Ходовая часть автомобиля и мотоцикла — назначение и устройство

Ходовая часть обеспечивает поступательное движение автомобиля, смягчает и поглощает толчки и удары, возникающие при движении по неровной дороге. К ходовой части обычно относят раму, балки мостов, подвеску и колеса.

Рама является основным несущим элементом грузового автомобиля. К ней крепят агрегаты, механизмы и кузов автомобиля. Рама состоит из двух продольных (лонжеронов) и нескольких поперечных балок. На легковых автомобилях роль'рамы выполняет кузов, представляющий собой жесткую сварную конструкцию.

Передний мост автомобиля служит для установки передних управляемых колес. Он передает от колес на кузов или раму автомобиля вертикальные, продольные и поперечные силы, возникающие при движении автомобиля по дороге.

На автомобилях ГАЗ-24 «Волга» передний мост является поперечной балкой подвески управляемых колес, которая крепится жестко к раме для крепления двигателя, по ее краям на шарнирах устанавливают нижние рычаги подвески передних колес. Каждое колесо имеет независимую от другого колеса подвеску. Передняя подвеска автомобиля «Москвич» — бесшкворневая, пружинно-рычажная, с поперечным расположением рычагов и телескопическими амортизаторами — собирается в съемный узел на жесткой балке, укрепляемой болтами к продольным балкам подрамника кузова.

Задний мост на большей части автомобилей является ведущим и выполнен в виде несущей балки. В средней части моста (в картере) расположены главная передача и дифференциал, полуоси находятся в кожухах, которые запрессованы в отверстия картера. На автомобилях ГАЗ-24 и «Москвич» мост подвешивается к кузову с помощью рессорной зависимой подвески.



Подвеска осуществляет упругую связь рамы или кузова автомобиля с мостами или непосредственно с колесами, смягчая толчки и удары, возникающие при движении по неровностям дороги. Упругие свойства подвески достигаются применением упругого элемента, в качестве которого чаще всего используют листовые рессоры или спиральные пружины.

Работа подвески основана на превращении удара при наезде колеса на неровность дороги в перемещение упругого элемента, в результате чего сила удара, передаваемого на раму или кузов, уменьшается и плавность хода автомобиля становится лучше. Для гашения колебаний, возникающих в процессе работы подвески, применяют специальные устройства — амортизаторы.

По характеру воздействия колес и кузова при движении автомобиля все подвески делят на зависимые и независимые. Зависимые подвески обеспечивают жесткую связь между левым и правым колесом, в результате чего перемещение одного из них в поперечной плоскости передается другому и вызывает наклон кузова. Независимые подвески характеризуются отсутствием жесткой связи между колесами одного моста, т. е. одно колесо подвешено к кузову независимо от другого. В этом случае при наезде одним колесом на неровности дороги колебания его не передаются другому колесу, в результате уменьшается наклон кузова и в целом повышается устойчивость автомобиля.

Передние управляемые колеса автомобилей при любой конструкции переднего моста и подвески устанавливают с определенным наклоном в вертикальной и горизонтальной плоскостях для создания наименьшего сопротивления движению, уменьшения износа шин и снижения расхода топлива. Такая установка передних колес характеризуется углом развала и углом схождения.



Углом развала называется угол α (рис. 39, а), заключенный между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси автомобиля. Угол развала считается положительным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отрицательным — при наклоне колеса внутрь. Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение передних колес по отношению к поверхности дороги при деформации деталей моста под воздействием массы передней части автомобиля. Этот угол уменьшает плечо поворота С — расстояние между точкой пересечения продолжения оси шкворня и точкой касания колеса с плоскостью дороги. Угол развала обеспечивается конструкцией переднего моста и обычно составляет 0...2°. В процессе эксплуатации он изменяется главным образом из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, подшипников ступиц колес и деформации балки переднего моста.



Угол схождения δ (рис. 39, б) определяется разностью расстояний А и Б между колесами, которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол схождения у разных автомобилей находится в пределах 0°20'...1°, а разность расстояний между ободьями колес сзади и спереди 2...12 мм. В процессе эксплуатации угол схождения может изменяться из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, шарнирных соединений рулевой трапеции и деформации ее рычагов. Регулировку угла схождения производят изменением длины поперечной рулевой тяги.



