Устройство балансирной подвески

Особенности подвесок грузовых автомобилей

Задняя рессорная подвеска грузового автомобиля:
1 — ушко рессоры;
2 — резиновая втулка;
3 — кронштейн;
4 — втулка;
5 — болт;
6 — шайба;
7 — палец;
8 — резиновые втулки;
9 — шайба пружинная;
10 — гайка;
11 — кронштейн;
12 — втулка резиновая;
13 — втулка;
14 — пластина серьги;
15 — болт;
16 — хомут;
17 — коренной лист;
18 — листы рессоры;
19 — дополнительная рессора;
20 — стремянка;
21 — накладка;
22 — задний мост;
23 — амортизатор;
24 — резиновая подушка;
25 — лонжерон рамы

В конструкции большинства грузовых автомобилей, прицепов и автобусов применяются зависимые подвески на продольных полуэллиптических листовых рессорах. В грузовых автомобилях и автобусах нагрузка на задний мост может меняться в значительных пределах в зависимости от массы перевозимого груза и количества пассажиров. Поэтому рессорная подвеска заднего моста, помимо основной рессоры, содержит дополнительную — подрессорник. Основная рессора средней частью крепится с помощью специальных хомутов — стремянок — к балке моста. Концы рессоры крепятся к раме автомобиля посредством специальных кронштейнов. Поскольку длина рессоры при ее прогибе изменяется, один из концов рессоры должен иметь возможность продольного перемещения относительно рамы. С этой целью применяют специальные кронштейны с качающейся серьгой, скользящие и эластичные опоры.
Подрессорник имеет меньшее число листов, чем основная рессора. В средней части он также крепится к балке моста, обычно сверху основной рессоры, а его концы не крепятся к раме. На раме, напротив плоских концов подрессорника, устанавливают упорные кронштейны. Когда автомобиль не нагружен, работает только основная рессора. При определенной нагрузке основная рессора прогибается так, что концы подрессорника упираются в кронштейны, и рессоры начинают работать совместно. При этом суммарная жесткость подвески увеличивается.

Пневматическая подвеска автобуса

В подвеске современных грузовых автомобилей, прицепов, полуприцепов и автобусов часто применяется пневматическая подвеска. Пневмоподвеска легче рессорной, обеспечивает более высокую плавность хода и дает возможность регулировать расстояние от грузовой платформы или пола кузова до поверхности дороги. Это особенно важно для грузовых автомобилей, где необходимо облегчить процесс погрузки-разгрузки автомобиля у пандусов, складских помещений и т. п. Некоторые автомобили имеют специальные пульты управления для регулировки высоты грузовой платформы при нахождении водителя вне автомобиля. Пневматическая подвеска автобусов обеспечивает постоянство уровня пола вне зависимости от количества пассажиров, что увеличивает комфорт и безопасность при их посадке и высадке. Конструкция пневматических подвесок некоторых автобусов дает возможность дополнительно понижать уровень пола на остановках.

Если соседние мосты многоосного грузового автомобиля, прицепа или полуприцепа расположены близко друг от друга, может применяться балансирная подвеска. При таких подвесках мосты качаются на соединенных с ними и с рессорами балансирных рычагах. При этом рессоры воспринимают только силу тяжести автомобиля, а тяговая и тормозная силы, а также реактивный и тормозной моменты передаются толкающими и реактивными штангами. Соседние мосты опираются на концы общих рессор, а рессоры средней частью крепятся к ступицам, которые могут поворачиваться относительно оси балансира закрепленной на раме.

Устройство автомобилей

Устройство и работа зависимой подвески

Зависимые подвески широко применяются на задних и передних мостах грузовых автомобилей и автобусов, а также на задних мостах многих легковых автомобилей. Широкому распространению зависимые подвески обязаны тем, что способны не только удовлетворительно обеспечивать плавность хода автомобиля, но и передавать тяговые и тормозные силы от колес к несущей системе автомобиля.

На рис. 1 показана зависимая подвеска грузового автомобиля ЗИЛ-431410.
Передний мост автомобиля подвешен к раме на двух рессорах с гидравлическими амортизаторами 5 (рис. 1, а). Каждая рессора состоит из одиннадцати листов, изготовленных из кремнистой стали. В средней части каждого листа имеются две выштамповки, предохраняющие их от взаимных перемещений в рессоре. С этой же целью листы рессоры стянуты хомутами 3.
Передний конец рессоры соединен с рамой шарнирно через палец 14, для чего через накладку 11 двумя болтами и стремянкой 2 крепится ушко 12. В него запрессована втулка 13, через которую свободно проходит палец 14, закрепленный в кронштейне. Для смазывания пальца имеется масленка 15. Средней частью рессора крепится к балке 9 моста посредством стремянок 10.

Задний конец рессоры при прогибах свободно перемещается в проушинах кронштейна 7, опираясь при этом на сухарь 21.

Для предохранения от изнашивания скользящего коренного листа на его конце приклепана вспомогательная накладка 8. На пальце 20 установлен опорный сухарь. Концы пальца расположены в двух вкладышах 19.
Вкладыши, закрепленные в кронштейне 7 стяжным болтом 23 с распорной втулкой 22, служат для предохранения кронштейна от истирания концами рессор.

Прогибы рессор ограничиваются упорными резиновыми буферами 4 и 6.

Амортизатор 5 шарнирно соединен с передним мостом и рамой с помощью пальца 17 и резиновой втулки 16.

Задний мост подвешен к раме автомобиля на парных рессорах (рис. 1, б), из которых две рессоры 27 являются основными, а две рессоры 26 – дополнительными (подрессорники). Основная рессора крепится к балке 32 заднего моста стремянками 28 с накладками 29 и 31.
Передний и задний концы основной рессоры 27 крепятся к раме в кронштейнах 24 и 30 так же, как и концы рессоры передней подвески.

Если автомобиль не нагружен, работает только основная рессора, в этом случае концы дополнительной рессоры 26 не касаются кронштейнов 25.
Когда автомобиль нагружен, рама в результате прогиба основной рессоры опускается, и концы дополнительной рессоры упираются в кронштейны 25, обеспечивая дополнительную поддержку несущей системы автомобиля. В этом случае работают все рессоры – и основные, и дополнительные.

