Требования к колесам и шинам

Колесо — устройство, осуществляющее непосредственную связь автомобиля с дорогой и обеспечивающее движение автомобиля, его подрессоривание, изменение направления движения и передачу вертикальных нагрузок на дорогу. В зависимости от выполняемых функций колеса делятся на ведущие, управляемые, комбинированные (ведущие и управляемые) и поддерживающие.
В ведущих колесах крутящий момент, подводимый от двигателя через трансмиссию, преобразуется в силу тяги. Вращение колеса преобразуется в поступательное движение автомобиля. В ведомых колесах, воспринимающих толкающее усилие от рамы, поступательное движение автомобиля преобразуется в качение.
Автомобильное колесо состоит из пневматической шины, обода, диска и ступицы.
Пневматическая шина (рис. 120) является наиболее важным элементом колеса. При качении жесткого колеса по твердой дороге его ось «копирует» профиль дороги. Удары колеса о неровности дороги полностью передаются колесом подвеске. Иной характер имеет качение колеса по жесткой дороге на пневматической шине. В нижней части и особенно в месте контакта эластичная шина деформируется. При этом небольшие неровности увеличивают деформацию шины и не влияют на положение колеса. Значительные неровности и сильные толчки вызывают не только увеличенную деформацию шины, но и плавное перемещение оси колеса. Такая способность пневматической шины плавно изменять характер воздействия дороги на ось колеса называется ее сглаживающей, или нивелирующей, способностью. Сглаживающая способность обеспечивается упругими свойствами сжатого воздуха, находящегося в шине.
В процессе качения шина деформируется. При этом деформируется материал, из которого она изготовлена, происходит взаимное смещение отдельных ее составных частей (нитей, слоев каркаса, камеры и т. д.). Возникающая при этом работа сил внутреннего и внешнего трения приводит к выделению теплоты, нагревающей шину. При длительном движении с высокими скоростями нагрев шины может быть значительным, давление воздуха в ней повышается. Нагрев отрицательно сказывается на основных ее свойствах.
Таким образом, давление воздуха в шине влияет на ее упругие, сглаживающие, поглощающие и другие свойства. Обычно номинальное давление в шинах легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности составляет 0,18—0,27 МПа, а грузовых автомобилей, автобусов и их прицепов — 0,5—0,7 МПа. На автомобилях повышенной и высокой проходимости устанавливаются пневмосистемы, с помощью которых можно в зависимости от дорожных условий дистанционно регулировать давление в шинах от 0,5 до 0,35 МПа.

Основные элементы покрышки автомобильной шины: а — камерная шина в сборе; б — конструкция покрышки; в — вентиль камеры; г — основные размеры покрышки; 1-ободная лента; 2 — камера; 3 — сердечник; 4 — боковина; 5 — подушечный слой (брекер); 6-протектор; 7 — каркас; 8 — беговая дорожка; 9 — боковая стенка; 10 — борт шины; 11— колпачок-ключ; 12 — золотник; 13 — втулка; 14 — клапан; 15 — стержень; 16 — пружина; 17-корпус; 18 — гайка; 19 — шайбы; 20 — фланец; В — ширина шины; d — посадочный диаметр.

Устройство подвески Макферсон

В последнее время широкое распространение получила подвеска типа «качающаяся свеча» (подвеска Мак—Ферсон). Она состоит из одного рычага и телескопической стойки, с одной стороны жестко связанной с поворотным кулаком, а с другой — закрепленной в пяте. Пята представляет собой упорный подшипник, установленный в податливом резиновом блоке, закрепленном на кузове. Стойка имеет возможность покачиваться за счет деформации резинового блока и поворачиваться вокруг оси, проходяшей через упорный подшипник и наружный шарнир рычага.

Преимущества подвески МакФерсон

К преимуществам устройства подвески Макферсон можно отнести небольшое число деталей, меньшую массу и пространство в моторном отсеке или багажнике. Обычно стойка подвески объединяется с амортизатором, а упругий элемент (пружина, пневмоэлемент) устанавливается на стойке.

Недостатки подвески МакФерсон

К недостаткам устройства подвески Мак—Ферсон следует отнести повышенный износ направляющих элементов стойки при больших ходах подвески, ограниченные возможности варьирования кинематических схем и большой уровень шума (по сравнению с подвеской на двух поперечных рычагах).

