ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Назначение подвески автомобиля и принцип её работы

Автоликбез13 августа 2016

На заре развития автомобилестроения производители не уделяли должного внимания подвеске. Из-за этого страдал комфорт поездок – машина шла слишком жестко, колебания ничем не гасились. Вскоре автомобилестроители начали разрабатывать все новые и новые типы подвесок, которые превратили использование автомобиля в одно сплошное удовольствие.

Для чего нужна подвеска?

Неровности дорожного покрытия неизменно приводят к колебанию кузова. Именно из-за них возникает характерная тряска в салоне автомобиля, особенно на средних скоростях. Помимо этого, удары колес о дорожные выбоины порождают некоторую энергию, способную повредить элементы кузова или некоторые агрегаты.

Подвеска смягчает колебания автомобиля, что делает поездку комфортней. Кроме того, она защищает кузов от возможных повреждений. Современные подвески способны настолько смягчать передвижение машины, что даже довольно крупные выбоины не будут заметны для пассажиров.

Еще одно назначение подвески - снижение степени кренов при крутых поворотах автомобиля на больших скоростях. Это возможно благодаря стабилизатору поперечной устойчивости. Он представляет собой упругую балку, скрепляющую кузов с подвеской.

Устройство подвески

То, из чего состоит подвеска автомобиля, формирует довольно сложный технический агрегат. Ничего удивительного в его сложности нет, ведь подвеске необходимо распределять вес автомобиля, а так же снижать нагрузки, воздействующие на кузов. В связи с этим, ремонт некоторых моделей подвесок очень затруднителен в гаражных условиях, приходится обращаться в автосервис.

Подвеска автомобиля состоит из нескольких узлов, на каждом из которых лежит собственная функция:

  • Упругие элементы. У разных моделей они могут различаться: пружины, торсионы, а иногда рессоры. Они могут быть выполнены из металла или резины. Задача этих элементов заключается в распределении нагрузок от неровностей по кузову.
  • Амортизаторы. Это гасящие устройства, которые нивелируют колебания кузова из-за неровностей, обеспечивая плавное движение автомобиля.
  • Рычаги, играющие роль направляющих элементов. Они отвечают за взаимное движение колес и кузова.
  • Стабилизатор поперечной устойчивости, о котором было рассказано выше.
  • Поворотные кулаки, выполняющие роль опоры для колес. Они равномерно распределяют нагрузку от каждого колеса по всей подвеске.
  • Элементы, соединяющие подвеску с кузовом: сайлентблоки, шарниры, жесткие болтовые крепления.

Вот собственно и все, что входит в подвеску автомобиля. У некоторых видов техники устройство подвески может отличаться от этого классического варианта, однако все, что касается легкового автомобиля, выглядит именно так.

Принцип работы подвески

При контакте колеса с дорожной неровностью, возникает энергия, которая распределяется по кузову и его отдельным элементам согласно законам физики. Если бы не было подвески, то тряска была бы невыносимой. Это хорошо заметно на примере некоторых автомобилей периода ВОВ. Тряска была такая, что на особо резких ухабах водитель рисковал вылететь из кабины. У этих транспортных средств была слишком примитивная подвеска, которая была не в состоянии поглотить силу толчков.

Когда колесо попадет на неровность, та энергия, которая могла обрушиться на кузов, переходит в гасящий узел, то есть амортизатор. В зависимости от направленности воздействия энергии, он сжимается или расширяется. Получается, что в вертикальное движение приходит только колесо, а не весь кузов автомобиля.

Одновременно с этим к работе подключаются рычаги. Они отводят энергию колебаний от конкретного участка кузова автомобиля, равномерно распределяя ее по всей подвеске. Это спасает от перекосов кузова, а так же от возможных технических повреждений.

Жёсткость — залог управляемости

С тем, как работает подвеска автомобиля, связана комфортабельность поездок и безопасность пассажиров. Важно правильно подобрать этот агрегат, иначе будут проблемы. Как минимум, будет затруднительно использовать автомобиль в некоторых ситуациях.

Например, если машина используется для быстрой и агрессивной езды, то подвеска должна быть пожёстче. В этом случае, управляемость автомобиля будет несравнимо выше, чем с мягкой подвеской. Помимо этого, машина будет разгоняться и тормозить намного динамичнее. Хорошее решение – активная подвеска. Ее жесткость можно регулировать в зависимости от условий использования транспортного средства.

autochainik.ru

виды, устройство и принцип работы

Подвеска – как много в этом звуке… Во всех смыслах. Что что, а звучать она умеет. В зависимости от конструкции, подвеска может быть простой, а может иметь сложнейшую конструкцию. Точно так же она может быть и надежной, и наоборот, «сыпаться» после каждой тысячи километров.

За время своего существования подвеска автомобиля прошла огромный эволюционный путь. Когда-то рессорная система считалась верхом прогресса, а сегодня конструкцию современных подвесок можно можно сравнить с произведением искусства – настолько это совершенные, сложные и дорогие устройства.

Назначение и устройство подвески автомобиля

Устройство подвески автомобиля

Итак, каково назначение автомобильной подвески? Она, как и ее далекие предшественники, устанавливаемые еще в конные экипажи, предназначена для того, чтобы сделать передвижение более комфортным и безопасным. Упругие элементы подвески демпфируют удары, толчки и вибрацию, которые сопровождает любую поездку по любой дороге.

Однако одним только комфортом задачи подвески не ограничиваются. Вторая ее функция – помощь при маневрах. Сложность конструкции подвески зачастую обусловлена именно этой причиной: инженеры пытаются еще добавить устойчивости, управляемости, безопасности автомобилю.

И, наконец, современная подвеска здорово помогает тормозить, поглощая инерцию движения вперед. По качеству торможения иногда можно определить, как настроена и насколько функциональна подвеска.

Что входит в устройство подвески? Говоря просто, всё, что находится между колесами и силовой рамой автомобиля. Это всем известные амортизаторы (куда ж без них), пружины, рычаги, тяги, стабилизаторы, шаровые опоры, сайлентблоки и другие элементы. Условно их можно разделить на такие категории:

  1. Все виды пружин, рессор и торсионов относятся к упругим элементам подвески. Их задача – принимать на себя и отпружинивать толчки от езды по неровностям.
  2. Все виды амортизаторов (обычные масляные и газомасляные, пневматические, магнитные) относятся к демпфирующим элементам подвески. Они должны поглощать удары и тряску, не пуская их дальше на кузов автомобиля.
  3. Рычаги, поворотные кулаки, поперечные тяги с это направляющие элементы. Их задача – формировать правильное положение колеса при повороте и движении по прямой. Для разворота колес достаточно рулевого механизма, но для того, чтобы колесо занимало правильное положение во время маневров, нужны элементы подвески.
  4. Сайлентблоки, шаровые опоры и другие мелкие резинометаллические детали нужны не только для скрепления между собой всех элементов подвески, но и для частичного смягчения вибрации и ударов.
  5. Стабилизатор поперечной устойчивости, как понятно из названия, предназначен для выравнивания кузова в поворотах, чтобы автомобиль при резких маневрах не заваливался набок.

Принцип работы подвесок автомобиля

Будь это подвеска КамАЗа, Мерседеса или старенькой Оки, принцип ее работы не меняется. И вряд ли изменится в ближайшее время, несмотря на обилие новых инженерных идей.

Основной принцип действия любой подвески заключается в следующем: энергию удара (это попавшее в ямки или наскочившее на камень колесо) преобразовывается в энергию движения отдельных частей подвески. Как это проявляется?

  1. Колесо наехало на камень. Оно приподнялось над плоскостью, по которой катилось, и вместе с ним изменили положение рычаги, поворотный кулак, тяги.
  2. Дальше в дело включается амортизатор: он сжимается, задействуя для этого кинетическую энергию толчка колеса снизу вверх. Одновременно с ним сжимается и пружина, которая до того была в относительно спокойном положении.
  3. Упругое сжатие амортизатора и пружины, перемещение штока, частичное поглощение удара резинометаллическими втулками – всё это гасит удар и не дает ему пройти дальше на силовой каркас машины.
  4. А дальше должна быть «отдача», и ее роль выполняют опять-таки пружины. Распрямляясь, пружина возвращает в исходное положение амортизатор – вот последний шаг, который делает подвеска, сталкиваясь с трудностями.

Конечно, есть и альтернативные виды конструкции, но если разобраться, их принцип работы точно такой же.

Классификация подвесок

Совершенствуя конструкцию автомобильной подвески, инженеры пускались во все тяжкие. Тут тебе и многорычажка, и обычная зависимая балка, и прыгающая подвеска Боуза… И все они нашли своих поклонников и ненавистников. Классификация подвесок уже довольно сложная, поскольку в одном автомобиле могут комбинироваться разные конструктивные особенности и решения.
Что, вы еще не видели прыгающую подвеску?

