Несущая система. 
Устройство автомобилей категорий b и c

Общие сведения

Несущая система преобразует вращательное движение ведущих колес в поступательное движение автомобиля, воспринимает ударные нагрузки при наезде на препятствия и обеспечивает плавность хода. В состав несущей системы входят остов, движитель и подвеска.

Остов. У грузовых автомобилей и у некоторых легковых автомобилей повышенной проходимости остовом является рама. На ней устанавливаются двигатель, агрегаты шасси, грузовая платформа и кабина. Обычно рама состоит из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин. Лонжероны штампуют в виде швеллера постоянного или переменного сечения, максимальная высота которого расположена в средней части рамы. Поперечины имеют форму, приспособленную под установку соответствующих агрегатов.

У легковых автомобилей остовом служит несущий кузов. В основном применяются три типа кузовов: седан, хэтчбек и универсал. Седан относится к трехобъемным кузовам, т. е. моторный отсек, пассажирский отсек и багажник разделены между собой. Хэтчбек и универсал — двухобъемные кузова. У этих кузовов пассажирский отсек и багажник совмещены.

Основой кузова является каркас, который представляет сварную конструкцию. Стойки каркаса, связанные между собой лонжеронами внизу и боковинами вверху, образуют дверные проемы. Впереди и сзади стойки связаны поперечинами и щитками. Жесткость каркаса повышают соответствующим креплением боковых облицовочных панелей, пола и крыши. На каркас крепятся накладные элементы: крылья, двери, крышки моторного отсека (капот) и багажника.

Движитель. В качестве движителянаавтомобилях применяют пневматические колеса низкого давления. Колесо состоит из диска с ободом и пневматической шины. На некоторых автомобилях могут применяться бездисковые колеса, которые крепятся к ступице непосредственно ободом. На легковых автомобилях устанавливают диски с неразборным ободом, а на грузовых могут применяться диски со съемным бортовым кольцом или с разборным ободом.

Пневматическая шина может быть камерная или бескамерная. Камерная шина состоит из покрышки и камеры. Устройство покрышки показано на рис. 11.1. У покрышки имеются следующие элементы: протектор 6, брекер (подушечный слой) 4, каркас 3, борта 1 и боковина 5.

а б.

Рис. 11.1. Устройство покрышки:

а — диагональная; б — радиальная; 1 — борт; 2 — бортовое проволочное кольцо; 3 — каркас; 4 — брекер; 5 — боковина; 6 — протектор

Протектор— это беговая дорожка покрышки. Протектор состоит из сплошного толстого внутреннего резинового слоя и рельефной наружной части. Рисунок протектора определяет условия работы шины. В зависимости от рисунка протектора (рис. 11.2) шины подразделяются на дорожные, универсальные, повышенной проходимости, зимние и карьерные. Для дорожных покрышек характерен рисунок с продольными канавками на беговой дорожке, имеющими выход в сторону. Такие покрышки применяют на автомобилях, эксплуатируемых на дорогах с усовершенствованным покрытием. Универсальные покрышки имеют крупные шашки с неширокими канавками в центральной части беговой дорожки и ярко выраженные грунтозацепы по краям. Эти покрышки применяют на автомобилях, работающих в различных дорожных условиях. Они хорошо работают и на асфальте, и на грунтовой дороге, но при движении создают больше шума, чем дорожные. Покрышки повышенной проходимости имеют по всей беговой дорожке мощные недеформируемые грунтозацепы без внутренних прорезей. Если покрышка имеет направленный рисунок протектора, то ее необходимо устанавливать на автомобиль в соответствии с указанным на боковине направлением вращения. Зимний рисунок характерен крупными шашками с неровными кромками и большим количеством тонких канавок внутри. Многие зимние шины рассчитаны на применение шипов противоскольжения.

Рис. 11.2. Рисунки протектора шин:

а — дорожный; б — универсальный; в — повышенной проходимости; г — карьерный; д — зимний Некоторые покрышки имеют на дне канавок протектора поперечные выступы — индикаторы износа. Когда покрышка изнашивается до уровня индикаторов, на поверхности появляются шесть сплошных поперечных полос. Дальнейшая эксплуатация таких покрышек не допускается, так как протектор не обеспечивает хорошего сцепления с дорогой. Кроме того, такие покрышки легко повреждаются инородными предметами.

Брекер — резинотканевый слой, который связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от повреждений.

Каркас — это основа покрышки. Он состоит из нескольких слоев текстильных или металлических нитей (корд) с прослойками резины. Если нити направлены от одного борта покрышки к другому наискосок по диагонали, то такие покрышки называются диагональными. Если нити направлены от одного борта к другому по кратчайшему расстоянию, то такие покрышки получили название радиальных. Радиальные покрышки имеют от двух до четырех слоев корда, более эластичны и обладают меньшим сопротивлением перекатыванию. Но из-за тонкой боковины менее стойки к боковому удару. Диагональные покрышки имеют от четырех до семи слоев корда, боковина их более жесткая, более стойкая к боковым ударам. Сопротивление перекатыванию таких покрышек выше, чем у радиальных. Этим обуславливается условия применения покрышки. Радиальные желательно применять на дорогах с усовершенствованным покрытием, а диагональные — в тяжелых дорожных условиях.

