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

 

В связи с широким распространением подвески передних колес типа «МакФерсон»  все меньше фирм стали применять  стержневую. И одной из причин отказа от нее явилась именно деликатная технология изготовления торсионов. Однако для полно приводных вне дорожников с лонжеронной рамой стержневая подвеска оказалась идеальной. На Toyota Prado, Isuzu Trooper, полно приводных вариантах Ford Expedition, Chevrolet Blazer и других применяются  длинные продольные торсионы, присоединенные к оси нижнего рычага передней подвески и «завязанные» другим концом на поперечину рамы. Применяется подобная схема и на представительских  ЗИЛах (начиная со 114) и в современном  бронетранспортере БТР-80. Она обеспечивает довольно мягкую подвеску с большим  ходом колес. В результате они  почти всегда сохраняют контакт  с дорогой и обеспечивают комфорт  езды.

 

Задние подвески. Задняя подвеска «де Дион» изобретенная более  ста лет назад, используется, как  ни страно, до сих пор. Один из недостатков  зависимой подвески ведущих колес  — большая неподрессорная масса, отрицательно влияющая на такие показатели, как комфорт автомобиля, его устойчивость и управляемость. В тех случаях, когда по финансовым или компоновочным  соображениям конструкторы отказываются от независимой подвески, выручает старая, как сам автомобиль, система  «де Дион». В ней картер главной  передачи закрепляется на поперечине рамы или на кузове, а привод колес  осуществляется полуосями на шарнирах. При этом колеса соединяются изогнутой  балкой. Подвеска остается зависимой, однако за счет крепления массивной  главной передачи отдельно от моста  неподрессорная масса существенно  уменьшается. Список автомобилей, использующих задний ведущий мост типа «де Дион», достаточно внушителен, и в нем  не только такие известные машины, как Volvo 343/345 1975 года и Alfa Romeo 75 1985-го, но и модели из каталогов 2000 года: Aston Martin V8 Vantage, Caterham Super7 полноприводная Honda HR-V и ряд других.

 

Свое название подвеска получила по имени графа Альбера де Диона. 20 марта 1893 года был запатентован задний мост «де Дион». Дело в том, что  в первых конструкциях трициклов  и квадрациклов «De Dion-Buton» двигатель  закреплялся на задней оси. И езда по булыжным мостовым настолько растрясла  мотор, что детали от него откручивались  на ходу. Узел решили оградить от тряски — так и появился мост, или, как  сегодня говорят, подвеска типа «де  Дион».

 

В тридцатые годы эта разработка привлекла конструкторов гоночных автомобилей. В 1935 году германская компания «Horch» вернула системе «де Дион»  былую славу. В порожнем грузовике  трясет. В груженом — заметно  меньше. Причина заключается в  неизменной удельной жесткости подвески независимо от того, рессорная она, пружинная или торсионная. А можно  ли пропорционально нагрузке изменять удельную жесткость подвески, чтобы  ход машины всегда был плавным?

 

Пневмоподвески. на городских  автобусах, магистральных автопоездах  и карьерных самосвалах уже давно  применяется пневматическая подвеска колес. Она состоит из резиновых  пневмобалонов (по одному или несколько  на каждом колесе), компрессора, воздушного фильтра, ресивера с перепускными клапанами  и магистралей. Причем баллоны не всегда являются направляющими элементами подвески, соседствуя с рессорами  или пружинами, тогда они играют роль лишь «воздушных демпферов», как  это было, например, на автобусе ЛИАЗ-667. Сжимаемый в баллонах под нагрузкой  воздух приводит к прогрессивному увеличению удельной жесткости подвески. Кроме  того, дополнительной подкачкой воздуха (или газа) можно приподнимать или  опускать машину над дорогой. Благодаря  пневматической подвеске магистральные  тягачи получили способность «приседать», подводя платформу под сцепное  устройство трейлера, а современные  городские автобусы на остановках слегка кренятся набок, облегчая доступ в салон  детям и инвалидам.

 

Однако первые попытки  применить пневмоподвеску на легковые автомобилях породили целую вереницу технических проблем. Эти машины существенно быстроходнее грузовиков. Им свойственны более резкие продольные колебания («клевки» при торможениях, «приседания» при разгонах) и поперечные крены в поворотах. С одной  стороны, стремление как можно ниже «положить на дорогу» быстроходный легковой автомобиль создает ему  трудности при переезде через  бордюры и ухабы, с другой, машина с высоким клиренсом оказывается  на автостраде довольно небезопасной.

