Что такое ось ходовой части автомобиля?

Ось ходовой части автомобиля – это зафиксированный на основании кузова прямой вал, на который устанавливаются колеса и/или шестерни зубчатых передач. Колесо и зубчатые передачи могут оснащаться встроенным в них подшипником или втулкой. Подшипник или втулка встраиваются в центр колеса и шестерен, что позволяет осуществлять их вращение без оказания силы трения на саму ось. Цель использования оси заключается в удержании колес или шестерен в заданном им по отношению к другим колесам или шестерням месте.

Любое колесное транспортное средство имеет ось. Каждый раз, «переобуваясь» с летней резины на зимнюю и обратно, вы сталкиваетесь с этой самой осью, снимая и устанавливая на нее колесо. Без использования оси, колеса просто на просто не могли бы оставаться в положенном им месте, а сила и масса автомобиля просто раздавили бы их.

В автомобиле ось ходовой части принимает на себя нагрузки, образующиеся при торможении и ускорении транспортного средства, а также несет массу самого автомобиля. Ось формирует центр конструкционной прочности автомобиля и берет на себя всю самую тяжелую нагрузку, защищая и облегчая работу колес и других соединений автомобиля. В современном автомобиле ось принимает непосредственное участие при езде, разгоне, торможении и рулевом управлении транспортным средством. Чтобы соответствовать постоянно возрастающим требованиям, с течением времени конструкция оси изменялась, обеспечивая автомобилю должную опору.

Кинематическая цепь автомобиля, это механизм преобразования энергии двигателя в силы, вращающие ось. Это вращение, в свою очередь, передается на колеса, при помощи которых и движется автомобиль. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, то под действием силы трения вращение оси замедляется, и, соответственно, замедляется скорость вращения колес. Руль крепится на ось рулевого управления, которая через соединение с осью передних колес контролирует направление их вращения.

В автомобилях применяется три вида осей: прямая, усиленная и сдвоенная ось. В прямой оси используется один вал, параллельно соединяющий два колеса. Каждое колесо крепится на своей стороне оси. Скорость и направление вращения колеса определяются осью. Преимущество такой конструкции заключается в фиксации колес в заданном месторасположении и равномерном распределении больших нагрузок.

В случае с усиленной осью, у каждого колеса имеется свой вал. Цель такой конструкции заключается в том, чтобы помимо фиксации колеса в заданном месторасположении, колеса могли вращаться независимо друг от друга. Такой тип оси обычно используется в пассажирских легковых автомобилях с повышенной проходимостью. Если же речь идет о сдвоенной оси, то имеется ввиду конструкция, где несколько осей расположены на относительно близком расстоянии друг от друга. Целью использования такой конструкции является увеличение грузоподъёмности автомобиля, и чаще всего она применяется в тяжелых грузовых автомобилях.

Ось автомобиля с колесами

Для облегчения поворота цапф с колесами между осью и нижней частью вилки поворотного кулака на шкворне установлен упорный подшипник.

На цапфе на двух конических роликоподшипниках установлена ступица. К фланцу ступицы прикреплено колесо, на ободе которого монтируется пневматическая шина. Подшипники регулируют и закрепляют на цапфе гайкой, которую надежно стопорят. Снаружи гайка закрыта колпаком. В ступицу закладывают смазку. Чтобы смазка не вытекала, в ступице поставлен сальник.

У автомобилей высокой проходимости передней осью является балка переднего ведущего моста, к полуосевым пукавам котопого на шкворнях присоединяются корпусы с поворотными цапфами. На цапфах устанавливаются на подшипниках передние колеса, являющиеся ведущими и управляемыми.

Задней осью у двухосных автомобилей служит балка заднего ведущего моста. У грузовых автомобилей на концах полуосевых рукавов балки заднего моста на подшипниках установлены ступицы с колесами, соединенные с полуосями. У легковых автомобилей подшипники установлены внутри полуосевых рукавов и колеса крепятся к полуосям.

У трехосных автомобилей рама в задней части опирается через рессоры на тележку, состоящую из двух ведущих мостов, балки которых являются осями для установки ведущих колес.