Зависимая

Работа зависимой подвески

Самая старая конструкция, пришедшая в автомобилестроение их эпохи конных экипажей. Основной ее элемент – жесткая неразрывная ось, которая связывает два колеса, в результате чего они не могут смещаться относительно друг-друга. То есть, если одно колесо наехало на камень, второе отклонится в сторону вместе с ним. Самый простой для понимания вариант – это колёсики в детских машинках, именно так их насаживают на одну ось.

Правда, наши автомобили ушли далеко вперед от игрушечных, поэтому балка (ось), соединяющая два колеса, снабжена амортизаторами, пружинами, поперечными тягами. Однако из всех разновидностей это самая простая, неубиваемая и дешевая подвеска, в которой редко возникают неисправности.

Независимая

Работа независимой подвески

Творение сумрачного немецкого гения. Независимая – потому что каждое колесо движется независимо от второго в паре. То есть, если одно колесо наехало на камень, оно поднимется вместе с рычагами и пружинами со своей стороны, в то время как второе на это не среагирует и не меняет своего положения. Независимая подвеска очень комфортна для пассажиров, но может иметь много отдельных элементов, каждый из который рано или поздно выходит из строя.

Полунезависимая

Работа полунезависимой подвески

Это особый вид подвески с торсионной балкой. В качестве общей оси для двух колес установлена П-образная торсионная (скручивающаяся) балка. Схема ее конструкции дает колесам небольшую степень свободы, поскольку установленная с преднатягом балка слегка «играет», частично гася крены в поворотах.

Пневматическая

Работа пневматической подвески

Она перекочевала в легковые автомобили с тяжелого транспорта. Вместо металлических пружин в ней используются баллоны со сжатым воздухом, которые накачиваются до определенного давления. Давление в баллонах может быть разным, в результате меняются и характеристики подвески. Ставят ее на люксовые автомобили в качестве дополнительной опции.

Торсионная

Работа торсионной подвески

Такой тип подвески в легковых автомобилях встречается редко. Больше подходить для крупногабаритного транспорта. Характерной особенностью в этой подвеске есть использование продольных торсионов, который работает на скручивание, пытаясь выровнять авто при попадании на неровности.

Рессорная

Работа рессорной подвески

Такая подвеска редко используется на легковом транспорте, разве что на некоторых внедорожниках. Зато очень распространенна на грузовых автомобилях и автобусах. Особенность подвески заключается в использовании рессор как демпферной составляющей, для гасения ударов.

Гидравлическая

Гидравлическая подвеска автомобиля — общий вид

Она отличается конструкцией амортизаторов, на которых установлен дополнительный резервуар с гидравлической жидкостью. Если в остальных вариантах подвески амортизаторы – просто скучный утилитарный элемент, в гидравлической подвеске для них открываются новые перспективы. Прежде всего это возможность контролировать высоту клиренса и жесткость реакции подвески. Также она может адаптироваться под манеру вождения и дорожные условия.

МакФерсон

Устройство подвески МакФерсон

Та же независимая подвеска, на редкость удачная – со стойкой МакФерсон (она же MacPherson, она же качающаяся свеча), благодаря которой удалось избавиться от одного из рычагов. Стойка МакФерсон крепится к ступице колеса и корпусу автомобиля, так что успешно заменяет один из рычагов подвески. В большинстве случаев так делается передняя подвеска.

Особенность стойки не только в точках крепления. Она объединила в одной конструкции амортизатор и пружину, что серьезно экономит место. Кроме того, многие производители выпускают стойку, которая состоит из отдельного амортизационного блока и держателя-«стакана», что серьезно удешевляет техническое обслуживание.

Многорычажная

Многорычажная подвеска — общий вид

Одна из самых сложных механических конструкций подвески. В ней на одну ось (в большинстве случаев многорычажка ставится как задняя подвеска) ставится 7-10 продольных и поперечных рычагов, каждый из которых берет на себя определенную функцию во время движения. Соединения между рычагами выполнено с помощью сайлентблоков, которые помогают гасить вибрации и колебания. Такая подвеска, пожалуй, самая мягкая и комфортная, но не дай боже ее чинить…

Электромагнитная (магнитная)

Работа электромагнитного амортизатора

Самый прогрессивный на сегодняшний день вид подвески. Вместо жидкости или воздуха в ней использованы преобразователи с мощными магнитами. По команде от блока управления на магниты подается электричество, благодаря чему электромагнитные амортизаторы меняют жесткость, клиренс автомобиля, управляемость. Если вы хоть раз видели танцующие или прыгающие автомобили, на них точно будет стоять именно электромагнитная подвеска.

Заключение

Это всего лишь краткое описание основных видов подвесок легковых автомобилей. Если разбираться более глубоко, есть другие, довольно необычные конструктивные решения. Да и выводы можно сделать неоднозначные, ведь каждый автопроизводитель привносит какие-то свои «фишки» в конструкцию подвески. Зато потребителям предоставляются любые типы подвесок на выбор: мягкие, спортивные, стандартные и эксклюзивные. И это отлично.

vaznetaz.ru

Подвеска автомобиля.


Подвеска автомобиля



Назначение и типы подвесок

Подвеской называется совокупность механизмов и устройств, соединяющих несущую систему (раму или кузов) автомобиля с его колесами. Подвеска предназначена для обеспечения плавности хода автомобиля и повышения безопасности его движения.

Плавностью хода называют свойство автомобиля гасить динамические воздействия, передаваемые колесам от неровности дороги во время движения. Кроме того, обеспечивая постоянный контакт колес с дорогой, подвеска способствует повышению безопасности движения, поскольку отрыв колес (или даже одного колеса) от дорожного полотна способен привести к потере управляемости автомобилем.

Через подвеску вес автомобиля передается на колеса и распределяется между ними. В то же время удары и толчки, возникающие при движении по неровностям дороги, передаются прежде всего элементам подвески, и уже через них на несущую систему автомобиля.

Наличие подвески обеспечивает возможность вертикального перемещения колес относительно корпуса автомобиля.

***

Составные элементы подвески

Подвеска разделяет все массы автомобиля на две части: подрессоренные и неподрессоренные.

Подрессоренными называют массы частей автомобиля, опирающиеся на подвеску. К подрессоренным массам автомобиля относятся кузов, рама, а также расположенные на них механизмы.

Неподрессоренные массы – массы частей автомобиля, расположенные между подвеской и дорогой – колеса, мосты, тормозные механизмы и пр.

В состав подвески входят:

  • упругие элементы, которые смягчают толчки и удары, возникающие при движении автомобиля по неровностям дороги;
  • гасящие элементы, предназначенные для быстрого гашения колебаний, возникающих в результате работы упругих элементов при прохождении колесами неровностей дороги;
  • направляющие устройства, которые определяют характер перемещения колес относительно несущей системы автомобиля и дороги, а также передают продольные и поперечные усилия, возникающие между колесами и кузовом автомобиля;
  • стабилизирующие устройства, которые уменьшают боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля при прохождении поворотов и на косогорах.

К упругим элементам подвески могут относятся рессоры, пружины, торсионные валы, пневмобаллоны, а также различные демпфирующие элементы, например, выполненные из резиновых материалов.

К гасящим элементам относятся амортизаторы различных конструкций.

Направляющими устройствами являются рычаги и реактивные штанги. Часто роль направляющего элемента выполняет сама рессора. К направляющим элементам следует относить и балки мостов, однако, по установившимся определениям их относят к другим составным частям автомобиля.

Иногда стабилизирующие устройства могут выполнять часть функций упругих элементов подвески.
Стабилизирующее устройство 4 (рис. 1) или стабилизатор поперечной устойчивости является дополнительным упругим элементом в подвеске легкового автомобиля и представляет собой упругий стержень, установленный поперек автомобиля. Средней частью такой стабилизатор связан с кузовом, а концами – с направляющими устройствами 1 – рычагами подвески.
При боковых кренах концы стабилизатора перемещаются в разные стороны: один опускается, другой поднимается. Вследствие этого средняя часть стабилизатора закручивается, препятствуя тем самым крену и поперечным колебаниям кузова автомобиля.

***



Типы автомобильных подвесок

Автомобильные подвески классифицируются по различным определяющим показателям.

По типу направляющего устройства различают независимые, зависимые подвески, при этом зависимые подвески в свою очередь подразделяются на автономные и балансирные.

По типу применяемых упругих элементов различают рессорные, пружинные, торсионные, пневматические, гидропневматические и комбинированные подвески.

По наличию в конструкции гасящего устройства подвески бывают с амортизаторами и без амортизаторов.

По применяемым стабилизирующим устройствам различают подвески со стабилизаторами и без них.