Установка управляемых колес с одновременным развалом и схождением обеспечивает их прямолинейное качение по дороге без бокового скольжения. Каждому углу развала соответствует определенный угол схождения, при котором сопротивление движению, расход топлива и износ шин будут минимальными.

Рассмотрим устройство независимой передней подвески легкового автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Она выполнена на поперечных рычагах с двумя витыми цилиндрическими пружинами, двумя телескопическими гидравлическими амортизаторами двухстороннего действия и стабилизатором торсионного типа. Верхние 6 (рис. 40) и нижние 19 рычаги подвески установлены поперек автомобиля и имеют продольные оси качания. Ось нижних рычагов прикреплена к средней части поперечйны 16, а ось 13 верхних рычагов — к ее штампованной головке. Внутренние концы верхних и нижних рычагов соединены с осями резинометаллическими шарнирами, а наружные концы — со стойкой 5 резьбовыми шарнирами 1 и 23, которые хорошо удерживают смазку и имеют высокую долговечность. Пружина 11 установлена между опорной чашкой 20, прикрепленной к нижним рычагам подвески, и штампованной головкой поперечины. Амортизатор 9 установлен внутри пружины. Нижний конец его прикреплен к опорной чашке пружины с помощью резинометаллического шарнира 21 типа сайлент-блок. Верхний конец амортизатора крепится к штампованной головке поперечины через резиновые подушки 12. Ход колеса вверх ограничивается буфером 22 сжатия, закрепленным на стойке 5 подвески, а ход колеса вниз — буфером отдачи 7, установленным «а специальной опоре между верхними рычагами подвески.





Теперь познакомимся с задней подвеской того же автомобиля. Она представляет собой зависимую подвеску, выполненную на двух продольных листовых рессорах, являющихся упругими элементами. Рессоры воспринимают вертикальную нагрузку от массы автомобиля и передают на кузов силы, возникающие при контакте колес с дорогой. Передний конец рессоры соединен шарнирно с кронштейном, установленным на лонжероне пола кузова. Рессора собрана из отдельных стальных листов прямоугольного профиля, стянутых центральным болтом и четырьмя хомутами. Средняя часть рессоры крепится стремянками к балке заднего моста. К нижней части рессоры с помощью подкладки и стремянок шарнирно крепится амортизатор. Вверху амортизатор соединен с полом кузова. Задний конец рессоры к лонжерону кузова крепится серьгой. Ход подвески вверх ограничивается резиновыми буферами.

Амортизатор

По конструкции амортизаторы разделяются на телескопические и рычажные. Они служат для гашения колебаний при езде автомобиля по неровностям дороги. В современных автомобилях применяют преимущественно жидкостные телескопические амортизаторы двустороннего действия.

Ознакомимся с устройством и работой амортизатора автомобилей ВАЗ (рис. 41).





Принцип действия амортизатора следующий. При сжатии, когда подрессоренные и неподрессоренные массы автомобиля сближаются, шток 1 входит в полость цилиндра 11. В ней (над поршнем 17 и под ним) создается давление (поскольку они сообщаются через перепускной клапан), противодействующее движению штока. Жидкость из полости цилиндра И вытесняется в компенсационную полость — пространство между цилиндром 11 и резервуаром 12. При малых скоростях сжатия жидкость перетекает через калиброванные отверстия в направляющей втулке 10 и втулке 27 клапана сжатия, а также через зазор между направляющей втулкой 10 и самим штоком 1. Когда скорость сжатия увеличивается, этих проходных сечений уже недостаточно. Под действием все нарастающего давления втулка 27 отходит от своего седла в гайке 29, сжимая пружину 23, и открывает дополнительный боковой канал. Жидкость выходит из цилиндра в компенсационную полость.

При ходе отбоя шток выводится из полости цилиндра. Препятствующее его движению давление создается лишь в надпоршневой полости, так как в это время перепускной клапан (пружина 15, тарелка 16, поршень 17) закрыт. При малых скоростях отбоя жидкость вытесняется из цилиндра через пазы в пакете 31 дисков, калиброванное отверстие в направляющей втулке 10 и частично через зазор между штоком и втулкой. С ускорением движения штока давление над поршнем возрастает настолько, что пакет 31 дисков с тарелкой 18 отжимается от седла клапана отбоя и открывает дополнительный проход для жидкости. При этом под действием разрежения открывается и впускной клапан (тарелка 21, корпус 22, пружина 28), и жидкость из компенсационной полости поступает в подпоршневую.



