Эксплуатационная надежность агрегатов и систем автомобилей. Учебное пособие

довольно широко использовали подвеску типа MacPherson. Передняя подвеска предназначена для установки передних управляемых колес. Она передает боковые и продольные силы, действующие от колес и возникающие от взаимодействия автомобиля с дорожным полотном, на кузов транспортного средства [7].

Задняя многорычажная подвеска представлена на рис. 1.4 и считается сложнее, чем передняя.

Рис. 1.4. Устройство независимой задней подвески:

1 – продольный рычаг; 2 – нижний поперечный рычаг; 3 – стойка стабилизатора; 4 – ступица; 5 – верхний поперечный рычаг;

6 – поворотный кулак; 7 – подрамник; 8 – стабилизатор; 9 – винтовая пружина; 10 – нижний поперечный рычаг задний; 11 – узел;

12 – стойка амортизатора

В состав задней многорычажной подвески входят четыре рычага (верхний, нижний, продольный и компенсационный), амортизационная стойка, множество сайлентблоков, стойки стабилизатора и стабилизатор поперечной устойчивости. Это довольно распространенный тип подвески в прежние времена, даже бюджетные автомобили оснащались ею, что сейчас может казаться некоторой роскошью. Сегодня большинство автопроизводителей ушли от многорычажной задней подвески. На современных автомобилях зачастую можно встретить зависимую подвеску с балкой или двухрычажную [9].

11

Углы установки колес. При абсолютно любой конструкции передней подвески автомобиля управляемые колеса устанавливаютсясконкретнымиугламинаклонавгоризонтальнойивертикальной плоскостях. Это предназначено для обеспечения минимального сопротивления движению, снижению износа шин, уменьшению расхода топлива и повышению безопасности движения.

Отличает такие углы установки колес следующее:

1.Схождение колес – это сумма углов схождения левого

иправого колеса, образованных прямыми проходящими через центры колес и продольной оси автомобиля. Правильное схождение уменьшает проскальзывание и износ шин. Периодически регулируется в процессе эксплуатации.

2.Угол развала колес – угол наклона плоскости колеса к вертикальной плоскости. Его регулировка происходит не раз за время эксплуатации автомобиля, обеспечивая лучшее управление

иснижение нагрузки на колеса при повороте [10].

3.Угол наклона поворотной оси (кастер) – угол между прямой проходящей через поворотную ось и вертикалью. Устанавливается на заводе-производителе автомобиля. В редких случаях на автомобиле есть возможность регулировки кастера [11].

Все эти параметры (рис. 1.5) обязательны к регулировке после любых ремонтных работ с подвеской автомобиля.

Рис. 1.5. Углы установки передний колес автомобиля:

а – развал передних колес (вид спереди); б – схождение колес (вид сверху); в – кастер, или продольный наклон оси поворотного кулака

Устройство движителя автомобиля. Движитель предназна-

чен для непосредственного контакта автомобиля с дорожным по-

12

лотном, задает и изменяет направление автомобиля. На большинстве современных машин используются пневматические колеса [4].

Принято разделять автомобильные колеса на управляемые, ведущие, поддерживающие и комбинированные.

Ведущие колеса передают крутящий момент, возникающий в трансмиссии автомобиля в силу тяги, в результате чего автомобиль движется поступательно. Управляемые колеса получают толкательные нагрузки от кузова через подвеску автомобиля и благодаря рулевому управлению обеспечивают направление движения. Комбинированные коеса представляют собой и управляемые и ведущие колеса одновременно. Поддерживающие колеса предназначены для создания дополнительной опоры автомобиля на дорожное полотно.

Основными элементами колеса являются диск и обод, пневматическая шина и вентиль [4].

