Курс обучения по теме: “Углы установки колес автомобилей».

Курс обучения по теме:
“Углы установки колес автомобилей».
1.
Упругие элементы подвесок смягчают толчки, снижают
вертикальные ускорения и динамические нагрузки, передаваемые
на несущую конструкцию при движении автомобиля. В результате
работы упругого элемента исключается «копирование» кузовом
профиля дорожных неровностей и улучшается плавность хода
автомобиля. Хорошей плавностью хода считается такая, при
которой кузов совершает колебания частотой 1 — 1,3 Гц.
Применяют следующие типы упругих элементов подвески:
• металлические: листовые рессоры, спиральные пружины,
торсионы;
• неметаллические: пневматические, гидропневматические и
резиновые.
a. Рессоры:
Рессора состоит из стальных листов, имеющих одинаковую
ширину и различную длину выгнутой формы, собранных вместе.
Кривизна листов не одинакова и зависит от их длины. Она
увеличивается с уменьшением длины листов, что необходимо для
плотного прилегания их друг к другу в собранной рессоре.
Взаимное расположение листов в собранной рессоре
обеспечивается стяжным центральным болтом или посредством
специальных выдавок, сделанных в средней части листов. Кроме
того, листы скреплены хомутами, которые исключают боковой
сдвиг одного листа относительно другого и передают нагрузку от
коренного (верхнего) листа на другие листы при обратном прогибе
рессоры. Коренной лист имеет наибольшую длину. С помощью
коренного листа концы рессоры крепятся к раме или кузову
автомобиля. От способа крепления рессоры зависит форма концов
коренного листа. Они могут быть плоскими, отогнутыми под углом
90°, загнутыми в форме ушков, со съемными коваными или литыми
ушками.
По способу заделки и форме рессора может быть
полуэллиптическая, кантилеверная или четвертная.
1
F
Полуэллиптическая рессора способна воспринимать и
передавать на несущую конструкцию автомобиля не только
нормальные, но и продольные и боковые реакции дороги, а также
моменты от тормозного механизма или главной передачи (при
ведущем мосте), следовательно, не требует специального
направляющего устройства.
2
Четвертная и кантилеверная рессоры плохо приспособлены
для передачи толкающих усилий, т. е. требуют направляющих
устройств.
В целях уменьшения напряжений растяжения применяют
профили листов специальной несимметричной формы —
трапециевидного или Т-образного сечения. Рессорные профили со
специальной формой сечения не только повышают долговечность
листов, но и обеспечивают экономию металла.
Рессора конструктивно представляет собой балку равного
сопротивления изгибу.
b. Пружины:
Спиральные (витые) пружины изготовляются из прутка
круглого сечения и могут быть цилиндрическими, коническими или
бочкообразными. Для изготовления пружин используются
рессорно-пружинные стали (что и для листов рессор).
3
Энергоемкость и долговечность пружины больше, чем у листовой
рессоры, а масса меньше. Но возникает необходимость в
направляющем устройстве подвески, поэтому значительного
выигрыша в массе обычно не получается, хотя экономия
пружинных сталей очевидна.
В качестве основного упругого элемента спиральные
пружины применяются главным образом для легковых
автомобилей. Решающим фактором является удобство установки
пружины соосно амортизатору или стойке подвески, либо между
рычагом и кузовом.
4
c. Торсионы:
Торсионы применяются при независимой подвеске колес на
многоосных автомобилях, прицепах, на некоторых легковых
автомобилях и внедорожниках. 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. С помощью головок
торсион одним концом крепится к раме или кузову автомобиля, а
другим — к рычагам подвески. Упругость связи колеса с рамой
обеспечивается скручиванием торсиона. Торсионы, как пружины,
требуют направляющих и гасящих устройств.
5
d. Пневматические упругие элементы:
Упругие пневматические элементы целесообразно применять
на автомобилях, масса подрессоренной части которых меняется
значительно (грузовые автомобили), или требования к плавности
хода которых высоки (автобусы). Путем изменения давления
воздуха в пневматическом элементе можно регулировать жесткость
подвески. При этом появляется возможность регулировать высоту
6
пола (автобусы), грузовой платформы или прицепного устройства
относительно дороги либо величину дорожного просвета (при
независимой подвеске).
Упругие пневматические элементы изготовляются обычно в
виде резинокордных оболочек, содержащих прорезиненный каркас
из двухслойного корда диагональной конструкции. Корд
выполняется обычно из синтетических нитей (нейлон, капрон и т.
п.). Наружный слой оболочки изготовляется из маслостойкой, а
внутренний — из воздухонепроницаемой резины. Толщина
оболочки 3—5 мм. Пневмобаллоны тороидальной формы бывают
одно- и двухсекционными. Односекционные встречаются редко.
