Ходовая часть и управление автомобилем

УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ

Часть 5

ХОДОВАЯ ЧАСТЬ И УПРАВЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЕМ

 

 

Учебно-методическое пособие

Нижний Новгород

2011

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета Нижегородского государственного педагогического университета

 В. В. Глебов, М. В. Мухина

Устройство автомобиля. Ч.5. Ходовая часть и управление автомобилем:

Учебно-методическое пособие.– Н.Новгород: НГПУ, 2011. 72с.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов дневного и заочного отделений технолого-экономического факультета НГПУ, обучающихся по специальности «050502 - Технология и предпринимательство». Его цель - в компактном изложении дать основные сведения для подготовки к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Устройство автомобиля». В связи с отсутствием учебной литературы, адаптированной для студентов педагогического вуза, данное пособие может использоваться и при подготовке к экзаменам.

 

 

Рецензент:                        В.А. ВАСИЛЬЕВ, д-р техн. наук, профессор,

                                                   зав. кафедрой НГТУ

Ответственный за выпуск: С.М. ШЕВЧЕНКО, канд. техн. наук, доцент,

                                          зав. кафедрой НГПУ

                                        

Содержание

                                                                                                  стр.

 

1. ХОДОВАЯ ЧАСТЬ                                                                         4

1.1 Несущая система                                                                       5

1.2 Рамы и кузова                                                                            6

1.3 Подвески                                                                                    8

      1.3.1 Назначение и состав подвесок                                         8

      1.3.2 Упругие и направляющие элементы подвесок             11

      1.3.3 Стабилизаторы и амортизаторы                                    14

 

2. КОЛЕСА И ШИНЫ                                                                         18 

   2.1 Назначение и типы колес                                                       18

   2.2 Типы, размеры и маркировка шин                                        20

   2.3 Камерные и бескамерные шины                                            21

   2.4 Рисунок протектора шины                                                     24

   2.5 Диагональные и радиальные шины                                       28

        2.6 Шины с регулируемым давлением                                        28

        2.7 Обод, ступица и соединитель колеса                                    29

        2.8 Установка и стабилизация управляемых колес                  31

 

3.РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ                                                          34

    3.1 Назначение и типы                                                                34

    3.2 Травмобезопасное рулевое управление                              38

    3.3 Рулевой механизм                                                                 39

3.4 Рулевой привод                                                                     41

3.5 Рулевой усилитель                                                                43

 

4. ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ                                                              46

    4.1 Назначение и типы                                                                46

    4.2 Торможение автомобиля. Тормозная динамика                 48

    4.3 Тормозные механизмы                                                          55

    4.4 Тормозные приводы                                                              59

    4.5 Антиблокировочные системы                                              66

 

5. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ.                                                                67

 

6. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ 70

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ                                                                   71

ХОДОВАЯ ЧАСТЬ

 

   Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку, состоящую из рамы, осей, колес и подвески.

   Рама служит несущим основанием, на котором установлены двигатель, все механизмы трансмиссии, кузов и другие агрегаты, входящие в конструкцию автомобиля. Через детали подвески рама опирается на оси с колесами.

  Рамную конструкцию имеют все грузовые автомобили.

В легковых автомобилях и большей части автобусов функцию рамы выполняет жесткое основание кузова.

  В пятне контакта ведущих колес автомобиля с дорогой при движении возникают силы трения и зацепления, вызывающие появление продольных составляющих реакций дороги, направленных в сторону движения. Равнодействующую этих реакций называют касательной силой тяги Р_к.

Значение касательной силы тяги зависит от вращающего момента на колесах и сцепления колес с опорной поверхностью. Двигатель может создать касательную силу тяги:

Р_К = М_вр i _тр η r _к,

где М_вр - вращающий момент двигателя; i_тp - передаточное число трансмиссии; η - КПД, оценивающий потери энергии в трансмиссии; r _к - радиус колес.

Сцепление колес с дорогой, характеризуемое коэффициентом сцепления, определяется многими факторами: типом и состоянием дорожного покрытия и шины, рисунком и износом протектора шины. Дождь, снег, обледенение, грязь и другие факторы сильно уменьшают коэффициент сцепления. Значения коэффициента сцепления находятся в пределах (0,1 – 0,9).

Касательная сила тяги, определяемая условиями сцепления колес с дорогой существенно зависит от сцепного веса:

  P _φ = φ · G_k,

где φ — коэффициент сцепления колес с дорогой,

G_k – часть полного веса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса (сцепной вес).

