вращаются на втулках 9 и опорных шайбах 10 и 11. На конических подшипниках 2 цапфы поворотного кулачка вращается ступица 1 переднего колеса. Ступица колеса прикрепляется гайкой 3, положение которой фиксируется одним из отверстий замочного кольца 4, замочной шайбой 7 и контргайкой 5. Гайкой 3 также регулируется затяжка подшипников 2 цапфы.
Комбинированные мосты выполняют одновременно функции ведущего и управляемого мостов, т. е. обеспечивают поворот машины и передачу крутящего момента на колесо. Такие мосты применяются в машинах повышенной проходимости в качестве передних ведущих мостов. В их устройство входят дополнительные механизмы, позволяющие передавать усилия на управляемые колеса при изменении плоскости их вращения. Устройство комбинированного моста показано на рис. 2.99. В средней части балки 4 установлены главная передача и дифференциал, от которых вращение передается на полуоси 3. На концах полуосей расположены шарниры равных угловых частот вращения 2, передающие равномерное вращение на приводной вал колеса при значительных углах поворота между ними (до 40°). Вал соединен со ступицей 11 колеса шлицевой муфтой 12 и фланцем 13. К концам балки моста прикреплены шаровые опоры 5, в каждой из которых закреплено по два шкворневых пальца 6. На подшипниках 7 шкворневых пальцев установлены поворотные кулаки. Каждый кулак состоит из корпуса 1, охватывающего снаружи шаровую опору, и поворотной цапфы 8, на которой в конических роликоподшипниках 9 и 10 установлена ступица колеса. При повороте цапфы вокруг шкворневых пальцев вместе с ней поворачивается ступица, к которой крепятся колесо и тормозной барабан.
Рис. 2.99. Комбинированный передний мост автомобиля
Поддерживающие мосты служат для восприятия только вертикальной нагрузки от рамы и передачи ее на колеса. Мосты представляют собой балку, на концах которой установлены на подшипниках поддерживающие колеса. Поддерживающие мосты применяются на прицепах и полуприцепах.
Подвеска колесных машин
169
Подвеска служит для упругого соединения рамы (несущего кузова) с осями машины, смягчения и поглощения ударов, воспринимаемых колесами от неровностей дороги, и для обеспечения плавности хода автомобиля. У автомобилей подвеской оборудованы передние и задние мосты, у тракторов – только передние, так как задний мост у них составляет часть остова. Подвеска состоит из упругого элемента, направляющего устройства и устройства, гасящего колебания (амортизатора).
Упругий элемент связывает раму с мостами или непосредственно с колесами и смягчает или поглощает ударную нагрузку, возникающую при наезде колес на препятствия, при этом машина движется плавно, без неприятных ощущений для людей и без повреждений перевозимых грузов. Упругие элементы подвески могут быть металлическими и неметаллическими (рис. 2.100). Металлические упругие элементы (наиболее распространенные) изготовляются в виде листовых рессор (рис. 2.100, а), спиральных пружин и скручивающихся упругих стержней – торсионов (рис. 2.100, б). Неметаллические упругие элементы – резиновые, пневматические (рис. 2.100, в), гидравлические – обеспечивают упругость подвески за счет упругих свойств резины, воздуха или жидкости.
Рис. 2.100. Упругие элементы подвески:
а – листовая рессора; б – торсион; в – пневмобаллон; 1 – лист рессоры; 2 – центральный болт; 3 – хомут; 4 – подкладка; 5 – болт крепления; 6 –
прижимное кольцо; 7 – разделительное кольцо; 8 – оболочка
Листовые рессоры наиболее распространены на грузовых автомобилях и колесных тракторах. Их основное достоинство – способность выполнять одновременно функции упругого и направляющего устройств подвески. Они также способствуют гашению колебаний колес и кузова машины. Листовые рессоры просты в изготовлении, легко доступны для ремонта и эксплуатации. Недостатки рессорных подвесок – повышенная масса, небольшая долговечность. Листовые рессоры ухудшают плавность хода машины и требуют смазки в процессе эксплуатации. Обычно листовые рессоры располагают вдоль машины. На грузовых машинах, у которых нагрузка на заднюю ось периодически меняется, в состав подвески кроме основных рессор входят дополнительные рессоры (подрессорники). Подрессорники работают только при определенной нагрузке на заднюю ось, вследствие чего жесткость подвески резко возрастает.