Наиболее распространенными являются двухсекционные (двойные)
пневмобаллоны, которые состоят из оболочки с двумя бортами,
усиленными стальными проволочными кольцами, которыми баллон
присоединяется к опорным фланцам с помощью стальных
фасонных колец. В средней части оболочка перетянута стальным
бандажным кольцом.
Максимальное давление внутри пневмобаллона не превышает
0,8 МПа, рабочее давление — 0,3—0,5 МПа, минимальное давление
не ограничивается.
7
e. Гидропневматические упругие элементы:
В гидропневматических элементах, также как и в
пневматических, рабочим телом является газ, но под более высоким
давлением (до 20 МПа), которое обеспечивается жидкостью,
поскольку герметизацию резервуара с жидкостью вследствие ее
более высокой вязкости осуществлять проще. Основное
достоинство
упругих
гидропневматических
элементов
определяется их характеристикой жесткости — при больших
коэффициентах использования объемов пневмоэлемента и высоких
давлениях газа характеристика жесткости может быть приближена
к идеальной.
Гидропневматический
элемент
включает
в
себя
гидравлический цилиндр с поршнем и толкателем (штоком) и
упругий пневматический элемент (пневмокамеру), который
размещается в самом цилиндре или отдельно от него.
8
9
f. Резиновые упругие элементы
Резина, особенно работающая на сдвиг, обладает большой
энергоемкостью. Это ее свойство можно было бы использовать,
применяя резину как рабочее тело упругих элементов. Однако из-за
ряда существенных недостатков в настоящее время резина
применяется для упругих вспомогательных элементов (буферов),
шарниров и шумо-виброизолирующих прокладок.
2. Существующие конструкции элементов подвески:
a. Шкворни и резьбовые втулки
b. Сайлентблоки
10
11
c. Шаровые шарниры
12
d. Амортизаторы:
Амортизатор это устройство для гашения колебательных
процессов за счет преобразования механической энергии колебания
подвески автомобиля в тепловую.
Амортизаторы, по типу рабочего тела, могут быть
фрикционные или жидкостные. По конструкции, они могут быть
рычажные или осевые. Осевые амортизаторы, в свою очередь,
бывают двухтрубные и однотрубные (газовые).
13
14
e. Стабилизаторы поперечной устойчивости:
Стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой
торсион, закрепленный на кузове или раме автомобиля при помощи
резиновых втулок, концы которого, с помощью рычагов,
соединяются с рычагами подвески или мостом.
15
16
3. Существующие конструкции рулевых механизмов:
a. Червячные
b. Винтовые
17
c. Реечные
d. С гидроусилителем
18
e. С электроусилителем
4. Существующие конструкции подвесок:
Подвеска на поперечных рычагах, с поперечно расположенной
рессорой, заменяющей нижние рычаги.
19
На продольных рессорах
На продольных тягах
Треугольная (дышловая) подвеска
На продольных рычагах
20
На связанных продольных рычагах
На продольных рычагах, связанных торсионной балкой
На двойных поперечных рычагах
На пространственных рычагах и тягах
21
На продольных рычагах
На косых рычагах
Подвеска Макферсон
22
Тяга Панара
Механизм Уатта
5. Слабые места подвески, ходовой части и рулевого управления,
правила и методы диагностики.
6. Некоторые правила проведения ремонтных работ.
23
7. Углы и параметры установки колес автомобилей:
a. Развал.
Термином «развал» обозначается угол наклона плоскости колеса
к перпендикуляру, восстановленному к плоскости дороги. Если
верхняя часть колеса наклонена наружу автомобиля, то угол
развала 0 считается положительным, а если внутрь — то
отрицательным.
Раньше в литературе сообщалось, что развал предназначен для
устранения зазоров в подшипниках и шкворнях и должен
составлять 2—3°. Однако это справедливо только для
сельскохозяйственных машин, но не для легковых и грузовых
автомобилей. В контакте колес этих автомобилей действуют
переменные боковые силы даже при движении по дорогам,
считающимся ровными. Наличие зазоров между деталями подвески
привело бы не только к появлению стуков, но и к уменьшению
устойчивости прямолинейного движения.
Считалось так же, что большой положительный или
отрицательный развал приводит к повышенному износу наружной
или внутренней кромки протектора шины. Это было справедливо
для применявшихся в то время на автомобилях диагональных шин,
жесткость протекторной части которых была соизмерима с
жесткостью боковин. Технология производства современных
радиальных шин такова, что жесткость протекторной части во
много раз превышает жесткость боковин шины, поэтому при
наклонном положении колеса, под нагрузкой, мягкие боковины
сминаются так, что жесткая протекторная часть ровно прилегает к
поверхности дороги. Разница в нагрузке на наружной и внутренней
кромках протектора составляет величину равную разнице усилий
сжатия боковин шины. Эта разница несоизмеримо мала по
сравнению с действующей на шину со стороны автомобиля весовой
24
нагрузкой. Результатом такого изменения конструкции шин стало
то, что даже при очень больших углах развала (3 - 4) практически
не наблюдается неравномерный износ шин.