Оси автомобиля поддерживают раму или несущий кузов вместе с подрессоренными частями, воспринимая от них вертикальные нагрузки, и передают на раму или кузов продольные, боковые нагрузки и моменты от колес. Передняя ось всегда представляет собой управляемый мост, который может быть ведущим и неведущим. Задняя ось — это почти всегда ведущий мост, по конструкции сходный с передним ведущим мостом.

Передняя ось, имеющая тип неведущего моста, может быть цельной и составной.

Передняя цельная ось состоит из балки, упруго связанной с рамой через рессоры, и двух поворотных цапф, шарнирно соединенных с концами балки с помощью шкворней (рис. 2).

Балка штампуется из стали и для повышения прочности и жесткости имеет в сечении двутавровый профиль. На ее верхней плоскости расположены площадки для установки и крепления рессор. Балка изогнута так, что ее средняя часть позволяет установить двигатель ниже, тем самым снизить центр тяжести автомобиля и улучшить обзор с места водителя. Концы балки имеют цилиндрическую форму со сквозным отверстием для шкворней.

Поворотная цапфа, штампованная из стали, имеет ось с фланцем и вилку. На две цилиндрические шейки оси устанавливаются подшипники ступицы переднего колеса, к фланцу привертывается тормозной щит колеса. В соосные отверстия верхней и нижней частей вилки запрессовываются бронзовые втулки, на которых цапфа поворачивается около шкворня. Поворот цапф и колес осуществляется посредством рычагов, закрепленных в боковых отверстиях вилки. Левая цапфа получает усилие поворота от рулевого механизма через продольную рулевую тягу и рычаг. Это усилие передается рычагом через поперечную рулевую тягу правой цапфе.

Шкворень изготовляется из стального прутка и после установки в отверстия вилки и конца балки стопорится от перемещения в отверстии балки клиновым штифтом с гайкой, Штифт и шкворень имеют лыски на цилиндрической поверхности, благодаря чему шкворень заклинивается.

Балка и ось цапфы испытывают вертикальную нагрузку силы веса автомобиля, горизонтальную нагрузку сил инерции при торможении и повороте, кроме этого балка получает скручивающую нагрузку от тормозного момента. В связи с этим балка и ось цапфы рассчитываются на прочность при изгибе, а балка — еще и при кручении. Материалом балки и цапфы служат среднеуглеродистые малолегированные стали, содержащие небольшое количество хрома.

Шкворень подвергается действию нагрузки того же характера, что и балка оси, в нем возникают напряжения, требующие расчета на прочность при изгибе, смятии и срезе. Чтобы обеспечить высокую прочность и износостойкость, шкворень изготовляется из среднеуглеродистых сталей с последующей поверхностной закалкой или из малоуглеродистых низколегированных сталей, требующих цементации и закалки.

Передняя ось автомобиля ГАЭ -53А включает в себя балку, к которой шкворнями присоединены поворотные цапфы (рис. 3).

Балка двутаврового сечения имеет две площадки с четырьмя сквозными отверстиями для стремянок крепления рессоры и глухим отверстием для головки центрального стяжного болта рессоры. На боковой поверхности балки расположены два отверстия для стопорных штифтов шкворня и два отверстия для пальцев телескопических амортизаторов.

Поворотная цапфа имеет ось для подшипников ступицы колеса. К ее фланцу шестью болтами крепится тормозной щит, в отверстия вилки цапфы запрессованы две бронзовые втулки шкворня.

Шкворень снабжен упорным подшипником, который воспринимает вертикальную нагрузку от веса автомобиля, приходящуюся на переднюю ось. Подшипник состоит из металлокера-мической (средней) шайбы и двух стальных шайб, заключенных в обойму.

Втулки шкворня смазываются солидолом через масленки, ввернутые в боковые отверстия верхней и нижней частей вилки. От нижней втулки смазка поступает по специальной канавке на шкворне к его упорному подшипнику.

После установки шкворня отверстия вилки закрываются крышками, которые ставятся на картонные уплотнительные прокладки и привертываются двумя болтами.

