Подвеска осуществляет упругую связь рамы или кузова автомобиля с мостами или непосредственно с колесами, смягчая толчки и удары, возникающие при наезде колес на неровности дороги.
Устройство подвески грузового автомобиля:
упругие элементы;
направляющие устройства;
гасители колебаний;
стабилизаторы поперечной устойчивости.
У стройство ходовой части — это раздел в котором
вы найдете информацию о подвеске автомобиля,
кузове, раме, колесах, балках мостов.
Требования, предъявляемые к подвескам:
• оптимальная характеристика жесткости — зависимость между нормальной (перпендикулярно опорной поверхности) нагрузкой на колесо и деформацией (прогибом) подвески, измеряемая как нормальное перемещение центра колеса относительно кузова;
• оптимальная кинематика; работа направляющего устройства подвески при вертикальных перемещениях, крене либо галопировании (продольные угловые колебания) кузова автомобиля вызывает не только вертикальные перемещения колес, но также боковые и угловые перемещения как относительно дороги, так и относительно кузова; • оптимальные характеристики демпфирования — гашение колебаний колес и кузова автомобиля, возникших в результате воздействия главным образом дорожных неровностей; может происходить вследствие трения в некоторых типах упругих элементов и в шарнирах направляющего устройства подвески; • минимальное число не подрессоренных частей; к ним относятся колеса и шины, тормозные механизмы колес, поворотные кулаки, стойки подвески, мосты и т. п.; • хороший контакт колеса с дорогой; при переезде автомобилем на большой скорости выпуклых неровностей (трамплинов) на дорожной поверхности из-за недостаточного хода отбоя подвески, либо большой ее инерционности, возможен отрыв колеса от дороги;
• низкие уровень шума и вибрации; при эксплуатации автомобиля возникают скрипы из-за трения подвески в металлических шарнирах, резиновых опорах и упругих элементах и стуки в шарнирах из-за их изнашивания и образования зазоров; • рациональная компоновочная схема.
1, 3 и 6 — кронштейны; 2 — лонжерон; 4 — шарнир; 5 — амортизатор; 7 и 12 — обоймы концов коренных рессорных листов; 8 и 13 — верхние и нижние опоры; 9 — буфер; 10 — стремянка; 11 — двойной коренной лист; 14 —торцовый упор.
Подвеска КАМАЗ: назначение и устройство
Первый крупногабаритный автомобиль КамАЗ сошел с конвейера 16 февраля 1976 года. С массой свыше 10 тонн машина строится по традиционным схемам, это относится и к подвеске, где используются рессоры и сочетание их с гидравлическими амортизаторами. Независимо от модельного ряда, подвеска практически не отличается по строению. Так производитель уменьшает затраты на само производство, замену или ремонт деталей. А вот задняя и передняя подвески конструктивно отличаются друг от друга.
Передняя подвеска
Передняя ось в КамАЗе нагружается значительно меньше, нежели задняя. Поэтому конструкция передней подвески достаточно простая: основа из двух продольных полуэллиптических рессор и гидравлических амортизаторов. При помощи стремянок к средней части рессор прикрепляется передний мост.
Рессоры сделаны из стали. Передняя часть находится на раме, а задняя на скользких опорах – так рессоры вертикально двигаются, принимают и гасят нагрузку от моста. С помощью резиновых буферов на раме движение рессор ограничивается и, достигая высокого подъема, упирается основная пластина рессор.
Совместно с рессорами работают 2 гидравлических телескопических амортизатора. Снизу амортизатор крепится через кронштейн к мосту, а сверху к раме. Когда машина едет, амортизатор заглушает колебания рессор, тем самым тряска в кабине значительно меньше, а поездка становится комфортнее.
Задняя подвеска
У КамАЗа задняя подвеска бывает двух- и трехосной.
