Тенденції розвитку конструкції автомобіля на сучасному етапі.

Автомобілі

Рис. 4 Основные компоновочные схемы грузовых автомобилей

 

преимущества: возможность уменьшения колесной базы и длины автомобиля, уме­ренная нагрузка на передний мост; недо­статки: повышение высоты пола кабины, затрудненный доступ к задней части дви­гателя, меньшая ширина двери, повы­шенный уровень шума.

Компоновки I и II применяют для авто­мобилей, предназначенных для движения по дорогам любой категории с выходом на грунтовые дороги. Нагрузка на дорогу от переднего моста должна соответство­вать 27...30 % полной массы и 50 % мас­сы снаряженного автомобиля. Это улуч­шает проходимость автомобиля.

///. Двигатель над передним мостом, кабина над двигателем (рис. 4, в), пред­ставитель — ГАЗ-66. Такая схема компо­новки называется кабина над двигателем; преимущества: возможность получить ми­нимальную колесную базу и длину ав­томобиля и увеличить нагрузку на перед­ние колеса для полноприводных автомо­билей, хорошая обзорность; недостатки: большая высота пола кабины, затруднен­ный вход и выход, невозможность раз­местить в кабине трех человек, необходи­мость откидывания кабины на шарни­рах передней опоры для доступа к дви­гателю.

IV. Двигатель сзади переднего моста, кабина максимально сдвинута вперед — передняя кабина (рис. 4, г); преимуще­ства: хорошая обзорность, удобство входа и выхода, умеренная высота пола, ровный пол; недостатки: необходимость подъема кабины или капота, объединенного с крыльями, для доступа к двигателю, воздействие на водителя больших верти­кальных ускорений. Нагрузка на дорогу от переднего моста соответствует 33...35 % полной массы автомобиля, что прием­лемо для полноприводного автомобиля, но для автомобилей с колесной схемой 4X2 или 6X4 это приводит к ухудше­нию проходимости. Поэтому такая ком­поновка применяется для автомобилей, предназначенных для движения по хо­рошим дорогам. Увеличение полной мас­сы автомобиля, приходящейся на перед­ний мост, позволяет повысить грузо­подъемность, не выходя за пределы дорож­ных ограничений (автомобили МАЗ-5432 и МАЗ-6422).

Компоновочные схемы автобусов. По расположению двигателя автобусы быва­ют трех вариантов (рис. 5).

/. Двигатель впереди, представитель — ЛИАЗ-677 (рис. 5, а, б). Для городского автобуса вагонного типа эта схема обла­дает непреодолимыми недостатками и не перспективна; недостатки: перегрузка переднего моста, неудобная компоновка места водителя и салона; шум и загазо­ванность кабины, высокий уровень пола салона, невозможность размещения две­ри на переднем свесе.

Для автобусов, используемых в сельской местности, выполненных на шасси гру­зового автомобиля (КАвЗ-685), переднее расположение двигателя вне кузова под капотом вполне оправдано, так как при этом не перегружается передний мост.

Широко распространено переднее рас­положение двигателя на автобусах ма­лого класса универсального назначения, имеющих вагонную компоновку (ПАЗ-672). В этом случае преимуществом является возможность унификации двигателя и трансмиссии с этими агрегатами базового грузового автомобиля. Возможно исполь­зование шасси грузового автомобиля пол­ностью (школьные автобусы в США).

//. Двигатель под полом в пределах колесной базы, представитель — «Ика-рус-260» (рис. 5, в). Недостатки: необ­ходимость применения специального дви­гателя с горизонтальным расположением цилиндров, высокий уровень пола (сумма размеров дорожного просвета, высоты двигателя, просвета между двигателем и полом и толщины пола), уменьшение объема багажного помещения под полом (междугородные автобусы). Преимуще­ства: ровность пола, возможность при­менения стандартного заднего моста, удовлетворительное распределение на­грузки по мостам.

III. Двигатель сзади, продольно или поперек, вертикально или горизонтально (рис. 5, г—е); преимущества: наилучшее распределение нагрузки по мостам, наи­меньший уровень пола в передней зоне салона, наименьшие загазованность и уровень шума в салоне; недостатки: не­стандартный задний мост, необходимость подъема пола по заднему свесу над дви­гателем, затруднение размещения двери на заднем свесе. Схема компоновки с задним расположением двигателя имеет наибольшее распространение и наиболее перспективна для больших и средних го­родских и междугородных автобусов.