Колесо (диск) – это вращающийся элемент автомобиля, который находится между шиной и ступицей. Он состоит из обода, на который устанавливается шина, и плоскости с отверстиями для крепления колеса к ступице. Примеры типов колесных дисков представлены на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Типы колесных дисков

13

Автомобильные шины. Участвуют в непосредственном взаимодействии с дорогой и признаны наиболее ответственным элементом колеса. Шина способна гасить неровности дороги благодаря своим упругим свойствам [4].

Таким образом, изучив конструкцию ходовой части автомобиля и всех ее элементов, можно понять, что передняя подвеска типа MacPherson и двухрычажная подвеска – самые простые в устройстве и, следовательно, самые ходовые типы подвесок автомобиля.

1.2. Анализ неисправностей ходовой части автомобиля

Во время эксплуатации транспортного средства в элементах ходовой части из-за деформации, трения, возникновения трещин, ослабления заклепочных и болтовых соединений, потери упругости появляются неисправности и отказы ходовой части, способные ухудшить ходовые качества автомобиля.

Коррозионные повреждения рамы и кузова. С завода кон-

структорами заложен срок службы кузова – до 10 лет, тем не менее интенсивность использования автомобиля и загрязненность окружающей среды существенно сокращают этот срок. К примеру, в сухих районах автомобиль дольше не ржавеет, нежели в местах с повышенной влажностью. Большая часть реагентов, высыпаемых на дороги, пагубно влияет на состояние кузова автомобиля. Регулярная мойка и обработка кузова продлевают срок его службы, однако избежать возникновения коррозии и повреждения ею автомобиля полностью не получится [13].

Безвозвратное разрушение металла при воздействии отгружающих факторов называется «коррозия», она является главной неисправностью несущего кузова или рамы [14]. Чаще всего коррозия проявляет себя в труднодоступных местах автомобиля. Это конструктивные карманы, отбортовки, пазухи, сварные швы и т. д., в эти места периодически попадают пыль, влага, солевые растворы и находятся там продолжительное время, со временем безвозвратно превращая металл в ржавчину. Факторы

14

влияния окружающей среды и внешних факторов представлены на рис. 1.7. Металл без какой-либо защиты за год на открытом воздухе на 0,2…0,3 мм становится тоньше.

Рис. 1.7. Источники влияния на защитные покрытия: 1 – солнечные лучи; 2 – осадки в виде дождя; 3 – вздутие лакокрасочного покрытия (лкп); 4 – кислотные осадки;

5 – лакокрасочное покрытие; 6 – разрушение лкп и металла кислотой; 7 – осадки в виде снега; 8 – металл кузова; 9 – песок, гравий, соль

Рассмотрим примеры коррозии, возникающей на кузове. Протекающие в кузовах автомобиля коррозионные процессы разделяют по характеру коррозионного разрушения и по условиям протекания. Коррозия может поражать большую область металла либо идти в глубь, образуя глубокие локальные разрушения – дыры, раковины, пятна (жуки). Сплошное разрушение металла не так опасно, как глубокие местные [14].

Имеются следующие условия протекания коррозии, которые разделяют на атмосферную, питтинговую, щелевую, контактную и пузырьковую (кавитационную).

Коррозия, возникающая при непосредственном контакте элементов с атмосферой, называется атмосферной коррозией [14].

15

Образованию коррозии в автомобиле способствуют множественные щели и зазоры, хотя большая часть этих щелей была предусмотрена конструкцией автомобильного кузова [14]. Образование ржавчины в таких местах называют щелевой коррозией.

Питтинговая коррозия – это коррозия, возникающая вместе с поврежденным лакокрасочным покрытием. Такой тип коррозии (точечный) способен образовывать в кузове сквозные отвер-

стия [14].

Кавитационное разрушение преобладает на деталях, подвергшихся воздействию воды, например арки и днище кузова [14].

Контактная коррозия возникает при соприкосновении различных деталей. К контактной коррозии относится коррозия трением.

По типу коррозионного разращения обычно говорят о местной и общей коррозии [14].