На грузовых автомобилях ГАЗ соединение коренных листов с рамой обеспечивается не через накладные ушки, а через толстостенные резиновые подушки-вкладыши. Такое соединение не требует смазывания и способствует повышению плавности хода автомобиля, поскольку резиновые вкладыши дополнительно обеспечивают демпфирование между деталями.

Устройство и работа балансирной подвески

Балансирная подвеска (рис. 2) применяется на трехосных автомобилях, иногда на четырехосных автомобилях и многоосных прицепах. Мосты, образующие тележку балансирной подвески, дожны располагаться на небольшом расстоянии друг от друга.
К раме автомобиля на кронштейнах прикреплена поперечная ось 6, на концах которой во втулках устанавливается ступица 7, которая, в свою очередь, стремянками крепится к средней части рессоры 5.
Концы рессоры опираются на кронштейны 3 балок среднего и заднего мостов 4 и 8. Поскольку продольное перемещение концов рессоры в кронштейнах ничем не ограничено, она разгружена от передачи продольных усилий и моментов, но воспринимает боковые усилия.

Продольные силы и моменты передаются системой реактивных штанг – верхними 2 и нижними 1. Каждая из штанг шарнирно (через пальцы с шаровыми головками) соединяется с балкой моста и с рамой автомобиля. Таким образом, узел образует сложный многозвенник, необходимая кинематика которого обеспечивается большим числом шарнирных соединений.

При балансирной подвеске оба задних моста образуют тележку, которая может качаться вместе с рессорами на оси 6 и, кроме того, в результате прогиба рессоры каждый мост может иметь независимые перемещения, обеспечивающие хорошую проходимость автомобиля.
Применение балансирной подвески позволяет, кроме того, улучшить общую компоновку базы автомобиля, поскольку для поддержания несущей системы используется только две рессоры вместо четырех в классической зависимой рессорной подвеске.

Балансирные подвески применяются, например, на отечественных автомобилях марки «КамАЗ», «КрАЗ», на прицепах ОдАЗ-9370, ОдАЗ-9770 и т. п.

Классификация и виды подвесок

Подвески транспортных средств классифицируются по типам направляющих устройств, упругих элементов и гасящих устройств (амортизаторов).

По типу направляющих устройств

По типу направляющих устройств различают подвески:

В зависимой подвеске с поперечной связью колеса двух бортов одного моста связаны жесткой балкой (см. рис. а). В этом случае вертикальное перемещение одного колеса относительно несущей системы вызывает изменение наклона плоскости качения другого колеса.

В независимой подвеске каждое колесо (каток) перемещается относительно несущей системы независимо от другого. На рисунке б показана независимая однорычажная подвеска с поперечным расположением рычага. Такое направляющее устройство обеспечивает перемещение колеса в поперечной плоскости с изменением угла его наклона и колеи ТС. В зависимости от конструктивного исполнения независимые подвески могут быть однорычажные с продольным расположением рычага (рисунок а) и двухрычажные с поперечными расположением рычагов (рисунок б).

Однорычажные подвески с продольным рычагом полностью исключают изменение угла наклона колеса и колеи ТС, а двухрычажные обеспечивают минимальные их изменения при правильном выборе соотношения длин рычагов и углов их установки.

В балансирных подвесках (в зависимых подвесках с продольной связью) колеса (катки) одного борта ТС соединены друг с другом качающимися балансирами, роль которых могут выполнять листовые рессоры или жесткие балки (рис. а, б). В таких подвесках даже при отсутствии упругого элемента вертикальное перемещение одного из колес вызывает вдвое меньшие перемещения оси качания балансира, закрепленного на несущей системе ТС, что улучшает плавность хода машины. Балансирные подвески за счет качания балансира обеспечивают перераспределение нагрузки, действующей на колеса, что существенно уменьшает воздействие неровностей дороги на ТС в целом.

Рис. Схемы независимых подвесок:
а — однорычажных с продольным расположением рычага; б — двухрьдчажных с поперечным располржением рычагов

По типу упругих элементов

По типу упругих элементов различают подвески с упругими элементами:

В качестве металлических упругих элементов используются листовые рессоры, спиральные пружины (цилиндрические или конические) и торсионы. К неметаллическим упругим элементам относятся пневматические и резиновые упругие элементы.

Листовая рессора состоит из нескольких стальных листов (чаще всего 6 — 14), имеющих разную длину и кривизну и, как правило, прямоугольное сечение, Длина листов подбирается из условия приближения формы рессоры к форме балки равного сопротивления изгибу, которая при данном виде нагрузки является наименее жесткой.

Рис. Схемы балансирных подвесок:
а — с упругим балансиром в виде листовой рессоры; б — с жестким балансиром; АВ, DC — соответственно реактивная и толкающая штанги

При изготовлении листовых рессор листам придают различную кривизну, поэтому при сборке их подвергают предварительным деформациям, знак которых противоположен знаку рабочих деформаций. Это обеспечивает некоторую разгрузку листов рессоры. Листы собирают в пакет с помощью хомутиков, некоторые рессоры стягивают центральным болтом и затем устанавливают между мостом и несущей системой машины. Листовые рессоры обычно имеют полуэллиптическиую форму.

Если листовая рессора используется в зависимой подвеске с поперечной связью, ее среднюю часть с помощью стремянок крепят к балке моста, а концы — шарнирно (с помощью специальных кронштейнов) к несущей системе машины. Передний конец рессоры крепится к кронштейну рамы неподвижно с помощью пальца, а задний конец имеет скользящее соединение во вкладышах кронштейна. В ряде случаев концы рессор соединяют с несущей системой при помощи резиновых подушек, закрепленных в кронштейнах, обеспечивая таким образом неподвижное соединение переднего конца и скользящее соединение заднего конца рессоры. В данной конструкции подвески рессора выполняет одновременно роль упругого элемента и направляющего устройства, т.е. через нее от движителя передаются на несущую систему силы, действующие в горизонтальной плоскости, и моменты от них.