Ниже приведены сравнительные данные по трехбалльной системе (высший балл 1) трех компоновочных схем городских авто­бусов.

Рис, 5. Схемы расположения двигателя автобуса относительно осей:

а —перед передней осью; б—над передней осью; в — под полом в пределах колесной базы; г — у зад­него борта поперечно; д —на задней консоли про­дольно горизонтально; е — на задней консоли про­дольно вертикально

 

 

 

Додаток (не обов’язково)

Двовальні коробки передач

Двовальні коробки передач найчастіше застосовують на легкових автомобілях з передніми ведучими колесами.

3.1.2. Тривальні коробки передач

Тривальні коробки передач принципово відрізняються від двовальних наявністю прямої передачі. Головною особливістю їх конструкції є спів-осність розташування первинного і вторинного валів. Це створює можли­вість безпосереднього з'єднання цих валів напряму. При цьому крутний момент не змінюється, а втрати потужності практично відсутні (при ввімк­ненні прямої передачі ККД коробки передач практично дсрізнює 100%).

Синхронізатори коробки передач призначені для полегшеного, безударного ввімкнення передач. їх робота грунтується на попередньому вирівнюванні кутових швидкостей деталей коробки до їх з'єднання. Найчастіше такими деталями на нижчих передачах є вал і вільно розташовані на ньому зубчасті колеса. На прямій передачі - це два вали, що з'єднуються.

До моменту увімкнення передачі (під час руху автомобіля на іншій -вищій або нижчій передачі) кутові швидкості вказаних деталей не однакові. Вирівнювання їх кутових швидкостей досягається за рахунок тертя між спеціально зробленими на них конусними поверхнями і відповідними робочими поверхнями вирівнюючого пристрою, який становить основу синхронізатора. Крім вирівнюючого, до конструкції синхронізатора належить змикаючий пристрій (муфта), блокуюючий і фіксуюючий (узгоджуючий) пристрої.

Розглянемо призначення кожного з вказаних елементів синхронізатора.

Вирівнюючий пристрій призначений для урізнсзажеччя кутових швидкостей деталей, що з'єднуються при вмиканні передачі, за рахунок роботи сил тертя.

Блокуючий пристрій усуває можливість '/зімкнення передачі (блокує дії водія) до того моменту, поки не будуть вирівнянікутові швидкості елементів коробки передач за допомогою вирівнюючого пристрою.

Вмикаючий пристрій (муфта) - безпосередньо з'єднує елементи коробки при вмиканні передачі;

Фіксуючий (ужгоджуючий) пристрій - утримує вмикаючий пристрій (муфту) у нейтральному положенні, а на печатку ввімкнення передачі узгоджує роботу вирівнюючого і вмикаючого пристроїв.

Синхронізатори найчастіше класифікуютьза конструкцією блокую­чих пристроїв. Найбільш розповсюджені синхронізатори з блокуючими кільцями і з блокуючими пальцями.

Додаткові коробки передач

Для поліпшення тягових властивостей сучасних автомобілів кількість передач в їх трансмісіях намагаються підвищити. Для цього, крім основної коробки передач, до трансмісії включають додаткові коробки з двома (рідко з трьома) передаточними числами. Такі додаткові передачі можуть бути понижуючими або підвищуючими. їх встановлюють перед основною коробкою передач або після неї і називають, відповідно, подільником (мультиплікатором) або додатковою коробкою передач (демульти­плікатором).

Подільник сучасного автомобіля зазвичай має дві передачі - пряму і підвищуючу, що допомагає подвоїти кількість передач основної коробки.

Керування подільником виконується на ходу автомобіля, дистанцій­но, за допомогою пневмомеханічної системи і перемикача, встановленого наважелі керування основною коробкою передач.

Додаткова коробка може бути встановлена після основної коробки передач. В цьому випадку її називають демультиплікатором. На автомобілях підвищеної прохідності з усіма ведучими колесами демультиплікатор одночасно виконує роль і роздавальної коробки передач, яка розподіляє крутний момент між переднім і заднім ведучими мостами у заданій пропорції.