***

Принципиальная схема работы подвески автомобиля

Крутящий момент Мк на ведущих колесах создает между ними и дорогой силу тяги Рт, которая приводит к возникновению толкающей силы Рх. Толкающая сила передается на кузов автомобиля через направляющее устройство (рычаги), а при возникновении толчков от неровности дороги деформируется упругий элемент 1 (в данном случае пружина) 2, смягчая эти толчки. Колесо при этом перемещается в вертикальной плоскости вокруг точек О1 и О2.

Чтобы после сжатия пружины кузов вместе с ней совершал затухающие колебания и не раскачивался долгое время, между кузовом и балкой моста установлен амортизатор. Поршень амортизатора, закрепленный через шток к кузову, перемещается с сопротивлением в цилиндре, закрепленном на мосту, что и приводит к быстрому гашению колебаний кузова.

Кинематическая схема подвески определяет характер связи отдельных колес между собой и с рамой автомобиля, а также кинематику перемещения колес относительно рамы. В зависимости от этого подвески делят на зависимые и независимые.

В зависимой подвеске (рис. 2, а) колеса располагаются на общей оси и колебания одного колеса в вертикальной или горизонтальной плоскостях неизбежно вызывает колебания второго колеса, поскольку между ними существует жесткая кинематическая связь.

При независимой подвеске (рис. 2, б) каждое колесо автономно соединяется с кузовом или рамой посредством рычагов или отдельных элементов связи, и перемещение одного колеса не вызывает существенного перемещения другого.

Для трехосных автомобилей наиболее типична автономная зависимая подвеска передних колес (рис. 3) и зависимая балансирная подвеска колес среднего и заднего мостов.

При балансирной подвеске средний и задний мост образуют балансирную тележку, которая может качаться вместе с рессорами на оси 2 (по принципу детских качелей), в результате чего обеспечивается постоянный контакт всех колес с дорогой, даже если автомобиль движется по неровной дороге. Этим обеспечивается высокая проходимость автомобиля и хороший контакт всех колес тележки с дорогой.

***

Упругие элементы подвески



k-a-t.ru

Элементы подвески автомобиля: разновидности и решаемые задачи

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Для чего нужны различные элементы подвески автомобиля
  • Из каких элементов состоит подвеска автомобиля
  • Какие элементы используются в подвесках автомобилей разных типов

 

Одним из основных узлов автомобиля является подвеска. Элементы подвески автомобиля отвечают за то, чтобы обеспечить сцепление колес с дорогой, максимально сгладить все неровности дорожной поверхности, а движение сделать комфортным и устойчивым на большой скорости. Со времён изобретения первого автомобиля система подвески претерпела множество усовершенствований и на сегодняшний день стала высокотехнологичным механизмом в конструкции транспортного средства.

Какие задачи призваны решать элементы подвески автомобиля


История подвески начинается со времен конных экипажей, когда система крепления колёс к кабине кареты была самая элементарная и не имела никаких амортизирующих механизмов. При езде по неровным дорогам пассажиров такого экипажа сильно трясло. В борьбе за комфорт инженеры стали придумывать конструкции, которые позволяли смягчить вибрации кабины.

Первыми устройствами, выполняющими амортизационные функции, стали эллиптические рессоры. Со временем рессорный механизм стал применяться и на автомобилях. К тому моменту рессоры уже делали полуэллиптической формы, и они устанавливались поперечно, что для автомобиля оказалось не лучшим решением, потому что возникали проблемы с его управляемостью, даже при малых скоростях. Для решения этой задачи производители стали устанавливать рессоры продольно на каждое колесо по отдельности.

На сегодняшний день технологии автомобилестроения шагнули далеко вперёд. Конструкторы разработали различные типы подвесок, и каждый тип имеет определенные особенности, от которых зависит не только управляемость автомобиля, но комфорт людей при поездке. Несмотря на разнообразие конструкций, любой вариант подвески должен выполнять основные функции:

  • Гашение колебаний, а также сильных ударов, возникающих при движении по неровной поверхности.
  • Обеспечение максимального сцепления колеса с дорожным полотном, а также устранение крена кузова автомобиля во время вхождения в поворот.
  • Повышение управляемости транспорта за счет удержания колеса в заданном положении.

Для того чтобы автомобиль был максимально устойчив на дороге во время динамичной езды, используется жесткий тип подвески. Такой тип подвески обеспечивает автомобилю хорошую управляемость на больших скоростях, исключает крены кузова на поворотах и обеспечивает моментальный отклик на действия водителя.


Несмотря на все плюсы жесткой подвески, комфорт пассажиров при поездке нельзя назвать удовлетворительным, так как из-за жесткости снижается способность сглаживания вибраций кузова. Для обычной езды во многих легковых автомобилях устанавливается мягкая подвеска. Управляемость автомобиля снижается, но и поездка при этом становится гораздо комфортней, что является более важным параметром для обычного автомобилиста.

Некоторые автопроизводители выпускают автомобили с регулируемой жесткостью подвески. Такая функция обеспечивается за счет возможности регулировать натяжение пружины амортизационных стоек.

Помимо различной жёсткости, подвеска может иметь разную степень хода. Расстояние между точкой положения колеса при максимально сжатых пружинах и точкой положения в максимально вывешенном состоянии называется ходом подвески. Увеличенный ход помогает автомобилю преодолевать препятствия на дорогах без риска вывешивания колеса и удара стойки об ограничитель.

Рекомендуем
«Диагностика и ремонт задней подвески автомобиля» Подробнее

Основные элементы подвески автомобиля

Любая подвеска состоит из нескольких основных элементов:

  • Шины. Это первая ступень в системе сглаживания неровностей дорожного полотна. Имея определенную степень упругости, шина способна гасить небольшое количество колебаний, возникающих в процессе движения. 

    При наличии нарушений в работе подвески шины колеса могут выступать в роли индикатора неисправности, так как срок службы шины в такой ситуации быстро сокращается и возникает неравномерный износ.

  • Основные упругие элементы. К упругим элементам подвески автомобиля относятся пружины, рессоры и торсионы. Назначение этих элементов заключается в обеспечении упругой связи кузова с поверхностью дороги.

    Вся нагрузка автомобиля приходится именно на пружины, а за счет их упругости кузов держится на определенной высоте. В процессе эксплуатации и больших перегрузок металл упругих элементов изнашивается, из-за чего меняется их жесткость. Такие изменения негативно сказываются на работе подвески в целом. Изменяется угол положения колес, уменьшается дорожный просвет, снижается грузоподъемность. Проседание кузова в разгруженном состоянии – это главный сигнал о необходимости замены пружин.

  • Дополнительные упругие элементы. К дополнительным упругим элементам относятся буферы сжатия, их применение необходимо для гашения высокочастотных колебаний, а также вибраций, образующихся в процессе соприкосновения металлических элементов. 

    Благодаря наличию таких упругих элементов, срок службы остальных компонентов подвески значительно увеличивается. Крайне важно следить за их исправным состоянием и вовремя производить замену изношенной детали.

  • Направляющие устройства. Главная задача направляющих устройств – обеспечение перемещения колеса в установленной плоскости. 

    Благодаря системе рычагов в процессе движения по неровной поверхности колесо перемещается в вертикальном направлении, сохраняя при этом перпендикулярное положение относительно поверхности дороги. Любые нарушения в направляющих элементах приведут к быстрому и неравномерному износу шины колеса, а также других элементов подвески.

  • Демпфирующий элемент. Элементом демпфирующего устройства является амортизатор. 

    Использование амортизаторов в системе подвески позволяет решить такие проблемы, как вибрация кузова при движении по неровной дороге, а также сглаживание вибраций на других элементах подвески автомобиля. Благодаря функции демпфирования обеспечивается постоянный контакт колеса с дорогой, автомобиль становится более устойчивым при движении.

  • Стабилизатор поперечной устойчивости. Во время выполнения поворота на скорости стабилизатор поперечной устойчивости препятствует крену кузова автомобиля. 

    При совершении маневра поворота колеса одной стороны автомобиля начинают отрываться от дороги, что может повлечь переворачивание транспортного средства. В этот момент на стабилизаторе создается напряжение, которое стремится вернуть на место поднимающийся край автомобиля.