Читайте также:  Услуги страхования автомобиля предлагает Приват Банк

Если рессора используется в балансирной подвеске, ее середина прикрепляется стремянками к ступице, установленной на опоре рамы, являющейся осью качания балансира. Концы рессор опираются на кронштейны — опоры мостов. Конструкция кронштейнов обеспечивает скольжение концов рессоры в продольном направлении и жесткую связь с мостом в поперечном направлении.

Связь в продольном направлении, а также передача реактивных моментов осуществляются с помощью толкающих и реактивных штанг, связывающих балки мостов с несущей системой. С целью обеспечения свободного перемещения балок мостов в вертикальном направлении и допущения некоторых перекосов концы штанг соединяют с мостами и рамой шаровыми шарнирами. Для того чтобы усилия, действующие от реактивных моментов вдоль реактивных штанг, не достигали больших значений, точки крепления концов этих штанг к балкам мостов выносят возможно выше от оси вращения колес посредством установки на балках мостов специальных кронштейнов.

При работе листовых рессор возникает относительное перемещение листов в продольном направлении и создается межлистовое трение, которое, с одной стороны, способствует гашению колебаний, а с другой — неблагоприятно сказывается на плавности хода ТС вследствие блокировки подвески при больших силах трения. Для уменьшения трения листы рессоры при сборке смазывают графитной смазкой или используют неметаллические антифрикционные прокладки между листами. Снижение силы трения достигается также уменьшением числа листов в рессоре и применением рессоры, состоящей из одного листа, с переменным сечением по его длине. Применение одно- или малолистовых рессор позволяет снизить расход металла, что, в свою очередь, уменьшает массу подвески.

Спиральные пружины в качестве основных упругих элементов обычно устанавливают на легковых автомобилях в независимых рычажных подвесках. В ТС большой грузоподъемности пружины используют в качестве вспомогательных упругих эле-ментов, например в качестве ограничителей хода торсионных подвесок гусеничных машин. Чаще всего применяются цилиндрические и конические пружины круглого или прямоугольного сечений.

Торсионные упругие элементы, или просто торсионы, представляют собой стержни различного поперечного сечения из высококачественной стали, работающие на кручение. Они используются в независимых подвесках и в отличие от листовых рессор требуют направляющих устройств. На концах торсионов обычно имеются головки со шлицами. Один конец торсиона закреплен в специальном кронштейне на несущей системе машины, а другой связан через рычаг направляющего устройства с колесом (катком). При перемещении колеса в вертикальном направлении торсион закручивается на угол до 30… 45°, тем самым обеспечивая упругость подвески.

По расположению на ТС различают торсионы:

В пневматических подвесках в качестве упругого элемента используется сжатый воздух или азот, заключенный в жесткую или упругую оболочку. При перемещении колеса относительно несущей системы происходит изменение объема газа. Характер этого изменения определяет упругую характеристику подвески.

Пневматические упругие элементы, в которых газ заключен в упругую оболочку, представляют собой резинокордные оболочки, уплотненные по торцам и заполненные воздухом под давлением. В ТС используются три типа этих элементов: пневмобаллоны, рукавные и диафрагменные упругие элементы.

Пневмобаллоны изготавливают одно-, двух- и трехсекционными. Двухсекционный пневмобаллон (рис. а) состоит из оболочки 1 толщиной 3… 5 мм, усиленной стальными проволочными кольцами 2 для крепления к опорным фланцам 4 с помощью колец 3. В средней части оболочка стянута кольцом 5.

Рис. Пневматические упругие элементы с газом, заключенным в упругую оболочку:
а — двухсекционный пневмобаллон; б — элемент рукавного типа; в — принципиальная схема регулирования положения кузова

Герметизация оболочки рукавного упругого элемента (рис. б) осуществляется с помощью прижимных фланцев 6 или под давлением воздуха.

Диафрагменный упругий элемент отличается от рукавного наличием жесткой боковой оболочки. Нижняя торцевая часть его оболочки представляет собой упругую диафрагму. Кордная ткань оболочки изготавливается из полиамидных нитей (нейлон, капрон).

Пневматические упругие элементы с газом, заключенным в жесткую оболочку, подразделяются на три типа: с одной ступенью давления (рис. а), когда сжатый газ расположен над поршнем 1 в одном объеме (камера А); с противодавлением (рис. б), когда газ находится как в надпоршневом пространстве (камера А), так и под поршнем 1 (камера Б), причем давление газа больше в камере А; с двумя ступенями давления (рис. в), когда две камеры А и В расположены над поршнем 7. В последнем случае давление зарядки газовых камер различно. В камере А газ сжимается в течение всего хода подвески, а в камере В газ начинает сжиматься по достижении давления большего, чем зарядное давление этой камеры.

Передача усилий от поршня к газу осуществляется через жидкость, которой заполнен цилиндр. В ряде случаев жидкость находится в непосредственном контакте с газом (камера Б на рис. б), но чаще всего она отделена от газа гибким разделителем (диафрагмой) 3 или плавающим поршнем 13, изображенным на рисунке.

При непосредственном контакте жидкости с газом в ходе работы подвески происходит ее вспенивание, что отрицательно сказывается на характеристике упругого элемента.

Рис. Схемы пневматических упругих элементов с газом, заключенных в жесткую оболочку, с одой ступенью давления (а), с противодавлением (б) и с двумя ступенями давления (в)

Применение жидкости в таких упругих элементах обеспечивает демпфирование колебаний масс ТС при перетекании ее через калиброванные отверстия и клапаны 2. Таким образом, получается агрегат, в котором размещены и упругий элемент, и, амортизатор.

На рисунке показано устройство пневматического упругого элемента с одной ступенью давления, не обладающего демпфирующими свойствами, но имеющего дополнительные резиновые упругие элементы 7. Заправка газом и жидкостью осуществляется соответственно через клапаны 19 и 27. Упругие элементы работают в начале и конце хода подвески. Газ отделен от жидкости плавающим поршнем 13. Упругий элемент через серьгу 1 и подшипник 2 одним концом крепится к направляющему устройству подвески, а другим — к несущей системе машины.

Применение пневматических упругих элементов позволяет регулировать положение кузова и дорожный просвет, а также изменять упругую характеристику подвески.