Беручи до уваги те, що під час руху автомобіля по нерівностях дороги його колеса проходять різні відстані, у роздавальній коробці застосовують також міжосьовий диференціал, який дає змогу колесам ведучих мостів обертатися з різними кутовими швидкостями. У той же час застосування міжосьового диференціала погіршує прохідність автомобіля. Тому для збереження прохідності в роздавальних коробках передбачене блокування міжосьових диференціалів.

Значне збільшення крутного моменту в основній коробці передач не дає змоги застосовувати в демультиплікаторах синхронізатори. Тому керування ними можливе лише при нерухомому автомобілі.

Зчеплення призначене для можливості керування ступінчастою коробкою передач. Воно забезпечує тимчасове відокремлення коробки передач від двигуна і наступне поступове з'єднання їх після вмикання передачі. Крім того, зчеплення захищає трансмісію від динамічних перевантажень і забезпечує плавне рушання та розгін автомобіля з місця.

На сучасних автомобілях найчастіше застосовують сухі, фрикційні зчеплення. Поряд з цим, відомі конструкції гідравлічних і електромагніт­них зчеплень, які також використовують в автомобільних трансмісіях.

Фрикційні зчеплення

За кількістю ведених дисків механізми зчеплення поділяють на одно-дискові, дводискові і багатодискові. За конструкцією пристроїв, що забез­печують тертя між ведучими та веденими елементами, зчеплення поділяють на багатопружинні і однопружинні, а також відцентрові й електромагнітні.

За конструкцією привода керування зчеплення можуть біти з меха­нічним, гідравлічним, пневматичним, електричним або комбінованим приводом. Для полегшення керування зчепленням застосовують меха­нічні, пневматичні або вакуумні підсилювачі.

Гаситель крутильних коливань захищає трансмсмісію від динамічних навантажень, що викликані нерівномірністю крутного моменту і частоти обертання колінчастого вала двигуна.

БЕЗСТУПІНЧАСТІ ТРАНСМІСІЇ

Основним призначенням безступінчастих трансмісій є автоматична зміна передаточного числа за законом, що забезпечує найкращі тягові і динамічні якості транспортного засобу при заданій характеристиці двигуна. Крім того, безступінчасті передачі з автоматичним керуванням полегшують роботу водія.

За принципом дії безступінчасті передачі поділяють на механічні, гідравлічні й електричні.

Механічні безступінчасті коробки передач у свою чергу поділяють на фрикційні та імпульсні.

Гідравлічні передачі можуть бути гідродинамічними або гідро-об'ємними (гідростатичними). Гідрооб'ємні (гідростатичні) й електричні передачі використовують, в основному, на транспортних засобах спеці­ального призначення. На автомобілях вони практично не застосовуються.

Безступінчасті передачі на автомобілях можуть замінювати тільки фрикційне зчеплення і коробку передач. У цьому випадку безступінчасту передачу називають безступінчастою коробкою передач. Якщо ж безступінчаста передача (гідравлічна чи електрична) складає основну частину трансмісії, її звичайно називають безступінчастою трансмісією (найчастіше - автоматичною). Безступінчасті коробки передач у трансмісіях сучасних автомобілів використовують у вигляді гідродинамічного перетворювача крутного моменту, що називають гідротрансформатором, який з'єднано з механічною, ступінчастою коробкою передач, найчастіше планетарного типу, з автоматичним керуванням. Такий вузол звичайно називають гідромеханічною передачею (скорочено ГМП).

Гідротрансформатор, порівняно зі ступінчастою коробкою передач, має низку переваг:

- внутрішню автоматичність, тобто здатність автоматично, без участі водія, змінювати крутний момент відповідно до зміни оперу суху:

-зменшуєдинамічні навантаження і крутильні коливання трансмісії, збільшуючи у такий спосіб термін служби трансмісії і двигуна.

-значно зменшує можливість перевантаження і зупинки двигуна при різкому збільшенні опору руху;

-у порівнянні з фрикційним зчепленням (відсутнім у гідродинамічній трансмісії) має меншу масу.

Основним недоліком гідротрансформатора є значно менший, ніжу ступінчастій коробці передач, середній коефіцієнт корисної дії.

