Подвеска

Типы подвесок

На портальных автомобилях применяют независимую упругую свечного типа и жесткую безрессорную подвески колес. При независимой подвеске колесо автомобиля может перемещаться

Рис. 102. Торсионная подвеска управляемых колес

автомобиля Герлингер 12RH: 1 — кронштейн; 2 — рычаг; 3 — торсион; 4 — шаровая пята; 5 — шток подвески

относительно рамы, при жесткой подвеске ось колеса неподвижно закреплена в раме или картере закрытой бортовой цепной передачи (см. рис. 83). Конструкции жестких подвесок колес рассмотрены в других разделах (см. разделы «Бортовые передачи» и «Колеса»).

Независимые подвески в портальных автомобилях имеют винтовые цилиндрические пружины. Листовые рессоры использовались только в ранних моделях, а подвески со стержневым упругим элементом (торсионом) (рис. 102) встречаются сравнительно редко. Обычно их устанавливают на автомобили с уп-равляехмыми неведущими колесами.

Основные параметры подвесок

Плавность хода любого автомобиля оценивают различными критериями, из рассмотрения которых можно установить, что все они связаны с амплитудой и частотой колебаний подрессоренных масс (амплитудно-частотные характеристики). При этом преобладающее значение в оценке плавности хода имеет частота колебаний, входящая в выражение коэффициентов плавности в более высокой степени, чем амплитуда.

Собственная частота п низкочастотных колебаний подвески с линейным упругим элементов в зависимости от статического прогиба подвески fcm определяется выражением

где Q — статическая нагрузка, приходящаяся на подвеску, в кГ.

Небольшие величины статических прогибов пружин подвесок портальных автомобилей, составляющие 30—40 мм у ненагруженного автомобиля и 60—90 мм у нагруженного (табл. 41), обусловливают жесткую работу подвесок и высокую частоту собственных колебаний. Частота собственных колебаний составляет в среднем 100—120 кол!мин для ненагруженного портального автомобиля и 80—100 кол!мин для нагруженного. По данным испытаний автомобилей Т-60М и Т-80 статические прогибы и частоты собственных колебаний их подвесок соответственно равны 37—90, 36—82 мм и 96—142, 90—134 кол/мин. Меньшие значения fcm и большие величины п соответствуют ненагружен-

Характеристики пружин подвесок автомобилей

Параметры

Т-110*

«Солом-балец» 5-С-2

Т-60М

Т-80

Валмет III—IV

Лукки I—VI

Лукки 1В-57

Свободная длина упругих элементов в мм ...

535

600 585

531

700

530

630

630

Максимальный прогиб в мм....... .

133

230 145

178

237

210

143

143

Статический прогиб в мм:

53 41

без груза .....

30

48

59

40

36

35

с грузом .....

70

110 81

88

116

88

71

68

Жесткость в кГ/мм . . .

62,2

21,8 31,4

31,4

22

26,1

35,6

37,8

Примечание. В числителе приведены данные для передней тодвески, в знаменателе—для задней.

* В подвеске применены сдвоенные пружины одинаковых размеров.

ному автомобилю, большие значения fcm и меньшие величины я — нагруженному. Как видно из приведенных данных, частота собственных колебаний меняется с изменением нагрузки и, как ■следствие, с изменением коэффициента jx неподрессоренных масс. Этот коэффициент, представляющий собой отношение веса неподрессоренных масс GH к весу подрессоренных масс Gn, у портальных автомобилей, как видно из приведенных в табл. 42 данных, имеет более высокие значения, чем у обычных автомобилей и в зависимости от нагрузки автомобилей изменяется в •более широких пределах. Поэтому, если, например, при полной нагрузке автомобиля плавность хода удовлетворительна, то у ненагруженного автомобиля она может быть неудовлетворительной. Иначе говоря, подвеска с постоянной жесткостью плохо реагирует на значительные изменения нагрузки и не обеспечивает хорошей плавности хода при различных нагрузках автомобилей.

Улучшения плавности хода портальных автомобилей можно достичь применением подвесок с нелинейными прогрессивными характеристиками. Такие подвески при той же жесткости в основном рабочем диапазоне колебаний позволяют снизить частоту сообственных колебаний подрессорных масс и увеличить

Компоновочные колебательные параметры некоторых автомобилей

Т-60М

Т-80

Т-140

Параметры

С грузом

Без груза

С

грузом

Без груза

С

грузом

Без 1 груза

Масса подрессоренной части в кГ- сек2/см . . .