Принципиальная схема регулирования высоты кузова ТС по массе газа в упругом элементе показана на рисунке в. При возрастаний нагрузки кузов машины опускается, и расстояние между ним и мостом уменьшается. Рычажный привод, воздействуя на регулятор 8, обеспечивает сообщение упругого элемента 7 с ресивером. Воздух под давлением поступает в упругий элемент до тех пор, пока кузов не поднимется до прежнего уровня. При уменьшении нагрузки расстояние между кузовом и мостом также останется неизменным, так как с помощью регулятора 8 воздух выпускается из упругого элемента 7 в атмосферу. Использование гидравлического замедлителя, встроенного в регулятор, исключает работу регулятора при колебаниях ТС на подвеске.

Регулирование высоты кузова может осуществляться за счет изменения объема жидкости, находящейся между газом и поршнем. В этих системах для поднятия кузова ТС жидкость нагнетается в упругий элемент, а для опускания удаляется.

На ряде ТС имеется система регулирования положения кузова, с помощью которой можно не только изменять дорожный просвет всей машины, но и придавать кузову дифферент на нос или корму либо крен на борт за счет выбора параметров соответствующих подвесок.

Резиновые упругие элементы применяют в подвесках ТС в качестве ограничителей хода подвески и в узлах крепления амортизаторов, снижая динамическую нагруженность деталей подвески и несущей системы.

В качестве гасящих устройств в ТС используют гидравлические амортизаторы, в которых механическая энергия колебаний ТС преобразуется в тепловую путем жидкостного трения при прохождении вязкой жидкости через отверстия малого сечения. Жидкость нагревается, и теплота рассеивается э окружающем пространстве.

Конструктивно гидравлические амортизаторы исполняют телескопическими и рычажными. Телескопические работают при давлении жидкости до 8 МПа, а рычажные — до 30 МПа. Телескопические амортизаторы подразделяются на двухтрубные и однотрубные. Рычажные могут быть поршневыми и лопастными.

Рис. Пневматический упругий элемент с дополнительными упругими элементами:
1 — серьга; 2 — шарнирный подшипник; 3, 15, 17 — уплотнения; 4, 8 — стаканы; 5 — чехол; 6, 11, 14 — шайбы; 7 — дополнительные упругие элементы; 9 — поршень; 10 — цилиндр; 12 — манжета; 13 — плавающий поршень; 16 — крышка; 18 — втулка; 19, 21 — зарядные клапаны; 20 — перепускной клапан

В качестве рабочих жидкостей для амортизаторов применяют минеральные масла.

При работе амортизатора различают ход сжатия и ход отбоя. При ходе сжатия колесо (каток; приближается к несущей системе ТС, а при ходе отбоя, наоборот, отдаляется от нее.

Устройство и принцип действия гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора двустороннего действия

Рассмотрим устройство и принцип действия гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора двустороннего действия. Амортизатор проушиной 6 крепится к несущей системе машины, а проушиной 1 — к направляющему устройству. Амортизатор состоит из штока 5, на нижнем конце которого укреплен поршень 8 с клапанами и калиброванными по сечению каналами. Поршень расположен внутри рабочего цилиндра 12, который заключен в наружную трубу 13 и скреплен с ней. Между наружной полостью цилиндра и внутренней поверхностью трубы имеется зазор, образующий компенсационную камеру 3 амортизатора. В верхней части цилиндра расположено уплотнение, через которое про-ходит шток. Нижняя часть цилиндра соединяется с компенсационной камерой клапанами и калиброванными каналами.

В поршне расположены калиброванные отверстия 4 хода отбоя, перепускной клапан 7 сжатия и разгрузочный клапан 9 отбоя.

В нижней части цилиндра находятся перепускной клапан 10 отбоя, калиброванный канал 2 сжатия и разгрузочный клапан 11 сжатия. При ходе сжатия, когда щток вдвигается в цилиндр, давление под поршнем повышается, и жидкость перетекает через отверстие 4 и клапан 7 в пространство над поршнем. Вследствие того что объемы полостей под поршнем и над ним неодинаковы (часть объема над поршнем занимает шток), избыток жидкости перетекает через канал 2 в компенсационную камеру, сжимая имеющийся там воздух. При большой скорости перемещения поршня в цилиндре давление под ним поднимается настолько, что сжимает пружину разгрузочного клапана 11, который открывается, и нарастание давления уменьшается, что ограничивает силу сопротивления амортизатора на ходе сжатия. При ходе отбоя, когда поршень выдвигается из цилиндра, давление над поршнем увеличивается и жидкость через калиброванные отверстия 4 перетекает в пространство над поршнем. Дефицит жидкости под поршнем будет покрываться перетеканием ее из компенсационной камеры в цилиндр через клапаны 10 и канал 2. При большой скорости движения поршня на ходе отбоя давление над поршнем возрастает, что вызывает открытие разгрузочного клапана 9 отбоя в поршне и тем самым ограничивает силу сопротивления амортизатора на ходе отбоя.

Рис. Схема гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора двустороннего действия

Нормальным условием работы амортизатора является отсутствие в жидкости воздушных включений. В рассмотренном амортизаторе воздушное включение может возникнуть вследствие взбалтывания жидкости в компенсационной камере, где жидкость контактирует с воздухом.

Такого недостатка не имеет гидравлический телескопический однотрубный амортизатор двустороннего действия, у которого два клапана (отбоя 3 и сжатия 2) расположены в поршне, а роль компенсационной камеры выполняет полость А, отделенная от подпоршневого пространства плавающим поршнем 7. В полости А находится сжатый газ, объем которого при ходе сжатия уменьшается, а при ходе отбоя увеличивается.

В рычажных амортизаторах рычаг одним концом связан с направляющим устройством подвески, а другим — с поршнем или лопастью. При перемещении последних внутри корпуса амортизатора жидкость из одной полости перетекает в другую через клапаны и отверстия, сечения которых определяют характеристики отбоя и сжатия.