 

Первой подвеску с изменяемым дорожным просветом для легкового  автомобиля создала французская  фирма «Citroen». Упругим элементом  в амортизаторах служил сжатый азот, а силовым (образующим и передающим давление в системе) -жидкость. Поэтому  такая подвеска получила название гидропневма-тической. Гидронасос нагнетает жидкость из резервуара, а закрепленные рядом с амортизатором сферы. Внутри каждой разделены мембраной жидкость и газ. Таким образом в амортизаторах поддерживается необходимое давление, а крены машины постоянно компенсируются. Вдобавок встроенный в гидросистему кран позволяет регулировать количество циркулирующей в контурах жидкости, а значит, увеличивать или уменьшать дорожный просвет.

 

В 1954 году эта схема была впервые применена на модели высшего  класса «Citroen 15-6». А уже в октябре 1955 года новинка фирмы — «Citroen DS» — вызвала на 42 Парижском  автосалоне настоящий фурор. По тем  временам это была чудо-машина. Ее гидропневматическая  подвеска обеспечивала постоянство  дорожного просвета независимо от количества пассажиров и багажа и потрясающе плавный ход. Эта машина могла  накреняться вперед и назад, а  также вывешивать любое колесо без  домкрата! И наконец водитель «Citroen DS» мог по собственному усмотрению ступенчато изменять дорожный просвет. Это не только повышало устойчивость и активную безопасность автомобиля на шоссе (понижался центр тяжести, уменьшался поток воздуха под  днищем, создающий подъемную силу), но и облегчало езду по бездорожью, что важно для изобилующей  проселками Франции.

 

Впоследствии такая схема  подвески применялась на большинстве  автомобилей марки «Citroen» и  все время совершенствовалась. Новейшая разработка фирмы — подвеска «Hydroactive III» -получила электронное управление при помощи датчиков, компьютера и  исполнительных устройств. В результате клиренс модели «Citroen С5» не только поддерживается, но и автоматически  регулируется в зависимости от скорости движения, качества дорожного покрытия и стиля езды. Диапазон изменений  дорожного просвета достигает 20-30 мм. «Citroen» сделал гидропневматическую  подвеску своим «коньком», применив ее раньше других. Однако аналогичную  подвеску «Hydrolastic» в свое время  устанавливала на свои малолитражные  автомобили английская «British Leyland Motor Corp.», а фирма «Lotus» разработала гидропневматику  для разведывательного танка  «Scorpion».

 

В России боевую машину десанта (БМД) с гидропневматической независимой  подвеской всех катков выпускал с 1968 года Волгоградский тракторный завод. Машина должна была опускаться днищем кузова к земле, чтобы лучше на местности и проще загружаться  в самолет. Изучением возможностей применения чисто пневматической подвески в легковых автомобилях занимались многие фирмы. Например, в 60-е годы «Daimler-Benz» («Mercedes — Benz 600» и «Lincoln» оборудовали  ею серийные модели. А первым внедорожником, оснащенным подвеской колес на «воздушных мешках», заменивших пружины, стал в 1992 году «Range Rover LSE». Большие изыскания  в этой области провели в 70-е  годы «Volkswagen» и «Audi» совместно  с компанией «Fichtel und Sachs».

 

В итоге с весны 2000 года «Audi» выпустила на рынок полнопривобную модель «Allroad» с независимой пневматической подвеской колес, снабженной электронным  блоком управления. На скорости выше 120 км/ч устанавливается величина просвета в 142 мм, на скорости 80 км/ч -167 мм, а ниже автомобиль поднимается на 192 мм над дорогой. Кроме автоматического изменения клиренса, возможно ручное, позволяющее водителю «задрать» машину на высоту 208 мм.

 

Схожую с «Audi Allroad» конструкцию  пневматической подвески получил полноприводный концепт-кар «Volkswagen AAC»: у него независимая  длинноходная подвеска на двойных поперечных рычагах. Диапазон изменения клиренса с тремя фиксированными позициями  просто громадный — от 280 мм до 390 мм. В настоящее время «Toyota»  для своего внедорожника «Land Cruiser 100» ( он же «Lexus LS400») предлагает в качестве опции систему «Automatic High Control» (AHC). Изменение клиренса происходит по четырем  фиксированным положениям на 50 мм вниз или вверх от базовой величины в 220 мм. Переключение позиций происходит в течение 7 секунд после нажатия  водителем кнопки на центральной  консоли.

 

3.1.2 Преимущества и недостатки  различных типов подвесок

 

Независимые подвески на двойных  поперечных рычагах и с направляющими  пружинными и амортизаторными стойками требуют мало места в поперечном направлении, оставляя, например, в  середине место для двигателя. Другие независимые подвески на продольных и косых рычагах почти не занимают пространство по высоте и позволяют  получить широкий багажник с плоским  полом. На всех зависимых подвесках  балка перемещается на полную величину хода подвески. Свободное место, которое  должно быть оставлено для этого  сверху уменьшает объём заднего  багажника и затрудняет размещение запасного колеса. Спереди такая  балка оказалась бы под двигателем, и для обеспечения достаточного хода сжатия потребовалось бы поднять  двигатель или сместить его назад. По этой причине зависимые передние подвески применяются только на грузовых автомобилях и полноприводных многоцелевых легковых автомобилях.