Рассмотрим конструкцию гидравлического амортизатора мотоцикла. Наиболее совершенный, но и зато самый сложный амортизатор применяется на тяжелых мотоциклах «Урал» (рис. 42, а). Рассмотрим схему его работы. При наезде колеса на препятствие пружина 6 сжимается и шток 7 амортизатора входит в цилиндр 14, вытесняя из него жидкость через перепускной клапан 8 в пространство над поршнем и через клапан сжатия 10 в полость между цилиндром и корпусом. При обратном ходе колеса амортизатор растягивается и, вытесняя поршнем жидкость, открывает клапан отбоя 9, в результате чего жидкость через отверстие в поршне заполняет нижнюю часть цилиндра. Недостаток жидкости в этой его части восполняется через впускной клапан 12. Величина сил, сопротивляющихся перемещению поршня (а стало быть, колеса), зависит в основном от жесткости пружины'и величины ее поджатия. В шайбах клапанов отбоя и сжатия выполнены калиброванные отверстия, через которые, жидкость проходит при частичных колебаниях колес с малой амплитудой. Некоторая часть жидкости при обоих ходах протекает по зазорам между поршнем и цилиндром, а также между штоком и его направляющей.



На некоторых мотоциклах устанавливают амортизаторы несколько упрощенной конструкции — без отдельных клапанов (перепускной клапан обязателен). Жидкость в них перетекает через зазор между поршнем и цилиндром или через калиброванные отверстия в поршне и цилиндре.

Колеса и шины

Колеса представляют собой устройства, осуществляющие непосредственную связь автомобиля с дорогой. Они обеспечивают движение и подрес-сорирование автомобиля; изменение направления движения и передачу нагрузок от автомобиля на дорогу. Ведущие колеса преобразуют крутящий момент, подводимый от двигателя через трансмиссию, в силу тяги, обеспечивающую поступательное движение автомобиля.

Колесо состоит из пневматической шины, обода, диска и ступицы.

Пневматическая шина является наиболее ответственной частью колеса. Она состоит из покрышки и камеры. Покрышка образует внешнюю несущую оболочку шины, а внутреннюю ее полость образует камера. На некоторых легковых автомобилях применяют бескамерные шины. Герметичность в них достигается плотной посадкой покрышки на обод колеса. Бескамерные шины легче, меньше нагреваются, но более трудоемки при обслуживании. Покрышки шин изготовляют из резины и специальной ткани — корда. Резина, идущая на производство покрышек, состоит из каучука, к которому добавляют серу, сажу, смолу, мел, переработанную старую резину, другие примеси и наполнители.

Покрышка состоит из протектора 6 (рис. 43), подушечного слоя (брекера) 5, каркаса 4, боковин 3 и бортов 2 с сердечниками 1. Каркас является основой покрышки. Он соединяет все ее части и придает покрышке необходимую жесткость, обладая вместе с тем высокой эластичностью и прочностью. Каркас выполнен из нескольких слоев корда толщиной мм. Число слоев корда обычно составляет 4—6 в шинах легковых и 6—14 в шинах грузовых автомобилей. С увеличением числа слоев корда повышается прочность шины, но одновременно увеличивается ее масса. Корд представляет собой специальную ткань, состоящую из нитей диаметром 0,6...0,8 мм. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть из хлопчатобумажных, вискозных, капроновых, нейлоновых или металлических нитей. Наиболее прочным является металлический корд. В зависимости от расположения нитей корда в каркасе шины делятся на диагональные и радиальные.



Протектор (беговая дорожка) обеспечивает сцепление шины с дорогой и предохраняет каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твердой, износостойкой резины. Рисунок протектора зависит от типа и назначения шины.

Подушечный слой (брекер) связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от'толчков и ударов, воспринимаемых протектором от неровностей дороги. Толщина подушечного слоя 3...7 мм. Боковины предохраняют каркас от повреждений и воздействия влаги. Их обычно изготовляют из протекторной резины толщиной 1,5...3,5 мм.