Читайте также:  Усталостная прочность

Наряду с рассмотренными амортизаторами существуют такие, в конструкции которых имеется возможность регулирования параметров, определяющих их демпфирующие свойства, за счет изменения суммарной площади отверстий, через которые перетекает рабочая жидкость. Регулирование осуществляется при изменении массы машины или интенсивности колебаний. С увеличением значений этих параметров сопротивление амортизаторов увеличивается.

Рис. Схема гидравлического телескопического однотрубного амортизатора двустороннего действия

Устройство и принцип работы зависимой подвески

Зависимая подвеска отличается от других типов подвески наличием жесткой балки, связывающей правое и левое колеса, благодаря чему перемещение одного колеса передается другому. Зависимая подвеска применяется там, где нужна простота конструкции и недорогое обслуживание (легковые бюджетные автомобили), прочность и надежность (грузовые машины), постоянный клиренс и большие ходы подвески (внедорожники). Рассмотрим, какие преимущества и недостатки имеет этот тип подвески.

Принцип работы

Зависимая подвеска представляет собой единую жесткую ось, которая соединяет правое и левое колеса. Работа такой подвески отличается определенной закономерностью: если левое колесо попадает в яму (вертикально опускается вниз), то правое поднимается наверх и наоборот. Обычно балка соединяется с корпусом автомобиля с помощью двух упругих элементов (рессор). Такая конструкция проста, при этом она обеспечивает надежное соединение. Когда одна сторона машины наезжает на неровность, то наклоняется весь автомобиль. В процессе езды в салоне автомобиля сильно ощущаются толчки и тряска, так как в основе такой подвески лежит жесткая балка.

Разновидности зависимых подвесок

Зависимая подвеска бывает двух видов: подвеска на продольных рессорах и подвеска с направляющими рычагами.

Подвеска на продольных рессорах

Шасси состоит из жесткой балки (моста), которая подвешивается на двух продольных рессорах. Рессора представляет собой упругий элемент подвески, состоящий из скрепленных металлических листов. Мост и рессоры соединяются с помощью специальных хомутов. В данном типе подвески рессора также выполняет роль направляющего устройства, то есть обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова. Несмотря на то, что зависимая рессорная подвеска известна достаточно давно, она не потеряла свою актуальность и по сей день успешно применяется на современных автомобилях.

Подвеска с направляющими рычагами

Зависимая подвеска данного типа дополнительно состоит из четырех диагональных или трех-четырех продольных штанг (рычагов) и одной поперечной штанги, называемой «тягой Панара». Каждый рычаг при этом крепится к кузову автомобиля и к жесткой балке. Эти вспомогательные элементы призваны препятствовать боковому и продольному перемещению оси. Присутствует также демпфирующее устройство (амортизатор) и упругие элементы, роль которых в этом типе зависимой подвески выполняют пружины. Подвеска с направляющими рычагами активно используется на современных автомобилях.

Балансирная подвеска

Отдельно стоит упомянуть балансирную подвеску – разновидность зависимой подвески, имеющей продольную связь между колесами. В ней колеса, находящиеся на одной стороне автомобиля, соединены продольными реактивными штангами и многолистовой рессорой. Воздействие от неровностей дороги в балансирной подвеске уменьшают не только упругие элементы (рессоры), но и качающиеся балансиры. Перераспределение нагрузки позволяет улучшить плавность хода автомобиля.

Элементы рессорной зависимой подвески

Основными составляющими рессорной подвески являются:

  • Металлическая балка (мост). Это основа конструкции, представляет из себя жесткую металлическую ось, которая соединяет два колеса.
  • Рессоры. Каждая рессора — это набор металлических листов, имеющих эллиптическую форму и разную длину. Все листы соединены между собой. Рессоры соединяются с осью зависимой подвески с помощью хомутов. Данный компонент выполняет функции направляющего и упругого элемента, а также частично демпфирующего устройства (амортизатора) за счет межлистового трения. В зависимости от количества листов рессоры называются мало- и многолистовыми.
  • Кронштейны. С помощью них рессоры крепятся к кузову. Один из кронштейнов при этом перемещается продольно (качающаяся серьга), а другой закреплен неподвижно.

Рессорная зависимая подвеска

Элементы пружинной зависимой подвески

Основными составляющими пружинной зависимой подвески, помимо металлической балки, являются:

  • упругий элемент (пружина);
  • демпфирующий элемент (амортизатор);
  • реактивные штанги (рычаги);
  • стабилизатор поперечной устойчивости.

Пружинная зависимая подвеска

Самая популярная подвеска такого типа имеет пять рычагов. Четыре из них являются продольными, и лишь один – поперечный. Направляющие устройства с одной стороны крепятся к жесткой балке, а с другой – к раме автомобиля. Эти элементы обеспечивают восприятие подвеской продольных, боковых и вертикальных усилий.

Поперечный рычаг, препятствующий смещению моста из-за воздействия боковых усилий, имеет отдельное название – «тяга Панара». Различают сплошную и регулируемую тягу Панара. Вторая разновидность поперечного рычага может также менять высоту моста относительно кузова автомашины. Из-за особенностей конструкции тяга Панара при левых и правых поворотах работает по-разному. В связи с этим у автомобиля могут быть определенные проблемы с управляемостью.

Преимущества и недостатки зависимой подвески

Главные плюсы зависимой подвески:

  • простая конструкция;
  • недорогое обслуживание;
  • хорошая устойчивость и прочность;
  • большие ходы (легкое преодоление препятствий);
  • отсутствие изменения колеи и клиренса при движении.

Существенный недостаток таков: жесткое соединение колес вкупе с большой массой оси негативно сказывается на управляемости, стабильности движения и плавности хода автомобиля.

К подвеске сейчас предъявляются следующие требования: обеспечение высокого уровня комфорта пассажиров при езде, хорошей управляемости и активной безопасности автомобиля. Зависимая подвеска не всегда соответствует этим требованиям, и именно поэтому считается устаревшей. Если же сравнивать зависимую и независимую подвеску, то последняя имеет более сложную конструкцию. У независимой подвески колеса перемещаются независимо друг от друга, благодаря чему у автомобиля улучшается управляемость и повышается плавность хода.