Если при движении автомобиля сцепление недостаточное, то возникает буксование колес. При буксовании уменьшается скорость машины и происходит потеря энергии.

Буксование на скользкой грунтовой дороге может быть таким, что машина не движется при вращающихся колесах. Вся энергия двигателя расходуется на нагрев шины и выбрасывание грунта из под колес. Буксование значительно уменьшается при использовании шин с грунтозацепами в виде «елочки», когда грунтозацепы вдавливаются в грунт, и превалирующее взаимодействие колеса с грунтом происходит за счет сил зацепления, т. е. возникают условия сдвига почвы при уплотняющем действии силы тяжести автомобиля. В условиях движения по сухой асфальтированной или бетонной дороге буксование незначительно.

При движении автомобиля в месте контакта шин с дорогой возникает сила сопротивления качению, пропорциональная полному весу автомобиля.

Силы сопротивления качению возникают вследствие деформации почвы и шины. При деформации почвы образуется колея, на что затрачивается определенная энергия и тем большая, чем мягче дорога. Энергия, затраченная на деформацию шины при контакте с дорогой, частично превращается в теплоту (гистерезисные потери) и рассеивается в атмосферу.

 

Несущая система

Несущей системой называется рама или кузов автомобиля, служащие для установки и крепления всех частей автомобиля. Несущая система является одной из наиболее ответственных, сложных в изготовлении, материалоемких и дорогостоящих систем автомобиля. На ее долю приходится более 50% массы и стоимости всего автомобиля. Долговечность несущей системы определяет сроки капитальных ремонтов автомобиля. От нее во многом зависит общий пробег автомобиля в эксплуатации.

На автомобилях применяют разные типы несущих систем (рамную, кузовную).

Несущая система во многом определяет компоновку автомобиля.

В рамном автомобиле роль несущей системы играет рама или рама совместно с кузовом (рамно - кузовная несущая система). В безрамных автомобилях функции несущей системы выполняет кузов (кузовная несущая система),

который называется несущим.

Рамную несущую систему применяют на всех грузовых автомобилях, прицепах и полуприцепах, на легковых автомобилях повышенной проходимости большого и высшего классов и на отдельных автобусах. Несущая система автомобилей-самосвалов кроме основной рамы включает в себя еще и дополнительную укороченную раму - надрамник, на котором устанавливают грузовой кузов и крепят устройства подъемного механизма кузова.

Рамная несущая система проста по конструкции, технологична в производстве и ремонте, универсальна, так как обеспечивает унификацию обычных и специальных автомобилей. Кроме того, в случае рамной несущей системы можно выпускать на одинаковом шасси модификации автомобиля с разным кузовом.

Кузовную несущую систему применяют на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов, а также на большинстве современных автобусов. При такой несущей системе можно уменьшить массу автомобиля, его общую высоту, понизить центр тяжести и, следовательно, повысить устойчивость.

Однако кузовная несущая система не обеспечивает хорошей изоляции пассажирского салона от вибрации и шума.

Рамы и кузова

  Рама воспринимает все нагрузки, возникающие при движении автомобиля.

У автомобилей с несущим кузовом рама объединена с каркасом кузова или вообще отсутствует. Тогда функции рамы выполняет кузов.

В зависимости от конструкции рамы делят на лонжеронные и хребтовые.

На большинстве грузовых автомобилей применяют лонжеронные рамы, состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), соединенных поперечными траверсами (поперечинами). Наиболее распространенная форма сечения лонжерона - швеллер. Поперечины могут быть различного сечения. Их количество и место расположения определяются особенностями компоновки автомобиля. Поперечины соединяют с лонжеронами с помощью заклепок, болтов или сварки. Наиболее распространены клепаные рамы как наиболее технологичные и простые в изготовлении. Болтовое соединение элементов рам используют при мелкосерийном производстве. Цельносварные рамы применяют на сверхтяжелых самосвалах.

Рамы часто выполняют переменной ширины: более широкой в зоне двигателя и суженной в зоне заднего моста.

Хребтовые рамы образуются картерными деталями агрегатов автомобиля. Их применяют ограниченно ввиду сложности компоновки агрегатов и нетехнологичности.

Для повышения жесткости раму иногда объединяют с полом кузова, создавая раму с несущим основанием.

