Описание конструкции передней подвески и принцип действия
Введение
При движении автомобиля по дороге с неровной поверхностью возникают различные силы взаимодействия колес и дороги, которые можно свести к трем составляющим: вертикальной, продольной и поперечной, или боковой. Передача этих сил и их моментов происходит через детали подвески.
Вертикальные силы и их моменты динамического характера обусловлены неровностями дороги. Продольные составляющие сил и их моменты вызываются в основном тяговыми и тормозными силами, но определенное влияние на них оказывают и кинематические особенности подвески. Поперечные составляющие и их моменты создаются боковыми силами, возникающими при криволинейном движении автомобиля.
Для передачи сил, действующих на колеса, раму и кузов автомобиля, и придания их кинематическому и динамическому воздействиям желаемой формы служит подвеска, представляющая собой совокупность деталей, связывающих колеса с рамой или кузовом автомобиля. Подвеска должна удовлетворять следующим основным требованиям: - иметь надлежащие упругие и амортизационные характеристики, обеспечивающие плавность хода, поперечные крены, ограничение хода, исключающее пробои подвески, устойчивость движения ; надежно передавать продольные силы и их моменты от колес к раме автомобиля ; иметь надлежащую кинематическую характеристику, в частности кинематика подвески должна быть хорошо согласована с кинематикой рулевого привода, карданной передачи, исключать возможность колебания управляемых колес относительно шкворней ; обладать высокими прочностью и долговечностью при минимальных стоимости и эксплуатационных затратах; иметь минимальную массу.
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.
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 смягчает толчки и удары, передаваемые от колес на кузов автомобиля, при наезде на дорожные неровности. Упругое устройство исключает копирование кузовом неровностей дороги и улучшает плавность хода.
Гасящее устройство подвески уменьшает колебания кузова и колес автомобиля, возникающие при движении по неровностям дороги, и приводит их к затуханию. Гасящее устройство превращает механическую энергию колебаний в тепловую с последующим рассеиванием в окружающую среду. Стабилизирующее устройство уменьшает боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля. В некоторых случаях один и тот же элемент подвески может выполнять различные функции.
Описание конструкции передней подвески и принцип действия
Подвеска автомобиля воспринимает главные динамические нагрузки от воздействия неровностей дороги. Она служит для обеспечения наибольшей плавности хода и гашения колебаний автомобиля. В передней подвеске КамАЗа размещены гидравлические амортизаторы двухсторонней манипуляции. Упругим элементом подвески является рессора. Она не только смягчает толчки, воспринимаемые колесами автомобиля от неровностей дороги, но и выполняет роль направляющего устройства к переднему мосту, передает силы тяги и тормозные силы от колес раме автомобиля. Рессоры собраны из выгнутых стальных листов разной длины (чем выше расположен лист - тем он длиннее). Лист, имеющий наибольшую длину, называют коренным. Передняя подвеска в сборе, предложена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 Передняя подвеска автомобиля КамАЗ в сборе.
Передний мост подвешен к лонжеронам рамы на двух рессорах с помощью кронштейнов 5 и 13 (рис.1.2). Передний конец рессоры с помощью ушка 1 и пальца 7 соединен с кронштейном 5 рамы. Отъемное ушко прикреплено к коренному листу рессоры болтом 2 и накладкой 22, которая закреплена на ушке двумя болтами 21. В ушко запрессована втулка 3. Палец 7, соединяющий ушко с кронштейном, зафиксирован двумя болтами 6. Смазка пальцев производится через пресс-масленку 4. Задний конец рессоры скользящий и через наклепанную на коренной лист накладку 12 опирается на сменный сухарь 14, расположенный на кронштейне.
Рис. 1.2 Передняя подвеска: 1 — отъемное ушко; 2, 6, 17, 21 — болты; 3 — втулка; 4 — пресс-масленка; 5 — передний кронштейн; 7 — палец; 8— амортизатор; 9 — накладка; 10 — буфер; 11 — стремянка; 12 — накладка листа; 13 — задний кронштейн; 14 — сухарь; 15 — вкладыш заднего кронштейна; 16 — палец сухаря; 18 — втулка болта; 1.9 — хомут; 20 — рессора; 22 — накладка ушка.
Для предохранения от изнашивания стенок кронштейна 13 на пальцах 16 сухарей установлены вкладыши 15, стянутые болтом 17 через распорную втулку 18. Рессора набрана из 15 листов. Коренной лист рессоры прямоугольного сечения, а остальные — Т-образного. Это позволяет уменьшить массу рессоры при сохранении ее характеристик. В средней части рессоры установлена накладка 9, через которую рессора двумя стремянками 11 крепится к переднему мосту. Накладка имеет выштамповку, которая входит в углубление первого листа. Каждый лист рессоры своим выступом входит в углубление нижележащего листа, причем выступ последнего листа входит в соответствующее углубление кронштейна амортизатора 8, зафиксированного, в свою очередь, на балке переднего моста. От бокового смещения листы рессоры дополнительно удерживаются хомутами 19. Дополнительным упругим элементом передней подвески является резиновый буфер 10, закрепленный болтом на лонжероне рамы. Он ограничивает ход подвески и повышает долговечность рессоры. При отсутствии буфера долговечность рессоры снижается в три раза. В передней подвеске автомобилей повышенной проходимости с колесной формулой 6X6 применено по два буфера на каждую рессору. Для предохранения от изнашивания стенок кронштейна 13 на пальцах 16 сухарей установлены вкладыши 15, стянутые болтом 17 через распорную втулку 18.