Камера удерживает сжатый воздух внутри шины. Она представляет собой эластичную резиновую оболочку в виде замкнутой трубы (тора). Толщина стенки камеры обычно составляет 1,5...2,5 мм для шин легковых и 2,5...5 мм для шин грузовых автомобилей. Для накачивания и выпуска воздуха камера имеет специальный клапан — вентиль. Он позволяет нагнетать воздух внутрь камеры и автоматически закрывает его выход из камеры.

Самые первые сведения о шине нам дает покрышка. На ней имеется серийный номер. По. нему можно определить место и время изготовления шины. Номер начинается с букв, обозначающих завод-изготовитель. Далее стоят римские цифры — это месяц изготовления. Две следующие цифры указывают год изготовления. Последняя цифра — номер покрышки.

Теперь о размере шины. Применяют смешанное обозначение шины — в дюймах и миллиметрах или только в миллиметрах. В понятие «размер шины» входят две величины: первая — ширина профиля, вторая — посадочный диаметр обода. Примеры обозначений: размеры шины в дюймах — 7,50—16; в миллиметрах — 260—508; смешанное обозначение — 6,15—13 (155—330). В обозначения шин со съемными протекторными кольцами и радиальных входят дополнительные буквы PC и Р.

Кроме перечисленных обозначений на покрышку наносят номер ГОСТ или ТУ, штамп отдела технического контроля и сорт.

Свои надписи есть и на камерах. Это год и месяц изготовления.

Особенности ходовой части мотоцикла

К ходовой части мотоцикла относят раму, подвеску, колеса, тормоза и органы управления.

Рама является как бы скелетом, остовом мотоцикла. Принято различать одинарные и двойные, закрытые и открытые рамы. Самый распространенный тип — одинарная закрытая рама (рис. 44, а). У нее верхний стержень и подкос, идущий от головки вниз к двигателю, сделаны каждый из одной трубы, а вся передняя часть рамы представляет собой замкнутый многоугольник. Такие рамы имеют мотоциклы Минского завода, «Иж», «Восход» и др. Если у рамы оба названных элемента или хотя бы один' подкос выполнены из двух труб, несколько расходящихся по мере удаления от головки, ее называют двойной (дуплексной) (рис. 44, б). Такая конструкция отличается большей жесткостью и прочностью. Встречаются рамы, контурный многоугольник которых не замкнут снизу,— они называются открытыми (рис. 44, в). В этом случае роль недостающего силового стержня выполняет картер двигателя. Хребтовая рама (рис. 44, а) не имеет переднего подкоса, но у нее сильно развит верхний стержень. Такие рамы применяют на легких мотоциклах.



Рама воспринимает разнообразные нагрузки. Самые значительные из них те, что передаются на раму через колеса во время движения. Чтобы уменьшить их, обеспечить плавность хода и устойчивость мотоцикла, колеса соединяют с рамой не жестко, а через упругие элементы— подвеску. В качестве таких элементов используют обычно спиральные пружины. В дополнение к спиральным пружинам вводят гидравлические гасители колебаний — амортизаторы. Помимо пружин и амортизаторов в подвеску входит направляющее устройство. Его назначение — обеспечить перемещение колеса строго в заданном направлении. Роль такого устройства играют телескопические или маятниковые вилки.

Конструктивно подвеска на мотоцикле разделена на две самостоятельные части — переднюю и заднюю подвески.

Наиболее распространенный тип передней подвески — телескопическая вилка (одна труба скользит внутри другой). В такую вилку встроен пружинно-гидравлический амортизатор, что обеспечивает высокую устойчивость и управляемость мотоцикла в разных дорожных условиях.

Задняя подвеска практически на всех мотоциклах одинакова: рычажная с отдельными пружинно-гидравлическими амортизаторами.

Колесо мотоцикла состоит из ступицы, обода, шины и спиц. Размеры колес по диаметру обода колеблются от 10 до 20 дюймов, а по ширине профиля шины — от 2,3 до 4 дюймов.

Дорожные мотоциклы, как правило, имеют колеса с диаметром обода 16...19 дюймов.. Колеса с большим диаметром обода хорошо «держат дорогу», меньше ощущают ее мелкие неровности, мотоцикл устойчив, меньше подвержен заносу. Малые колеса легче, а значит, быстрее раскручиваются, мотоцикл с такими колесами динамичнее.

Обод со ступицей соединяется спицами, обычно их 36 или 40. Они располагаются таким образом, что половина их, направленная в одну сторону, воспринимает основные нагрузки при разгоне мотоцикла, а другая половина, имеющая противоположную направленность, работает главным образом при торможении.