 

Ходовая часть легкового  автомобиля должна с запасом удовлетворять  условия движения, которые могут  быть созданы двигателем. В условиях всевозрастающих ускорений, скоростей  движения (в том числе и на поворотах) и замедлений ходовая часть должна надёжно обеспечивать безопасность движения. Эти требования легче выполнить  применяя независимые подвески, которые  имеют следующие основные преимущества:

 

– компактность;

 

– возможность кинематического  или эластокинематического изменения  схождения колёс в направлении  недостаточной поворачиваемости;

 

– небольшая масса;

 

– отсутствие взаимовлияния  колёс.

 

Два последних преимущества важны для хорошего сцепления  с дорогой, особенно на поворотах  с волнистым дорожным покрытием.

 

Поперечные и продольные рычаги обеспечивают желательные кинематические характеристики колёс при ходах  сжатия и отбоя, и осуществляют передачу сил на кузов. Боковые силы образуют дополнительно момент, усиливающий  поперечный крен кузова на повороте. Опоры  рычагов деформируются под нагрузкой  и влияют на характеристики упругости: либо увеличивают жёсткость за счёт скручивания резиновых элементов, либо трения за счёт скольжения деталей.

 

Колёса наклоняются вместе с кузовом, наружное (при повороте) колесо, которое должно воспринимать большую часть боковой силы, наклоняется  в сторону положительного развала, а внутреннее – в сторону отрицательного. В результате возможность передачи шинами боковых усилий уменьшается. Чтобы этого не происходило, кинематическое изменение развала должно противодействовать указанному недостатку. Кроме того, поперечный крен кузова на повороте должен быть, возможно, меньше. Этого можно  достичь с помощью более жёсткой  подвески, дополнительных стабилизаторов или высокорасположенных центров  крена.

 

Зависимые подвески также  имеют целый ряд недостатков, существенных для легковых автомобилей, но допустимых для средних и тяжёлых  грузовых автомобилей:

 

– большая масса балки  при расположении в ней главной  передачи;

 

– склонность к смещению на дороге с поперечными волнами;

 

– собственный поворот  оси при прямолинейном движении с выбоинами;

 

– необходимость свободного пространства над осью, соответствующего ходу сжатия подвески;

 

– перераспределение колёсных нагрузок под тягового момента, особенно при установки сдвоенных шин.

 

Поперечный крен кузова под  действием центробежной силы, приложенной  в центре масс автомобиля, при зависимой  подвеске увеличивается.

 

За счёт совершенствования  деталей подвески и соответствующего исполнения упругих и демпфирующих элементов характеристики зависимых  подвесок ведущих колёс удалось  улучшить на столько, что, несмотря на тяжёлую главную передачу, они  применяются в настоящее время  на крупносерийных лимузинах и купе, достигающих скорости 190 км/ч и  более.

 

Из-за большой массы зависимая  подвеска ведущих колёс на волнистой, неровной дороге (в особенности на поворотах) не достигает по уровню параметров независимых подвесок, однако склонность к смещению может быть в определённой степени снижена установкой газонаполненных  однотрубных амортизаторов. Эти  амортизаторы, правда, дороже, однако позволяют  без заметного ухудшения плавности  хода повысить усилие сжатия. В результате усилие демпфирования будет лучше  противодействовать подскакиванию  колёс при ходе сжатия. Эта мера является самым простым и, возможно, самым экономичным способом устранения основного недостатка зависимой  подвески.

 

В отличие от автомобилей  классической компоновки, на переднеприводных картина другая: их зависимая задняя подвеска имеет скорее преимущества, чем недостатки. Она получается не тяжелее сопоставимых независимых  подвесок и, кроме того, даёт возможность  получения высокого центра крена (что  желательно для автомобилей с  таким приводом).

 

Другие преимущества зависимой  подвески:

 

– простота и экономичность  изготовления;

 

– отсутствие изменения колеи, схождения и развала при ходах  подвески, что обуславливает малый  износ шин и хорошую боковую  устойчивость;

 

– постоянство развала  колёс при крене кузова на повороте, т.е. стабильная передача шинами боковых  сил;

 

– восприятие момента боковых  сил поперечной штангой, которую  можно расположить почти на любой  высоте, что позволяет изменять поворачиваемость под действием боковой силы.