Лонжероны изготовляют из сталей 25, 25кп, 10ХСНД, 30т, поперечины - 08кп, 15кп, 09Г2, 12ГС и др.

Расчет рам на прочность и жесткость проводят для трех основных случаев, отражающих условия нагружения при движении автомобиля: изгиб в вертикальной плоскости, кручение, изгиб в горизонтальной плоскости.

  Кузов легкового автомобиля выполняет две функции:

 l) образует замкнутое пространство для размещения водителя, пассажиров и багажа;

2) целиком или частично (при наличии рамы) служит несущей системой.

Кузов можно представить состоящим из двух частей: верхней, или собственно кузова, и нижней - основания, включающего в себя панель пола и образующего вместе с порогами, усилителями и рамой (при ее наличии) базу для крепления двигателя, трансмиссии и ходовой части.

По конструктивным особенностям кузова легковых автомобилей делят на каркасные и несущие.

Каркасный кузов представляет собой пространственную стержневую систему, выполненную из замкнутых тонкостенных профилей, к которым прикреплены наружные и внутренние панели.

Каркас несущих кузовов жестко соединен с панелями электродуговой сваркой в 6... 10 тыс. точек. Такой кузов имеет неразъемный стальной корпус, к которому прикреплены капот двигателя, передние и задние двери и детали декоративного оформления (облицовка радиатора, передний и задний бамперы, декоративные накладки и т. д.).

Корпус кузова представляет собой жесткую сварную конструкцию. Она состоит из предварительно собранных узлов: основания, левой и правой боковин с задними крыльями, передних крыльев, крыши и задней части корпуса. Основание кузова усилено продольными балками и поперечинами.

С основанием соединены передняя и задняя части кузова. Боковины и крыша цельноштампованные. Кузова в основном изготовляют из низкоуглеродистой стали толщиной 0,6... 1,5 мм, подходящей для штамповки и сварки.

Используют также алюминиевые сплавы и пластмассы.

 

Подвески

  1.3.1 Назначение и состав подвесок

Подвеска соединяет раму или кузов с агрегатами ходовой части, воспринимает динамические нагрузки со стороны дороги, обеспечивает плавность хода автомобиля. К подвескам предъявляют следующие требования: обеспечение оптимальных частоты колебаний кузова и амплитуды затухающих колебаний;

противодействие крену автомобиля при повороте, разгоне и торможении; стабилизация углов установки направляющих колес;

соответствие кинематики колес при повороте кинематике рулевого механизма; простота устройства и технического обслуживания, надежность.

Составные части подвески:

упругие элементы, направляющие устройства, амортизаторы.

В автомобиле различают

  подрессоренные массы: кузов (раму) и все, что к нему крепится (опора на подвеску),

и неподрессоренные массы: колеса, мосты, тормозные механизмы (опора на дорогу).

Упругие элементы воспринимают и гасят динамические нагрузки со стороны дороги. Различают рессорные (листовые, витые пружинные, торсионные), пневматические (резинокордные баллоны, диафрагменные, комбинированные), гидропневматические и резиновые (работают на кручение или сжатие) упругие элементы.

Направляющее устройство воспринимает продольные и боковые силы и моменты. Схема направляющего устройства определяет зависимую и независимую подвески.

При независимой подвеске каждое колесо может совершать колебания независимо от других. Такую подвеску чаще всего применяют при разрезном мосте в легковых автомобилях и автомобилях высокой проходимости.

Зависимая подвеска передает через мост колебания одного колеса другому. Эту подвеску применяют для двух- и многоосных грузовых автомобилей и прицепов. Зависимые балансирные подвески подрессоривают два близкорасположенных моста.

Амортизаторы поглощают энергию колебаний рессор, кузова и колес. Различают гидравлические, газонаполненные и комбинированные амортизаторы. По конструктивному исполнению они бывают рычажные и телескопические.

Плавность хода определяется частотой и амплитудой колебаний кузова (рамы). Для получения хорошей плавности хода собственная частота колебаний подрессоренной массы должна быть минимальная. Собственную частоту ɷ      определяют исходя из статического прогиба подвески f _ст  

ɷ = √ g/ f _ст   , где g – ускорение свободного падения.

Статический прогиб и динамический ход подвесок определяются типом авто­мобиля. Так, для легковых автомобилей статический прогиб составляет 10... 18см, а динамический ход - 10... 14см. Частота колебаний их подрессоренной массы 0,8... 1,2 Гц. У грузовых автомобилей статический прогиб и динамический ход одинаковы - 6...12 см, а частота колебаний 1,2... 1,9 Гц.