КАРДАННІ ПЕРЕДАЧІ

Крутний момент від силового блоку автомобіля, ілс об'єднує двигун, зчеплення і коробку передач, передається ведучим колесам асе мостам в умовах, коли взаємне розташування цих вузлів постійне змінюється.

Отже у конструкції пристрою для передачі крутного моменту необхідно забезпечити можливість зміни кута і відстані між агрегатами, що з'єднуються. Таку передачу називають карданною. Основними її елементами є карданний вал, карданні шарніри та шліцьове з'єднання.

Основою класифікації карданних передач є конструкція шарнірів. На сучасних автомобілях застосовують шарніри нерівних та рівних кутових швид­костей. Іноді їх ще називають асинхронними та синхронними. Шарніри не­рівних кутових швидкостей, у свою чергу, поді -ляються на пружні та жорсткі.

ГОЛОВНІ ПЕРЕДАЧІ

На сучасних автомобілях застосовують швидкісні двигуни великої питомої потужності. Але крутний момент цих двигунів у кілька разів менший того моменту, котрий необхідно прикладати до ведучих коліс для надійного подолання сил опору у найрізноманітніших дорожніх умовах. Головна передача призначена для постійного збільшення крутного моменту, що підводиться до ведучих коліс, з одночасним зменшенням їх частоти обертання у відповідності до швидкості руху автомобіля. Передаточне число головної передачі залежить, з одного боку, від потужності і частоти обертання двигуна, а з другого, - від маси і швидкості руху автомобіля, а також від його призначення. У вантажних автомобілів воно перебуває звичайно у межах 6,5-9,0; у легкових автомобілів - 3,5-5,5.

Залежно від кількості пар зубчастих коліс, що передають крутний момент, головні передачі поділяють на: одинарні, що мають одну пару коліс; подвійні, що складаються з двох пар коліс; двоступінчасті, де є три пари зубчастих коліс, дві з яких створюють можливість зміни загального передаточного числа.

Одинарні головні передачі поділяють на передачі з циліндричними і з конічними зубчастими колесами. Останні можуть бути з простим конічним зачепленням (рис. 3.40, а), з гіпоїдним зачепленням (рис, 3.40. б). Крім того, головні передачі можуть бути з черв'ячним зачепленням ірис. 3.40, в).

Подвійні головні передачі (рис. 3.41) складаються з пари конічних і пари циліндричних зубчастих коліс. їх поділяють на центральні (рис. 3.41, а) і рознесені (рис. 3.41, б). Ці останні часто складаються з двох частин: центральної одинарної конічної (гіпоїдної) передачі 2 і колісного редуктора 1, зв'язаного з центральною частиною за допомогою півосей. Застосування подвійних рознесених передач допомагає розвантажити центрапьну частину головної передачі і, крім того, збільшити на величину А дорожній просвіт (кліренс) Н, підвищуючи тим самим прохідність автомобіля.

У гіпоїдній головній передачі осі ведучого і веденого зубчастих коліс не перетинаються. Вісь ведучого колеса переважне розташована нижче осі веденого на величину е (рис. 3.40, б). Це дає змогу дещо знизити карданну передачу і центр маси автомобіля, підвищивши його стійкість.

Рульовий привод

Рульовий привод передає силу від рульового механізму до керованих коліс автомобіля і забезпечує їх поворот на задані кути. Основу рульового приводу складають поворотні важелі і рульові тяги. Ці деталі з'єднані у формі трапеції.

Зовнішні сили, що діють на автомобіль, відхиляють керовані колеса від положення, що відповідає прямолінійному руху. Щоб не допустити повороту коліс під дією випадкових сил (поштовхів від наїзду на нерівності дороги, поривів вітру і т. п.), керовані колеса повинні мати здатність зберігати своє положення, що відповідає прямолінійному рухові, і мимоволі повертатися до нього після повороту без допомоги водія. Така поведінка керованих коліс називається стабілізацією.

Стабілізація забезпечується нахилом шворня (осі повороту) у поперечній і подовжній площинах, а також створюється при коченні керованих коліс завдяки пружним властивостям пневматичних шин.