Двухосные модели, к примеру – КамАЗ 5560, имеют заднюю подвеску схожую по конструкции с передней. Главный элемент – это продольные полуэллиптические рессоры, снизу прикрепляются к мосту с помощью стремянок. В подвеске присутствует гидравлический телескопический амортизатор, который гасит вибрации рессор.
Задняя подвеска нагружается значительно больше, поэтому у нее дополнительное усиление в виде маленьких рессор и стабилизатора поперечной устойчивости. При поперечных нагрузках: поездки по склонам, работа в качестве шасси автокрана, перемещение груза на одну сторону – стабилизатор тормозит сильные наклоны или возможное опрокидывание.
По конструкции стабилизатор близок к реактивным штангам, которые опираются на стойки. Как только появляется поперечное воздействие, штанги тормозят наклоны и тем самым движение становится безопаснее.
Что же касается трехосных машин КамАЗ, то там у подвески другая схема – балансирная. По конструкции она очень простая и компактная. Подвеска помогает среднему и заднему мосту двигаться по вертикальной оси, равномерно их нагружая.
Основа балансирной подвески: ось, прикрепленная к раме с помощью кронштейнов. К оси присоединены рессоры, и они упираются на промежуточные и ведущие мосты, в то же время свободно двигаются на балках опоры. Так задняя подвеска отличается от передней, что рессоры не опираются прямиком на раму.
Балансирная подвеска делится на 2 вида:
С одной осью – ось проходит через кронштейны и на нее опираются рессоры.
С двумя осями – две короткие оси принимают нагрузки от каждой рессоры, функционируют независимо от другой.
Подвеска с двумя осями отличается тем, что она более компактна и меньше подвергается повреждениям из-за высокой нагрузки.
Ремонт и обслуживание подвески
Из-за серьезных нагрузок на подвеску, машине нужно своевременное обслуживание и замена некоторых деталей. Важно следить за резьбовыми соединениями: из-за вибраций и частых перемещений гайки и другие компоненты могут ослабевать.
Сначала следует осмотреть и подтянуть гайки стремянок, крепление стабилизатора поперечной устойчивости, кронштейнов и амортизатора. Затягивать гайки нужно с конкретным усилием в зависимости от модели КамАЗа и типа подвески.
Затем обратите внимание на рессоры, которые в крупногабаритных машинах быстро изнашиваются: боковые и опорные части пластин стираются, так как скользят относительно друг друга. Чтобы предотвратить такой износ, рессоры покрывают слоем твердого сплава до 4 мм, но и при таких условиях деталь приходит в негодность.
Рессоры сильно портятся в месте, где происходит контакт с опорой. Когда износ достиг 10 мм, тогда 2 основные пластины делают разворот на 18 градусов. При последующем износе пластины или рессоры необходимо заменить.
Один из сложных элементов в подвеске КамАЗа – это гидравлический амортизатор. Необходимо минимум 1 раз в год менять масло. Если амортизатор приходит в негодность, дешевле его заменить, нежели отремонтировать.
ПОДВЕСКА ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Подвеска современного (грузового) автомобиля состоит из трех основных узлов: 1. Упругие элементы, воспринимающие динамические нагрузки между кузовом или рамой автомобиля и дорожным полотном. 2. Элементы, гасящие колебания подвески. 3. Узел, отвечающий за стабилизацию автомобиля относительно плоскости дороги.
На данный момент на грузовиках используются разнообразные конструкции подвески автомобиля и инженерные решения упругих элементов. В первую очередь, это сами покрышки автомобиля, которые эффективно поглощают мелкие неровности дорожного полотна. Чем больше колесо и меньше давление в нем, тем большее препятствие автомобиль преодолевает без большого воздействия нагрузки на раму. Большегрузные карьерные самосвалы с их огромными колесами вообще обходятся без дополнительных элементов подвески, так как их покрышки эффективно гасят дорожные неровности. Тихоходные колесные тракторы и спецтехника в виде упругого элемента довольствуются только воздухом в покрышках.