Применение

Чаще всего зависимая подвеска устанавливается на автомобили, которым требуется крепкая и надежная ходовая часть. Металлический мост почти всегда ставится в качестве задней подвески, а балка передней подвески уже фактически не используется. Зависимое шасси имеют внедорожники (Mercedes Benz G-Class, Land Rover Defender, Jeep Wrangler и другие), коммерческие автомобили, а также малотоннажный грузовой транспорт. Часто жесткая балка присутствует в качестве задней подвески бюджетных легковых машин.

Назначение и устройство подвески автомобиля

Подвеска служит для смягчения и поглощения толчков и ударов, возникающих при движении автомобиля по неровной дороге.

На грузовых автомобилях применяют зависимые подвески, при которых оба колеса одного моста имеют упругую связь с рамой. При наезде одного колеса на неровность его перемещение относительно рамы передается другому колесу.

На автомобилях различают переднюю подвеску, связывающую передний мост с рамой и заднюю подвеску, которая соединяет с рамой одновременно промежуточный и задний мост.

Передняя подвеска рассматриваемых автомобилей (КамАЗ-4310, Урал-4320, ЗИЛ-131) зависимая, рес­сорная, с телескопическими амортизаторами.

На автомобиле КамАЗ-4310 эта подвеска состоит из двух продоль­ных полуэллиптических рессор 12 (рис. 126) с деталями крепления, четырех опорных кронштейнов 9 и 23, четырех резиновых буферов 4 и 6, двух амортизаторов 13. Каждая рессора набрана из 15 листов разной длины, изготовленных из упругой стали. Верхний самый длинный лист называется коренным, он имеет прямоугольное сечение, остальные – Т-образное. В каждом листе выполнена выдавка, которая входит в углубление нижележащего листа, тем самым листы фиксируются от продольных смещений. От поперечных смешений листы удерживаются хомутиками.

Рис. 126. Передняя подвеска автомобиля КамАЗ-4310: 1 -болт крепления ушка; 2 – стяжной болт; 3 – накладка ушка; 4, 8 – буферов; 5 – стремянка; 6 – накладка реестры; 7 – кронштейн опоры кабины; 9, 23 – кронштейн рессоры; 10 – накладка коренного листа; 11 – палец, кронштейна; 12 – рессора; 13 – амортизатор; 14 – втулка амортизатора; 15 – кронштейн амортизатора; 16 – палец амортизатора; 17 -балка моста; 18 -проставка рессоры; 19 -масленка; 20 -палец ушка; 21 – втулка ушка; 22 – ушко рессоры; 24 – накладка стремянок.

В среднем части рессора с помощью двух стремянок крепится к балке моста. Между рессорами и мостом устанавливаются проставки 18.

На переднем конце коренного листа крепится ушко 22, в которое запрессована втулка 21. С помощью пальца 20 передний конец рессоры закреплен в кронштейне 23 рамы. Трущиеся поверхности втулки и пальца смазываются через пресс-масленку 19.

Задний конец рессоры скользкий, опирается на кронштейн 9 через наклепанную на коренной лист накладку 10. В кронштейне установлен сменный сухарь и боковые вкладыши, закрепленные стяжным болтом, на который надета втулка. Конец второго листа рессоры изогнут, тем самым он удерживает рессору от выпадения из кронштейна при провисании моста.

При наезде колеса на препятствие рессора выпрямляется и удли­няется, при этом накладка 10 коренного листа скользит по сухарю заднего кронштейна. Энергия удара поглощается рессорой и не передается на раму. При больших прогибах рессора сначала касается дополнительного буфера 8, а затем упирается в основной буфер 4. Дополнительный буфер ограничивает прогиб заднего конца рессоры и уменьшает поворот переднего моста вверх при торможении автомобиля. После съезда колеса с препятствия рессора принимает первоначальную форму, рама с закрепленными на ней агрегатами и кузовом совершает колебания, которые гасятся амортизаторами. Толкающий тормозные усилия передаются от моста на раму через рессору и детали ее крепления.

Передняя подвеска автомобиля Урал-4320 имеет аналогичное устройство. Отличие, кроме размеров и форм деталей, состоит в следующем: рессора набрана из 10 листов, из которых два верхних имеет одинаковую длину, а на заднем конце загнут третий лист; основной резиновый буфер закреплен вместе с накладкой к средней части рессоры, задние кронштейны рессор соединены между собой стяжкой.

У автомобиля ЗиЛ-131 передняя подвеска имеет такое же устройст­во, как и на автомобилях КамАЗ-4310 или Урал-4320. Передние рессоры имеют по 17 листов у автомобилей с лебедкой и по 15 листов у автомобилей без лебедки. Основной буфер закреплен в центре рессоры.

Рис. 127. Гидравлический амортизатор: I – проушина; 2 – кожух; 3, 4 – сальники; 5 – перепускной клапан; 6, 15- отверстия в поршне; 7 – клапан отдачи; 8, 11 – пружины; 9 – впускной клапан: 10 – клапан сжатия; 12, 13 -отверстия в основании; 14 – поршень; 16 – корпус; 17 – цилиндр; 18 – шток; 19 – отверстие в направляющей штока.

Основными, частями амортизатора (рис.127) являются корпус 16, рабочий цилиндр 17, кожух 2, поршень 14 со штоком 18, клапан сжатия 10, клапан отдачи 7, перепускной клапан 5, впускной клапан 9. Рабочий цилиндр размешен внутри корпуса, снизу к нему приварено основание, а сверху цилиндр закрывается направляющей штока. Внутри цилиндра перемещается поршень, соединенный со штоком. В поршне имеется два ряда отверстий, расположенных по окружностям. Отверстия 6 на большом диаметре закрываются перепускным пластинчатым клапаном 5, отверстия на меньшем диаметре 15 перекрыты снизу тарелкой клапана отдачи 7. В основании цилиндра имеется один ряд отверстий по окружности, которые закрываются сверху впускным клапаном 9. В центре основания расположен клапан 10 сжатия.

Пространство между цилиндром и поршнем называется резервной полостью, вместе с рабочим цилиндром она заполнена жидкостью.

Выход штока из цилиндра уплотняется резиновым сальником 3. Между обоймой сальника и направляющей штока установлен сальник 4, уплотняющий резервную полость.