Между верхним торцом цилиндрического конца балки и торцом верхней части вилки должен быть зазор не более 0,15 мм. Его величина определяется толщиной регулировочной шайбы.

Поворотные рычаги устанавливаются на шпонках в конусных боковых отверстиях вилки и крепятся гайками, которые стопорятся шплинтами. Рычаги имеют регулировочные болты, которые при повороте колес в обе стороны упираются в специальные бобышки балки, ограничивая угол поворота.

На цилиндрические шейки цапфы устанавливаются конические роликоподшипники, запрессованные в ступицу колеса. Подшипники закреплены через упорную шайбу гайкой, которая позволяет регулировать затяжку подшипников и стопорится шплинтом. Для подшипников в ступицу закладывается смазка, и, чтобы предотвратить ее вытекание, с внутренней стороны ступи-ды ставится сальник, а с наружной — колпак.

Тормозной барабан ставится на болты ступицы и кре-ягатся к ней тремя винтами. Диск колеса надевается на эти же болты и крепится вместе с тормозным барабаном к ступице гайками.

Передняя ось автомобиля ЗИЛ -130 не имеет принципиальных отличий от оси автомобиля ГАЭ -53А, обладая некоторыми конструктивными особенностями (рис. 4).

Упорный подшипник шкворня включает в себя две шайбы: нижнюю металлокерамическую и верхнюю стальную с кольцевой прорезью для двух уплотнительных полуколец. Зазор между верхним торцом цилиндрического конца балки и торцом верхней части вилки регулируется подбором толщины двух анайб.

Подшипники ступицы закрепляются и регулируются упорней гайкой, которая стопорится замочным кольцом, замочной шайбой и контргайкой. Полость подшипников с наружной стороны закрыта через прокладку крышкой, привернутой винтами.

Тормозной барабан соединен со ступицей запрессованными болтами, обрабатываются они в сборе, поэтому разъединять их надо только при замене болтов.

Оси автомобиля

Рама со всеми укрепленными на ней агрегатами и механизмами опирается через рессоры на оси автомобиля. Оси автомобиля через рессоры воспринимают и передают на колеса вес самого автомобиля и вес нагрузки в его кузове, а от колес на раму — толкающие и тормозные усилия.

Передними осями автомобилей со всеми ведущими колесами служат балки ведущих мостов, на цапфах поворотных кулаков которых устанавливаются на подшипниках ступицы колес.

У автомобилей, не имеющих ведущего моста, передняя ось представляет собой стальную балку 7 двутаврового сечения.

Рис. Передняя ось автомобиля КрАЗ-219: 1 — контргайка; 2 — стопорное кольцо; 3 — замочное кольцо; 4 — гайка затяжки переднего подшипника ступицы; 5 — сальник; 6 — поворотный кулак; 7 — балка оси; 8 — площадка для крепления рессоры; 9 и 13 — бронзовые втулки; 10 и 15 — масленки; 11 — гайка шкворня; 12 — шкворень; 14 — упорный шарикоподшипник; 16 и 17 — роликоподшипники ступицы; 18 — ступица колеса; 19 — шип поворотной цапфы; 20 — крышка

К балке жестко крепятся рессоры, при помощи которых она соединена с рамой. Концы балки обрабатываются, и на них при помощи стальных шкворней 12 устанавливаются вильчатые поворотные кулаки 6, которые могут свободно поворачиваться вокруг шкворней в горизонтальной плоскости. Шкворни в обработанных концах оси в большинстве случаев крепятся клиньями с гайками. В некоторых конструкциях средняя часть шкворня и отверстие для шкворня в балке делаются конусными, а шкворень, имеющий на одном конце резьбу, при помощи гайки 11 наглухо затягивается. При этом в верхнее ушко вилки поворотного кулака устанавливается распорная втулка, обеспечивающая свободное вращение поворотного кулака на шкворне. Для уменьшения трения шкворня в ушки вилки поворотного кулака запрессовываются латунные или бронзовые втулки 9 и 13, к которым через масленки 10 и 15 подводится смазка.

Для облегчения поворота колес между осью и нижней вилкой кулака на шкворне ставится упорный шарикоподшипник 14.