Рульові механізми

Призначенням рульового механізму є забезпечення повороту керованих коліс при невеликій силі, що покладається водієм до рульового колеса. Це можливо при значній величин; передаточного числа рульового механізму. Проте при великому передаточному відношенні зростає час, необхідний для повороту керованих коліс, що неприпустимо для великих швидкостей сучасних автомобілів. Наприклад, для повороту керованих коліс на 30° передаточному числі рульового механізму 50 водію необхід­но зробити чотири оберти рульового колеса, на що буде витрачено близько 10 секунд. Але ж за цей час при швидкості понад 100 км/год. автомобіль пройде близько 50 м.

Тому передаточне число рульових механізмів легкових автомобілів становить звичайно 12-20, вантажних -15-25. Обмеження передаточного числа зв'язане також з оборотністю рульового механізму, тобто здатністю передавати зусилля у зворотному напрямку - від сошки до рульового колеса. При великих передаточних числах деякі типи рульових механізмів втрачають оборотність через надмірне внутрішнє тертя. При цьому стабілізація керованих коліс стає неможливою.

Щоб істотно зменшити зворотні удари на рульовому колесі при наїзді на нерівності дороги іноді застосовують рульові механізми, передаточне число яких не постійне, а збільшується в середньому положенні механізму (при русі прямо). З цією метою в рульовій парі при її середньому положенні спеціально створюється підвищене тертя.

У процесі роботи робочі поверхні деталей рульового механізму зношуються, особливо в положенні, що відповідає прямолінійному руху автомобіля. При такому зношенні збільшується вільний хід рульового колеса, що знижує безпеку руху. Тому ще одною важливою вимогою до конструкції рульового механізму є можливість відновлення зазора в робочих парах.

Залежно від типу основних робочих пар рульові механізми сучасних автомобілів поділяють на зубчастоколісні або рейкові, черв'ячні, гвинтові і комбіновані.

Рейкові рульові механізми найбільш поширені на сучасних легкових автомобілях. Перевагами їх є високий ККД, простота і компактність конструкції, спрощене технічне обслуговування і невисока ціна. До недоліків таких механізмів належить невисоке значення передаточного числа, що викликає необхідність застосування підсилювачів.

Черв'ячні рульові механізми застосовують як на легкових, так і на вантажних автомобілях малої і середньої вантажопідйомності, а також на автобусах.

5.6.3. Підсилювачі рульового керування

Сучасні автомобілі й автобуси найчастіше обладнай рульовими підсилювачами. Ці пристрої значно полегшують роботу водіївпідвищують безпеку руху автомобілів. Найбільш поширені конструкції гідравлічних підси­лювачів, хоча відомі автомобілебудівні фірми дедалі частіше обладнують свої, здебільшого легкові, автомобілі електричними підсилювачами. У минулі роки на вантажних автомобілях застосовували також пневматичні підсилювачі, однак значного поширення ці конструкції не набули.

Гідравлічний підсилювач рульового керування є гідростатичним слідкуючим приводом, що зменшує силу, яку докладає водій до рульового колеса, і забезпечує задану пропорційність між кутами повороту керованих коліс і кутом повороту рульового колеса.

РУЛЕВЫЕ ПРИВОДЫ

К рулевому приводу предъявляют сле­дующие требования: правильное соот­ношение углов поворота колес, отсутствие автоколебаний управляемых колес, а так­же самопроизвольного поворота колес при колебаниях автомобиля на подвеске.

Рулевой привод включает рулевую тра­пецию, рычаги и тяги, связывающие ру­левой механизм с рулевой трапецией, а также рулевой усилитель, устанавливае­мый на ряде автомобилей.

Основные элементы

Рулевая трапеция. В зависимости от компоновочных возможностей рулевую трапецию располагают перед передней осью (передняя рулевая трапеция) или за ней (задняя рулевая трапеция). При зависимой подвеске колес применяют тра­пеции с цельной поперечной тягой; при независимой подвеске — только трапеции с расчлененной поперечной тягой, что необходимо для предотвращения самопро­извольного поворота управляемых колес при колебаниях автомобиля на подвеске. С этой целью шарниры разрезной попереч­ной тяги должны располагаться так, чтобы колебания автомобиля не вызывали их поворота относительно шкворней. Схемы различных рулевых трапеций показаны на рис. 147.

При зависимой и независимой подвес­ках могут применяться как задняя (рис. 147, а), так и передняя (рис. 147, б) тра­пеции. На рис. 147, в—е приведены задние трапеции независимых подвесок с разным числом шарниров.