9,28

4,18

8,36

3,26

10,8

3,7

Масса неподрессоренных частей в кГ • сек2/см . .

2,44

2,44

2,04"

2,04

1,84

1,84

Коэффициент неподрессоренных масс.....

0,26

0,58

0,24

0,63

0,17

0,5

Расстояние в см от центра тяжести подрессоренных масс до: оси передней подвески ........

174,4

177,6

170

168

171

171

оси задней подвески

174,4

171,2

170

172

171

171

верхней плоскости рамы*......

—43,7

6,5

-59,3

5,9

_

6

Момент инерции подрессоренных масс относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести, в кГ-см-сек2

251 570

73 300

247 000

62 100

444 000

,70 000

Продольный радиус инерции в см.......

164,7

Д32,5 0,577

172

138

202

137

Коэффициент распределения подрессоренных масс.........

0,892

1,02

0,66

1,4

10,65

* Высота центра тяжести подрессореной массы над плоскостью верхней полки рамы отсчитывается вверх со знаком плюс и вниз — со знаком минус.

динамическую энергоемкость подвески без увеличения общего прогиба. У подвесок этого типа жесткость вблизи от места приложения статической нагрузки, т. е. при наиболее распространенных прогибах, практически постоянна, и плавность хода неизменна; при значительных прогибах жесткость прогрессивно возрастает.

Нелинейность упругой характеристики подвески может быть достигнута как применением направляющего устройства соответствующей конструкции, так и выбором характеристики упругих элементов. Для подвесок портальных автомобилей более доступным является второй путь. Нелинейную характеристику упругого элемента подвески можно обеспечить применением пружин постоянного сечения с переменным шагом; переменного сечения с постоянным шагом в свободном состоянии; переменного сечения с переменным шагом, а также двух пружин различных длины и диаметров.

Наиболее простой является подвеска с двумя пружинами. Упругий элемент подвесок портальных автомобилей воспринимает только вертикальную нагрузку, смягчая удары при движении по дорогам с неровной поверхностью и обеспечивая необходимую плавность хода. Боковые и касательные силы воспринимают детали направляющего устройства. Вертикальная направляющая подвески портального автомобиля исключает перемещение колеса в продольной и поперечной плоскостях при его подъеме, в связи с чем колея и база автомобиля во время движения не изменяются. Так как при вертикальном перемещении колес отсутствует боковое скольжение, их боковая устойчивость увеличивается, а износ шин уменьшается. Кроме того, вследствие постоянного наклона плоскости вращения колеса значительно снижается возможность появления гироскопического момента, столь нежелаемого для управляемых колес, поскольку при определенных условиях он может вызвать колебания типа «Шимми».

Однако общим недостатком подвесок портальных автомобилей, как и всех пружинных подвесок, является медленное затухание колебаний, возникающих при движении порожнего автомобиля, так как винтовые пружины, воспринимая и аккумулируя энергию удара, не гасят ее, ибо не имеют внутреннего трения. Силы трения в направляющих элементах подвесок автомобилей без нагрузки по своей величине не превышают 2—3% веса подрессоренных элементов, а у нагруженных автомобилей—6—8%.

Для уменьшения раскачивания рамы и усиления затухания колебаний устанавливают амортизаторы. На портальных автомобилях применяют исключительно гидроамортизаторы телескопического типа двустороннего действия, в которых поглощение энергии происходит за счет вязкостного трения при перетекании жидкости через дросселирующую систему. В существующих конструкциях портальных автомобилей коэффициенты сопротивления амортизаторов при ходе сжатия меньше, чем при отбое. Они при сжатии составляют 0,7—2,5 кГ-сек/см, при отбое 2,8— 12,0 кГ-сек/см. На автомобилях большой грузоподъемности применяют спаренные амортизаторы. На рис. 103 показан амортизатор портального автомобиля Хайстер.

У портальных автомобилей с жесткой безрессорной подвеской ведущих колес частоты свободных колебаний рамы хотя и весьма близки к значениям, характерным для автомобилей с независимой подвеской всех колес, однако относительные коэффициенты затухания этих колебаний очень низки. Вследствие этого плавность хода автомобилей с жесткой подвеской ведущих колес не в полной мере удовлетворяет современным эксплуатационным требованиям. Жесткие подвески колес в настоящее время применяют в конструкциях портальных автомобилей, предназначенных для движения по мягким грунтам. Установка амортизаторов на неведущих управляемых колесах позволяет устранить главный недостаток автомобилей с жесткой подвеской ведущих колес — недостаточную интенсивность гашения колебаний рамы и всех установленных на ней агрегатов.