Вторыми по возрасту и частоте применения на современной технике упругими элементами являются рессоры. Они бывают разной конструкции, имеют разную технологию изготовления, но именно они наиболее массово применяются на современных грузовиках, и их можно встретить как на магистральных тягачах, так и на строительной технике, развозных городских машинах, военных и гоночных грузовиках. Если раньше на грузовики устанавливали толстые пакеты коротколистовых рессор, то на современных машинах количество рессор значительно уменьшили, вплоть до одной на некоторых моделях, а длину увеличили, что улучшило плавность хода и снизило вес конструкции. Если европейские производители предпочитают длинные рессоры, то их коллеги в США короткие. Поэтому грузовики с Североамериканского континента более жесткие на ходу.
Пневмоподвеска широкое распространение в Европе и США получила лет 30-40 назад. Главное ее преимущество по сравнению с рессорной в меньшем весе, ее расходные материалы дешевле, и грузовик имеет лучшую плавность хода. Заводская цена грузовика с пневмоподвеской выше, чем машины с рессорной, но замена подушки в процессе эксплуатации дешевле, чем целой рессоры. Кроме того, грузовики с пневмоподвеской меньше разбивают асфальт дорог, поэтому магистральные тягачи чаще всего комплектуются пневмобаллонами. Минус такой подвески в том, что она требует дополнительных воздушных кранов и трубок и более мощного воздушного компрессора. Эта система боится влаги и дорожной грязи, поэтому на строительной технике чаше применяют рессорную подвеску. Правда, есть голландские производители тяжелой строительной техники Terberg и Ginaf, которые активно применяют пневмоподвеску собственной конструкции на самосвалах.
Пневмоподушки не имеют жесткой связи с рамой грузовика, и чтобы мост не «гулял», в конструкции подвески автомобиля применяют продольные и поперечные реактивные тяги. Это тоже усложняет и удорожает конструкцию.
В случае применения четырехбаллонной схемы подвески моста кроме двух (как правило) продольных реактивных тяг требуется установка поперечной (чаще V-образной) тяги. Если производитель устанавливает на мосту две пневмоподушки, то в конструкции подвески применяют полурессоры (правильно называть реактивные тяги). Жесткость конструкции увеличивается, тогда поперечная тяга ставится одна или вообще обходятся без нее. Именно сайлент-блоки и втулки реактивных тяг требуют внимания и периодического ремонта и замены. По нормальным европейским дорогам тяги выхаживают 250-350 тыс. км. В наших условиях их навряд ли хватит более чем на 200 тыс. км. Если зевнул момент замены реактивной тяги, то можно «попасть» на ремонт крестовин, если, конечно, раньше момент силы, не совпадающий с осью автопоезда из-за разбитых втулок, не развернет твой грузовик поперек дороги на гололеде.
Следует отметить, что современные производители грузовой техники широко применяют комбинированную подвеску, состоящую из рессор и пневмоэлементов.
На Североамериканском континенте на строительной технике широко применяются резиновые цельнолитые подушки как упругий элемент. Такая подвеска значительно легче рессорной, и у нее нет недостатков, присущих пневмоподвеске. Цена резиновой подвески не сильно отличается от рессорной. Зато она достаточно жесткая, и без пневмоподвески сиденья водителю не обойтись. К сожалению, такой тип подвески почти не распространен в Европе.
Торсионы применяются в основном на военной технике. Правда, на знаменитых грузовиках марки Tatra в некоторых строительных моделях торсионы применяются широко как самостоятельно, так и в комбинации с пневмобаллонами. На легких развозных грузовиках японских и корейских производителей переднюю независимую подвеску иногда выполняют на торсионах.
Пружины применяются в основном на полноприводных машинах повышенной проходимости с независимой подвеской колес. В немецкой армии достаточное количество грузовиков MAN, имеющих колесную формулу 6х6 и независимую пружинную подвеску всех колес.
