техника транспорта обслуживание и ремонт

дорогах, а главное – он обеспечивает более легкое управление автомобилем в критических ситуациях. Кроме того, вне дорожные автомобили, как правило, оборудуются трансмиссиями с понижающей передачей, которая дает возможность увеличить крутящий момент, подводимый к ведущим колесам и обеспечить уверенное движение на малых скоростях.

Легковые автомобили с приводом на четыре колеса могут иметь или постоянный привод всех колес или подключаемый ко всем колесам по необходимости. Существуют конструкции полно приводных трансмиссий, в которых обеспечивается постоянный привод на передние (Toyota RAV4, Honda CVR и др.) или задние колеса (Ford Explorer, Nissan Terrano и др), а привод на другие два колеса включается по необходимости. Причем это включение может происходить автоматически или вручную.

Вопросы для самопроверки

1.Что представляет сцепление и для чего оно предназначено?

2.Какие требования предъявляются к коробке передач?

3.На каких типах автомобилей применяются раздаточные коробки?

4.Где в трансмиссии автомобиля используют шарниры равных и неравных угловых скоростей?

5.Достоинство гипоидной главной передачи.

6.Что представляет собой дифференциал и для чего он предназначен?

7.Какие типы мостов применяются на автомобилях.

8.Блокировка дифференциала.

9.Типы главных передач и на каких автомобилях они применяются.

10.Что представляет коробка передач и каково еѐ назначение?

3. Несущая система

В качестве несущей системы могут выступать как рама автомобиля, так и его кузов, который в этом случае называют несущим. Если несущей системой является рама, то дополнительно на неѐ устанавливается кузов или кабина для размещения водителя, пассажиров и грузов.

Рама выполняет роль каркаса автомобиля: кроме соединения всех его узлов и агрегатов в единое целое она дополнительно придаѐт жѐстокость и прочность всей конструкции, что позволяет воспринимать различные внешние и внутренние усилия и нагрузки при движении.

Кузов служит для комфортного размещения пассажиров и груза и для их защиты от внешних и внутренних неблагоприятных факторов, а также обеспечивает защиту в случае аварии. Конструкция кузова влияет на эксплуатационные свойства автомобиля и определяет его внешний вид.

По конструкции различают три типа рам: лонжеронные, центральные и комбинированные.

61

Лонжеронная рама состоит из двух продольных балок, которые соединены между собой поперечинами. В зависимости от типа автомобиля и его компоновки лонжероны могут быть установлены один относительно другого параллельно или под углом, а также могут быть изогнуты в вертикальной и горизонтальной плоскостях. К раме крепятся практически все узлы и агрегаты автомобиля. Поперечины служат для придания жѐсткости всей конструкции. Лонжероны и поперечины чаще всего изготавливают гнутыми из листовой стали, при этом им придают форму поперечного сечения в виде закрытого короба, швеллера или двутавра, т.к. они обладают наибольшей жѐсткостью при изгибе. Лонжероны и поперечины между собой соединены клѐпкой или болтовыми соединениями, реже применяется сварка.

Центральная (хребтовая) рама состоит из центральной продольной несущей балки, обычно трубчатого сечения, к которой прикреплены поперечины. Несущая балка хребтовой рамы может также состоять из картеров отдельных агрегатов трансмиссии, соединѐнных между собой. Такая рама по сравнению с лонжеронной обладает большей жѐсткостью, а возможность использования агрегатов трансмиссии в качестве рамы обеспечивает компактность. Хребтовая рама используется в основном в конструкции автомобилей высокой проходимости, поскольку хорошо компонуется с независимой подвеской ведущих колѐс. Вместе с тем, сложность конструкции и трудности при техническом обслуживании и ремонте ограничивают применение таких рам.

Комбинированные рамы сочетают в своей конструкции два принципа – средняя часть выполняется как центральная, а концы делают лонжеронными.

К середине ХХв. Сложилась общепринятая концепция применения несущих систем на различных типах автомобилей: автомобилей среднего и малого классов

– несущий кузов , на легковых автомобилях высшего класса и повышенной проходимости – несущая рама или полунесущий кузов с элементами рамы, на грузовых автомобилях – несущая рама, на автобусах – несущий или полунесущий кузов, реже – рама (для автобусов на шасси грузовых автомобилей).

На автомобилях применяются различные типы кузовов, отличающиеся назначением, конструкцией, компоновкой и нагруженностью.

По назначению кузовы разделяются на: пассажирские, грузовые, грузопассажирские и специальные.

В зависимости от конструкции кузова выполняют каркасными, полукаркасными или бескаркасными. Каркасный кузов имеет жѐсткий пространственный каркас, к которому крепятся наружная и внутренняя облицовки. Полукаркасный кузов имеет только некоторые части каркаса, соединѐнные между собой наружной и внутренней облицовки.