Независимые подвески ведущих и ведомых колес на большинстве современных портальных автомобилей имеют одинаковую конструкцию. В связи с этим, а также вследствие равномерного распределения веса по колесам у нагруженного

Рис. 103. Место установки амортизаторов автомобилей

Хайстер:

а — ведущих колес; б — управляемых колес

автомобиля, при котором отношение статических прогибов задних и передних подвесок очень близко к единице (симметричная колебательная система), свободные колебания подрессоренной части совершаются только в вертикальной плоскости без раскачивания в продольном («галопирование») и поперечном направлениях. У ненагруженного автомобиля вследствие меньших значений коэффициента распределения подрессоренных масс (табл. 42) плавность хода ухудшается и появляются продольные угловые колебания.

У автомобилей с независимой подвеской ведомых колес и жесткой — ведущих колес центр упругости не совпадает с центром тяжести (несимметричная колебательная система). Поэтому свободные колебания системы связаны, т. е. вертикальные

колебания вызывают угловые, и наоборот. Коэффициент распределения подрессоренной массы относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести этой массы,

Рис. 104. Подвеска автомобиля Валмет III—IV: 1 — шток; 2 и 6 — тяги: 3 — рычаг поворота; 4 —балансир; 5 —ведущая звездочка; 7— пружина; 8— гильза пружины; 9— шайба; 10 — вилка колеса; И — подпятник; 12 — шарик

где р — продольный радиус инерции подрессоренной массы в см\

а и b — координаты центра тяжести подрессоренной массы в см.

Продольный радиус инерции подрессоренной массы

Конструкции подвесок

У независимых подвесок портальных автомобилей пружины могут быть установлены вне направляющих устройств (см. рис. 93,6—г, е) или внутри их (см. рис. 93, а, в, д).

Подвески с пружинами, установленными вне направляющего устройства, могут иметь одну пружину (см. рис. 93,6 и е) или две (см. рис. 93,г). Подвески этого типа не отличаются большим конструктивным разнообразием. Их направляющее устройство (рис. 104) состоит из двух основных элементов: неподвижно закрепленной в раме цилиндрической гильзы с антифрикционными втулками и штока /, соединенного с вилкой 10 колеса. Сверху на штоке закреплены рычаги рулевого управления 3 и, если колеса ведущие, верхняя полуосевая головка. Усилие от штока передается на пружины 7 через шаровую опору — подпятник и балансир 4 и вертикальные тяги 2 и 6. Пружины размещены в дополнительных гильзах <3, жестко соединенных с рамой автомобиля. Верхним торцом пружины упираются в крышку гильзы S, а нижним в опорную шайбу 9, соединенную с вертикальной тягой, на конце которой навернута гайка для регулировки предварительного сжатия пружины.

Балансир позволяет в 1,5—2 раза снизить усилие, приходящееся на упругий элемент подвески, и использовать пружины меньшей жесткости, чем в 'подвесках, у которых усилие непосредственно воспринимается упругим элементом. Размещение пружин вне направляющего устройства дает возможность применять пружины большей длины, увеличивающие вертикальный ход колеса, что, в свою очередь, повышает комфортабельность автомобиля.

Однако наличие системы тяг, балансира, дополнительных гильз, а также большие давления в шаровой опоре балансира являются серьезным недостатком подвесок с пружинами, установленными вне направляющего устройства (рис. 105).

Рис. 105. Подвеска передних колес с двумя пружинами, установленными вне направляющего устройства (автомобиль Хайстер МН): / — основная пружина; 2 — гидравлический амортизатор; 3— тяга; 4 — подпятник; 5 — балансир; 6 — дополнительная пружина; 7 — упорная шайба; 8 — регулировочная гайка;

9 — шток подвески

Подвески с пружинами, установленными вне направляющего устройства (рис. 106), были распространены в автомобилях, выпускавшихся до середины 50-х годов, однако некоторые зарубежные фирмы (например, фирмы Герлингер и Хайстер) применяют их и в настоящее время. Наибольшее распространение

Рис. 106. Подвеска колес автомобиля Хайстер М: а —передних (с двумя пружинами, расположенными внутри направляющего устройства); С — задних (с двумя пружинами, расположенными вне направляющего устройства); / и 10 — тяги; 2 — рычаг поворота; 3—балансир; 4 — подпятник; 5 —крышка; 6 — основная пружина; 7 — дополнительная пружина; 8 — шток; 9 — антифрикционная втулка; //—рама; 12 — ведущая звездочка

из этих подвесок получили подвески с одной пружиной (рис. 104). Подвески с двумя пружинами (рис. 105) в портальных автомобилях применяются довольно редко, несмотря на то, что они обеспечивают лучшую плавность хода.