 Характеристика подвески должна обеспечивать оптимальную частоту колебаний, близкую к частоте колебаний человека при ходьбе.

На плавность хода существенно влияет упругая характеристика подвески.

 

Рис 1.3.1 Характеристики подвесок:

1 - постоянной жесткости; 2 - переменной жесткости; 3 - прогрессивная; q - нагрузка; f -прогиб

 

В подвеске с линейной характеристикой 1 статический прогиб пропорционален нагрузке. Такую характеристику имеют металлические упругие элементы (рессоры).

Пневматические элементы имеют прогрессивную характеристику 3 (квадратичная зависимость). Их жесткость и частота собственных колебаний возрастают с увеличением нагрузки.

При регрессивной характеристике прогиб зависит от нагрузки в степени 1/2 - это нижняя часть кривой 2. Преимущество регрессивной характеристики - большое сопротивление крену (при медленном перемещении кузова), прогрессивной характеристики - хорошее поглощение мелких неровностей и лучшее предотвращение отрыва колеса от дороги при больших скоростях хода рессор.

Желательно иметь подвеску с прогрессивно-регрессивной характеристикой. Тогда при прямом ходе (ход сжатия) подвеска работает по прогрессивной характеристике, а при обратном (ход отбоя) - по регрессивной.

 

КОЛЕСА И ШИНЫ

Назначение и типы колес

 

Колесами называются устройства, осуществляющие связь автомобиля с дорогой. Колеса служат для подрессоривания автомобиля, обеспечения его движения и изменения направления движения.

Колесо (рис.2.1) состоит из

пневматической шины 1, обода 2, соединителя 3 и ступицы 4.

 

 

  Обод и соединитель образуют металлическое колесо, предназначенное для установки пневматической шины и соединения ее со ступицей.

Пневматическая шина сглаживает дорожные неровности и вместе с подвеской, смягчая и поглощая толчки и удары от нepовности дороги, обеспечивает плавность хода автомобиля, а также надежное сцепление его колес с поверхностью дороги.

Ступица обеспечивает установку колеса на мосту и создает возможность колесу вращаться. При отсутствии ступицы вращающейся посадочной частью колеса является фланец полуоси, размещенной в балке моста на подшипниках.

  На автомобилях применяют различные типы колес:

Ведущие колеса преобразуют крутящий момент, подводимый от двигателя через трансмиссию, в тяговую силу, а свое вращение - в поступательное движение автомобиля.

Управляемые и поддерживающие колеса являются ведомыми; они воспринимают толкающую силу от рамы или кузова и преобразуют поступательное движение автомобиля в их качение.

Комбинированные колеса выполняют функции ведущих и управляемых одновременно.

   Дисковые колеса из стального листа в качестве соединителя ступицы и обода имеют стальной штампованный диск, приваренный к ободу.

В литых колесах из легких сплавов (алюминиевых, магниевых) диск отливается совместно с ободом колеса.

Дисковые колеса применяют на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей; их выполняют разъемными в продольной и поперечной плоскостях.

Бездисковые колеса применяют на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. 

Камерные и бескамерные шины

   

 

                             Рис.2.3 Структура шины.

 

Камерная шина (рис.2.3, а) состоит из покрышки 10, камеры 9 и ободной ленты 2 (в шинах легковых автомобилей ободная лента отсутствует).

Покрышка шины воспринимает давление сжатого воздуха, находящегося в камере, предохраняет камеру от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с дорогой. Покрышки изготовляют из резины и специальной ткани - корда.

Резина, используемая для производства покрышек, состоит из каучука (натурального или синтетического), к которому добавляют серу, сажу, смолу, мел, переработанную старую резину и другие примеси и наполнители.

Покрышка состоит из протектора 8, подушечного слоя (брекера) 7, каркаса 6, боковин 5 и бортов 4 с сердечниками 3. Каркас является основой покрышки. Он соединяет все ее части в одно целое и придает покрышке необходимую жесткость, обладая высокой эластичностью и прочностью.

К а р к а с выполнен из нескольких слоев корда толщиной 1... 1,5 мм.

К о р д представляет собой специальную ткань, состоящую в основном из продольных нитей диаметром 0,6... 0,8 мм с очень редкими поперечными нитями. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, нейлоновым и металлическим.

