3 Описание конструкции и регулировок подвески

На грузовых автомобилях наибольшее распространение получили зависимые подвески с листовыми рессорами в качестве упругих элементов.

Рессора состоит из собранных вместе отдельных листов выгнутой формы. Применяются многолистовые, малолистовые и однолистовые рессорные подвески. Если зона крепления балки моста делит рессору на неравные части - несимметричная рессора, в противном случае – симметричная.

Рисунок 3.1 – Схема рессорной подвески

Кривизна листов неодинакова и зависит от их длины. Она увеличивается с уменьшением длины листов. Взаимное положение листов в собранной рессоре обычно обеспечивается стяжным центровым болтом 2 (рисунок 3.1). Кроме того, листы скреплены хомутами 3, которые исключают боковой сдвиг одного листа относительно другого и передают нагрузку от коренного листа 1 (разгружают его) на другие листы при обратном прогибе рессоры. Коренной лист имеет наибольшую длину. Форма его концов зависит от способа крепления рессоры.

Основным преимуществом листовых рессор является их способность выполнять одновременно функции упругого, направляющего, гасящего и стабилизирующего устройств подвески. Кроме того, листовые рессоры просты в изготовлении и легко доступны для ремонта в эксплуатации. По сравнению с упругими устройствами других типов листовые рессоры имеют повышенную массу, менее долговечны, обладают сухим (межлистовым) трением.

Концы рессоры соединяют с рамой или кузовом автомобиля. Передний конец закрепляют с помощью пальца, а задний – чаще всего подвижной серьгой. При таком соединении концов рессоры ее длина может изменяться во время движения автомобиля.

Наибольшее распространение для производства многолистовых рессор получили кремнистые и хромомарганцевые стали типа 60С2 и 50ХГ с твердостью после термообработки 363…444 НВ.

В последнее время в грузовом автомобилестроении начинают находить применение малолистовые (два – четыре листа) рессоры из проката переменного сечения, максимально приближенного к сечению балки равного сопротивления. Из всех возможных вариантов образования балки равного сопротивления применяют в основном вариант с листами постоянной ширины и переменной толщины (параболические рессоры). Малолистовые рессоры позволяют облегчить подвеску, кроме того, снижают вибрации, передаваемые на раму автомобиля, вследствие уменьшения силы трения между листами.

Рисунок 3.2 – Однолистовая рессора автомобилей фирмы “Рено”

Самым выгодным решением с точки зрения экономии массы является однолистовая рессора. Однако, на грузовых автомобилях однолистовые рессоры не применяют из-за трудности размещения рессоры большой длины, а также по соображениям безопасности. Поломка однолистовой рессоры означала бы немедленную потерю управляемости. Этим объясняется то, наибольшее распространение имеют двух- и трехлистовые малолистовые рессоры.

В результате исследований рессор с несимметричным профилем листов на ряде предприятий стали применять прокат несимметричного профиля: Т-образный

(ГОСТ 74196-78), трапециевидно-ступенчатый (ГОСТ 74195-78).

Рисунок 3.3 – Передняя (а) и задняя (б) подвески грузовых автомобилей ГАЗ

На рисунке 3.3(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 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 торцевую резиновую опору 12. Задний конец 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 между стремянками 8. Амортизатор 9 обеспечивает гашение колебаний кабины и передних колес автомобиля.

Задняя подвеска грузовых автомобилей ГАЗ зависимая, рессорная, без амортизаторов (рисунок 3.3 б). 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 17. 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 работает совместно с рессорой. Гашение колебаний кузова и колес происходит за счет трения между листами рессор и подрессорников.

На рисунке 3.4 (а) показана передняя подвеска автомобилей ЗИЛ. Подвеска рессорная зависимая 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 ботами и стремянкой 2. Задний конец рессоры – скользящий. Он свободно установлен в кронштейне 9, прикрепленном к раме, и упирается на сухарь 16. К заднему концу рессоры прикреплена 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.

Задняя подвеска автомобилей ЗИЛ зависимая, рессорная, без амортизаторов, с подрессорниками. Подрессорник расположен сверху основной рессоры и совместно с ней прикреплен к балке заднего моста с помощью рессорных стремянок 20 и накладок 21, 25. Между основной рессорой 24 и подрессорником 22 установлен промежуточный лист 23. Для передачи на подрессорник раме приклепаны кронштейны 19. В эти кронштейны упираются концы самого длинного листа подрессорника, которые выполнены плоскими.

Рисунок 3.4 – Передняя (а) и задняя (б) подвески автомобилей ЗИЛ

На рисунке 3.5 изображена балансирная подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ высокой проходимости. Обычно балансирная подвеска применяется в трехосных автомобилях, так как средний (промежуточный) и задний ведущие мосты располагаются близко один к другому.

Балансирная подвеска выполнена на двух продольных полуэллиптических рессорах с шестью продольными поперечными штангами. Рессора 1 средней частью прикреплена к ступице 9 посредством накладки 3 и стремянок 4. Концы рессоры

свободно установлены в опорах 2, приваренных к балкам мостов.

Ступица размещена на концах оси 8 на втулке, которая изготовлена из антифрикционного материала и запрессована в ступицу. Ступица закреплена на оси гайкой 7 и снаружи закрыта крышкой 6. В крышке имеется отверстие с пробкой 5 для заливки масла, а в ступице – отверстие с пробкой для его слива. Для предотвращения вытекания масла и защиты ступицы от загрязнения с внутренней ее стороны установлены самоподжимная манжета и уплотнительные кольца. Ось 8 запрессована в кронштейны 10 и установлена на раме поперек автомобиля в кронштейнах 12. Каждый мост соединен с рамой тремя продольными реактивными штангами 11. Концы этих штанг закреплены в кронштейнах на раме и мостах. Ход мостов вверх ограничивается резиновыми буферами 13, установленными на лонжеронах рамы, а ход мостов вниз - специальным отбойным листом 14, который находится между ступицей и рессорой.

