Проект станции технического обслуживания с разработкой участка для ремонта ходовой части легковых автомобилей для ГУ санаторий «Приморь

Направляющее устройство не только передает продольные и поперечные силы и их моменты. Оно определяет характер перемещения колес относительно рамы (кузова) автомобиля. По типу направляющего  устройства подвески делят на две  основные группы: зависимые и независимые. Отличительной особенностью зависимой  подвески, схема которой показана на рисунке 2.2 а, является наличие жесткой  балки, связывающей левое и правое колеса оси, вследствие чего перемещение  одного из них в поперечной плоскости  передается другому).

Независимая подвеска (рисунок 2.1 б) характеризуется тем, что колеса одной оси не имеют между собой  непосредственной связи и подвешены  одно независимо от другого. При применении независимой подвески перемещение  одного колеса не вызывает перемещения  другого. По направлению движения колеса относительно дороги и кузова автомобиля независимые подвески могут быть разделены на подвески с перемещением колеса в поперечной, продольной и  одновременно продольной и поперечной плоскостях.

При движении автомобиля в  результате наезда колес на неровности дороги возникают колебания кузова и колес. Эти колебания гасятся  с помощью устройства , называемого  гасящим или амортизатором. Принцип  действия гидравлического амортизатора сводится к превращению механической энергии колебаний за счет жидкостного  трения в тепловую энергию и последующему ее рассеянию.

Корпус амортизатора, заполненный  амортизаторной жидкостью, прикреплен к балке моста . В корпусе находится  поршень , в котором имеются отверстия  и клапаны . Шток поршня связан с  рамой автомобиля. В процессе колебаний  кузова и колеса поршень совершает  возвратно-поступательное движение. При  ходе сжатия (колесо и кузов сближаются) амортизаторная жидкость из полости  под поршнем вытесняется в  полость над поршнем, а при  ходе отдачи (колесо отдаляется от кузова) перетекает в обратном направлении. При этом жидкость проходит через  отверстия, прикрываемые клапанами, испытывает сопротивление и в результате жидкостного трения обеспечивается гашение колебаний.[8]

По принципу действия гидравлические амортизаторы подразделяются на амортизаторы одностороннего и двустороннего  действия. Первые обеспечивают гашение  колебаний только при ходе отдачи, а вторые — при ходе отдачи и сжатия. Сопротивление, создаваемое амортизатором двустороннего действия при ходе сжатия, обычно в 2—5 раз меньше, чем при ходе отдачи. Это необходимо для того, чтобы толчки и удары от дорожных неровностей в минимальной степени передавались на кузов автомобиля.

Зависимая рессорная подвеска — так называется неразрезная  балка-мост с упругим элементом  в виде рессоры. Она состоит из собственно балки с размещённым  внутри редуктором, полуосями, подшипником, тормозным щитом, тормозным механизмами  и ступицами колёс и собственно самих колёс. Посредством кованых  скоб балка соединяется с рессорой. Рессора передним концом жестко соединяется  с кузовом при помощи осевого  шарнира. Задний конец оснащен серьгой, обеспечивающей при сжатии рессоры  плавное изменение её длины, т.е. при жёстком креплении она  работать не будет. При эксплуатации такой подвески следует следить  за исправностью амортизаторов, целостности  рессор, состоянии резинометаллических  втулок, которые могут применятся в шарнирных соединениях, где  серьга крепится к кузову и где  рессора крепится к серьге. Также  существуют зависимые подвески с  пружинным элементом. Это модификация  зависимой балки подвески. Применяется  она на «Нивах», вазовском «классике», а также на иномарках начала 80-х : Opel Record, Audi 80,100(неведущие). Состоит  и балки с вышеперечисленными внутренностями, также из пружин, амортизаторов  и пяти реактивных тяг одной поперечной и четрёх продольных. Они обеспечивают жесткость относительно продольной и поперечной осей автомобиля. В  рессорной продольную жесткость  обеспечивают рессоры. По эксплуатационным показателям рессорная подвеска выигрывает у пружинной, поскольку  рессоры за счёт своего внутреннего  трения листов дают значительное демпфирование  колебаний и по комфортности передвижения превосходят пружинные элементы .