  • Элементы крепления отдельных деталей. К элементам крепления относятся шаровые шарниры, сайлентблоки и болтовые соединения, которые связывают между собой остальные элементы подвески автомобиля.
Рекомендуем
«Продольный рычаг передней подвески: типичные поломки и диагностика» Подробнее

Элементы передней подвески автомобиля: схема на примере ВАЗ 2107


  1. Ступичный подшипник.
  2. Колпак ступицы.
  3. Регулировочная гайка.
  4. Шайба.
  5. Цапфа поворотного пальца.
  6. Ступица колеса.
  7. Сальник.
  8. Тормозной диск.
  9. Поворотный кулак.
  10. Верхний рычаг подвески.
  11. Корпус подшипника верхней опоры.
  12. Буфер хода сжатия.
  13. Ось верхнего рычага подвески.
  14. Кронштейн крепления штанги стабилизатора.
  15. Подушка штанги стабилизатора.
  16. Тяга стабилизатора.
  17. Ось нижнего рычага.
  18. Подушка тяги стабилизатора.
  19. Пружина подвески.
  20. Обойма крепления штанги амортизатора.
  21. Амортизатор.
  22. Корпус подшипника нижней опоры.
  23. Нижний рычаг подвески.
Рекомендуем
«Как снять рычаг передней подвески автомобиля» Подробнее

Из каких элементов состоит подвеска автомобилей разных типов

1. Подвеска McPherson


Подвеска McPherson устанавливается на многих автомобилях и применяется как для передней, так и для задней оси. Единственное отличие в том, что на передней оси предусмотрена возможность поворота колеса. Ступица колеса при помощи шаровой опоры крепится к нижнему рычагу, а также к амортизационной стойке. Шток стойки крепится к основанию корпуса автомобиля через опорный подшипник, что позволяет колесу свободно поворачиваться.

Оба рычага соединяются между собой поперечной тягой, которая через резиновые втулки крепится к днищу кузова и способствует устойчивости автомобиля на дороге. На задней оси в конструкции подвески отсутствует нижний рычаг, а ступица фиксируется при помощи поперечных и продольных тяг.

Преимущества подвески McPherson:

  • простота конструкции;
  • компактные размеры;
  • высокая степень надежности;
  • сравнительно невысокая цена самого механизма и стоимость обслуживания.

Недостатки подвески McPherson:

  • недостаточная легкость управления.

К особенностям передней подвески McPherson также относится использование амортизатора в качестве направляющего элемента, что позволяет сэкономить на деталях. Диаметр штока у таких амортизаторов заметно больше, чем у других. В качестве упругих элементов чаще всего используются пружины.

Пружины устанавливаются под особым углом по отношению к оси штока амортизатора, что позволяет снизить нагрузку изгибающих усилий на шток. Стабилизатор поперечной устойчивости обычно выполняется из изогнутого круглого прутка, который с обоих концов соединяется с рычагами либо передними стойкам.

Основная функция стабилизатора – устранить крен автомобиля в момент прохождения поворота на скорости. Поперечный стабилизатор фиксируется к нижней части автомобильного кузова при помощи промежуточных опор, а возникшее на повороте напряжение в его структуре стремится уравновесить нагрузку между колесами.

Возможность поворачивать колесо реализуется за счет шаровой опоры, которая соединяет нижний рычаг с поворотным кулаком.

2. Двухрычажная передняя подвеска


Особенностью конструкции двухрычажной подвески является использование второго продольного рычага, который предназначен для верхнего крепления ступицы колеса. Конструкция такой подвески более сложная, но в то же время имеет ряд преимуществ по сравнению с однорычажной системой, а также может применяться как на передней, так и на задней оси. Управление автомобилем с таким типом подвески становится легче.

Основные преимущества двухрычажной подвески:

  • за счет конструктивных особенностей есть возможность понизить линию капота;
  • улучшенные характеристики изменения углов установки колесной базы;
  • широкие возможности компоновки.

К недостаткам данного типа подвески относится:

  • увеличена масса конструкции за счет большого количества деталей, а также ее габариты;
  • более сложный и дорогой процесс обслуживания и ремонта;
  • использование усиленных шаровых опор и резинометаллических шарниров, так как точки соединения рычагов с другими элементами конструкции подвергаются повышенной нагрузке.

3. Пневматическая подвеска


Пневматическая подвеска чаще всего применяется в автомобилях премиального класса. Пневматические элементы подвески легкового автомобиля работают за счет сжатого воздуха, что позволяет исключить из конструкции основные упругие элементы. Благодаря тому, что вместо пружин в системе используется воздух, работа такой повестки характеризуется повышенной плавностью и появляется возможность регулировать высоту кузова автомобиля относительно дороги.

4. Гидравлическая подвеска


Особенностью гидравлической подвески является наличие замкнутой масляной системы, соединенной с амортизаторами. При помощи масляного насоса в гидравлическом контуре нагнетается избыточное давление, которое дает возможность регулировать упругость подвески, а также высоту кузова относительно поверхности дороги. В комплексе с гидравлической подвеской часто применяется электронная адаптивная система, позволяющая автоматически изменять характеристики подвески при различных дорожных условиях.

5. Спортивная (винтовая) независимая подвеска


Основой спортивной подвески являются регулируемые амортизационные стойки (койловеры). Регулировка жесткости стоек происходит за счет наличия резьбы в районе нижней части пружины. При вращении регулировочной гайки пружина либо сжимается, либо расслабляется, таким образом, меняется ее жесткость и высота дорожного просвета.

6. Подвески push-rod и pull-rod


В стандартных автомобильных комплектациях такие типы подвески не используются, так как они были разработаны исключительно для гоночных болидов.

Основа обоих вариантов подвески – это двухрычажная система, однако механизмы демпфирования, в отличие от остальных типов подвески, располагаются в кузове автокара. Большая часть нагрузки при движении ложится на элемент, называемый толкателем.

В системе push-rod нагрузка на толкатель возникает за счет сжатия.

Подвеска pull-rod отличается расположением толкателя. При возникновении нагрузки этот элемент работает на растяжение, что позволяет сделать центр тяжести автомобиля ниже. Подобное решение дает возможность увеличить устойчивость автомобиля, однако эффективность работы обоих типов подвески находится практически на одном уровне.


rad-star.ru

Методическая разработка на тему: Устройство, назначение и типы подвесок автомобиля.

Устройство, назначение и типы подвесок

Подвеска - это совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между подрессоренной и неподрессоренными массами  Подвеска уменьшает динамические нагрузки, действующие на подрессоренную массу.

Она состоит из трех устройств:

  • упругого
  • направляющего
  • демпфирующего

Упругий элемент обеспечивает уменьшение динамических нагрузок, действующих на несущую систему (а следовательно, и на водителя, пассажиров, агрегаты трансмиссии и перевозимый груз) и обусловленных главным образом наличием вертикальных сил. В некоторых случаях упругий элемент может передавать и другие составляющие сил взаимодействия движителя с дорогой.

Гасящее устройство (а также трение в подвеске) обеспечивает затухание колебаний несущей системы и движителя за счет перехода механической энергии колебаний в тепловую и последующего ее рассеивания.

Направляющее устройство обеспечивает необходимую кинематику перемещения колес (катков) относительно несущей системы, ограничивает эти перемещения и разгружает в большинстве случаев упругие элементы от передачи продольных и боковых усилий, а также реактивных моментов, возникающих в результате передачи на колесные движители вращающего момента от двигателя и при торможении.

Конструкция подвески и ее характеристики оказывают существенное влияние на основные эксплуатационные свойства ТС: управляемость, проходимость и плавность хода. В связи с этим к подвеске ТС предъявляют следующие требования:

  • обеспечение высокой плавности хода машины с заданными скоростями при движении по грунтовым дорогам и местности;
  • обеспечение необходимого распределения нагрузок на мосты (катки) ТС;
  • надежная передача от движителей к несущей системе всех сил и моментов при минимальной массе всех деталей подвески;
  • обеспечение хорошей устойчивости движения и малых поперечного и продольного кренов ТС;
  • малые изменения (по сравнению со статическими) траекторий качения колес (катков) при движении по неровной дороге и на повороте;
  • обеспечение необходимой характеристики и величины затухания колебаний ТС.

В ряде случаев к подвеске предъявляют дополнительные требования: регулирование дорожного просвета и положения несущей системы и изменение характеристики подвески с целью улучшения эксплуатационных свойств ТС. В некоторых конструкциях подвесок имеются устройства для их блокировки, т.е. обеспечения жесткой связи между несущей системой и мостами (катками) ТС.

Упругим устройством 5 на подрессоренную массу передаются вертикальные силы, действующие со стороны дороги, уменьшаются динамические нагрузки и улучшается плавность хода.

Рис. Задняя подвеска на косых рычагах автомобилей БМВ:
1 – карданный вал ведущего моста; 2 – опорный кронштейн; 3 – полуось; 4 – стабилизатор; 5 – упругий элемент; 6 – амортизатор; 7 – рычаг направляющего устройства подвески; 8 – опорная стойка кронштейна

Направляющее устройство 7 – механизм, воспринимающий действующие на колесо продольные и боковые силы и их моменты. Кинематика направляющего устройства определяет характер перемещения колеса относительно несущей системы.

Демпфирующее устройство (амортизатор) 6 предназначено для гашения колебаний кузова и колес путем преобразования энергии колебаний в тепловую и рассеивания ее в окружающую среду.

Конструкция подвески должна обеспечивать требуемую плавность хода  иметь кинематические характеристики, отвечающие требованиям устойчивости и управляемости автомобиля.