Колебания рессоры затухают медленно, так как гасятся трением между ее листами. Для более быстрого гашения колебаний и повышения долговечности рессор в передней подвеске установлены амортизаторы. Принцип действия амортизаторов заключается в том, что в результате относительных перемещений рамы и неподрессоренных частей автомобиля жидкость перегоняется из одной полости амортизатора в другую через небольшие проходные сечения, поглощая энергию колебательных движений. Амортизаторы заполняют специальной жидкостью, вязкость которой мало изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Колебательное движение рамы можно представить состоящим из двух перемещений: хода сжатия рессоры, когда рама и мост сближаются, и хода отбоя, когда рама и мост расходятся.
Амортизатордвустороннего действия поглощает энергию колебаний как при отбое, так и при сжатии. Сопротивление, создаваемое амортизатором, при сжатии примерно в три раза меньше сопротивление при отбое, так как амортизатор должен гасить в основном свободные колебания подвески при ходе отбоя и не увеличивать жесткость рессор при этом.
Поршень 14 (рис.1.3), закрепленный на штоке 19 гайкой, перемещается в рабочем цилиндре 18, заполненном амортизаторной жидкостью. В поршне имеются два ряда сквозных отверстий, равномерно расположенных по двум окружностям с разными диаметрами. Отверстия, расположенные по большей окружности, закрыты сверху тарелкой перепускного клапана 5, поджатой конической пружиной. Отверстия, находящиеся на меньшей окружности, перекрываются снизу дисками клапана 7 отбоя, поджимаемыми цилиндрической пружиной 8. Шток 19 перемещается в направляющей 20. Уплотнение штока осуществляется сальником 21, резиновым сальником 3, войлочными сальниками 24. Сальник 3 помещен в корпусе (обойме) 23 и поджимается через шайбу конической пружиной 22. Войлочные сальники установлены для защиты сальника 3 от грязи и пыли.
Рис. 1.3 Амортизатор
Для облегчения работы сальника 3 и повышения его надежности в направляющей имеются отверстия А, через которые сливается в резервуар жидкость, просочившаяся через зазор между штоком и направляющей, вследствие чего снижается давление жидкости на сальник. Уплотнение резервуара осуществляется сальником 4, а поверхность штока при его выходе из цилиндра защищается от повреждений кожухом. Сальник штока и корпус поджимаются гайкой 2 резервуара. В нижней части цилиндра расположен клапан сжатия, состоящий из корпуса, тарельчатого перепускного клапана 9, поджимаемого конической пружиной, дисковых клапанов 10 сжатия, поджимаемых цилиндрической пружиной. В корпусе клапана имеются отверстия 13, расположенные по окружностям с разным диаметром. Наибольшее сопротивление амортизатор оказывает при растяжении (ход отбоя), когда подрессоренная часть автомобиля удаляется от неподрессоренной его части. При растяжении жидкость, находящаяся над поршнем амортизатора, испытывает сжатие. Перепускной клапан 5 закрывается, а жидкость через внутренние отверстия 15 в поршне поступает к клапану 7 отбоя. Вследствие усилия цилиндрической пружины создается определенное сопротивление амортизатора. В то же время перепускной клапан 9 открыт и свободно пропускает через отверстия 13 из полости резервуара в полость рабочего цилиндра часть жидкости, равную объему той части штока 19, которая в данный момент выводится из рабочего цилиндра. При сжатии рессоры поршень амортизатора движется вниз, перепускной клапан 5 открывается и жидкость свободно перетекает через наружный ряд отверстий 6 в надпоршневое пространство. При этом жидкость в объеме, равном вводимой части штока, вытесняется в резервуар через внутренние отверстия в корпусе, предварительно преодолев сопротивление пружины 11 клапана 10 сжатия. Перепускной клапан 9 закрыт под давлением жидкости, а усилие пружины 11 создает необходимое сопротивление для перетекания жидкости в период хода сжатия. При движении автомобиля по дороге с небольшими препятствиями амплитуда колебаний подвески незначительна, а сопротивление, создаваемое амортизатором, невелико. В этом случае жидкость перетекает через калиброванные отверстия в дроссельных дисках клапанов отбоя и сжатия. На неровной дороге амплитуда колебаний подвески возрастает, при этом амортизатор должен оказывать большее сопротивление, чтобы предотвратить раскачивание автомобиля. Вследствие увеличения скорости хода поршня происходит повышение давления жидкости и, следовательно, усилия, развиваемого амортизатором. Как при плавном, так и при резком ходах сжатия и отбоя энергия удара поглощается амортизатором, что приводит к быстрому гашению колебаний подвески.