Поворотный кулак имеет шип 19, на конце которого нарезана резьба. На этот шип на двух роликоподшипниках 16 и 17 устанавливается и крепится гайкой 4 ступица 18 колеса. Гайка надежно стрцорится шплинтом или замочным кольцом 3 и контргайкой 1 со стрпорным кольцом 2. Во внутреннюю полость ступицы закладывается смазка для подшипников. Вытекание смазки из ступицы при ее нагреве предотвращается сальником 5 и защитным колпаком или крышкой 20.

На автомобилях со всеми ведущими колесами передней осью служит балка переднего ведущего моста. Поворотные кулаки колес в этом случае соединяются шкворнями 12 с шаровой опорой 9, которая своим фланцем при помощи болтов крепится к фланцу кожуха полуоси. Поворотный кулак с закрепленными на нем шкворнями поворачивается во втулках 25.

Внутренняя полость корпуса поворотного кулака заполняется маслом до уровня контрольного отверстия, закрываемого пробкой на резьбе или масленкой. Для предотвращения вытекания масла на корпусе поворотного кулака установлен сальник 11. К корпусу поворотного кулака крепятся поворотные рычаги.

Задней осью всех автомобилей является балка заднего моста, на кожухах полуосей которой устанавлцраются на конических роликоподшипниках ступицы с колесами.

Ось — Axle

Ось или осный является центральным валом для вращающегося колеса или шестерни . На колесных транспортных средствах ось может быть прикреплена к колесам, вращаясь вместе с ними, или прикреплена к транспортному средству, при этом колеса могут вращаться вокруг оси. В первом случае подшипники или втулки предусмотрены в точках крепления, где поддерживается ось. В последнем случае подшипник или втулка находится внутри центрального отверстия в колесе, чтобы колесо или шестерня могли вращаться вокруг оси. Иногда, особенно на велосипедах, ось последнего типа называют шпинделем .

СОДЕРЖАНИЕ

Терминология

На легковых и грузовых автомобилях слово « ось» встречается в нескольких значениях , относящихся к самому валу, его корпусу или просто к любой поперечной паре колес. Строго говоря, вал, который вращается вместе с колесом, закрепленный на нем болтами или шлицами , называется осью или полуосью . Однако при более свободном использовании весь узел, включая окружающий корпус оси (обычно отливку ), также называется осью .

Еще более широкое (несколько переносное) значение этого слова относится к каждой паре параллельных колес на противоположных сторонах транспортного средства, независимо от их механического соединения друг с другом и с рамой или кузовом транспортного средства. Таким образом, поперечные пары колес в независимой подвеске в некоторых контекстах могут называться осью . Это очень расплывчатое определение «оси» часто используется при оценке платных дорог или налогов на транспортные средства и рассматривается как приблизительный показатель общей грузоподъемности транспортного средства и его способности вызывать износ или повреждение дорожных покрытий.

Оси автомобиля

Мосты являются неотъемлемой частью большинства практичных колесных транспортных средств. В системе подвески ведущей оси оси служат для передачи крутящего момента на колесо, а также для поддержания положения колес относительно друг друга и относительно кузова транспортного средства. Оси в этой системе также должны выдерживать вес транспортного средства вместе с любым грузом. Не ведущая ось, такая как ось передней балки в тяжелых грузовиках и некоторых полноприводных легких грузовиках и фургонах, не будет иметь вала и будет служить только в качестве компонента подвески и рулевого управления. И наоборот, у многих переднеприводных автомобилей цельный мост задней балки.

В других типах систем подвески оси служат только для передачи крутящего момента на колеса; Положение и угол ступиц колес являются независимой функцией системы подвески. Это типично для независимой подвески, установленной на большинстве новых автомобилей и внедорожников, а также на передней части многих легких грузовиков. Эти системы по-прежнему имеют дифференциалы , но не будут иметь трубок картера моста. Они могут быть прикреплены к раме или кузову транспортного средства или могут быть встроены в трансмиссию . Полуоси (обычно с постоянной скоростью ) затем передают крутящий момент на колеса. Как и в системе с полностью плавающим мостом, ведущие валы в системе независимой подвески с передним приводом не выдерживают никакой массы автомобиля.