По способу размещения груза, пассажиров и силового агрегата в кузове автомобиля различают кузовы: однообъѐмные – силовой агрегат, отсек для пассажиров и груза расположены в единой пространственной конструкции (автобус, мини-вэн и т.д.); двухобъѐмные – силовой агрегат под капотом, пассажиры и груз в другом отсеке кузова (универсал, хэтчбек); трѐхобъѐмные –

62

силовой агрегат под капотом, пассажиры в кабине (пассажирском салоне), а груз в багажном отделении (седан).

По нагруженности: несущий кузов – воспринимает все нагрузки и усилия, которые действуют на автомобиль при его движении; полунесущий кузов – жѐстко соединяется с рамой и воспринимает часть нагрузок, приходящихся на раму; разгруженный кузов – жѐсткого соединения с рамой не имеет. Он устанавливается на раме на упругих подушках и, кроме веса пассажиров и перевозимого груза, нмкаких других нагрузок не воспринимает.

Кроме лимузин, купе, универсал, комби, фастбек, кабриолет и т.д. рис. 21).приведѐнной выше классификации, кузовы легковых автомобилей различаются по внешнему виду и конструкции пассажирского салона (седан, лимузин, купе, универсал, комби, фастбек, кабртолет и т.д. рис. 24).

63

Рис. 21. Типы кузовов легковых автомобилей

64

От конструкции кузова зависит безопасность, удобство использования, срок службы, привлекательность автомобиля. Кузов во многом определяет величину затрат на производство и эксплуатацию автомобиля, на общее совершенство автомобиля. Поэтому к кузову предъявляют огромное число разнообразных требований, зачастую противоречивых, причѐм и со стороны владельца автомобиля, и со стороны производителя.

Современные автобусы большей частью имеют цельнометаллические каркасные кузовы вагонного типа, позволяющие наиболее рационально использовать площадь салона.

Кузов автобуса состоит из каркаса, наружной облицовки, внутренней обивки, пола, окон, дверей и т.д.

Каркас является основной частью кузова автобуса, в большинстве случаев его делают сварным из стальных труб прямоугольного сечения. Существуют конструкции каркаса, выполненные из алюминиевых профилей. В качестве наружной облицовки применяют стальные листы, приваренные к каркасу, или алюминиевые листы, соединѐнные с каркасом заклѐпками.

Одно из важнейших требований к конструкции городских автобусов – обеспечить удобство посадки и высадки пассажиров на остановках.

Кузов междугороднего автобуса должен иметь достаточно вместительный отсек для багажа. Наиболее часто это обеспечивается применением полутораэтажной компоновочной схемы, когда пассажирский отсек располагается в верхней части кузова, а багажный отсек – под ним в центральной части. Большое внимание уделяется креслам водителя и пассажиров.

Грузовой автомобиль имеет кабину и грузовой кузов. Кабина представляет собой жѐсткую сварную цельнометаллическую конструкцию, состоящую из каркаса крыши, верхней, задней и боковых панелей. Кабины грузовых автомобилей бывают капотного и бескапотного типа.

Кабины, расположенные над двигателем, часто делают откидывающимися на передних шарнирных опорах. Это облегчает доступ к двигателю и другим агрегатам. В задней части кабины установлен запорный механизм, который исключает самопроизвольное откидывание кабины при движении. Кабины современных грузовых автомобилей имеют собственную систему подрессоривания, т.е. крепятся к раме не жѐстко, а с помощью упругих и гасящих элементов: резиновых подушек, пружин, амортизаторов.

Грузовой кузов может выполняться в виде бортовой платформы (автомобиля общего назначения), самосвальным, в виде фургона, цистерны и т.д. Иногда на место грузового кузова устанавливается технологическое оборудование: подъѐмный кран, пожарная лестница, компрессор.

Бортовая платформа состоит из основания, пола и бортов. Основание включает продольные и поперечные балки, к которым прикреплены пол, неподвижный передний борт, а также откидные боковые и задний борта. Откидные борта соединены с основанием платформы с помощью петель, а передний борт – неподвижными стойками.

65

Бортовые платформы оборудуются дополнительными устройствами, которые обеспечивают возможность наращивание высоты бортов и установку тента.

Разнообразие специализированных кузовов связано с необходимостью обеспечить перевозку различных типов грузов (жидких, газообразных, сыпучих, взрывоопасных, скоропортящихся, объѐмных).

Большинство кузовов современных автомобилей выполнены из листовой стали, алюминиевых сплавов и композитных материалов.

Кузов автомобиля, особенно легкового, оказывает решающее влияние на характер взаимодействия автомобиля с воздушной средой.