Устройство подвески МакФерсон

Подвеска с качающейся амортизационной стойкой имеет кованый рычаг, к которому через резиновые подушки присоединено плечо стабилизатора. Поперечная часть стабилизатора резиновыми подушками и стальными скобами крепится к поперечине кузова. Таким образом, диагональное плечо стабилизатора передает на кузов продольные усилия со стороны колеса и, следовательно, составляет часть интегрированного рычага направляющего устройства подвески. Резиновые подушки позволяют компенсировать перекосы, возникающие при качании такого составного рычага, а также гасят продольные вибрации, передаваемые от колеса на кузов.
Шток телескопической стойки закреплен на нижнем основании резинового блока верхней пяты и не поворачивается вместе со стойкой и установленной на ней пружиной. В таком случае при любых поворотах управляемых колес стойка также поворачивается относительно штока, снимая трение покоя между штоком амортизатора и его направляющей, поршнем амортизатора и цилиндром, что улучшает реагирование подвески на малые дорожные неровности.
Пружина устанавливается не соосно стойке, а наклонена в сторону колеса для того, чтобы уменьшить поперечные нагрузки на штоке, его направляющей и поршне, возникающие под воздействием вертикального усилия на колесе.
Особенностью подвески управляемых колес является то, что она должна позволять колесу совершать повороты независимо от прогиба упругого элемента. Это обеспечивается с помощью так называемого шкворневого узла. Подвески могут быть шкворневыми и бесшкворневыми.
При шкворневой подвеске поворотный кулак закреплен на шкворне, который установлен с некоторым наклоном к вертикали на стойке подвески. Для уменьшения момента трения в этом шарнире могут применяться игольчатые, радиальные и упорные шариковые подшипники качения. Наружные концы рычагов подвески связаны со стойкой цилиндрическими шарнирами, обычно выполненными в виде смазываемых подшипников скольжения.
Основным недостатком шкворневой конструкции является большое число шарниров. При качании рычагов направляющего устройства в поперечной плоскости невозможно достичь «антиклевкового эффекта» из-за наличия центра продольного крена подвески, так как оси качания рычагов должны быть строго параллельны.
Гораздо больше распространены бесшкворневые независимые подвески, где цилиндрические шарниры стойки заменены сферическими. В конструкцию данного шарнира входит палец с полусферической головкой, на него надет металлокерамический опорный вкладыш, работающий по сферической поверхности корпуса шарнира. Палец опирается на вкладыш из специальной резины с нейлоновым покрытием, установленный в специальной обойме. Корпус шарнира крепится к рычагу подвески. При повороте колеса палец поворачивается вокруг своей оси во вкладышах. При прогибах подвески палец совместно с вкладышем качается относительно центра сферы — для этого в корпусе имеется овальное отверстие. Этот шарнир является несущим, так как через него передаются вертикальные силы от колеса к упругому элементу, пружине, опирающейся на нижний рычаг подвески. Рычаги подвески крепятся к кузову либо посредством цилиндрических подшипников скольжения, либо с помощью резинометаллических шарниров, работающих за счет деформации сдвига резиновых втулок. Последние требуют смазывания и обладают виброизолирующим свойством.

Здесь вы узнаете:

• Устройство подвески грузового автомобиля
• Конструкция современной подвески
• Независимая подвеска
• Зависимые подвески
• Устройство задней подвески автомобиля
• Устройство балансирной подвески

Что значит независимая подвеска

Независимые подвески получили широкое распространение в передних управляемых колесах легковых автомобилей, так как при их использовании существенно улучшается возможность компоновки моторного отсека или багажника и снижается возможность возникновения автоколебания колес.
В качестве упругого элемента в независимой подвеске обычно применяют пружины, несколько реже — торсионы и другие элементы. При этом расширяется возможность применения пневматических элементов. Упругий элемент, за исключением рессоры, практически не влияет на функции направляющего устройства. Для независимых подвесок существует множество схем направляющих устройств, которые классифицируются по числу рычагов и расположению плоскости качания рычагов.
В независимой передней подвеске рычажного типа автомобилей «Волга» ступица колеса установлена двумя радиально-упорными коническими роликовыми подшипниками на цапфе поворотного кулака, который шкворнем соединен со стойкой. Между стойкой и поворотным кулаком установлен упорный шарикоподшипник. Стойка резьбовыми втулками шарнирно соединена с верхним и нижним вильчатыми рычагами, которые, в свою очередь, связаны с осями, закрепленными на поперечинах рамы с помощью резиновых втулок. Упругим элементом подвески служит пружина, упирающаяся верхним концом через вибро изолирующую прокладку в штампованную головку поперечины, а нижним — в опорную чашку, прикрепленную болтами к нижним рычагам. Вертикальные перемещения колес ограничены упором резиновых буферов в балку. Телескопический гидравлический амортизатор двустороннего действия установлен внутри пружины и соединен верхним концом с поперечной рамой через резиновые подушки, а нижним концом — с нижними рычагами.

Задняя подвеска трехосного автомобиля. В трехосных автомобилях для промежуточного и заднего расположенных близко ведущих мостов применяют балансирную подвеску , образованную качающимися реактивными штангами и рессорами. Средние части левой и правой рессор скреплены с башмаками рессор стремянками и накладками. Башмак вместе с рессорой может качаться на оси, запрессованной в кронштейне, который жестко связан с рамой. Концы рессор могут свободно скользить в опорах. Шесть реактивных штанг шарнирно связаны с реактивными рычагами, закрепленными на лонжеронах рамы и ведущих мостах.
Рессоры при такой подвеске воспринимают только силу тяжести автомобиля, тяговые усилия и усилия, возникающие при торможении, а реактивный и тормозной моменты передаются реактивными штангами.