Местная коррозия – это коррозия направленного действия, она имеет разрушающий характер и почти в ста процентах случаев приводит к сквозным отверстиям [14].

Общая коррозия поражает большую область, например такую, как колесные арки, с которых со временем гравием отбивается все лакокрасочное покрытие [14].

Автомобили 90-x – начала нулевых годов можно считать старичками. И усталостная деформация кузова, и коррозия – одни из главных неисправностей несущей части автомобиля. Так как основной элемент, к которому крепится вся подвеска, уже не имеет заводской жесткости, можно заметить дискомфорт при движении, лишние скрипы в салоне автомобиля и изменение в углах установки колес. Но самое главное, поврежденный кузов в ДТП поведет себя совсем по-другому и не выдержит тех же нагрузок без существенных повреждений.

Основные неисправности, возникающие в подвеске авто-

мобиля: неправильная установка углов передних колес (схождение и развал), деформация направляющих элементов (рычагов), механическое повреждение или износ амортизационных стоек, ослабление жесткости пружинного элемента, износ шаровых и резинометаллических соединений, повреждение стабилизатора или износ втулок [13].

16

Главная причина выхода из строя элементов подвески – это недолжное качество дорожного покрытия, как и замена неисправной заводской детали на дешевый, некачественный аналог.

Неисправности подвески автомобиля могут возникать неожиданно (после наезда на препятствие), а также проявляться со временем. Большая часть неисправностей может повлечь за собой поломки других элементов подвески.

Неисправности в подвеске обнаруживают по различным признакам: отклонение автомобиля от прямолинейного движения; наклоныавтомобиляприторможениииповоротах;сильныевибрации при движении; стуки (удары) вподвеске вмомент движения; неравномерный износ шин. Но чтобы объективно говорить онеисправности, следует провести полную дефектовку всех элементов [13].

В первую очередь следует рассмотреть колесный узел автомобиля, проверить давление в шинах, балансировку колесных дисков, степень износа шин и исправность ступичных подшипников [15].

Использовать автомобиль с ненадлежащей работой подвески не рекомендуется, так как это может привести к потере управления и аварии.

Элементы передней подвески автомобиля подвержены таким неисправностям, как: изгибы подрамника, верхнего и нижнего рычагов, износ нижней и верхней шаровой опоры, резинометаллических изделий. Перечисленные неисправности особенно пагубно влияют на углы установки управляемых колес, что, в свою очередь, ухудшает маневренность автомобиля, повышает расход топлива, увеличивает износ шин. Пример неисправности рычага подвески представлен на рис. 1.8.

Неисправности автомобильных колес. Возникают в основ-

ном при неправильной эксплуатации. Главные неисправности автомобильных колес: износ отверстий под болты или шпильки; трещина в колесных дисках; загнутый край обода; биение из-за неправильного монтажа шины; коррозия диска; износ протектора шин [15].

Неисправные детали ходовой части влияют на устойчивость автомобиля, плавность хода во время движения. Ниже разберем большинство неисправностей ходовой части и их причины.

17

Рис. 1.8. Пример неисправности (обрыв) рычага подвески

Отклонение автомобиля от прямолинейного движения. Глав-

ные причины возникновения неисправностей колес: разные углы поперечного и продольного наклона осей поворота правого и левого; неправильный развал правого и левого; разное давление в шинах правого и левого; неправильный момент затяжки ступичной гайки одного из колес, в результате − повышенное сопротивление вращения подшипника; деформация верхнего и нижнего рычагов передней подвески; непараллельность задней и передней оси автомобиля; недостаточный зазор между фрикционной накладкой колодок и тормозным диском; притормаживание одного из колес; пружины разной жесткости; неправильная балансировка колес передней подвески [15].

Неполноеотклонениеотпрямолинейногонаправлениядвиже-

ния автомобиля (покачивание). Основные неисправности: износ вшаровых опорах ишарнирах рулевых тяг, ступичных подшипников колес; повреждение резинометаллических изделий подвески; ослабление болтовых соединений рулевого управления.