Для определения геометрических пара­метров рулевой трапеции используют в большинстве случаев графические методы. Для этой цели предварительно задаются размерами поперечной тяги и боковых сторон трапеции, исходя из следующих соображений.

В существующих конструкциях пере­сечение продолжения осей боковых тяг трапеции имеет. место приблизительно на расстоянии 0,7L, от передней оси, если трапеция задняя, и на расстоянии L, если трапеция передняя (рис. 148).

Поперечная тяга. Для ее изготовления обычно применяют бесшовную трубу, на резьбовые концы которой навертывают наконечники с шаровыми пальцами. Дли­на поперечной тяги должна быть регули­руемой, так как она определяет схожде­ние колес. При зависимой подвеске, когда применяется неразрезная трапеция, регу­лирование выполняют поворотом попереч­ной тяги относительно наконечников (при освобождении стопорных гаек). Так как резьба, нарезанная на концах тяги, имеет разное направление, то поворот тяги вы­зывает изменение расстояния между шарнирами поперечной тяги. Часто шаг резьбы на разных концах тяги делают неодинаковым для более точной регули­ровки.

Продольная тяга. Связывающая сошку с поворотным рычагом тяга применяется главным образом при зависимой подвеске. Кинематически перемещения продольной тяги и подвески должны быть согласова­ны, чтобы исключить самопроизвольный поворот управляемых колес при деформа­ции упругого элемента подвески. Компо­новка, показанная на рис. 152, а, не обес­печивает необходимого согласования тра­екторий переднего конца продольной тяги 2 и центра колеса. Поэтому при верти­кальных и угловых колебаниях автомобиля возникает «рыскание» управляемых колес. Сравнительно хорошее согласование может быть получено при расположении рулевого механизма 1 перед передней осью (рис. 152, б) или при расположении рулевого механизма за передней^:осью и передним расположением серьги листовойрессоры 3. Однако при переднем расположении серьги продольные силы, возникающие при наезде передних колес препятствие, в большей степени передаются на раму автомобиля.

 

 

Амортизатори

Рух автомобіля по нерівностях дороги супроводжується коливаннями остова автомобіля (рами, кузова, кабіни тощо). Ці коливання тривають деякий проміжок часу після переїзду колеса (коліс) через перешкоду. Для того, щоб зробити такі коливання швидко затухаючими, звичайно використовують гідравлічні або, в останні часи, пневматичні амортизатори.

Найбільше сучасним вимогам, що їх пред'являють до конструкції підвісок, відповідають телескопічні амортизатори. Найчастіше засто­совують двотрубні телескопічні амортизатори двосторонньої дії з несимет­ричною характеристикою: сила, з якою амортизатор стискається, є меншою сили при віддачі - розтисканні амортизатора.

5.4.2. Пневматичні та пневмогідравлічні підвіски

Підвіски, в яких функції пружних елементів виконує повітря і інертний газ), застосовують на всіх типах сучасних АТЗ. За конструкцією пневматичні пружні елементи виконані найчастіше у формі ползійних (двосекційних) круглих балонів. Такий балон (рис. 5.17) складається з еластичної гумо-кордової двошарової оболонки 1, Кільце 2 розділює оболонку на дві частини. Корд оболонки капроновий чи нейлоновий. Внутрішня поверхня вкрита повітронепроникним шаром гуми.

Зовнішня частина оболонки складається з мастилобензостійкої гуми. Для зміцнення бортів оболонки усередині їх залитий мета­левий дріт (як у покришці пневматичної шини). На верхньому торці оболонки розташоване

притискне кільце 3 з болтами 4 для закріплення балона на рамі автомобіля.

Вантажопідйомність подвійних круглих балонів звичайно становить 2-3 т при внутріш­ньому тиску повітря 0,3-0,5 МПа. Подвійні круглі балони поширені в підвісках автобусів, вантажних автомобілів, причепів і напівпричепів. Звичайно їх розташовують вертикально кількістю від двох (передні) до чотирьох (задні підвіски).

Рис. 5.17. Пневматичний пружний елемент (пневмобалон) підвіски.