Конструктивные особенности и дизайн

Прямая ось — это одиночный жесткий вал, соединяющий колесо с левой стороны транспортного средства с колесом с правой стороны. Ось вращения, закрепленная за осью, общая для обоих колес. Такая конструкция может удерживать колеса в устойчивом положении при больших нагрузках и, следовательно, выдерживать большие нагрузки. Прямые оси используются в поездах (то есть локомотивах и железнодорожных вагонах), в задних осях коммерческих грузовиков и на тяжелых внедорожниках. Ось может быть дополнительно защищена и усилена, заключив всю длину оси в кожух.

В конструкциях с разъемной осью колесо с каждой стороны прикреплено к отдельному валу. Современные легковые автомобили имеют раздельные ведущие мосты. В некоторых конструкциях это позволяет независимую подвеску левого и правого колес и, следовательно, более плавную езду. Даже когда подвеска не является независимой, разделенные оси позволяют использовать дифференциал, позволяя приводить левые и правые ведущие колеса с разной скоростью при повороте автомобиля, улучшая тягу и продлевая срок службы шин.

Тандемная ось — это группа из двух или более осей, расположенных близко друг к другу. Конструкции грузовиков используют такую ​​конфигурацию для обеспечения большей грузоподъемности, чем у одноосной. Полуприцепы обычно имеют сдвоенный мост сзади.

Оси обычно изготавливаются из стали марки SAE 41xx или стали марки SAE 10xx. Сталь марки SAE 41xx широко известна как « хромомолибденовая сталь » (или «хромомолибденовая»), а сталь марки SAE 10xx известна как « углеродистая сталь ». Основное различие между ними заключается в том, что хромомолибденовая сталь значительно более устойчива к изгибу и разрушению, и ее очень трудно сваривать с помощью инструментов, которые обычно можно найти за пределами профессионального сварочного цеха.

Ведущая ось

Ось, приводимая в движение двигателем или первичным двигателем, называется ведущей осью .

Современные переднеприводные автомобили обычно объединяют трансмиссию (коробку передач и дифференциал) и переднюю ось в единый блок, называемый трансмиссией . Ведущий мост представляет собой разделенную ось с дифференциалом и универсальными шарнирами между двумя полуосями. Каждая полуось соединяется с колесом с помощью шарнира постоянной скорости (ШРУС), который позволяет колесу в сборе свободно перемещаться по вертикали, а также поворачиваться при поворотах.

В заднеприводных легковых и грузовых автомобилях двигатель вращает карданный вал (также называемый карданным валом или хвостовым валом ), который передает вращательное усилие на ведущую ось в задней части автомобиля. Ведущая ось может быть ведущей осью , но в современных автомобилях с задним приводом обычно используется разделенная ось с дифференциалом. В этом случае одна полуось или полуось соединяет дифференциал с левым задним колесом, второй полуоси — с правым задним колесом; таким образом, две полуоси и дифференциал составляют задний мост. Передний ведущий мост обеспечивает силу для движения грузовика. Фактически, только одно колесо этой оси фактически перемещает грузовик с прицепом по дороге.

Некоторые простые конструкции транспортных средств, такие как картинг для отдыха, могут иметь одно ведущее колесо, где ведущая ось является разделенной осью, только с одним из двух валов, приводимых в движение двигателем, или же оба колеса соединены с одним валом без дифференциала (картинг). Впрочем, у других картингов тоже два задних ведущих колеса.

Мертвая ось (ленивая ось)

Мертвая ось, также называемая ленивой осью , не является частью трансмиссии, а вместо этого вращается свободно. Задний мост у переднеприводного автомобиля — обычно мертвый мост. Многие грузовики и прицепы используют мертвые оси только для несущих целей. Мертвая ось, расположенная непосредственно перед ведущей осью, называется толкающей осью . Дополнительный мост — это мертвый мост, расположенный за ведущим мостом. Мертвые оси также встречаются на полуприцепах, сельскохозяйственном оборудовании и некоторых тяжелых строительных машинах, выполняющих ту же функцию. На некоторых транспортных средствах (например, автобусах) дополнительный мост может быть управляемым. В некоторых конструкциях колеса «ленивой» оси соприкасаются с землей только при значительной нагрузке, что позволяет избежать ненужного износа шин.

