 5 и упира­ющимися в кронштейны 4 рамы. Ход переднего моста вниз ограни­чивается рессорами подвески. Амортизаторы 8 - гидравлические телескопические. Они крепятся к раме и балке моста с помощью резинометаллических шарниров.

Рисунок 1.7 - Передняя подвеска грузовых автомобилей МАЗ.

На рисунке 1.8 показана однолистовая рессора из пластмассы, армированной стекловолокном, устанавливаемая фирмой Ford в заднюю зависимую подвеску автомобиля Concept Cargo - экспериментального среднего грузового автомобиля. На основ-нон рессоре, выполненной в форме параболы, через проставку установлена еще дополнительная рессора, которая после определенного хода подвески приходит в контакт со специальными кронштейнами и скользит по ним. не вызывая при этом никакого шума, что объясняется материалом трущейся пары (сталь/пласт­масса). Хорошо виден вентилируемый тормозной диск и выдвинутая наружу ступица, что необходимо для крепления сдвоенного колеса.

Рисунок 1.8 - Однолистовая рессора [2].

В конструкции передних подвесок современных автобусов, троллейбусов, а также грузовых автомобилей наметилась тенденция к применению пневматических подвесок. Однако это предъявляет к балкам дополнительные требования, т.к применение пневмоподвесок связано с установкой дополнительных направляющих устройств. Но все же преимуществ гораздо больше чем недостатков.

Во-первых, эти упругие элементы имеют большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, а значит, обеспечивают снижение амплитуды колебаний, уменьшение количества энергии, поглощаемой амортизаторами, упрощают регулировку. Второе достоинство – легкость автоматического регулирования жесткости и динамичного хода подвески в соответствии с условиями нагружения, что позволяет получить большую плавность хода и улучшить другие эксплуатационные качества. При одинаковых размерах упругого элемента подвеска позволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс. Это третье достоинство. В-четвертых, пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов.

На рисунке 1.9 представлена конструкция переднего моста в сборе с пнемоподвеской и направляющими устройствами. Также показана рама с кронштейнами крепления подвески.

Рисунок 1.9 - Вариант конструкции балки переднего моста.

В данной конструкции применена подвеска типа качающаяся свеча когда амортизатор и упругий элемент в нашем случае пневмобаллон и амортизатор установлены в одном модуле 1. На балке предусмотрены крепления кронштейнов с отверстиями под резинометаллические шарниры 2, 3. В качестве направляющих устройств выступает сам амортизатор, вместе с продольным рычагом 4.

Так же рассмотрим конструкцию передней рессорно-пневматической подвески автобусов отечественного производства ЛАЗ-42021 и ЛиАЗ-677М, представленной на рисунке 1.10. [3]

Рисунок 1.10 – Передняя подвеска автобуса ЛиАЗ-677М:

1 - пневмобаллон; 2 – дополнительный баллон; 3 – пневматический гаситель колебаний; 4 – регулятор положения кузова; 5,9 – тяги регулятора; 6 – кронштейн; 7 – подушка; 8 – рессора; 10 – кронштейн регулятора; 11 – болт; 12 – накладка; 13 – клиновидная прокладка; 14 – амортизатор; 15 – чашка.

На автобусах ЛАЗ-42021 и ЛиАЗ-677М установлена рессорно-пневматическая подвеска с телескопическими амортизаторами и тремя регуляторами положения кузова. Упругими элементами являются пневмобаллоны. В передней подвеске (рис. 1.10) уста­новлены два пневмобаллона 1. Нижним фланцем она крепится к опоре, верхним - к дополнительному баллону 2 вместимостью 7,5 л. Верхним фланцем пневмобаллон соединен с кронштейном, внутренняя полость которого выполняет роль дополнитель­ного баллона вместимостью 10 л. Внутри пневмобаллона установлены воздушный демпфер 3 и ограничитель хода сжатия - резино­вый буфер.

Принцип действия воздушного демпфера состоит в том, что при ходе отдачи воздух медленно перетекает из дополнительного баллона 2 в упругий элемент через дроссельное отверстие в корпусе демпфе­ра 3. Перемещение моста вниз задерживается. При ходе сжатия под давлением в пневмобаллоне 1 открывается клапан, воздух свободно перетекает из пневмобаллона в дополнительные баллоны через шесть перепускных отверстий в корпусе демпфера, уменьшая усилие, пере­даваемое на кузов автобуса.

1.3 Патентный обзор

Рассмотрим следующие патенты на изобретение:

1) US 05362095 (см. рисунок 1.11) [4]

Упругое крепление полуэлептической консольной рессоры, являющейся опорой для пневмоподвески.

Подвеска предназначена для колесного транспортного средства, имеющего шасси и жесткую ось. Подвеска содержит основную рессору, кронштейн, установленный на шасси, и заменяемое седло. Передний конец рессоры с помощью втулки шарнирно прикреплен к шасси, а задний ее конец соединен с пневмобаллоном подвески, закрепленным на шасси. Втулка имеет внутреннюю гильзу, закрепленную на клеевом составе на упругом резиновом материале, который, в свою очередь, обжат наружной гильзой. Внутренняя гильза жестко связана с кронштейном. Передний конец рессоры заводится с усилием на наружную гильзу, что обеспечивает возможность поворота основной рессоры только при скручивании резинового материала. С помощью седла достигается крепление оси транспортного средства на выбранном расстоянии над основной рессорой вблизи средней точки между концами основной рессоры.

Рисунок 1.11 - Упругое крепление полуэлептической консольной рессоры.