Общие сведения

Все типы подвесок можно разделить на две группы.

(1) Зависимые подвески

При зависимой подвеске оба колеса связаны жёсткой балкой. Поэтому перемещения колёс

взаимосвязаны. Характеристики зависимой подвески:

• Простота конструкции и изготовления. Лёгкость технического обслуживания.

• Зависимая подвеска обладает высокой прочностью и надёжностью.

• При зависимой подвеске колёс уменьшается поперечный крен кузова автомобиля во время

поворота.

• Небольшие изменения углов установки колёс при ходах подвески. При этом уменьшается износ шин.

• Ухудшение плавности хода из за увеличения неподрессоренной массы.

• Повышенная склонность к колебаниям и вибрациям

Из за жёсткой связи колёс.

(2) Независимые подвески

При независимой подвеске каждое из колёс имеет собственное направляющее устройство. Поэтому

перемещения колёс не влияют друг на друга. Характеристики независимых подвесок:

• Независимые подвески имеют небольшие неподрессоренные массы и обеспечивают хорошую

плавность хода.

• Пружины являются только упругими элементами подвески. Это позволяет использовать пружины с

небольшой жёсткостью.

• В случае независимой подвески отсутствует балка, что позволяет опустить уровень пола в

пространстве между колёсами. При этом центр тяжести автомобиля будет ниже.

• Устройство независимой подвески более сложное.

• Изменение колеи и углов установки колёс при ходах подвески.

• Большинство автомобилей с независимой подвеской оборудованы стабилизатором поперечной устойчивости, уменьшающим крен кузова во время поворотов.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса.

Рис. Схема зависимой подвески колес

Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – рессорами, пружинами или с помощью штанг – штанговая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальных сталей, обладающих высокой прочностью при больших деформациях.  К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и пружины.

Листовые рессоры на современных легковых автомобилях практически не применяются, за исключением некоторых моделей автомобилей многоцелевого назначения. Можно отметить модели легковых автомобилей, выпускавшиеся ранее с листовыми рессорами в подвеске, которые продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и выполняли функцию упругого и направляющего устройства.

На легковых автомобилях и грузовых или микроавтобусах применяются рессоры без подрессорников, на грузовых автомобилях – с подрессорниками.

Рис. Рессоры:
а) – без подрессорника; б) – с подрессорником

Пружины как упругие элементы применяются в подвеске многих легковых автомобилей. В передней и задней подвесках, выпускаемых различными фирмами большинства легковых автомобилей  применяются винтовые цилиндрические пружины с постоянными сечением прутка и шагом навивки. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые характеристики обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретанового эластомера и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях Российского производства в подвесках применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянными сечением прутка и шагом в сочетании с резиновыми отбойными буферами. На автомобилях производителей других стран, например, БМВ 3-й серии в задней подвеске устанавливают бочкообразную (фасонную) пружину с прогрессивной характеристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения прутка переменного сечения.

Рис. Спиральные пружины: а) цилиндрическая пружина; б) бочкообразная пружина

На ряде автомобилей для обеспечения прогрессивной характеристики применяется комбинация цилиндрических и фасонных пружин с переменной толщиной прутка. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и называются «миниблоками» за небольшие размеры по высоте. Такие фасонные пружины применяют, например  в задней подвеске автомобилей «Фольксваген», «Ауди», «Опель» и др. Фасонные пружины имеют различные диаметры в средней части пружины и по краям, а пружины «миниблок» имеют и различный шаг навивки.

Торсионы, как правило, круглого сечения применяются на автомобилях в качестве упругого элемента и стабилизатора.

Рис. Торсион

Упругий крутящий момент передается торсионом через шлицевые или четырехгранные головки, расположенные на его концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов следует отнести их большую длину, необходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, а также высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, что позволяет успешно применять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов.

Независимая подвеска

Независимая подвеска обеспечивает независимость перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса. По типу направляющего устройства независимые подвески делятся на рычажные, и подвески Макферсона.

Рис. Схема независимой рычажной подвески колес

Рис. Схема независимой подвески Макферсона

Рычажная подвеска – подвеска, направляющее устройство которой представляет собой рычажный механизм. В зависимости от количества рычагов могут быть двухрычажные и однорычажные подвески, а в зависимости от плоскости качания рычагов – поперечно-рычажные, диагонально-рычажные и продольно-рычажные.

Подвеска Макферсона, основным элементом которой служит амортизаторная стойка, является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, но имеет только снизу один или два поперечных рычага.

Снизу амортизаторная стойка крепится к поворотному кулаку, а сверху – к кузову автомобиля.

При повороте управляемых колес амортизаторная стойка поворачивается вместе с закрепленной на ней пружиной, что требует применения в верхней опоре подшипника качения или скольжения с низким значением трения. Винтовые пружины, расположенные вокруг амортизаторной стойки, обычно устанавливаются под некоторым углом к ее оси. Такой способ установки обеспечивает снижение величины «пороговой жесткости» подвески, когда сначала при небольших вертикальных усилиях со стороны колеса не происходит сжатия пружины  а затем она сжимается довольно резко. Это позволяет устранить неприятные ощущения при движении по относительно ровным дорогам. Подвеска Макферсона обеспечивает незначительное, по сравнению с подвеской на двойных рычагах, изменение развала колес при их вертикальном перемещении.

К основным преимуществам подвески Макферсона следует отнести то, что она занимает небольшой объем и создает удобства при поперечном размещении силового агрегата, что обусловило ее широкое применение.

Рис. Схема подвески McPherson: 1 - шаровая опора; 2 - ступица; 3 - тормозной диск; 4 - защитный кожух; 5 - поворотный рычаг; 6 - нижняя опорная чашка; 7 - пружина подвески; 8 - защитный чехол телескопической стойки; 9 - буфер сжатия; 10 - верхняя опорная чашка; 11 - подшипник верхней опоры; 12 - верхняя опора стойки; 13 - гайка штока; 14 - шток; 15 - опора буфера сжатия; 16 - телескопическая стойка; 17 - гайка; 18 - эксцентриковый болт; 19 - поворотный кулак; 20 - вал привода переднего колеса; 21 - защитный чехол шарнира; 22 - наружный шарнир вала; 23 - нижний рычаг.

В настоящее время большинство легковых автомобилей оборудованы передней подвеской типа McPherson (Макферсона).

 По другому ее еще называют «качающаяся свеча». Это независимая подвеска, которая создана более пятидесяти лет назад специально для переднеприводных автомобилей. Появилась она в 1949 году, когда автомобили начали оснащать приводом передних колес. Для этого двигатель размещали поперечно, что занимало намного больше места под капотом. Также, многорычажная подвеска на то время не позволяла совмещать ее с шарнирами равных угловых скоростей. Для того, чтобы упростить всю эту конструкцию и был разработан данный тип подвески.

Подвеска типа McPherson состоит из одного нижнего рычага и амортизатора, который выполняет роль стойки. Сверху амортизатор крепится к брызговику крыла через упорный подшипник. В основном он состоит из двух частей — самого подшипника и подушки. Таким образом он исполняет сразу две функции. С одной стороны вращается при вывороте руля, а со второй — гасит колебания подвески. Здесь очень важную роль играет наклон стойки, причем не только продольный, но и поперечный.

Основным преимуществом такого типа подвески является ее простота, так что ее ремонт и обслуживание намного проще, чем у многорычажной. Подвеска McPherson занимает намного меньше места, а кроме этого она одновременно работает и как направляющий, и как упругий элемент. Такая конструкция намного надежнее, ведь основная нагрузка ложится на верхнюю опору стойки.

Недостатком данной конструкции является слишком большое усилие, передаваемое на крыло. Очень часто у автомобилей с подвеской McPherson после пробега в 100 000 км встречается разрыв на месте сварных швов. Данную подвеску не устанавливают на автомобилях высокого класса, ведь использование такой конструкции вызывает небольшую вибраций и шум. Причем изолировать этот шум практически невозможно.

Рычаги направляющего устройства подвески соединяются с колесом и кузовом с помощью шаровых шарниров и втулок. Шарниры могут быть направляющими и несущими. Например, в независимой подвеске на поперечных рычагах на нижний рычаг опирается упругий элемент. Шаровой шарнир такого рычага воспринимает силы, действующие в различных направлениях,  следовательно, шарнир должен быть несущим. Шарнир на верхних рычагах не воспринимает вертикальные силы, а передает в основном поперечные. В этом случае применяется направляющий шарнир. На рисунке показаны несущие шаровые шарниры и направляющий шарнир, применяющиеся на автомобилях.