Читайте также:  Устройство двигателя

Работа амортизатора. При плавном ходе сжатия поршень переме­шается вниз, под ним создается давление, за счет чего открывается перепускной клапан 5 на поршне, и жидкость перетекает в пространство над поршнем. Вся жидкость из-под поршня не может перетечь в пространство над поршнем, так как часть объема выше поршня занимает шток. Поэтому часть жидкости через приоткрывающийся клапан сжатия 10 перетекает в резервную полость.

При резком сжатии под поршнем создается большое давление, клапан сжатия открывается на большую величину. Жидкость перетекает через клапан 5 в пространство над поршнем и через клапан 10 в резервную полость.

При плавном ходе отдачи давление создается в пространстве над поршнем. Жидкость перетекает через отверстия 15 и щели в клапане отдачи 7 в пространство под поршнем. Одновременно в это же пространство поступает жидкость из резервной полости через впускной клапан 9.

При резком ходе отдачи давление над поршнем возрастает быстро. Жидкость, преодолевая усилие пружины, открывает клапан 7 и проходит в пространство под поршнем. Одновременно часть жидкости из резервной полости проходит через впускной клапан 9 в пространство под поршнем.

Во всех случаях при перетекании жидкости через узкие отверстия клапанов создается трение жидкости о стенки отверстий и между ее слоями. За счет этого трения и гасятся колебания рамы. При трении выделяется теплота, поэтому исправно работающий амортизатор должен быть теплым.

Рис. 128 Задняя подвеска трехосного автомобиля: 1 – промежуточный мост; 2, 3 – кронштейны реактивных штанг; 4, 8 -кронштейны рессор; 5 – рессора; 6,15 – кронштейн подвески; 7 -стремянка; 9 – задний мост; 10, 11, 14-реактивные штанги; 12 – балансир; 13 – ось.

Задняя подвеска (рис. 128) трехосных автомобилей зависимая, рессорная, балансирная. Основными частями такой подвески являются две перевёрнутые рессоры 5, два балансира, две оси 13 (на автомобилях Урал-4320 и ЗиЛ-131 – одна общая ось), два кронштейна б осей, два кронштейна задней подвески, шесть реактивных штанг 10, 11, 14, четыре резиновых буфера.

Ось 13 запрессована в кронштейн 6, который закреплен шпильками к кронштейну 15, последний крепится болтами к лонжерону рамы. По концам осей 13,на двух втулках каждый, устанавливаются балансиры 12. От осевых смешений балансир фиксируется разрезной гайкой, стянутой болтом. Смазка трущихся поверхностей балансира осуществляется маслом, заливаемом через верхнее отверстие в крышке балансира, слив масла – через нижнее отверстие, -отверстия закрываются пробками. Со стороны кронштейна б балансир уплотняется сальником и резиновыми кольцами.

Рессора в средней части крепится к балансиру двумя стремянками 7. Концы рессор устанавливаются свободно в кронштейнах балок мостов.

Резиновые буфера, прикрепленные к лонжеронам рамы, ограничива­ют ход мостов вверх и смягчают удары балок о раму.

Реактивные штанги служат для передачи толкавших и тормозных усилий от балок мостов на раму, они также воспринимают от мостов реактивные моменты, возникающие при трогании с места или торможении. Каждый мост имеет по три штанги – одну верхнюю и две нижние. Штанга состоит из стержня и двух головок. На автомобилях КамАЗ-4310 и Урал-4320 в головках штанг установлены шаровые пальцы с вкладышами и пружиной, головка закрывается крышкой. Для смазки трущихся по­верхностей шарнира в головке имеется пресс-масленка. На автомобиле ЗиЛ-131 в головке установлен шаровой палец и обойма с вкладышами. Вкладыш изготовлен из тканой ленты, пропитанной специальным составом. Шарнир уплотнен резиновым чехлом. В процессе эксплуатации шарниры реактивных штанг на этом автомобиле смазки не требуют.

Реактивные штанги крепятся к кронштейнам подвески и рычагам мостов.

При балансирной подвеске оба моста образуют общую тележку, которая может качаться вместе с рессорами на оси и, кроме того, вследствие прогиба рессор каждый мост может перемещаться независимо, что обеспечивает хорошую приспособляемость колес к неровностям дороги.

Балансирная подвеска задних мостов трехосных автомобилей

Если автомобиль имеет два задних ведущих моста, то подвешивать к раме на обычных рессорах каждый мост по отдельности нельзя, так как при движении по неровностям дорог, переезде канав и кюветов нагрузка может передаваться только на один мост. Это будет создавать большие нагрузки на рессоры этого моста и может привести к поломке рессор.

Необходимо, чтобы нагрузка всегда распределялась на оба моста при любых условиях движения. Этому может удовлетворять балансирная подвеска на двух продольных полуэллиптических рессорах. Она представляет собой тележку, установленную на оси, которая закреплена на раме автомобиля. Рессоры представляют собой равноплечие рычаги, а потому, согласно закону о равноплечих рычагах, качающихся на одной опоре, при наезде одного моста или даже одного колеса на препятствие нагрузка будет передаваться на оба моста в равной мере. При прогибах рессор концы их свободно скользят в опорах. Балансирная подвеска устроена следующим образом.

На лонжеронах рамы закреплены кронштейны, в которые запрессованы оси балансиров, закрытые крышками 14 (рис.16). На ось надевается башмак рессоры 12, который может вращаться на ней во втулке 17. Рессора устанавливается на балансир и крепится к нему стремянками 8. Концы рессор свободно входят в кронштейны 1, напрессованные и приваренные к кожухам среднего 23 и заднего 10 мостов. Щеки кронштейнов стягиваются опорными пальцами 2. На мостах имеются кронштейны 25 для крепления нижних реактивных штанг 9, передающих толкающие усилия. Другие концы этих штанг шарнирно соединены при помощи шаровых пальцев с кронштейнами лонжеронов рамы. Реактивные моменты передаются на раму двумя верхними реактивными штангами 11. Для ограничения хода мостов вверх и смягчения их ударов о раму на лонжеронах установлены буферы. Кронштейны балансирного устройства соединены стяжкой 22.