Пружинный упругий элемент подвески изготовляется в виде спиральных (витых) пружин круглого сечения. Пружины используют как в качестве
170
основного упругого элемента, так и дополнительного (ограничителя, корректирующего устройства). В подвеске пружинный упругий элемент воспринимает только вертикальные нагрузки, поэтому применяется только в сочетании с направляющим устройством. Применение пружинного упругого элемента снижает массу подвески, упрощает техническое обслуживание.
По сравнению с рессорами пружины более долговечны и просты в изготовлении. Применяются пружины в качестве основного упругого элемента главным образом в независимых подвесках, а в качестве дополнительных упругих элементов – как в зависимых, так и независимых подвесках.
Торсионы представляют собой стальные упругие стержни, работающие на кручение. На концах торсионов имеются головки, с помощью которых они крепятся к раме и рычагам подвески. Упругость связи колеса с рамой обеспечивается скручиванием торсиона. Использование торсионов в качестве упругого элемента требует применения направляющих и гасящих устройств. Торсионы обладают теми же достоинствами, что и пружины (по сравнению с листовыми рессорами), однако они менее долговечны. Торсионы наиболее широко применяются в независимой подвеске и располагаются как продольно, так и поперечно.
Направляющее устройство предназначено для передачи от ведущих колес на раму (кузов) продольных (толкающих или тормозных), боковых (при повороте машины) усилий и реактивных моментов. По типу направляющего устройства подвески делятся на зависимые и независимые.
Зависимая подвеска (рис. 2.101, а) получила наибольшее распространение на грузовых автомобилях и колесных тракторах. При использовании этой подвески колеса моста связаны жесткой (неразрезной) балкой, соединенной с кузовом с помощью упругих элементов. В этом случае наклон одного из колес при наезде на препятствие вызывает наклон другого. При использовании независимой подвески (рис. 2.101, б) каждое из колес моста подвешено к раме самостоятельно с помощью рычагов и пружин. В этом случае перемещение одного из колес не вызывает перемещения другого, что повышает плавность хода машины. Такая подвеска обычно применяется в передних мостах легковых автомобилей.
Рис. 2.101. Зависимая (а) и независимая (б) подвески
Гасящее устройство (амортизатор) предназначено для гашения колебаний рамы (кузова) при деформациях упругих элементов. Амортизаторы могут быть механическими (фрикционными) или гидравлическими.
Механическое амортизирование, т. е. гашение колебаний, происходит за счет трения между листами рессор, однако величина трения непостоянна, так как зависит от состояния поверхности листов рессор, наличия смазки между ними и
171
пр. Широко распространены гидравлические амортизаторы, в которых энергия колебательных движений преобразуется в тепловую из-за трения в жидкости, протекающей через отверстия с малым проходным сечением. По принципу действия гидравлические амортизаторы бывают одно- и двустороннего действия. Первые гасят колебания только при распрямлении упругих элементов, вторые – как при распрямлении, так и при их сжатии. По конструкции амортизаторы бывают рычажные и телескопические.
Наибольшее распространение получили телескопические гидравлические амортизаторы. Они просты по конструкции, имеют малые массу и габариты, долговечны и надежны в работе. Такой амортизатор (рис. 2.102) состоит из наружного корпуса 5, рабочего цилиндра 4, поршня 6 со штоком 3 и клапанов: перепускного 13, отдачи 16, впускного 14 и сжатия 15. Цилиндр и часть окружающего его корпуса заполнены амортизационной жидкостью. Сверху цилиндр закрыт направляющей 2 штока, снизу – корпусом 7 клапана сжатия. Внутри цилиндра размещен поршень 6 со штоком 3, к концу которого приварена проушина 1 для соединения с рамой. Проушина 8 приварена к резервуару 5 и соединяется с балкой моста. Для герметичности полостей амортизатора установлены два сальника. Первый сальник, состоящий из войлочного 9 и резинового 10 колец с корпусом 11 и пружиной 12, уплотняет шток в верхней части, а вторым сальником служит кольцевое пространство между корпусом и цилиндром, заполненное частично амортизационной жидкостью. В поршне 6 просверлены два ряда отверстий: отверстия, просверленные по наружной окружности, соединены сверху кольцевым желобом и закрыты перепускным клапаном 13 с пружиной. Отверстия внутреннего ряда соединены кольцевым желобом снизу и закрыты клапаном отдачи 16, состоящим из двух стальных дисков с пружиной 17. Кольцевой желоб соединяется с подпоршневым пространством дроссельными отверстиями, сделанными в одном из дисков. В корпусе 7 клапана сжатия сделан ряд отверстий, закрываемых впускным клапаном 14, и центральное отверстие, закрытое разгрузочным клапаном 15.