Зависимые подвески широко применялись  в джипах второй мировой войны  — «Виллис», «Додж ¾». Они отличаются неприхотливостью в обслуживании, конструктивной простотой. В сочетании с упругими рессорными элементами они обеспечивают достаточную комфортность передвижения. Однако имеют и свои недостатки. Они не отвечают требованиям управляемости  автомобиля. На скоростных участках дороги с неровностями они склонны к  уводу автомобиля в сторону. Зависимая  подвеска обеспечивает жесткую связь  между правым и левым колёсами, в результате чего перемещение одного из них в поперечном направлении  передаётся другому, что приводит к  наклону кузова.

Передние зависимые подвески представляют из себя практически неизменную заднюю подвеску, но в сочетании  с поворотными шарнирами. Типичный представитель таких подвесок — Mercedes G-klasse, Jeep Cherockee, Nissan Patrol и конечно  же УАЗ, который и сегодня оспаривает право быть лучшим джипом. Как показывают гонки, созданный когда-то по заказу армии и внедрённый в серийное производство, УАЗ является серьезным  конкурентом для многих импортных  внедорожников. Независимая подвеска характеризуется отсутствием жесткой  связи между колёсами одного моста. Каждое колесо подвешено независимо от другого. В результате чего при  наезде одним колесом на неровность, его колебания не передаются другому  колесу, уменьшается наклон кузова и повышается в целом стойкость  автомобиля во время движения. Весьма разнообразны. Они делятся на два  основных типа: свечные и рычажные. Свечные — Максферсон, рычажные — поперечнорычажные, двухрычажные, продольнорычажнае, косорычажные. Рычажные хороши тем, что достаточно просты по своей конструкции. Они отвечают требованиям управляемости автомобиля. Даже на самых неровных участках дороги при правильном балансе и распределении сил и моментов рычажные подвески обеспечивают должную управляемость и устойчивость. Наиболее любимы конструкторами рычажных подвесок — поперечно-рычажные. Они по преминению охватывают самую широкую гамму автомобилей: от «Формулы 1» до знаменитого Hummer.

Поперечно-рычажные подвески. Широко применяются на обычных автомобилях, часто на спортивных и суперкарах, таких как Jaguar XJ 200, Chevrolet Corvette, также  являются основными для гоночных машин класса «формула» от Ф-1600 до Ф1. Из внедорожников стоит отметить успешное применение двухрычажных поперечных подвесок на «Багги». В сочетании  с такими элементами, как блокировка осевого дифференциала, они успешно  применяются на этих типах машин. Багги — не полноприводники, у  них всего один ведущий мост, как  правило, задний, на который приходится от 50 до 70% веса. Такие подвески имею Mitsubishi Pagero, вышеупомянутый Hummer, и все  «паркетные» внедорожники. Из отечественной  техники успешное применение нашла  двурычажно — поперечная передняя подвеска на «Ниве». Она достаточно компактна, жестка, надежна и проста.

Поперечно-рычажные подвески бывают двух типов: двухрычажно-поперечные и однорычажно-поперечные. Двурычажно-поперечная подвеска состоит из нижнего рычага, шарнирно закреплённого с кузовом (в основном на подрамнике) и поворотным кулаком, если это передняя, и тормозным  щитом в заднем варианте; верхнего рычага, шарнирно соединенного с кузовом  и кулаком или щитом амортизатора, и пружинной стойки в сочетании  с витыми пружинными элементами. Основной недостаток этих подвесок — в шарнирном  сочленении с кузовам применены  резинометаллические втулки (сайленблоки) долговечность которых весьма ограничена. А их замена дело трудоемкое.

Другой тип «рычажной» подвески — продольно-рычажная. Пример ее применения — автомобиль «Запорожец ЗАЗ 968». Конструкторская мысль, заложенная в ней, благодаря своей простоте она нашла применение в кроссе. Техническое обслуживание сводится к внешнему осмотру (наличие трещин коррозии и т.д.), смазке и замене амортизаторов. [8]

Подвеска типа (Макферсон), мало кто знал .Технологию сборки передней независимой автомобильной подвески, и его первоначальный замысел  был прост. Традиционная для тех  лет передняя подвеска присоединялась к поперечине несущего кузова или  лонжеронной рамы в четырех точках с каждой стороны. Она состояла из двух расположенных друг над другом поперечных треугольных (вильчатых) рычагов, соединенных шкворнем. подобной конструкции  может служить подвеска «Москвича» 407-й модели. Сборка ее при массовом производстве — дело трудоемкое.