Аэродинамика автомобилей включает в себя много аспектов, важнейшими из которых являются:

-обеспечение минимальной силы сопротивления воздуха при движении автомобиля с целью снижения расхода топлива;

-уменьшение аэродинамической подъѐмной силы, стремящейся оторвать автомобиль от дороги и снижающей сцепление колѐс с дорогой;

-снижение загрязнения стѐкол, ручек дверей и других поверхностей автомобиля;

-обеспечение оптимальных воздушных потоков для снабжения двигателя воздухом, его охлаждения, вентиляции салона;

-снижение аэродинамического шума.

Автомобиль должен обеспечивать два вида безопасности: активную и пассивную.

Активная безопасность представляет собой комплекс мер, направленных на предотвращение аварии.

Пассивная безопасность представляет собой меры, направленные на защиту водителя и пассажиров в случае аварии.

Существующее мнение, что чем прочнее кузов автомобиля, тем автомобиль безопаснее является ошибочным. Кузовы современных автомобилей специально проектируются таким образом, чтобы его передняя и задняя части несущей конструкции легко деформировались и могли поглотить большую часть кинетической энергии столкновения в течение нескольких долей секунды.

Вопросы для самопроверки

1.Сформулируйте определение несущих систем автомобилей. Каковы их назначение и типы?

2.Где и почему применяют кузовную несущую систему?

3.Что представляют собой рамы автомобилей?

4.Сформулируйте определение кузовов легковых автомобилей. Каковы их назначения и типы?

5.Что такое безопасность кузова и как она обеспечивается?

6.Что такое обтекаемость кузова?

7.Назовите основные части кузова грузового автомобиля, их назначение.

66

4. Подвеска, мосты, колѐсный движитель

4.1. Подвеска

Подвеска входит в несущую систему автомобиля, она связывает колеса с кузовом, воспринимает силы, действующие на движущийся автомобиль и гасит колебания кузова.

Подвеска автомобиля (рис. 22.) обеспечивает упругую связь между колѐсами автомобиля и его кузовом (рамой). Подвеска снижает величину силового воздействия на элементы конструкции автомобиля от дороги, уменьшая тем самым вероятность поломок и обеспечивает постоянный контакт колес с дорогой.

Рис. 22. Устройство подвески автомобиля

Подвеска любого автомобиля состоит из направляющего, упругого, гасящего устройств и элементов крепления подвески. В конструкции подвесок большинства автомобилей применяют стабилизаторы поперечной устойчивости.

С помощью направляющего устройства подвески колесо автомобиля соединяется с кузовом или рамой автомобиля. Через элементы направляющего устройства на кузов автомобиля передаются все силы, возникающие в контакте

67

колеса с дорогой. Кроме того, направляющее устройство определяет характер перемещения колѐс относительно кузова автомобиля.

При наезде колеса на неровность дороги оно приподнимается, и это перемещение воспринимается упругим устройством подвески, которое деформируется и тем самым накапливает полученную энергию. Затем накопленная энергия передается кузову автомобиля, который в свою очередь, приподнимается на некоторую высоту, а затем начинает опускаться. Для уменьшения амплитуды применяются гасящие устройства – амортизаторы, которые эффективно рассеивают энергию и приводят к быстрому затуханию колебаний. На самочувствие человека влияет не только амплитуда колебаний кузова, но и их частота. Поэтому при конструировании подвески с помощью подбора упругих и гасящих устройств разработчики стремятся обеспечит необходимые характеристики.

Конструкция подвески автомобиля в значительной степени определяется соотношением между подрессоренными и неподрессоренными массами. Подрессоренной массой автомобиля считается та его часть, которая воспринимается подвеской и имеет между собой и дорогой упругий элемент. К неподрессоренным массам относятся все ставшиеся части: колѐса, шины, ступицы колес, тормозные барабаны или диски. При наезде колеса на дорожную неровность оно поднимается и передаѐт усилие на кузов, действуя через упругий элемент. Воздействие этого перемещения колеса на перемещение кузова зависит от того, насколько кузов тяжелее колеса и всего, что соединено с ним, - другими словами, от соотношения подрессоренных и неподрессоренных масс. Чем меньше влияние неподрессоренных масс, тем меньшее воздействие на плавность хода оказывает движение по неровной дороге ( рис. 23).