П р о т е к т о р обеспечивает сцепление шины с дорогой и предохраняет каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твердой, износостойкой резины. В нем различают расчлененную часть (рисунок) и подканавочный слой. Ширина протектора составляет 0,7... 0,8 ширины профиля шины, а толщина - 10... 20 мм у шин легковых и 15... 30 мм у шин грузовых автомобилей.

Рисунок протектора зависит от типа и назначения шины.

П о д у ш е ч н ы й с л о й (брекер) связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от толчков и ударов, воспринимаемых протектором от неровностей дороги (у шин легковых автомобилей подушечный слой иногда отсутствует). Он обычно состоит из нескольких слоев корда (толщина подушечного слоя 3... 7 мм). Подушечный слой работает в наиболее напряженных температурных условиях по сравнению с другими элементами шины (до 110 - 120ºС)

Б о к о в и н ы предохраняют каркас от повреждений и действия влаги. Их обычно изготовляют из протекторной резины толщиной 1,5... 3,5 мм.

Б о р т а надежно укрепляют покрышку на ободе. Снаружи борта имеют один-два слоя прорезиненной ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутрь бортов заделаны стальные проволочные сердечники, которые увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивание шины с колеса. Шина с поврежденным сердечником непригодна для эксплуатации.

Камера удерживает сжатый воздух внутри шины. Это эластичная резиновая оболочка в виде замкнутой трубы. Для плотной посадки (без складок) внутри шины размеры камеры несколько меньше, чем внутренняя полость покрышки. Толщина стенки камеры обычно составляет 1,5... 2,5 мм для шин легковых автомобилей и 2,5... 5 мм для грузовых автомобилей и автобусов. На наружной поверхности камеры имеются радиальные риски, которые способствуют отводу наружу воздуха, остающегося между камерой и покрышкой после монтажа шины. Камеры изготовляют из высокопрочной резины.

Для накачивания и выпуска воздуха камера имеет специальный клапан - вентиль. Он позволяет нагнетать воздух внутрь камеры и автоматически закрывает его выход из камеры.

Ободная лента, устанавливаемая между ободом колеса и камерой шины, предохраняет камеру от повреждений и трения об обод колеса и борта покрышки. Лента исключает также возможность защемления камеры между бортами покрышки и ободом. Она выполнена из резиновой профилированной ленты и имеет кольца, внутренний диаметр которого несколько больше диаметра обода колеса. Толщина ленты в средней части составляет 3... 10 мм и уменьшается к краям до 1 мм. Такой поперечный профиль обеспечивает лучшее прилегание ленты к бортам покрышки и ободу. В ободной ленте имеется отверстие для вентиля камеры. На ободных лентах указаны размеры, соответствующие шинам, для которых они предназначены.

Бескамерная шина (рис.2.3, б) по устройству близка к покрышке камерной шины и по внешнему виду почти не отличается от нее. Особенностью бескамерной шины является отсутствие камеры и наличие на ее внутренней поверхности герметизирующего воздухонепроницаемого резинового слоя толщиной 1,5... 3 мм, который удерживает сжатый воздух внутри шины. На бортах шины, кроме того, имеется уплотняющий резиновый слой, обеспечивающий необходимую герметичность в местах соединения бортов и обода колеса.

  Материал каркаса шины также характеризуется высокой воздухонепроницаемостью, так как для него используют вискозный, капроновый или нейлоновый корд.

Посадочный диаметр бескамерной шины уменьшен, ее монтируют на герметичный обод.

  Вентиль шины посредством гайки с шайбой герметично закреплен на двух резиновых уплотняющих шайбах непосредственно в ободе колеса.

Бескамерные шины по сравнению с камерными повышают безопасность движения, легко ремонтируются, во время работы меньше нагреваются, более долговечны, проще по конструкции, имеют меньшую массу.

Повышение безопасности движения объясняется меньшей чувствительностью бескамерных шин к проколам и другим повреждениям. При повреждении камерной шины камера не охватывает прокалывающий предмет, так как находится в растянутом состоянии. Воздух через образовавшееся отверстие поступает внутрь покрышки и свободно выходит через неплотности между ее бортами и ободом колеса.

При повреждении бескамерной шины прокалывающий предмет плотно охватывается нерастянутым герметизирующим слоем резины, и воздух выходит из шины очень медленно. В результате этого обеспечивается возможность остановки автомобиля. В некоторых случаях, когда проколовший предмет остался в шине, воздух из нее вообще не выходит.