Подвески с пружинами, установленными внутри направляющих устройств, применяются на большинстве зарубежных и отечественных автомобилей. Основным преимуществом подвесок этого типа является компактность. На рис. 107 изображена

конструктивная схема такой подвески автомобиля Т-80. В литые направляющие гильзы 4, вваренные в углы рамы, запрессованы чугунная гильза 6 и бронзовая втулка 2. Подвижный направляющий элемент подвески состоит из штока 5 и соединенной с ним при помощи конуса, шпонки и гайки нижней направляющей 3, которая болтами жестко крепится к литой вилке 10 колеса. Винтовая цилиндрическая пружина 3 верхним торцом упирается в дно гильзы 4, а нижним — через шайбу в подшипник 7. В последнее время наметилась тенденция заменять в этом узле подшипники качения подшипниками скольжения, поскольку восприятие нагрузки без вращения подшипников качения снижает срок их службы.

Для смягчения ударов фланца штока 5 о раму -при движении автомобиля служит резиновый буфер-ограничитель, укрепленный на верхней панели рамы.

Движущиеся элементы подвески смазывают при помощи пресс-масленок, установленных на боковых стенках рамы.

От загрязнения трущиеся детали подвески предохраняет гофрированный чехол. Однако он полностью не исключает попадания пыли, так как пыль засасывается во внутреннюю полость подвески и под защитный чехол под действием разряжения, создаваемого при отдаче. Во избежание этого внутренние полости направляющих

Рис. 107. Подвеска с пружиной, установленной внутри направляющего устройства (автомобиль Т-80):

1 — буфер-ограничитель; 2 — бронзовая втулка; 3— пружина; 4— направляющая гильза; 5— шток; 6 — чугунная гильза; 7 —опорный подшипник; в — нижняя направляющая штока; 9 — защитный чехол; 10 — вилка колеса

элементов подвески и полости, расположенные между штоком и защитным чехлом, целесообразно соединять с сапунами, снабженными фильтрами. К сожалению, сапуны редко используются в подвесках портальных автомобилей.

На рис. 91 изображена конструкция подвески этого же типа со штоком постоянного диаметра, которая установлена на автомобиле Лукки I—VI.

Определенный интерес представляет конструкция подвески автомобиля «Соломбалец» 5-С-2 (рис. 108), в которой применены пружины с большим ходом. Однако следует отметить, что если все ранее приведенные конструкции подвесок могут быть использованы как для ведомых колес, так и ведущих, то эта подвеска используется только для неведущих колес, поскольку ее конструкция не позволяет установить на штоке полуосевую головку.

Примером подвески с нелинейной характеристикой являются подвески, установленные на автомобилях Герлингер и Хайстер М (см. рис. 106). Упругий элемент каждой подвески состоит из двух винтовых цилиндрических пружин разной длины и диаметров, вставленных одна в другую. Наружная— основная пружина 6 имеет большую длину и установлена

Рис. 108. Подвеска с увеличенным ходом

(автомобиль «Соломбалец» 5-С-2):

— подпятник; 2 — балансир; 3 — опорный штырь; 4 — крышка; 5 —пружина; 6 — шток; 7 — опорная втулка; 8— тяга; 9 — направляющая антифрикционная гильза; 10 — пресс-масленка; // — кронштейн рамы; 12 — вилка; 13 — колесо; 14 — ось;

15 — съемная щека стойки вилки

внутри полого штока 8. Верхним концом она упирается в скользящую крышку 5. На крышке имеется гнездо для подпятника балансира 3, шарнирно соединенного вертикальными тягами 1

и 10 с рамой.

В верхней части штока закреплен рычаг поворота 2, связанный системой тяг с рулевым механизмом. Дополнительная пружина 7 имеет меньшую, чем пружина 6, длину и при движении ненагруженного автомобиля не сжимается. С увеличением нагрузки основная пружина деформируется, и дополнительная пружина 7 вступает в работу. Изменяя суммарную жесткость подвески, дополнительная пружина 7 делает ее характеристику нелинейной, точнее — кусочно-линейной.