Поэтому МакФерсон и выдвинул идею крепления подвески только в  двух точках (не считая стабилизатора) с каждой стороны. При этом амортизатор  становился направляющим элементом  подвески, а на колесо приходился один нижний поперечный рычаг, — причем не треугольный, а одинарный. Он, конечно, не мог передавать продольные усилия, скажем, при торможении. Для этого  МакФерсон предложил использовать плечо стабилизатора поперечной устойчивости — этот элемент все  равно не бывает постоянно нагружен. Но главным в предложенной конструкции  был отказ от верхнего рычага. Вместо него пружина и соосный с ней  амортизатор в верхней части  соединялись с кузовом посредством  мягкой резиновой подушки. Отсутствовал и шкворень. Его роль играл телескопический  амортизатор, у которого относительно штока поворачивался жестко связанный  с цапфой колеса «стакан».

Весь узел подвески мог  обходиться без поперечины. Производственников такая конструкция очень устраивала, вот эксплуатационников не совсем. При вертикальном ходе колеса нижний рычаг описывал дугу, и точка контакта шины с дорогой постоянно перемещалась вправо и влево. Больше того, по той  же причине довольно заметно изменялся  угол развала колес. В результате траекторная устойчивость автомобиля оставляла желать лучшего. Изобретение  МакФерсона стали называть подвеской  типа «качающаяся свеча». Специалисты  предпочитают определение « подвеска на направляющих и амортизационных  стойках». Точно, но уж очень длинно. Поначалу казалось, что недостатков  этого изобретения не так уж много. Но практика выявила несколько важнейших. К ним относятся излишняя чувствительность к дисбалансу колес, усиленное трение между штоком и цилиндром амортизатора (а следовательно, и износ), повышенная передача на кузов дорожных вибраций и шумов, а также недостаточная  жесткость в продольном направлении  пары «рычаг — плечо стабилизатора». И, возможно, ей бы со временем дали отставку, но с каждым годом уменьшавшееся  свободное пространство в моторном отсеке, особенно с распространением переднеприводных моделей, заставило  конструкторов неустанно совершенствовать схему МакФерсона. При переднем приводе  силовой агрегат выгодно устанавливать  поперечно.

В этом случае только подвеска МакФерсона могла существовать с  двигателем, «простирающимся» от одной  колесной арки до другой. (рисунок 2.4). Из-за этого, собственно, и возродился интерес  к ней. Вместо поперечного рычага в виде бесхитростной дешевой  балки инженеры вновь вернулись  к треугольному рычагу (естественно, имевшему уже две, а не одну точку  опоры),очень жесткому в продольном направлении. Пружину сместили относительно оси амортизатора, да еще оба эти  узла наклонили внутрь, чтобы получить отрицательное плечо обкатки. Эти  меры позволили заметно снизить  трение в амортизаторной стойке и  уменьшить износ. Для лучшей изоляции кузова от дорожных шумов пришлось снова ввести в обиход поперечину подвески — подрамник, который соединяется  с кузовом через резиновые  подушки. В верхней опоре амортизаторной стойки шток соединили с кузовом  посредством резиновой шайбы  хитрой конструкции. Для пружины  ввели упорный шариковый подшипник. Но головоломки оставались.

Одну из них — как  ремонтировать стойку — инженер  МакФерсон даже не предвидел. Выходило, что надо демонтировать всю подвеску, поскольку амортизатор составлял  одно целое с цапфой. В конце  концов решение нашлось — цапфу  колеса и стойку стали делать раздельными  и соединять болтами. С точки зрения технологов это был не лучший выход, но большинство инженерных решений в автомобилях — компромиссы. Другая головоломка — произвольное изменение развала колес и перемещение точки контакта шины с дорогой. Это уже врожденный недостаток схемы МакФерсона. Изжить ее практически не возможно, но самые сложные ее «узелки» мало-помалу удается свести к минимуму.