В крышке башмака имеется отверстие с проб кой для заливки масла. для предотвращения вытекания смазки установлены сальники 19 и 21 и кольцо 20, а для защиты узла от грязи – резиновые манжеты.

Реактивная штанга имеет с обоих концов головки, в которые вставляются шаровые пальцы с вкладышами. Головки закрываются крышками через прокладку. Смазываются шаровые пальцы через масленку. От вытекания смазка удерживается сальником. Шарниры реактивных штанг самоподжимные.

Рис.16. Задняя подвеска автомобиля:

1 – кронштейн установки рессоры среднего моста; 2 – палец опоры задней рессоры;

3 – задняя рессора; 4 – хомут; 5 – левый кронштейн задней подвески; 6 – гайка стремянки; 7 – накладка рессоры; 8 – стремянка рессоры; 9, 11 – реактивные штанги; 10-задний мост; 12 – башмак рессоры; 13 – кронштейн верхней реактивной штанги; 14 – крышка оси балансира; 15 – заглушка; 16-стяжной болт; 17- втулка башмака; 18 – упорное кольцо башмака; 19 – сальник балансирной подвески; 20 – кольцо; 21 – сальник; 22 – стяжка задней подвески; 23 – средний мост; 24 – кронштейн верхней реактивной штанги;

25 – кронштейн нижней реактивной штанги среднего моста

Амортизаторы

Плавность хода автомобиля в большой степени обусловлена работой рессор, которые воспринимают и гасят толчки от неровностей дорог. Основным недостатком рессор является большой период гашения затухающих колебаний. Для ускорения гашения колебаний рессор служат гидравлические телескопические амортизаторы двухстороннего действия. Они могут устанавливаться на передних и задних мостах или только на передних.

Амортизатор состоит из резервуара 9 (рис.17), внутри которого находится цилиндр 8. В нижний торец цилиндра запрессован корпус клапана сжатия 26. В нем смонтирован клапан сжатия, состоящий из обоймы 21, тарелки 23, дроссельного диска 24 и диска клапана 25. Впускной клапан нагружен пружиной 22. Шток амортизатора 1 проходит через защитное кольцо 2 и надежно уплотнен манжетой 4 и кольцом 6. На внутреннем конце штока гайкой 20 закреплен поршень 13. В поршне имеются два пояска отверстий, разделенных буртиками. Ряд отверстий, расположенных ближе к штоку, прикрывается дроссельным диском 14, диском клапана отдачи 15 и шайбой 16. Дальний от штока ряд отверстий выполняет роль перепускного клапана. Прикрывается этот ряд отверстий ограничительной тарелкой 10, пружиной 11 и тарелкой перепускного клапана 12. Поршень уплотняется в цилиндре кольцом 17.

Действие амортизатора основано на использовании сопротивления перетеканию жидкости через малые проходные сечения в клапанах хода сжатия и отдачи. От исправности амортизаторов в значительной степени зависит комфортабельность автомобиля и долговечность деталей кузова и шасси. Нормально работающие амортизаторы должны гасить колебания автомобиля после переезда препятствия за 1- 2 качка. Передние и задние амортизаторы сходны по устройству и работе.

Для амортизаторов используется жидкость АЖ -12Т, которой полностью заливается рабочий цилиндр 8 и часть резервуара 9. Жидкость в амортизатор должна заливаться в определенном количестве, так как при ее недостатке амортизатор работает ненормально, а при избытке может получить поломки.

Амортизатор работает следующим образом. При отсутствии нагрузки поршень 13 находится в средней части цилиндра 8. Пространство под поршнем и над ним полностью заполнено жидкостью, а резервуар 9 заполнен примерно наполовину.

При наезде колеса на дорожное препятствие ось вместе с рессорой поднимаются к раме и через проушину поднимают корпус амортизатора. За счет приближения корпуса к раме шток 1 с поршнем 13 опускаются и давят на жидкость. Под действием этого открывается перепускной клапан в поршне и жидкость перетекает в надпоршневое пространство. Вся жидкость перетечь из подпоршневогo пространства в надпоршневое не может, так как часть объема занимает шток, вводимый извне. Это приводит к тому, что под давлением открывается клапан сжатия в корпусе клапана 26 и часть жидкости перетекает в резервуар 9.

При ходе отдачи происходит обратное. Поршень амортизатора поднимается, вытесняя через клапан отдачи жидкость в подпоршневое пространство, но теперь под поршнем жидкости оказывается недостаточно, и там создается разрежение. Под действием этого разрежения открывается клапан отдачи, сжимая пружину 19, и жидкость из резервуара 9 компенсирует недостаток жидкости под поршнем.

Степень открытия клапанов сжатия и отдачи зависит от скорости перемещения поршня, а следовательно, от величины ударной нагрузки на ось автомобиля. Чем больше сила удара, тем на большую величину открываются клапаны и быстрее перепускают жидкость.

Применяемые амортизаторы двухстороннего действия имеют несимметрическую характеристику: сила сопротивления во время хода сжатия растет медленнее, чем при ходе отдачи. Эта разность может составлять 20..50%.

1. Расскажите о назначении подвески автомобиля и ее типах.

2. Как устроена и работает зависимая подвеска колес?

3. Расскажите об устройстве, работе и преимуществах независимой подвески

передних колес легковых автомобилей.

4. Перечислите типы рессор и способы их крепления к раме и осям.

5. Расскажите об устройстве передней и задней рессорных подвесок грузовых

6. Расскажите о назначении, устройстве и работе гидравлического

амортизатора двойного действия.

7. Каковы назначение и принцип работы стабилизатора поперечной

устойчивости передней оси?

8. Расскажите о назначении, устройстве и принципе работы стабилизатора

поперечной устойчивости задней оси.

9. Как устроена и работает независимая подвеска задних колес?

5.Закрепление нового материала:

1. Выдаю учебный элемент № . Изучаем и отвечаем.

2. Разбираем правильность ответов.

3. Выставляем оценки.

6.Задание на дом:

1. заполнить тетрадь для лабораторных работ по пройденной теме.

2. Повторить пройденный материал.

3. Не забываем про конструкторские разработки.

Ссылка на основную публикацию