Рис. Несущие и направляющие шаровые шарниры направляющего устройства подвески:
а – прямой несущий шарнир с цельным пластмассовым вкладышем; б – несущий шарнир с дополнительной шумоизоляцией; в – направляющий шарнир с поджатием нижней половины вкладыша к сферической головке

Следует отметить, что аналогичные шарниры применяются и на рулевых тягах. Шарниры имеют цилиндрический или конусный направляющий хвостовик, шаровая головка охватывается пластмассовым (из ацетильной смолы) вкладышем, защитный чехол заполняется специальной смазкой. Такие шарниры (фирмы-изготовители «Эренрайх», «Лемфёрдер Метальварен») обладают хорошей герметичностью от попадания грязи и практически не требуют обслуживания. Обращает на себя внимание несущий шарнир, имеющий дополнительную шумоизоляцию в виде упругих резиновых вкладышей, используемый фирмой «Даймлер-Бенц» для изоляции шумов от качения радиальных шин.

Опорные узлы направляющего устройства подвески должны иметь небольшое трение, быть достаточно жесткими и обладать шумопоглощающими свойствами. Для обеспечения этих требований в конструкцию опорных элементов вводятся резиновые или пластмассовые вкладыши. В качестве материалов вкладышей применяют такие, которые не требуют обслуживания в процессе эксплуатации, например, полиуретан, полиамид, тефлон и др. Использование резиновых вкладышей во втулках обеспечивает хорошую шумоизоляцию, эластичность при кручении и упругое смещение под нагрузкой. Наибольшее распространение в опорных элементах получили сайлент-блоки, состоящие из резиновой цилиндрической втулки, запрессованной с большим обжатием между наружной и внутренней металлическими втулками. Эти втулки допускают углы закручивания ±15° и перекос до 8°. Втулка применяется на автомобиле БМВ, изготовлена методом вулканизации резины между двумя стальными втулками, обладает хорошими шумопоглощающими свойствами и достаточной жесткостью. Втулка нашла широкое применение в поперечных тягах и амортизаторах.

Рис. Опорные втулки элементов подвески:
а – сайлент-блок; б – сайлент-блок качающейся опоры автомобиля БМВ; в – шарнирная втулка, применяемая в тягах Панара и амортизаторах

На поперечных рычагах автомобилей «Даймлер-Бенц» и «Фольксваген» устанавливают так называемые скользящие опоры, в которых промежуточная втулка может скользить по внутренней, обеспечивая малую жесткость при кручении (деформация не превышает 0,5 мм при боковой силе 5 кН). Опору смазывают, а подвижную часть герметизируют торцевыми уплотнениями.

При повороте автомобиля его кузов наклоняется на определенный угол, называемый углом крена. В подвесках легковых автомобилей  автобусов и некоторых грузовых автомобилей применяется дополнительное устройство – стабилизатор поперечной устойчивости. Он способствует уменьшению бокового крена и поперечных угловых колебаний кузова автомобиля и перераспределяет вес по колесам автомобиля.

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля представляет собой упругую штангу из пружинной стали в виде растянутой буквы П, прямые, дугообразные и т.п. Штанга закреплена шарнирно в средней части на кузове или подрамнике, а своими концами соединяется с подвижными элементами подвески. Упругие свойства стабилизатора проявляются при его закручивании, как у торсиона. Если при движении автомобиля левое и правое колесо перемещаются одновременно и на одинаковое расстояние, стабилизатор практически не оказывает влияния на жесткость основных упругих элементов подвески. При повороте автомобиля стабилизатор закручивается и изменяет жесткость, уменьшая тем самым величину крена автомобиля. Большинство современных легковых автомобилей оборудуются как минимум передним стабилизатором поперечной устойчивости.

Стабилизатор может устанавливаться как в передней, так и в задней части автомобиля на резиновых втулках для обеспечения упругой деформации в опорах. Как правило, стабилизаторы изготавливают из пружинной стали.

Рис. Стабилизатор поперечной устойчивости

Зависимая подвеска на легковых автомобилях устанавливается на задних колесах. Отличительной особенностью конструкции применяющихся зависимых подвесок является наличие упругих элементов, передающих вертикальные нагрузки и не имеющих трения, жестких тяг и рычагов, воспринимающих поперечные (боковые) нагрузки и обеспечивающих колесу и кузову определенную кинематику.

Характерной конструкцией задней зависимой подвески заднеприводного автомобиля (классическая компоновка) является подвеска автомобиля ВАЗ.

Рис. Подвеска задних колес:
1 - распорная втулка шарнира; 2 - резиновая втулка; 3, 17 - нижняя и верхняя продольные штанги;

4 - нижняя изолирующая прокладка пружины; 5 - нижняя опорная чашка пружины; 6 - буфер хода сжатия; 7, 8 - болт и кронштейн крепления верхней продольной штанги; 9 - пружина подвески;

10, 11 - верхние чашки и изолирующая прокладка пружины; 12 - опорная чашка пружины; 13 - тяга рычага привода регулятора давления; 14,15 - резиновая втулка и кронштейн крепления амортизатора; 16 - дополнительный буфер хода сжатия; 18 - кронштейн крепления нижней продольной штанги;     19 - кронштейн крепления поперечной штанги к кузову; 20 - регулятор давления; 21 - амортизатор; 22 - поперечная штанга; 23 - рычаг привода регулятора давления; 24 - обойма опорной втулки;         25 - опорная втулка; 26 - шайбы; 27 - дистанционная втулка

В подвеску установлены под углом к вертикальной оси автомобиля два амортизатора. Такое расположение амортизаторов обеспечивает дополнительно к гашению вертикальных  колебаний                 повышение поперечной устойчивости кузова. Аналогичная установка амортизаторов принята в подвесках автомобилей «Фольксваген», «Опель», «Форд», «Фиат» и др.

На автомобилях «Ауди», «Мицубиси», «Тойота» и др. применяется подвеска задних ведомых колес с двумя продольными рычагами  работающими на изгиб. Через широко разнесенные рычаги, жестко связанные с поперечной балкой  передаются тяговый и тормозной моменты, а за счет восприятия изгибающего момента рычагами и скручивающих нагрузок поперечной балкой   уменьшается продольный и поперечный крены кузова.

Рис. Задняя подвеска переднеприводного автомобиля «Мицубиси Галант» со скручиваемой поперечной балкой:
1 - продольный рычаг; 2 - несущая балка подвески; 3 - резиновая втулка; 4 - стабилизатор;

5 - поперечная тяга; 6 - амортизатор с пружиной; Б - опора стабилизатора; В - резиновая втулка крепления рычага к кузову

Широкое распространение на легковых автомобилях получила конструкция подвески (в ряде случаев ее называют полузависимой) со связанными продольными рычагами. Простейшим вариантом такой конструкции может служить подвеска задних колес переднеприводных автомобилей ВАЗ ЗАЗ-1102, «Рено», «Фольксваген Поло», «Сирокко», «Пассат», «Гольф», «Аскона» и др.

Рис. Задняя подвеска переднеприводных автомобилей ВАЗ

Балка задней подвески состоит из двух продольных рычагов 15 и соединителя 14, которые сварены между собой через усилители. В задней части к рычагам подвески приварены кронштейны 16 с проушинами для крепления амортизаторов, а также фланцы 2, к которым крепятся болтами  оси задних колес. Спереди рычаги подвески имеют приварные втулки 3, в которые запрессованы резинометаллические шарниры 4. Через шарнир проходит болт, соединяющий рычаг подвески со штампованно-сварным кронштейном 5, который крепится к лонжерону кузова приварными болтами  Пружина 12 подвески опирается одним концом на чашку амортизатора 1, а другим через изолирующую прокладку 13 в опору, приваренную к внутренней арке (брызговику) кузова. На шток амортизатора задней подвески устанавливается буфер 7 хода сжатия  закрываемый крышкой 8 с кожухом 6, и детали крепления амортизатора — распорная втулка 11, подушки 10 и опорная шайба 9.

Такая подвеска в переднеприводных автомобилях обеспечивает легкость компоновки всех элементов подвески, небольшое количество деталей в подвеске, отсутствие направляющих рычагов и штанг, оптимальное передаточное отношение от кузова к упругому устройству подвески  исключение стабилизатора, высокую стабилизацию схода и колеи при разных ходах подвески, благоприятное расположение центров крена, уменьшающих возможность перераспределения массы кузова при торможении.

Подвеска с виртуальной осью поворота колеса

Такая подвеска применяется на легковых автомобилях Фольксваген Фаэтон. При подвеске переднего колеса на четырех рычагах ось его поворота проходит не через верхний и нижний шарниры поворотной стойки, как это имеет место у известных конструкций подвески, а через точки пересечения продленных осей верхних и нижних рычагов.