Смазки для автомобилей и мотоциклов

В современных автомобилях и мотоциклах имеется значительное число точек смазки, требующих внимания при эксплуатации и ремонте. Большая часть механизмов и агрегатов заполнены специальными смазками, а не маслами. Благодаря способности удерживаться вблизи пар трения смазка служит намного дольше, а расход ее в десятки раз меньше, чем масла. Благодаря существованию относительно жесткого «каркаса» смазка ведет себя как твердое тело, но при определенных условиях движения «каркас» разрушается и смазка начинает течь как жидкость. Однако после прекращения движения «каркас» образуется вновь, смазка опять превращается в твердое тело. Благодаря этому она удерживается в не-герметичном узле трения, предохраняя от вредного контакта и износа трущиеся поверхности.

Производят смазки, добавляя к обычному маслу загуститель, способный образовывать «каркас». Для изготовления смазок обычно используют нефтяные масла, например, для солидола — индустриальные, для литола-24 — смесь веретенного АУ и индустриального 50.

В качестве загустителя чаще всего применяют мыло (от 10 до 30%). Смазка может иметь присадки: противоокислительные, повышающие ее стабильность, улучшающие вязкостно-температурные и другие свойства. Кроме присадок в. смазку добавляют твердый наполнитель, например чешуйчатый графит или дисульфит молибдена, улучшающий антифрикционные свойства.

Смазку как твердое тело характеризует прочность, а как жидкость — вязкость. Прочность должна быть достаточной, чтобы смазка удерживалась на движущихся деталях, вязкость же смазки в значительной мере зависит от скорости деформации, с увеличением которой понижается. Способность смазки сохранять свои свойства после деформации и длительное время не разрушаться называется механической стабильностью. Способность смазки сохранять свои качества в присутствии воды и по возможности нейтрализовать ее называется водостойкостью. Противозадирные свойства характеризуют способности смазки предотвращать заедания и задиры трущихся поверхностей при высоких удельных нагрузках, а противоизносные — способность снижать износ этих поверхностей при невысоких удельных нагрузках. Отсутствие коррозионного воздействия смазки на металлы определяют ее противокоррозионные характеристики. Консервационные характеристики говорят о способности смазки предохранять металлические поверхности от агрессивного действия внешней среды.

Номенклатура выпускаемых сегодня смазок достаточно широка. Распространены у нас солидолы благодаря своей низкой стоимости и удовлетворительным эксплуатационным характеристикам. Их применяют в некоторых узлах трения и как консервационные.

С каждым годом все большее распространение получают литиевые смазки благодаря ценным эксплуатационным качествам. Первой среди них стоит литол-24. Его можно применять как единую смазку почти во всех основных узлах трения автомобиля и мотоцикла. Эта смазка имеет высокие противоизносные и консервационные свойства. К числу литиевых относятся также фиолы, близкие по своим свойствам к литолу-24, но имеющие меньшую вязкость, меньший предел прочности и лучшую морозостойкость. Основная низкотемпературная смазка в нашей стране — ЦИАТИМ-201.

Неисправности ходовой части

К числу основных неисправностей ходовой части относятся: повышенный износ шкворней или беговых дорожек подшипников; разрушение сепараторов или ослабление затяжки подшипников ступиц колес, поломка рессор или потеря ими упругости, повышенный износ пальцев и втулок рессор, течь жидкости из амортизаторов, повышенный или односторонний износ покрышек, механические повреждения или деформация балки переднего моста.

Признаком ослабления затяжки подшипников ступиц передних и задних колес или износа беговых дорожек подшипников является повышенный люфт, который проверяется покачиванием поднятого колеса.

Причиной износа шкворней или втулок поворотных цапф, пальцев и втулок рессор может быть недостаточная смазка. Нарушение герметичности, течь жидкости из амортизаторов могут быть из-за ослабления или разрушения. уплотнительных устройств.

Повышенный или односторонний износ покрышек возникает при эксплуатации автомобиля с давлением воздуха в. шинах, не соответствующим установленным нормам. Кроме того, односторонний износ, как правило, вызывается неправильной установкой передних управляемых колес. При пониженном давлении воздуха возникает повреждение каркаса шины.