Подъемная ось

Некоторые самосвалы и прицепы могут быть сконфигурированы с подъемной осью (также известный как эрлифта оси или падения оси ), которая может быть механически повышена или понижена. Ось опускается, чтобы увеличить грузоподъемность или распределить вес груза на большее количество колес, например, чтобы пересечь мост с ограниченным весом. Когда в этом нет необходимости, ось поднимается над землей, чтобы уменьшить износ шин и оси и увеличить тягу остальных колес. Поднятие оси также уменьшает поперечное трение дополнительной оси при очень крутых поворотах, позволяя автомобилю легче поворачиваться. В некоторых случаях для того, чтобы автомобиль вообще совершил поворот, необходимо снять давление с дополнительной оси.

Некоторые производители предлагают эрлифт с компьютерным управлением, так что мертвые оси автоматически опускаются, когда основная ось достигает своего предела веса. При необходимости мертвые оси все еще можно поднять нажатием кнопки для лучшей маневренности.

Подъемные мосты использовались в начале 1940-х годов. Изначально ось поднималась механическим устройством. Вскоре на смену механической подъемной системе пришла гидравлика. Одним из первых производителей была компания Zetterbergs, расположенная в Остерволе, Швеция. Их бренд был Zeta-lyften.

Подъемный тандемный ведущий мост был изобретен в 1957 году финским производителем грузовиков Vanajan Autotehdas , компанией, которая делится историей с Sisu Auto .

Полностью плавающий против полуплавающий

Полностью плавающий мост несет вес транспортного средства на кожухе моста, а не на полуоси; они служат только для передачи крутящего момента от дифференциала на колеса. Они «плавают» внутри сборки, несущей вес транспортного средства. Таким образом, единственное напряжение, которое он должен выдержать, — это крутящий момент (а не поперечная изгибающая сила). Полностью плавающие полуоси удерживаются фланцем, прикрепленным к ступице болтами, а ступица и подшипники удерживаются на шпинделе большой гайкой. Напротив, полуплавающая конструкция несет вес транспортного средства на самом полуоси; на конце картера оси находится единственный подшипник, который воспринимает нагрузку от оси и через которую ось вращается.

Полностью плавающая конструкция обычно используется в большинстве легких грузовиков 3/4 и 1 тонны, грузовиков средней и большой грузоподъемности, а также в большинстве сельскохозяйственных машин, таких как большие тракторы и самоходные сельскохозяйственные машины. Есть несколько исключений, например, многие автомобили Land-Rover и гонки американских серийных автомобилей с начала 1960-х годов. Весь узел может нести больший вес, чем узел полуплавающей или неплавающей оси, потому что ступицы имеют два подшипника, установленных на фиксированном шпинделе. Полностью плавающую ось можно определить по выступающей ступице, к которой болтами прикреплен фланец полуоси.

Полуплавающая ось обычно используется на задних полутонных и более легких грузовиках с колесной формулой 4×4. Эта установка позволяет полуоси быть средством движения, а также выдерживать вес транспортного средства. Основное различие между полноплавающей и полуплавающей осью заключается в количестве подшипников. Полуплавающая ось имеет только один подшипник, в то время как полностью плавающий узел имеет подшипники как внутри, так и снаружи ступицы колеса. Другое отличие касается снятия оси. Чтобы снять полуплавающую ось, сначала нужно снять колесо; если такая ось сломается, скорее всего, колесо вылетит из автомобиля. Полуплавающая конструкция встречается у большинства 1/2 тонных и более легких грузовиков, внедорожников и легковых автомобилей с задним приводом, как правило, меньших или менее дорогих моделей.

Преимущество полностью плавающей оси заключается в том, что даже если ось (используемый для передачи крутящего момента или мощности) сломается, колесо не оторвется, что предотвращает серьезные аварии.