68

Рис. 23. Передняя подвеска грузового автомобиля :

1 – балка передней оси; 2 – амортизатор; 3 – стремянки; 4 – стяжной хомутик; 5 – накладная стремянка наклонного ушка; 6 – стремянка крепления накладного ушка; 7 – накладное ушко; 8

–стяжной болт; 9 – палец рессоры; 10 – передний кронштейн; 11 – передняя рессора; 12 – упорный кронштейн буфера; 13 – накладка; 14 – основной буфер; 15, 23 – кронштейны крепления амортизатора; 16 – шайба; 17 – верхний вкладыш скользящей опоры; 18 – стяжной болт заднего кронштейна; 19 – боковой вкладыш скользящей опоры; 20 – задний кронштейн; 21

–дополнительный буфер; 22 – угольник; 24 – гайка крепления стремянок; 25 – втулка; 26 – маслѐнка; 27 – палец крепления накладного ушка

Это явилось основной причиной перехода к независимым подвескам, которые не имеют тяжѐлой балки, соединяющей колѐса, и в которых только само колесо и всѐ, что с ним связано является неподрессоренным.

На трѐхосных автомобилях для среднего и заднего ведущих мостов применяется балансирная подвеска, которая обеспечивает равномерное распределение нагрузки между мостами и допускает в то же время возможность независимого их перемещения вверх и вниз за счѐт шарнирных соединений и скольжения концов рессор.

Конструкция задней подвески автомобиля КрАЗ – 257 показана на рис. 13. К лонжеронам рамы приварены подрамники, к которым крепятся кронштейны 9 с запрессованной в них осью 17. на концах этой оси на подшипниках скольжения установлены качающиеся балансиры 10, закреплѐнные гайками 19 с замковыми шайбами и контргайками. Через отверстия, закрываемые пробками 13, производятся заливка и контроль уровня смазки в балансирах, а еѐ удержание обеспечивается сальником и крышкой 16. Полуэллиптические рессоры, состоящие из пятнадцати листов, соединѐнных центровым болтом и скреплѐнных двумя хомутами, центральной частью крепятся стремянками 11 к балансирам. Концы рессор свободно опираются на цилиндрические поверхности специальных опор, закреплѐнных на балках среднего и заднего мостов. Рессора воспринимает только вертикальные нагрузки, а толкающие усилия, тормозные и реактивные моменты передаются на раму через верхние 3 и нижние 8 реактивные штанги, которые шарнирно соединены с картерами мостов и рамой автомобиля.

4.1.1. Схождение и развал колес

Для повышения устойчивости автомобиля при движении, легкости управления и снижения износа шин служат углы установки передних управляемых колѐс. К таким углам относятся: схождение и развал колѐс, продольный и поперечный наклон геометрической оси поворота управляемого колеса.

Передние колѐса автомобиля (а иногда и задние) устанавливают не параллельно, а под определѐнными углами друг к другу. Положение колеса относительно вертикальной плоскости называется развалом колеса, а относительно горизонтальной – схождением. Схождение и развал бывают как положительными, так и отрицательными (рис. 24).

69

Рис. 24. Углы установки передних колѐс и шкворней поворотных цапф

α – углы развала колѐс и наклон шкворня в поперечной плоскости; β – угол наклона шкворня в продольной плоскости

Несмотря на то, что наименьшее сопротивление движению и меньший износ шин будут в случае, когда колѐса катятся в вертикальных плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля, их всѐ же устанавливают с развалом и схождением. Дело в том, что при движении автомобиля его колѐса нагружены силами взаимодействия с дорогой. Например, на передние колѐса автомобиля с задним приводом большую часть времени действуют силы, направленные против движения и стремящиеся развернуть колѐса наружу. В подвеске автомобиля имеются упругие элементы, которые имеют определѐнную эластичность и дают возможность колѐсам повернуться наружу. Для того, чтобы колѐса при движении катились параллельно продольной плоскости автомобиля, их предварительно устанавливают с небольшим положительным схождением.

У автомобилей с передними ведущими колѐсами, у которых большую часть времени на эти колѐса действует сила тяги , совпадающая с направлением движения, колѐса устанавливаются с отрицательным схождением.

Установка колѐс с развалом обусловлена более сложными причинами. Колѐса при движении автомобиля по возможности должны находиться в положении, когда они перпендикулярны дорожной поверхности (нулевой угол развала).Если колесо катится под углом к вертикали, сцепление шины с дорогой уменьшается, а пятно контакта шины с дорогой изменяет свою форму, что приводит к появлению боковой силы, которая стремится дестабилизировать движение автомобиля.

Можно создать такую независимую подвеску, в которой колесо будет перемещаться в вертикальной плоскости без наклона при движении по любой прямолинейной дороге. Гораздо труднее сохранить вертикальность колеса, когда кузов автомобиля, к которому присоединѐн направляющий элемент, накреняется при прохождением автомобилем поворота. Поэтому лучше позволить изменяться развалу, но сделать его направленным противоположно крену кузова, поскольку это сохраняет вертикальное положение колѐс при поворотах. Такой подход

70