Раскачивание (волнообразное поведение) при движении по дорогам плохого качества. Причина в неправильной работе передних и задних амортизаторов, неравномерный клиренс автомобиля.

Автомобиль «кидает» в разные стороны при движении в ко-

лее. Основные причины: растрескивание резинометаллических

18

изделий; износ шаровых опор и подшипников ступицы колеса; неправильный выбор параметров резины и типа протектора, размеров колесных дисков [16].

Стуки в передней подвеске. Основные неисправности: недостаток смазочных материалов в шарнирных соединениях; ослабление болтовых соединений; износ втулок амортизатора; повышенный зазор в ступичных подшипниках колес; неправильная балансировка колес; деформация колеса или обода; поломка или просадка пружины; ослабление креплений стабилизатора поперечной устойчивости; ослабление болтовых соединений в креплении опоры стойки к кузову; износ резинометаллических изделий [16].

Стук,отдающийсянарулевоеколесо.Причинамиможетбыть дисбаланс и дефект передних колес; износ рулевого управления, ослабление затяжки болтовых соединений.

Стуки в задней подвеске. Основными причинами могут быть: износ сайлентблоков, амортизационных стоек, стоек стабилизатора; ослабление болтовых соединений; перегрузка задней оси.

Сильныйстук–истираниешинысвнутреннейстороны–при- чиной может быть избыточное давление в шине; истирание шины с внешней стороны – причина в низком давлении воздуха в шине.

Неравномерный стук – истирание протектора. Главные причины: неправильная балансировка колес; большие зазоры в передней подвеске; неисправность амортизационных стоек.

Износ шин в поперечном направление (пилообразный). Причи-

на в неправильном схождении колес.

Одностороннее истирание шин автомобиля: зачастую это происходит из-за сильного отклонения угла наклона колес.

Невозможность регулировки углов установки колес. Основ-

ными причинами могут быть: деформация рычагов подвески; искривление болтов крепления; износ сайлентблоков; деформация поворотного кулака; деформация передней части кузова автомобиля.

Биение колес. Причиной является неправильная балансировка колесных дисков, потеря грузиков [12].

Примерывозможныхнеисправностейразберемнатакихавтомобилях, как Renault Logan, ГАЗель NEXT.

19

RenaultLogan является автомобильным бестселлером, эти автомобили за год наматывают огромное количество километров по дорогам нашей страны.

Слабые места в ходовой части автомобиля Renault Logan. Одной из причин является ступичный подшипник. После его износа появляется посторонний гул от колес, вибрации по кузову и биение на руле автомобиля [21].

ГАЗель NEXT – яркий пример современного коммерческого транспорта. Основной проблемой данного вида транспорта являются упругие элементы подвески. Износ сайлентблоков и деформация рессор приводит к некорректному поведению автомобиля на дороге и уменьшению безопасности при вождении [17].

1.3. Выводы

1.Рассмотрено устройство подвески современных автомобилей, из них выявлены наиболее распространенные, такие как MacPherson и классическая двухрычажная подвеска. Выбраны автомобили для дальнейшего анализа.

2.Проанализированы основные неисправности ходовой части автомобиля, возникающие в подвеске автомобиля: неправильная установка углов передних колес (схождение и развал), деформация направляющих элементов (рычагов), механическое повреждение или износ амортизационных стоек, ослабление жесткости пружинного элемента, износ шаровых и резинометаллических соединений, повреждение стабилизатора или износ втулок.

1.4. Вопросы для самоконтроля

1.  Из каких основных элементов состоит ходовая часть автомобиля?

2.  Из каких элементов состоит лонжеронная рама? 3.  Какие виды подвесок автомобиля существуют?

4.  Что относится к зависимым подвескам автомобиля?

20