172
Рис. 2.102. Телескопический амортизатор и схема его работы: а – общий вид: б – узел I
Такой амортизатор работает следующим образом. При наезде колеса на препятствие, если рессора плавно сжимается, шток с поршнем, опускаясь вниз (рис. 2.102, в), вытесняют жидкость в надпоршневое пространство через перепускной клапан 13 и в кольцевую полость резервуара через дроссельные канавки на верхнем торце и отверстия корпуса 7 клапана сжатия. При резком сжатии рессоры (рис. 2.102, г) поршень со штоком перемещается быстро, и давление в подпоршневом пространстве резко возрастает. Под действием высокого давления открывается клапан сжатия 15, и жидкость перемещается в надпоршневое пространство, резко замедляя дальнейшее увеличение сопротивления амортизатора сжатию рессоры. С помощью клапана сжатия амортизатор и подвеска разгружаются от больших усилий, которые могут возникать при высокочастотных колебаниях и ударах во время движения по плохой дороге. При плавном распрямлении рессоры (рис. 2.102, д) поршень и шток, поднимающиеся вверх, вытесняют жидкость из надпоршневого пространства через отверстия в поршне и прорези диска клапана отдачи 16. Кроме того, часть жидкости проходит из резервуара под поршень через впускной клапан 14. При резком распрямлении рессоры (рис. 2.102, е) пружина 17 клапана отдачи сжимается, диски клапана отдачи отходят от отверстий в поршне, увеличивая проходные сечения. Усилие пружины клапана отдачи создает необходимое сопротивление амортизатора в период хода растяжения, чем и гасятся колебания рессоры.
173
Рис. 2.102 (продолжение). Телескопический амортизатор и схема его работы: в–работа при плавном сжатии рессоры; г – работа при резком сжатии рессоры; д – работа при плавном распрямлении рессоры; е – работа при резком распрямлении рессоры
На грузовых автомобилях и колесных тракторах-тягачах наибольшее применение получили зависимые подвески с пластинчатыми продольными полуэллиптическими рессорами, которые в середине опираются на неподрессоренную часть машины, а концами шарнирно связаны с ее подрессоренной частью. При такой подвеске передний мост (рис. 2.103, а) состоит из двух продольных полуэллиптических рессор 3 и двух гидравлических амортизаторов 5 двойного действия. Рессоры состоят из рессорных листов, соединенных между собой хомутами 2. Передние концы рессор с помощью ушков 12 и пальцев 14 закреплены на кронштейнах 1 рамы.
Ушко крепится в рессоре через прокладку 11 двумя болтами и стремянкой 10. В ушко запрессована втулка 13 из высокоизносостойкого материала. Пальцы 14 смазываются с помощью масленки 15. Задние концы рессор опираются на сухари 21, установленные на пальцах 20, и могут перемещаться в них при прогибе рессоры. Во втулках 22 кронштейна 8 установлены стяжные болты 23. Средняя часть рессоры соединяется стремянками 10 с балкой переднего моста 9. Листы рессоры связаны хомутиками, препятствующими их боковому смещению. Резиновые буфера 4 и 6 смягчают удары рессоры о раму. Буфер 4 крепится к рессоре стремянками 10, а буфер 6 установлен в опоре 7 на лонжероне. Амортизаторы 5 верхней проушиной 19 шарнирно соединяются с рамой, а нижней – с передним мостом с помощью пальцев 17 и резиновых втулок 16 и 18.
Подвеска заднего моста (рис. 2.103, б) состоит из основной 27 и дополнительной 26 рессор. Концы основной рессоры закреплены на кронштейнах 24 и 30, а средняя часть – на картере заднего моста 32 с помощью накладок 29 и 31 и стремянки 28. Дополнительная рессора не соединена с рамой, а крепится той же стремянкой 28 с основной рессорой и вступает в работу при
174