Свечная подвеска стала вполне работоспособной и получила широкое  распространение на легковых машинах  малого, среднего классов и частично большого. Перед самым началом  Великой отечественной войны  группа энтузиастов из города Запорожье  взялась за постройку легковой машины — самоделки. Руководил ее созданием  некий Л. Д. Ковалев. Отсюда и условное название этого авто — ЛДК. Любопытный факт у него была независимая гидропневматическая  подвеска всех колес, по схеме очень  похожая на ту, что через десять лет предложил шотландец МакФерсон.

Торсионная подвеска., в  обиход вошло словосочетание «упругий металлический стержень, работающий на скручивание». Оно относилось к  элементу подвески автомобиля, призванному  играть туже роль, что и рессоры, пружины или резиновые блоки. Но в отличие от них он работал  только на скручивание французское  слово «torsion» и означает «скручивание»). Громоздкая конструкция из шести  слов оказалась неудобной, и довольно быстро на смену ей пришел термин «стержневая  подвеска» .

Инженер Фердинанд Порше-старший  в конце 20-х-начале 30-х годов оформил  несколько патентов на стержневую подвеску автомобильных колес. Он применил ее в 1934 году на гоночных «Auto-Union», а в 1940-м  уже стояла на серийных машинах «Volkswagen», какармейских, так и гражданских. В 1935 году стержневая подвеска колес  в ее оптимальном варианте нашла  массовое применение на «Citroen Traction Avant». Порше увидел в торсионе его главное  достоинство-компактность, и отсюда — малую массу. Эти качества особенно ценны для машин с очень  плотной компоновкой и жесткими ограничениями по весу — гоночные автомобили, танки, армейские колесные машины. Примеры тому «Ferrari F2001», танк Т-34, ракетовоз МАЗ 547. Андре Лефевр, создатель «Citroen TA», усмотрел в торсионе другое достоинство. Его стержень довольно длинный «чем длиннее, тем мягче  подвеска», а потому один конец торсиона, идущего вдоль машины, присоединяется к рычагу подвески, а другой закрепляется в одной из поперечин рамы или  несущего кузова. Таким образом, все  нагрузки от дорожных толчков переносятся  в самое «сильное»место автомобиля, и они распределяются по раме или  кузову найвыгоднейшим образом. Для  первой массовой модели с несущим  кузовом это было немаловажно.

Когда во второй половине сороковых  годов Алек Иссигонис приступил  к проектированию малолитражки «Morris Minor», он решил вынести двигатель  далеко вперед. Вынести так, чтобы  механизм сцепления пересекала осевая линия передних колес. Но в этом случае для рессор или пружин независимой  подвески передних колес просто не осталось места. Иссигонис сделал ставку на продольные торсионы и, подобно Лефевру, задние концы их закрепил в поперечине несущего кузова в зоне передних сидений.

Выбрал торсионы для своих  гоночных автомобилей «Lotus» и  Колин Чепмен в 1970-м. Для продольных торсионов он предусмотрел шлицевое соединение с несущим кузовом. Устанавливая стержень со смещением в один-два  шлица, можно было варьировать предварительную  закрутку торсиона и, следовательно, величину дорожного просвета. Конечно, есть у  торсионов и недостатки. Стержни  на концах имеют либо шлицы, либо шестигранные утолщения, дабы их можно было надежно  соединить с рычагами и кузовом. И вот в этих местах происходит, концентрация напряжений и сопутствующие  ей поломки. Кроме того, тело торсиона должно быть тонко отшлифовано, сам  стержень подвергается закалке, дробеструйной  обработке -словом, технология изготовления требует высочайшей культуры.

Тем не менее, особенно в послевоенные годы, английские фирмы «Morris», «Riley», «Wolseley», а также «Jaguar» широко использовали торсионы для своих массовых моделей. Длилось это до середины 70-х годов. На немецких «Volkswagen»модели «Жук»  применялась подвеска с поперечным ( как у ЗАЗ 965) торсионами, в то время как на английских автомобилях  предпочтение получили продольные стержни. Верность торсионам уже около 40 лет  демонстрирует «Renault»: задняя подвеска на поперечных торсионах используется на моделях разных классов( от скромных «Renault 4» и «Renault 5» до моделей  «Megane», 21 и «Laguna»).