Рис. Подвеска с виртуальной осью поворота колеса:
1…4 — направления продольных осей рычагов; R — центр колеса; A — центр опорной поверхности колеса; n — вынос оси поворота по отношению к центру опорной поверхности; nv — вынос оси поворота по отношению к центру колеса; p — плечо обката; a — плечо действия возмущающих сил; AS — точка пересечения оси поворота колеса с плоскостью дороги

Таким образом ось поворота колеса расположена как бы в свободном пространстве и меняет свое местоположение при повороте колеса. Поэтому такую ось поворота колеса называют виртуальной. Данная конструкция позволяет существенно приблизить ось поворота колеса к его средней плоскости. Это положительно сказывается на величинах плеча обката и плеча действия возмущающих сил, благодаря чему улучшаются характеристики управляемости и устойчивости автомобиля.

nsportal.ru

Устройство ходовой части автомобиля

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины. Ходовая часть состоит из передней подвески, задней подвески, колес и шин.

Подвеска колес автомобиля

Подвеска предназначена для смягчения и гашения колебаний передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля.

Давайте разберемся с тем, как в принципе колеса автомобиля связаны с его кузовом. Даже если вы никогда не ездили на деревенской телеге, то, глядя на нее через экран телевизора, вы можете догадаться о том, что колеса телеги жестко закреплены к ее «кузову» и все проселочные «колдобины» отзываются на седоках. В том же телевизоре (в сельском «боевике») вы могли заметить, что на большой скорости телега рассыпается и происходит это именно из-за ее «жесткости».

Чтобы наши автомобили служили подольше, а «седоки» чувствовали себя получше, колеса не жестко связаны с кузовом. К примеру, если поднять автомобиль в воздух, то колеса (задние вместе, а передние по отдельности) отвиснут и будут «болтаться», подвешенные к кузову на всяких там рычагах и пружинах.

Вот это и есть подвеска колес автомобиля. Конечно, шарнирно закрепленные рычаги и пружины – «железные» и выполнены с определенным
запасом прочности, но эта конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова. А правильнее сказать – кузов имеет возможность
перемещаться относительно колес, которые едут по дороге.

Подвеска может быть зависимой и независимой.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска это когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой. При наезде на неровность дороги одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.

 

Независимая подвеска

Независимая подвеска это когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом. При наезде на неровность дороги, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса.

При жёстком креплении удар о неровность полностью передаётся кузову, лишь немного смягчаясь шиной, а колебание кузова имеет большую амплитуду и существенное вертикальное ускорение. При введении в подвеску упругого элемента (пружины или рессоры), толчок на кузов значительно смягчается, но вследствие инерции кузова колебательный процесс затягивается во времени, делая управление автомобилем трудным, а движение опасным. Автомобиль с такой подвеской раскачивается во всевозможных направлениях, и высока вероятность «пробоя» при резонансе (когда толчок от дороги совпадает со сжатием подвески в течение затянувшегося колебательного процесса).

В современных подвесках, во избежание вышеперечисленных явлений, наряду с упругим элементом используют демпфирующий элемент – амортизатор. Он контролирует упругость пружины, поглощая большую часть энергии колебаний. При проезде неровности пружина сжимается. Когда же, после сжатия, она начнёт расширяться, стремясь превзойти свою нормальную длину, большую часть энергии зарождающегося колебания поглотит амортизатор. Продолжительность колебаний до возвращения пружины в исходное положение при этом уменьшится до 0,5-1,5 циклов.

Надёжный контакт колеса с дорогой обеспечивается не только шинами, основными упругими и демпфирующими элементами подвески (пружина, амортизатор), но и её дополнительными упругими элементами (буферы сжатия, резинометаллические шарниры), а также тщательным согласованием всех элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.

Таким образом, чтобы автомобиль обеспечивал комфорт и безопасность, между кузовом и дорогой должны быть:

  • шины
  • основные упругие элементы
  • дополнительные упругие элементы
  • направляющие устройства подвесок
  • демпфирующие элементы.

Шины первыми в автомобиле воспринимают неровности дороги и, насколько это возможно, в силу их ограниченной упругости, смягчают колебания от профиля дороги. Шины могут служить индикатором исправности подвески: быстрый и неравномерный (пятнами) износ шин свидетельствует о снижении сил сопротивления амортизаторов ниже допустимого предела.

Основные упругие элементы (пружины, рессоры) удерживают кузов автомобиля на одном уровне, обеспечивая упругую связь автомобиля с дорогой. В процессе эксплуатации упругость пружин меняется вследствие старения металла или из-за постоянной перегрузки, что
приводит к ухудшению характеристик автомобиля: уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса. Пружины, а не амортизаторы удерживают вес автомобиля. Если дорожный просвет уменьшился и автомобиль «просел» без нагрузки, значит, пришло время менять пружины.

Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или буферы сжатия) отвечают за подавление высокочастотных колебаний и
вибраций от соприкосновения металлических деталей. Без них срок службы элементов подвески резко сокращается (в частности в амортизаторах: из-за усталостного износа клапанных пружин). Регулярно проверяйте состояние резинометаллических соединений подвески. Поддерживая их работоспособность, Вы увеличите срок службы амортизаторов.

Направляющие устройства (системы рычагов, рессоры или торсионы) обеспечивают кинематику перемещения колеса относительно кузова.
Задача этих устройств в том, чтобы сохранять плоскость вращения колеса двигающегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое) в положении близком к вертикальному, т.е. перпендикулярно дорожному полотну. Если геометрия направляющего устройства нарушена, поведение автомобиля резко ухудшается, а износ шин и всех деталей подвески, в том числе и амортизаторов, значительно ускоряется.

Демпфирующий элемент (амортизатор) гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз. Он также препятствует колебаниям неподрессоренных масс (мосты, балки, колёса, шины, оси, ступицы, рычаги, колёсные тормозные механизмы) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.

Передняя подвеска на примере ВАЗ 2105

Передняя подвеска на примере автомобиля ВАЗ 2105

  1. подшипники ступицы переднего колеса;
  2. колпак ступицы;
  3. регулировочная гайка;
  4. шайба;
  5. цапфа поворотного пальца;
  6. ступица колеса;
  7. сальник;
  8. тормозной диск;
  9. поворотный кулак;
  10. верхний рычаг подвески;
  11. корпус подшипника верхней опоры;
  12. буфер хода сжатия;
  13. ось верхнего рычага подвески;
  14. кронштейн крепления штанги стабилизатора;
  15. подушка штанги стабилизатора;
  16. штанга стабилизатора;
  17. ось нижнего рычага;
  18. подушка штанги стабилизатора;
  19. пружина подвески;
  20. обойма крепления штанги амортизатора;
  21. амортизатор;
  22. корпус подшипника нижней опоры;
  23. нижний рычаг подвески.

avtonov.info

37. Назначение, классификация и устройство подвесок.

Подвеской называется совокупность устройств, осуществляющих упругую связь колес с несущей системой автомобиля (рамой или кузовом).

Подвеска служит для обеспечения плавности хода автомобиля и повышения безопасности его движения.

Плавность ходасвойство автомобиля защищать перевозимых людей и грузы от воздействия неровностей дороги. Смягчая толчки и удары от дорожных неровностей, подвеска обеспечивает возможность движения автомобиля без дискомфорта и быстрой утомляемости людей и повреждения грузов.

Подвеска повышает безопасность движения автомобиля, обеспечивая постоянный контакт колес с дорогой и исключая их отрыв от нее.

Подвеска разделяет все массы автомобиля на две части – подрессоренные и неподрессоренные.

Подрессоренные – части, опирающиеся на подвеску: кузов, рама и закрепленные на них механизмы.

Неподрессоренные – части, опирающиеся на дорогу: мосты, колеса, тормозные механизмы.

При движении по неровной дороге подрессоренные части автомобиля колеблются с низкой частотой, а неподрессоренные – с высокой частотой.

Подвеска автомобиля состоит из четырех основных устройств – направляющего, упругого, гасящего и стабилизирующего.

Направляющее устройство подвески направляет движение колеса и определяет характер его перемещения относительно кузова и дороги. Направляющее устройство передает продольные и поперечные силы и их моменты между колесом и кузовом автомобиля.

Упругое устройство подвески смягчает толчки и удары, передаваемые от колеса на кузов автомобиля при наезде на дорожные неровности. Упругое устройство исключает копирование кузовом неровностей дороги и улучшает плавность хода автомобиля.

Гасящее устройство подвески уменьшает колебания кузова и колес автомобиля, возникающие при движении по неровностям дороги и приводит к их затуханию. Гасящее устройство превраща­ет механическую энергию колебаний в тепловую энергию с последующим ее рассеиванием в окружающую среду.

Стабилизирующее устройство подвески уменьшает боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля.