Легкость ремонта бескамерных шин объясняется тем, что многие повреждения могут быть устранены без снятия шины с колеса, что особенно важно в дорожных условиях. При ремонте в место повреждения вводят посредством специальной иглы уплотнительные пробки. Меньший нагрев бескамерных шин объясняется лучшим отводом теплоты через обод колеса, который не закрыт камерой, и отсутствием трения между покрышкой и камерой, характерного для обычных шин. Улучшение теплового режима является одной из причин повышенной долговечности бескамерных шин, срок службы которых на 10... 20 % больше, чем камерных шин. Однако стоимость бескамерных шин выше. Они требуют специальных ободьев, монтаж и демонтаж их сложнее – для этого нужны специальные приспособления и устройства.

 

Рисунок протектора шины

Большое влияние на движение автомобиля оказывает рисунок протектора шины.   Дорожный рисунок протектора (рис.2.4, а)имеют шины, предназна­ченные для работы на дорогах с твердым покрытием.

 

 

 

 

  а     б      в       г                                                                          д

                                                                                                                

 

 Он обычно представляет собой продольные зигзагообразные ребра и канавки. Рисунок такого типа придает протектору высокую износостойкость, обеспечивает бесшумность работы шины и достаточную сопротивляемость заносу.

Кроме того, легковые шины могут иметь дорожный направленный рисунок протектора и дорожный асимметричный рисунок.

Шины с направленным рисунком протектора лучше отводят воду и грязь из места контакта с дорогой, чем шины с обычным дорожным рисунком. Эти шины создают меньше шума. Однако рисунок запасного колеса при его установке совпадает по направлению вращения только с рисунком колес одной стороны автомобиля. Временная установка его против указанного направления вращения допустима только при условии движения с меньшей скоростью

Шины с асимметричным рисунком протектора хорошо работают в различных условиях эксплуатации. Так, наружная сторона этих шин лучше работает на твердой дороге при положительной температуре, а внутренняя - в зимних условиях при пониженной температуре.

Универсальный рисунок протектора (рис.2.4, б) используют для шин автомобилей, эксплуатируемых на дорогах смешанного типа (с твердым покрытием и грунтовых). Протектор с таким рисунком имеет мелкую насечку в центральной части и более крупную - в боковой. При движении по плохим дорогам боковые выступы входят в зацепление с грунтом, в результате чего улучшается проходимость. Однако при таком рисунке повышается изнашивание протектора во время движения по сухим твердым дорогам. Рисунок обеспечивает хорошее сцепление на грунтовых дорогах, а также на мокрых, грязных и заснеженных дорогах с твердым покрытием.

Универсальный рисунок протектора также называется всесезонным, а шины с универсальным рисунком – всесезонными.

 Рисунок повышенной проходимости (рис. 2.4, в) имеют шины, предназначенные для эксплуатации в тяжелых дорожных условиях и в условиях бездорожья. Он характеризуется высокими грунтозацепами. Протектор с таким рисунком обеспечивает хорошее сцепление с грунтом и хорошее самоочищение колес от грязи и снега между грунтозацепами. При движении по дорогам с твердым покрытием ускоряется изнашивание шин с этим рисунком протектора­, возрастает шум, ухудшаются плавность хода и устойчивость автомобиля.

Карьерный рисунок протектора (рис.2. 4, г) имеют шины, предназначенные для работы в карьерах, на лесозаготовках и т. п. Этот рисунок аналогичен рисунку повышенной проходимости, но имеет более широкие выступы и более узкие канавки. Выступы выполняются массивными, широкими в основании и суживающимися кверху. Карьерный рисунок протектора обеспечивает высокое сопротивление шины механическим повреждениям и изнашиванию.

Зuмний рисунок протектора (рис. 2.4, д) предназначен для шин, эксплуатируемых на заснеженных и обледенелых дорогах. Он состоит из отдельных резиновых блоков угловатой формы, расчлененныx надрезами, и достаточно широких и глубоких канавок. Площадь выступов зимнего рисунка составляет 60... 70 % площади беговой дорожки протектора. Протектор с зимним рисунком обладает хорошей самоочищаемостью и интенсивным отводом влаги и грязи из зоны контакта. При движении по сухим дорогам с твердым покрытием, особенно в летнее время, шины с зимним рисунком протектора ускоренно изнашиваются, имеют значительное сопротивление качению и большую шумность. Эти шины допускают движение с максимальной скоростью на 15... 35 % ниже, чем обычные шины.