Другим примером конструкции подвески с нелинейной характеристикой упругого элемента является подвеска автомобиля Кларк-Росс S-93 (рис. 109). В этой подвеске пружины 2 и 3 различных диаметров и длины размещены внутри полого длинного штока 11. Пружины нижними концами опираются на основание штока, прикрепленного к фланцу односторонней вилки 1 колеса, а верхними — на цилиндрический ползун 4, вставленный в верхнюю часть штока. Ползун снабжен вертикальным цилиндрическим штырем, входящим внутрь дополнительной пружины 3, и служит для ее центрирования. Основная пружина 2, имеющая меньшую длину, центрируется по внутренней поверхности штока.

Рис. 109. Подвеска с нелинейной характеристикой упругого элемента (автомобиль Кларк-Росс S-93): / — вилка колеса: 2 — основная пружина; 3 — дополнительная пружина; 4 — ползун; ■5 — палец; 6 — рычаг поворота; 7 — фланец рамы; 8 — опорный шарикоподшипник; 9 — верхняя направляющая; 10 — нижняя антифрикционная направляющая; 11 — шток

Основные данные подвесок автомобилей

Наименование

Т-60. Т-60М, Т-80, Т-130, Т-140, Т-150

Шорланд моделей 20, 21 и 30

P.C.L.

Росс-70

Герлингер 12RH

Валмет III—IV

Росс-90

Хайстер М

Герлингер SMH

Количество и место установки пружин;

передние колеса

Одна, в гильзе подвески

Отсутствуют

Одна, в дополнительной гильзе

Две разных длины и диаметра, в направляющей гильзе

Две разных диаметров, в дополнительной гильзе

задние колеса

Одна, в гильзе подвески

Отсутствуют1

То же

Две, в дополнительной гильзе

То же

Детали, через которые передается нагрузка от пружин на колеса:

передние

Верхний фланец гильзы подвески

Отсутствуют

Шток подвески, подпятник, балансир и две тяги

задние

Шток подвески

Шток подвески, подпятник, рычаг и кронштейн торсиона

То же

Тип аммортизаторов колес

Отсутствуют

Гидравлические, телескопические двойного действия

Отсутствуют

Пружины заменены одинарным торсионом, расположенным поперечно.

Наименование

Хайстер МН

«Соломбалец» 5-С-2

Т-110

Лукки моделей I—VI, I—VII и 1В-58

Лукки моделей 51, 102 и 132

Лукки моделей 232, 303

Кларк-Росс моделей 5-93 и 5-95

Герлингер 4 0-SH

Количество и место установки пружин:

передние колеса

Две разных длины и диаметра, каждая в дополнительной гильзе

Одна, в дополнительной гильзе

Две (сдвоенные) одинакового размера, в направляющей гильзе подвески

Две (сдвоенные) разного диаметра, в двух дополнительных гильзах

задние колеса

То же

Одна, в направляющей гильзе подвески

То же

То же

Детали, через которые передается нагрузка от пружин на колеса:

передние

Шток подвески, подпятник, балансир и две тяги

Шток подвески

Шток подвески, подпятник, балансир и две тяги

То же

задние

То

же

То же

Тип аммортизаторов колес

Гидравлический, телескопический, двойного действия

Отсутствуют

Гидравлический, телескопический двойного действия

Два гидравлических, телескопиче-; ских двойного действия

Гидравлический, телескопический двойного действия

Два гидравлических, телескопических двойного действия

В горизонтальное отверстие ползуна вставлен цилиндрический палец 5, соединяющий ползун с верхней направляющей подвески и передающий усилие от рамы на ползун, а через него на пружины и колеса. Для прохода пальца на образующей штока имеются два вертикальных сквозных паза, длина которых равна ходу подвески. Таким образом, при повороте штока вместе с ним поворачиваются верхняя направляющая и ползун, исключая закручивание пружин.

Для облегчения поворота колес между фланцем 7 рамы и верхней направляющей 9 установлен опорный шарикоподшипник 8. Нижняя направляющая 10 подвески неподвижно закреплена в гильзе рамы восьмью болтами.

Подвеску данного типа следует считать наиболее перспективной для портальных автомобилей, так как она компактна, обеспечивает хорошее направление подвижных элементов, позволяет разместить упругие элементы любого диаметра и длины и имеет большую площадку на верхнем конце штока для крепления рычага 6 поворота или верхней полуосевой головки бортовой цепной передачи.

В табл. 43 приведены основные данные подвесок портальных автомобилей.