Подвеска обеспечивает движение автомобиля, и ее работа осу­ществляется следующим образом. Крутящий момент, передаваемый от двигателя на ведущие колеса, создает между колесом и дорогой тяговую силу, которая приводит к возникновению на ведущем мосту толкающей силых. Толкающая сила через направляющее устройство подвески передается на кузов автомобиля и приводит его в движение. При движении по неровностям дороги колесо перемещается в вертикальной плоскости. Упругое устройство подвески деформируется, а кузов и колеса совершают колебания, гасит которые амортизатор. Корпус амортизатора, заполненный амортизаторной жидкостью, прикреплен к балке моста. В корпусе находится поршень с отверстиями и клапанами, шток которого связан с кузовом автомобиля. В процессе колебаний кузова и колес поршень совершает возвратно-поступательное движение. При ходе сжатия (колесо и кузов сближаются) амортизаторная жидкость из полости под поршнем вытесняется в полость над поршнем, а при ходе отдачи (колесо и кузов расходятся) перетекает в обратном направлении. При этом жидкость проходит через отверстия в поршне, прикрываемые клапанами, испытывает сопротивление, и в результате жидкостного трения обеспечивается гашение колебаний кузова и колес автомобиля. Боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля уменьшает стабилизатор поперечной устойчивости, который представляет собой специальное упругое устройство, устанавливаемое поперек автомобиля. Средней частью стабилизатор связан с кузовом, а концами с рычагами подвески. При боковых кренах и поперечных угловых колебаниях кузова концы стабилизатора перемещаются в разные стороны: один опускается, а другой поднимается. Вследствие этого средняя часть стабилизатора закручивается, препятствуя тем самым крену и поперечным угловым колебаниям кузова автомобиля. В то же время стабилизатор не препятствует вертикальным и продольным угловым колебаниям кузова, при которых он свободно поворачивается в своих опорах.

На автомобилях в зависимости от их класса и назначения применяют различные типы подвесок.

подвески

по направляющему устройству

по упругому устройству

по гасящему устройству

по стабилизирующему устройству

зависимые

рессорные

с амортизаторами

со стабилизатором

пружинные

торсионные

независимые

пневматические

без амортизаторов

без стабилизатора

гидропневматические

комбинированные

По направляющему устройству все подвески разделяются на два основных типа - зависимые и независимые.

Зависимой называется подвеска, при которой колеса одного моста связаны между собой жесткой балкой, вследствие чего перемещение одного из колес вызывает перемещение другого колеса. На легковых автомобилях зависимые подвески применяются обычно для задних колес. Они просты по конструкции и в обслуживании, имеют малую стоимость.

Независимой называется подвеска, при которой колеса одного моста не имеют между собой непосредственной связи, подвешены независимо друг от друга и перемещение одного колеса не вызывает перемещения другого колеса.

По направлению движения колес относительно дороги и кузова автомобиля независимые подвески могут быть с перемещением колес в поперечной, продольной и одновременно в продольной и поперечной плоскостях.

Независимые подвески в легковых автомобилях применяются для передних и задних колес. Эти подвески обеспечивают более высокую плавность хода, чем зависимые подвески, но сложнее по конструкции, при обслуживании и более дорогостоящие. Тип подвески автомобиля также определяет и упругое устрой­ство, которое может быть выполнено в виде листовой рессоры, спиральной пружины, торсиона и пневмобаллона. При этом упругость подвески обеспечивается за счет упругих свойств металла, из которого изготовлены рессоры, пружины и торсионы, и сжатия воздуха.

В зависимости от применяемого упругого устройства подвески называются рессорными, пружинными, торсионными, пневматическими, гидропневматическими и комбинированными.

Рессорные подвески в качестве упругого устройства имеют листовые рессоры. Рессора состоит из собранных вместе отдельных листов выгнутой формы. Стальные листы имеют обычно прямоугольное сечение, одинаковую ширину и различную длину. Кривизна листов неодинакова и зависит от их длины. Она увеличивается с умень­шением длины листов, что необходимо для плотного прилегания их друг к другу в собранной рессоре. Вследствие различной кри­визны листов также обеспечивается разгрузка листа рессоры. Взаимное положение листов в собранной рессоре обычно обеспечивается стяжным центровым болтом. Кроме того, листы скреплены хомутами, которые исключают боковой сдвиг одного листа относительно другого и передают нагрузку от листа (разгружают его) на другие листы при обратном прогибе рессоры. Лист, имеющий наибольшую длину, называется коренным. Часто он имеет и наибольшую толщину. С помощью коренного листа концы рессоры крепят к раме или кузову автомобиля. От способа крепления рессоры зависит форма концов коренного листа, которые в легковых автомобилях делаются загнутыми в виде ушков.

При сборке рессоры ее листы смазывают графитовой смазкой, которая предохраняет их от коррозии и уменьшает трение между ними. В рессорах легковых автомобилей для уменьшения трения между листами по всей длине или на концах листов часто устанавливают специальные прокладки из неметаллических антифрикционных материалов (пластмассы, фанеры, фибры и т.п.). Основным преимуществом листовых рессор является их способность выполнять одновременно функции упругого, направляющего, гасящего и стабилизирующего устройств подвески.

Листовые рессоры способствуют гашению колебаний кузова и колес автомобиля. Кроме того, они просты в изготовлении и лег­ко доступны для ремонта в эксплуатации. По сравнению с упруги­ми устройствами других типов листовые рессоры имеют увели­ченную массу, менее долговечны, обладают сухим трением, ухудшают плавность хода авто­мобиля и требуют ухода (смазывания) в процессе эксплуатации. Листовые рессоры получили наибольшее применение в зависимых подвесках. Обычно их располагают вдоль автомобиля. Концы рессоры шарнирно 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. Для крепления концов рессоры применяют шарниры различных типов.

Пружинные подвески в качестве упругого устройства имеют спиральные (витые) цилиндрические пружины. Пружины изготавливают из стального прутка круглого сечения. В подвеске витые пружины воспринимают только вертикальные нагрузки и не могут передавать продольные и поперечные усилия и их моменты от колес на раму и кузов автомобиля. Поэтому при их установке требуется применять направляющие устройства. При использовании витых пружин также необходимы гасящие устройства, так как в пружинах отсутствует трение. По сравнению с листовыми рессорами спиральные пружины имеют меньшую массу, более долговечны, просты в изготовлении и не требуют технического обслуживания. Спиральные пружины в качестве основного упругого элемента применяются главным образом в независимых подвесках и значи­тельно реже в зависимых. Их обычно устанавливают вертикально на нижние рычаги подвески.

Торсионные подвески в качестве упругого устройства имеют торсионы. Торсион представляет собой стальной упругий стержень, работающий на скручивание. Он может быть сплошным круглого сечения, а также составным – из круглых стержней или прямоугольных пластин. На концах торсиона имеются головки (утолщения) с нарезанными шлицами или выполненные в форме многогранника (шестигранные и т.д.). С помощью головок торсион одним концом крепится к раме или кузову автомобиля, а другим к рычагам подвески. Упругость связи колеса с рамой обеспечивается вследствие скручивания торсиона. Торсионы, как и пружины, требуют применения направляющих и гасящих устройств. По сравнению с листовыми рессорами торсионы обладают теми же преимуществами, что и спиральные пружины. Однако по сравнению со спиральными пружинами торсионы менее долговечны. Торсионы наиболее распространены в независимых подвесках. На автомобиле торсионы могут быть расположены как продольно, так и поперечно.

Пневматические подвески в качестве упругого устройства имеют пневматические баллоны различной формы. Упругие свойства в таких подвесках обеспечиваются за счет сжатия воздуха. Наибольшее применение в пневматических подвесках получили двойные (двухсекционные) круглые баллоны. Двойной круглый баллон состоит из эластичной оболочки, опоясывающего или разделительного кольца и прижимных колец с болтами. Оболочка баллона резинокордовая, обычно двухслойная. Корд оболочки капроновый или нейлоновый. Внутренняя поверхность оболочки покрыта воздухонепроницаемым слоем резины, а наружная – маслобензостойкой резиной. Для упрочнения бортов оболочки внутри их заделана металлическая проволока, как у покрышки пневматической шины. Опоясывающее кольцо служит для разделения секций баллона и позволяет уменьшить его диаметр. Прижимные кольца с болтами предназначены для крепления баллона. Двойные круглые баллоны применяют в подвесках автобусов, грузовых автомобилей, прицепов и полуприцепов. Обычно баллоны располагают вертикально в количестве от двух (передние подвески) до четырех (задние подвески).

Резиновые упругие элементы широко применяют в подвесках современных автомобилей в виде дополнительных упругих устройств, которые называются ограничителями или буферами. Часто внутрь буферов вулканизируют металлическую арматуру, которая повышает их долговечность и служит для крепления буферов. Буфера подразделяются на буфера сжатия и отдачи. Первые ограничивают ход колес вверх, вторые – вниз. При этом буфера сжатия ограничивают деформацию упругого устройства подвески и увеличивают его жесткость. Буфера сжатия и отдачи совместно применяют обычно в независимых подвесках. В зависимых подвесках используют главным образом буфера сжатия.

studfile.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о