Рисунок 3.5 – Балансирная подвеска автомобилей ЗИЛ высокой проходимости

Передняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ изображена на рисунке 3.6 (а). 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 11 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.

Рисунок 3.6 – Подвеска автомобилей КамАЗ

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.

Задняя подвеска балансирная, зависимая. 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 на изготовленной из антифрикционного материала втулке на оси 26, закрепленной в кронштейне 29, который связан с кронштейном 30 подвески, прикрепленным к лонжерону рамы.

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.

Рисунок 3.7 – Подвеска автомобилей МАЗ

Рисунок 3.8 – Хомуты рессор

Рисунок 3.9 – Узлы крепления рессоры к раме

Наиболее распространенная конструкция фиксированного конца рессоры представляет собой верхнее витое ушко (рисунок 3.9 а). Второй лист может полностью или частично охватывать ушко для повышения его надежности. Для тяжело нагруженных рессор применяются отъемные ушки (рисунок 2.9 в). Второй конец рессоры делается с ушком, соединяется с кронштейном на раме или выполняется скользящим (рисунок 3.4). Для предотвращения выпадания скользящего конца рессоры из кронштейна при отбое щеки его стянуты болтом с распорной втулкой, а конец последнего коренного листа отогнут.

В ушках рессор и сережек применяются втулки. На легковых автомобилях широко применяются резьбовые или резиновые втулки, на грузовых – гладкие. Они удобны в производстве и обладают высокой долговечностью при условии регулярного смазывания. Иногда применяются металлокерамические втулки, которые благодаря своей пористой структуре лучше удерживают смазочный материал. На некоторых автомобилях оба конца рессоры крепятся в резиновых подушках (рисунок 3.3), что улучшает виброизоляцию подрессоренной массы.

Концы листов могут выполняться прямоугольной формы (рисунок 3.9 а), получаемой непосредственно при обрубке полосы на листы. Производство листов с такой формой наименее трудоемко, однако при этом получается наибольшие отклонения формы реальной рессоры от идеальной балки равного сопротивления. Большее приближение к форме идеальной рессоры дают листы с концами, образованными по трапеции (рисунок 3.10 б). Форма реальной рессоры приближается к идеальной при раскатанных концах листов, так как при этом уменьшается как масса рессоры, так и исходного материала. Для уменьшения межлистового трения и фреттинг-коррозии листы смазывают перед сборкой графитным смазочным материалом или применяют межлистовые прокладки. Иногда рессора заключается в специальные чехлы для предохранения от попадания пыли и грязи.

Рисунок 3.10 – Концы листов рессоры

Как было показано выше, часто при применении рессорной подвески устанавливаются амортизаторы. Амортизаторами называют устройства, преобразующие механическую энергию в тепловую с последующим ее рассеиванием в окружающую среду.

Амортизаторы служат для гашения колебаний кузова и колес автомобиля и повышения безопасности движения автомобиля. В передних и задних подвесках автомобиля применяют амортизаторы телескопического типа.

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 давлении 3,0…7,5 МПа 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, внутреннее давление воздуха составляет 0,08…0,1 МПа. В однотрубных жидкость и газ разделены и не соприкасаются друг с другом.

Однотрубные газонаполненные амортизаторы лучше охлаждаются, имеют меньшее рабочее давление, проще по конструкции, легче по массе, более надежны в работе. Однако они имеют большую длину и стоимость, требуют точности изготовления и уплотнений.

На рисунке 3.11 представлен двухтрубный амортизатор, низкого давления, двухстороннего действия. Он состоит из трех основных узлов: цилиндра 12 с днищем 2, поршня 10 со штоком 13 и направляющей втулки 21 с уплотнителями 17, 18, 20. В поршне 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 расположен клапан сжатия с дисками 3, 4 и пружиной 5, обойма 6 и тарелка которого имеют ряд сквозных отверстий. Цилиндр 12 заполнен амортизаторной жидкостью, вытеканию которой препятствует уплотнитель 18 с обоймой 19, поджимаемый 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 штока13 амортизатора, который защищен кожухом 14.

Рисунок 3.11 – Амортизатор

Проанализировав конструкции подвесок применяемых на грузовых автомобилях и автобусах выбрали схему проектируемой подвески грузового автомобиля. Поскольку автомобиль не требует регулирования уровня пола и не предназначен для движения в плохих дорожных условиях, остановили свой выбор на рессорной подвеске с продольным расположением рессор. Поскольку автомобиль имеет зависимую заднюю подвеску, то применение в качестве упругих элементов таких рессор не вызовет затруднений, кроме того при применении рессорной подвески отпадает необходимость в направляющем аппарате, что позволяет уменьшить номенклатуру деталей, входящих в подвеску проектируемого автомобиля и упростить конструкцию.

Рессорная подвеска обладает достаточной энергоемкостью, при относительно небольшой массе и сложности изготовления. Такие рессоры позволяют обеспечить высокую плавность хода и при этом не предъявляют существенных требований к компоновке автомобиля.

К недостаткам рессорных подвесок относятся : большие габариты в продольном направлении что не так существенно на грузовых автомобилях, листы малолистовых рессор при деформации перемещаются друг относительно друга и на их поверхностях появляются задиры, особенно при недостатке графитовой смазки.