Збільшення тиску в пружних елементах призводить до зростання відстані між кузовом і мостом. При зменшенні корисного навантаження автомобіля положення кузова також не змінюється внаслідок зменшення тиску стиснутого повітря в пружному елементі. Регулятор постійної висоти кузова має спеціальний пристрій, що уповільнює спрацьовування регулятора. Тому регулятор діє тільки при зміні статичного навантаження і не реагує на коливання автомобіля при русі по нерівностях дороги. Повітреочисник 2 об'єднаний зі зворотним клапаном, який запобігає витоку стиснутого повітря з пружного пристрою підвіски при несправному компресорі або при падінні тиску в ресивері 8.

Пневматичні пружні елементи забезпечують високу плавність ходу автомобіля. У результаті того, що висота кузова не змінюється, збіль­шується стійкість автомобіля, сповільнюється зношування шин і підви­щується безпека руху. Крім того, на вантажних автомобілях полегшуються навантажувальні і розвантажувальні роботи, а в автобусах забезпечується зручність входу і виходу пасажирів.

Під час стоянки автомобіля кузов залишається близьким до горизонтального положення, незважаючи на нерівномірність розташування вантажу чи пасажирів.

На сучасних легкових автомобілях і автобусах чимраз частіше застосовують пневмогідравлічні підвіски.

Вільні коливання автомобіля

Автомобіль або причіп є механічною системою, що складається з великої кількості мас із різними зв'язками між ними. Маси окремих частин автомобіля поділяють на підресорені та непідресорені.

Підресореними називають маси, сили тяжіння яких передаються на опорну поверхню через пружні елементи підвіски та через колеса. Це маси двигуна, майже всієї трансмісії, у легкових автомобілях - кузова, у вантажних - рами, кабіни та власне кузова, пасажирів та вантажу (всі ці елементи в сукупності можна розглядати як одне тверде тіло).

Непідресореними називають маси, сили тяжіння яких не сприй­маються підвіскою, а передаються на опорну поверхню безпосередньо через колеса автомобіля. Це частина мас трансмісії, маси мостів з колесами (кожний міст разом із колесами теж трактують як тверде тіло).

Вільні коливання мас автомобіля бувають низькочастотними та високочастотними (вібрації). З високою частотою коливаються переважно непідресорені маси, з низькою - підресорені. При цьому можна вважати, що непідресорені маси мають лише ступінь свободи - вертикальні переміщення.

Підресорені маси здійснюють складні коливання - мають шість ступенів свободи (рис. 5.21).

Під час руху автомобіля підресорені маси мають лінійні переміщення S_х, S_ута S_z вздовж осей х, у і z, які називають відповідно: посмикуванням, хитанням та підплигуванням. Крім цього, спостерігаються і кутові переміщення а_х, а_у та а_z навколо вказаних осей, які називають гойданням, галопуванням та вилянням.

При розрахунках підвіски для спрощення беруть до уваги тільки два види коливань - підплигування і галопування. Ці коливання мають першочергове значення для комфортабельності, оскільки викликають найбільш неприємні відчуття у людини.

Підплигування 5. виникає після проїзду через нерівність. Щоб зменшити його та позбавити людей неприємних відчуттів, застосовують м'які підвіски та амортизатори, які за рахунок внутрішнього опору гасять коливання кузова.

Галопування а_у- це кутове коливання підресорених мас у поздовжній площині автомобіля. Щоб зрозуміти, як можна його зменшити, розглянемо спочатку поняття центра пружності системи, у нашому випадку-автомобіля.

Центр пружності системи - це точка, при дії на яку зовнішньої сили виникає тільки лінійне переміщення системи. Отже, якщо сила, яка викликає коливання, буде докладена у центрі пружності, система матиме при коливаннях тільки лінійні переміщення, якщо ні - то й кутові. Оскільки коливання підресорених мас автомобіля викликані силою тяжіння від маси автомобіля, центр пружності має збігатися з центром мас. Це необхідно враховувати при розрахунках підвіски: значення жорсткості передньої та задньої підвісок автомобіля треба добирати так, щоб прогини підвісок були однакові, тоді кузов переміщуватиметься без галопування.

Допустимий рівень коливань для організму людини обмежений. Тому, якщо немає спеціальних обмежень з допустимої інтенсивності коливань для вантажу, оцінка плавності ходу повинна ґрунтуватися на сприйняттях коливань людиною. Люди найбільш чутливі до вертикальних коливань у діапазоні частот 4-8 Гц та до горизонтальних у діапазоні 1-2 Гц.