Для того чтобы гасить раскачку грузовика в конструкции автомобиля применяются амортизаторы. Они могут быть как одностороннего, так и двухстороннего действия. На данный момент амортизаторы, как правило, гидравлические. На европейских автобанах и в европейском климате амортизаторы «живут» 300-400 тыс. км. На наших дорогах нагрузка на подвеску возрастает в несколько раз. Российские ямы и морозы могут «убить» амортизаторы и за 10 тыс. км: они текут, разбиваются резиновые втулки или отрываются «уши».
Спортивные грузовики, машины спецназначения и военная техника комплектуются гидропневматическими стойками. Это не новое изобретение, так как на военной технике они используются давно. Но сравнительно недавно эти стойки стали применять и на гражданской технике.
Гидропневматические стойки являются своего рода активными амортизаторами, эффективно воспринимающие повышенные нагрузки и гасящими колебания большой амплитуды. Они могут менять свою жесткость и другие характеристики в зависимости от условий эксплуатации. Применяются они, как правило, на грузовиках с рессорной подвеской. Такие машины с такой подвеской выдерживают прыжки с трамплина и полеты на несколько десятков метров без последствий для грузовика. Российский КамАЗ-4911 великолепно продемонстрировал возможности такой подвески на всевозможных ралли-рейдах и демонстрациях военной техники.
Последние два года на спецмашины и не только на них стали устанавливать гидропневматические стойки нового поколения. Теперь они выполняют роль не только гасителей колебаний, но и роль упругого элемента. Грузовику с такой стойкой не требуются ни рессоры, ни пружины, ни торсионы. Это здорово облегчает конструкцию. Характеристики таких гидропневматических стоек можно менять из кабины, варьируя клиренс, жесткость, ход подвески и даже наклонять автомобиль влево-вправо или вперед-назад. Такие стойки хорошо вписываются в конструкцию автомобиля с независимой подвеской колес, и такому вездеходу уже не грозит диагональное вывешивание колес в сложных дорожных условиях. Гидропневматические стойки нового поколения начали устанавливать на свою технику такие производители, как Ginaf и Terberg. Пока робко эти стойки предлагают производители прицепной техники на подвеске полуприцепов. Скорее всего, эта конструкция получит дальнейшее распространение и более широкое применение.
Третий, обязательный элемент подвески, о котором необходимо сказать — это стабилизаторы продольной и поперечной устойчивости (стабилизаторы крена). Главная их задача — выровнять автомобиль относительно плоскости дороги при кренах последнего и обеспечить максимально плотный контакт колеса с дорогой. Если раньше стабилизаторы ставили на рессорные грузовики только на передний мост, то из-за возрастания скоростей и нагрузки следующим шагом стало повсеместное их применение на ведущих мостах. Слабым звеном стабилизаторов являются пластиковые втулки, которые требуют периодической замены и ухода. В российских условиях они не выхаживают больше 200 тыс. км. Можно обойтись и без них, но, как показывает мой опыт, в таком случае повышенному износу подвержены реактивные тяги, пальцы рессор и далее по списку.
Если лет пять назад на мостах с пневмоподвеской стабилизаторы поперечной устойчивости устанавливались в обязательном порядке, то внедрение электроники в современных грузовиках позволило отказаться от железных конструкций стабилизаторов. Теперь электроника следит за этим и, перегоняя воздух в пневмобаллонах, выравнивает крен автомобиля. Те же функции выполняют и гидропневматические стойки нового поколения.
Мир подвески грузовых автомобилей очень разнообразен, и применение тех или иных ее типов зависит от назначения автомобиля, национального менталитета и кошелька клиента. Но мы постарались в этой статье рассмотреть наиболее распространенные варианты, чаще всего встречающиеся на дорогах, и немного рассказали о перспективных разработках, которые, вполне возможно, в скором будущем появятся на коммерческих автомобилях.
Устройство зависимой подвески