Таким образом, при существующих в настоящее время
технологиях изготовления шин, следует считать, что развал колес,
как таковой, не влияет на износ шин.
Однако при этом необходимо учитывать два следующих
момента:
- в процессе эксплуатации автомобиля из-за износа элементов
подвески происходит изменение развала колес, которое
однозначно ведет к изменению схождения, что в свою очередь
приводит к появлению неравномерного износа шин;
- при наличии настолько существенной разницы между развалом
левого и правого колес, что возникает явление увода автомобиля,
так же будет наблюдаться неравномерный износ шин.
b. Схождение.
Схождением называется разность размеров В и С, равных
расстоянию между внутренними закраинами ободьев передних или
задних колес соответственно в задней и передней частях ободьев.
Схождение измеряется на уровне высоты центров колес при
положении колес для движения прямо, на автомобиле в
снаряженном состоянии.
Наименьший износ шины происходит в случае точного
прямолинейного качения колес. Однако во время качения в пятне
контакта колеса с дорогой возникает направленная назад
продольная сила F1, которая на плече R2 образует момент,
25
воспринимаемый тягами рулевого управления. Вследствие имеющейся податливости — особенно в опорах рычагов — этот
момент слегка отжимает колесо назад, поэтому для получения в
процессе движения прямолинейного качения в статическом
положении колеса устанавливают со схождением.
В случае переднего привода тяговые силы, направленные
вперед, стремятся свести колеса спереди, поэтому более
предпочтительным может оказаться отрицательное схождение.
На легковых автомобилях классической компоновки схождение
составляет примерно 23 мм, а на переднеприводных—от +3 до 2
мм, т. е. некоторые из них имеют отрицательное схождение.
c. Обратное схождение.
Этим термином обозначается схождение управляемых колес в
повороте.
При малой скорости автомобиля движение на повороте только тогда
кинематически точно, когда оси всех четырех колес пересекаются в одной
точке, называемой центром поворота М. Поэтому, если задние колеса не
поворачиваются, прямые, продолжающие оси обоих передних колес должны
пересекать продолжение оси задних колес в точке М, вследствие чего
внутреннее и наружное передние колеса будут иметь различные углы
поворота: i и aO
26
d. Продольный наклон оси поворота колеса (кастер) и
плечо устойчивости.
Продольный наклон оси поворота колеса определяется как
угол  между осью поворота и вертикалью, проведенной через
центр колеса; соответствующее расстояние между точками Е и N в
плоскости дороги называется вылетом оси поворота na , (или
плечом устойчивости). «Отставание» точки контакта колеса N от
точки пересечения Е может быть получено путем смещения оси
поворота вперед относительно центра колеса. На некоторых
переднеприводных автомобилях, в связи с наличием повышенного
стабилизирующего момента шин под действием тяговых сил,
предусматривают отрицательный вылет оси поворота (- na) путем
обратного наклона оси поворота или смещения назад вертикальной
оси поворота относительно центра колеса.
Действие вылета оси поворота можно сравнить с «эффектом
рояльной ножки», при котором колесо в ведомом режиме качения
само выставляется по направлению перемещения.
e. Поперечный наклон оси поворота колеса.
27
Поперечный наклон σ оси поворота определяется как угол
между осью поворота и плоскостью, перпендикулярной опорной
поверхности дороги и параллельной продольной оси автомобиля.
f. Дополнительный поперечный угол.
Этим термином (или термином «суммарный поперечный
угол») называют сумму углов развала и поперечного наклона оси
поворота колеса.
g. Конус качения колеса
В результате установки колес с развалом возникает
центростремительная сила, действующая в направлении наклона
колеса.
28
h. Плечо обкатки.
Плечо обкатки R0 определяется для автомобиля в
ненагруженном состоянии как расстояние от линии пересечения
центральной плоскости вращения колеса с опорной поверхностью
до точки пересечения продолжения оси поворота с этой же
поверхностью.
8. Влияние различных факторов на углы установки колес.
9. Зависимость поведения автомобиля и износа шин от углов
установки колес.
10. Возможные способы регулировки углов установки колес
автомобилей.
11. Правила проведения работ по регулировке углов установки
колес.
12. Оборудование для проведения регулировки.
13. Окупаемость услуги.
Составил: _________________ А.В.Коржиков
29