За рахунок нежорстких пружних елементів можна зменшити частоту власних коливань кузова до потрібної величини з урахуванням того, що організм людини звик до вертикальних поштовхів при ході і добре пристасований до частот коливань, які відповідають середній швидкості пішохода 120 кроків/хв. - 1,7-2,5 Гц. Для сучасних легкових автомобілів характеристику підвіски можна вважати задовільною, якщо частота коливань підресорених мас становить 0,8-1,3 Гц, для вантажних автомобілів -1,2-1,8 Гц.

Частота коливань непідресорених мас легкового автомобіля має становити 8-12 Гц, вантажного-6,5-9 Гц.

Частота вимушених коливань залежить, з одного боку, від характеру нерівностей, з іншого - від швидкості автомобіля. Тому діапазон частот вимушених коливань вельми широкий.

Коли частоти власних та вимушених коливань близькі або збігаються, виникають резонансні коливання - низько- або високочастотні. їх амплітуда може значно перевищувати амплітуду нерізностей. Це неприйнятно з огляду на комфорт пасажирів та збереження вантажу. Крім того, при резонансних коливаннях колеса автомобіля можуть відірватися від поверхні дороги, що призведе до втрати керованості. Тому вибір швидкості руху повинен усунути можливість виникнення резонансних коливань.

Основними оціночними показниками плавності ходу є частота вільних коливань підресорених і непідресорених мас, прискорення й швидкість зміни прискорення підресорених мас при коливаннях автомобіля.

Підресорені маси здійснюють низькочастотні коливання з частотою. Гц:

 

Швидкість зміни прискорень при коливаннях визначають як:

Плавність ходу автомобіля вважають задовільною, якщо частота власних низькочастотних коливань не перевищує 2 Гц, а прискорення - 2 м/с².

17. Стійкість автомобіля. Критерії стійкості.

Поперечна стійкість автомобіля може порушуватись внаслідок дії бокових сил:

- відцентрової;

- поперечної складової сили тяжіння;

- бокового вітру;

- ударів об нерівності дороги. Оціночні показники поперечної стійкості:

- критична швидкість руху за умови ковзання при русі автомобіля по криволінійній траєкторії (швидкість руху, яка відповідає початку ковзання коліс автомобіля);

- критична швидкість руху за умови перекидання при русі автомобіля по криволінійній траєкторії (швидкість руху, яка відповідає початку перекидання автомобіля);

- критичний кут поперечного нахилу полотна дороги (косогору), який відповідає початку поперечного ковзання коліс автомобіля;

- критичний кут поперечного нахилу полотна дороги (косогору), який відповідає початку перекидання автомобіля;

- коефіцієнт поперечної стійкості.

Критична швидкість автомобіля за умови його перекидання на горизонтальному полотні дороги може бути визначена як:

 

КОЛЕСА І ШИНИ

Колеса здійснюють зв'язок автомобіля з дорогою і забезпечують його рух у бажаному напрямі. За режимом робо™ колеса автомобілів поділяють на ведучі і ведені.

Ведучі колеса сприймають вертикальні сили тяжіння автомобіля і перетворюють крутний момент, що підводиться до них трансмісією, на силу тяги, яка забезпечує поступальний рух автомобіля.

Ведені колеса сприймають вертикальні сили тяжіння автомобіля і горизонтальні - штовхаючі зусилля від рами (остова), які забезпечують кочення автомобіля по дорозі.

Найчастіше ведені колеса є й керованими - забезпечують зміну напрямку руху автомобіля. Передні і задні колеса кожного автомобіля за типом та конструкцією в більшості випадків однакові і взаємозамінні.

Кожне автомобільне колесо складається з двох основних частин: внутрішньої-жорсткої і зовнішньої - пружної.

Зовнішня частина - це гумова шина 1 (рис. 3.52), до внутрішньої частини належать обід 4, диск 2 і маточина 3.

Ободи коліс легкових автомобілів виготов­ляють нерозбірними, глибокими. Вантажні автомо­білі переважно комплектують колесами із розбір­ними, знімним бортом і неглибокими ободами.