Зимний рисунок протектора обеспечивает возможность установки шипов противоскольжения для повышения безопасности движения на обледенелых и укатанных заснеженных дорогах. С этой целью в протекторе шины делают гнезда для шипов. Ошипованные шины повышают сцепление колес на скользких и обледенелых дорогах, на 40... 50 % сокращают тормозной путь, значитель­но повышают безопасность криволинейного движения и сопротивление заносу. Ошипованные шины следует применять на всех колесах автомобиля, частичная установка их приводит к нарушению безопасности движения. Давление в шинах с шипами на 0,02МПа выше, чем в обычных шинах.

Шипы противоскольжения (рис. 2.4, е) применяют на современных пневматических шинах. Шип состоит из корпуса 2 и сердечника 1.

Сердечник делают из твердого сплава, обладающего высокой износостойкостью и вязкостью, корпус - обычно из сплава стали и свинца. Его оцинковывают, хромируют для защиты от коррозии. Иногда корпус шипа изготовляют пластмассовым. Диаметр шипа зависит от его назначения: для шин легковых автомобилей применяют шипы диаметром 8... 9 мм. Длина шипа в зависимости от толщины протектора шин составляет 10 мм и более. Число шипов, устанавливаемых в шине, зависит от массы легкового автомобиля, мощности двигателя и условий эксплуатации. В месте контакта шины с дорогой должно быть 8 – 12 шипов. Наибольшая эффективность достигается, если длина выступающей части шипов составляет для легкового автомобиля 1 – 1.5 мм.

РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ

3.1 Назначение и типы

Рулевым управлением называется совокупность устройств, осуществляющих поворот управляемых колес автомобиля. Оно служит для изменения и поддержания направления движения автомобиля и в значительной степени обеспечивает безопасность его движения.

На автомобилях направление движения изменяют поворотом передних колес различными типами рулевых управлений.

Применение левого или правого рулевого управления зависит от принятого в той или иной стране направления движения встречного транспорта.

Левое рулевое управление применяется в автомобилях большинства стран, где принято правостороннее движение транспорта (Россия, США и др.), а правое рулевое управление - в странах с левосторонним движением транспорта (Япония, Великобритания). Применение соответствующего рулевого управления с левой или правой стороны автомобиля обеспечивает лучшую видимость при разъезде с транспортом, движущимся навстречу.

Применение рулевого управления различной конструкции (без усилителя или с усилителем) зависит от типа и назначения автомобиля.

Рулевое управление без усилителя обычно устанавливают на легковых автомобилях особо малого и малого классов и грузовых автомобилях малой грузоподъемности.

Рулевое управление с усилителем применяют на других автомобилях. При этом значительно облегчается их управление, улучшается маневренность и повышается безопасность движения (при разрыве шины автомобиль можно удержать на заданной траектории движения).

Рулевое управление автомобиля состоит из рулевого механизма и рулевого привода.

В рулевой механизм входят

рулевое колесо,

рулевой вал и

рулевая передача, которая определяет тип рулевого механизма.

В рулевой привод входят

рулевая сошка,

рулевые тяги,

рычаги маятниковый и поворотных цапф, а также

рулевой усилитель, устанавливаемый на ряде автомобилей.

Рулевые тяги и рычаги поворотных цапф образуют рулевую трапецию, которая определяет тип рулевого привода.

Конструкция рулевого управления во многом зависит от типа подвески передних колес автомобиля.

При независимой подвеске передних управляемых колес, которая применяется на всех легковых автомобилях, в рулевое управление без усилителя (рис. 3.1, а) входят рулевое колесо 1, рулевой вал 2, рулевая передача 3, рулевая сошка 7, средняя рулевая тяга 8, маятниковый рычаг 9, боковые рулевые тяги 6 и 10, рычаги 5 и 11 поворотных цапф.

При вращении рулевого колеса 1 усилие от него на поворотные цапфы 4 и 12 передних колес передается через вал 2, рулевую передачу 3, сошку 7, среднюю 8 и боковые тяги 6 и 10, рычаги 5 и 11.

В результате осуществляется поворот управляемых колес автомобиля.

Рис.3.1. Рулевое упр