Боковина (боковая сторона покрышки) содержит всю информацию. На боковине обозначается товарный знак завода изготовителя, тип, размер, материал нитей корда, индексы скорости и грузоподъемности, индивидуальный номер покрышки и дата ее изготовления. Размер покрышки может обозначаться в дюймах или в миллиметрах. Например: 6,15—13 / 155—330. Первое число — ширина покрышки, а второе — посадочный (внутренний) диаметр, выраженные в дюймах. Во второй части обозначения эти же величины в миллиметрах. Если покрышка имеет отношение высоты профиля к ширине менее 80%, применяют смешанное обозначение с указанием этого соотношения. Например: 165/80 R13, где 165 — ширина покрышки, мм; 80 — процентное соотношение высоты и ширины профиля; R — обозначение радиального корда; 13 — посадочный диаметр покрышки, дюймы.

Индексы скорости обозначаются прописными буквами латинского алфавита: L — до 120 км/ч; Р — до 150 км/ч; Q — до 160 км/ч; R — до 170 км/ч; S — до 180 км/ч; Т — до 190 км/ч; U — до 200 км/ч; Я — до 210 км/ч; V — до 240 км/ч; W — до 270 км/ч; Y — до 300 км/ч.

Условные индексы грузоподъемности обозначаются одно-, двухили трехзначными числами, а истинное значение весовой нагрузки определяется с помощью специальной таблицы.

Борта покрышки имеют завулканизированные кольца из свернутой стальной проволоки. Эти кольца препятствуют растяжению покрышки и придают ей прочность при монтаже на диск колеса. У бескамерной покрышки на бортах имеются эластичные уплотнительные валики для более плотного прилегания к ободу.

Для заполнения шины воздухом и удержания его внутри применяется вентиль, который представляет собой металлическую трубку с резьбой внутри для завертывания золотника, и снаружи — для ключаколпачка. Вентиль привулканизирован к стенке камеры, а если шина бескамерная, то плотно устанавливается в отверстие обода.

Подвеска. Подвеска — это совокупность элементов, соединяющих остов с движителем. Она передает силу тяжести от остова на колеса и воспринимает удары при наезде на препятствия. От состояния и качества подвески зависят плавность хода и способность автомобиля сохранять прямолинейное движение. На автомобилях подвеска может быть зависимая или независимая (рис. 11.3). При зависимой подвеске изменение положения одного колеса при наезде на препятствие вызывает изменение положения другого. Зависимую подвеску (см. рис. 11.3, а) передних и задних колес имеют грузовые автомобили средней и большой грузоподъемности. У легковых автомобилей классической компоновки зависимую подвеску имеют только задние колеса. В этом случае остов автомобиля 3 (рама или несущий кузов) соединяются с осью колес (корпусом ведущего моста) упругими элементами 4 и гасителями колебаний — амортизаторами 2. На грузовых автомобилях в качестве упругих элементов применяются листовые полу эллиптические рессоры, а на легковых могут применяться как листовые рессоры, так и винтовые пружины. Упругие элементы поглощают удары при наезде на препятствие, а амортизаторы гасят возникающие при этом колебания. На автомобилях применяют телескопические, гидравлические амортизаторы двухстороннего действия. Независимая подвеска применяется на легковых автомобилях на передней оси. На автомобилях классической компоновки применяют двухрычажную независимую подвеску (см. рис. 11.3, б), а на переднеприводных автомобилях — однорычажную (см. рис. 11.3, в). В состав подвески входят упругий элемент, поглощающий удары, и амортизатор для гашения вертикальных колебаний остова. Работа амортизатора основана на использовании гидравлического сопротивления движению жидкости, перетекающей через небольшие отверстия.

Рис. 11.3. Виды подвесок автомобиля:

а — зависимая подвеска: I — ступица колеса; 2 — колесо; 3 — амортизаторы;

• 4 — рама автомобиля; 5 — рессоры; 6 — балка передней оси; 7 — поворотный кулак; б — независимая двухрычажная подвеска: 1 — кузов автомобиля;
• 2 — амортизатор; 3 — верхний рычаг; 4 — верхняя шаровая опора; 5 — колесо;
• 6 — нижняя шаровая опора; 7 — нижний рычаг; в — независимая однорычажная подвеска: 1 — привод колеса; 2 — стойка амортизатор; 3 — рулевая тяга;
• 4 — пружина подвески; 5 — верхняя опора стойки; 6 — колесо; 7 — шаровая опора; 8 — стабилизатор поперечной устойчивости; 9 — рычаг подвески;
• 10 — кузов автомобиля

Амортизатор (рис. 11.4) устроен следующим образом: в резервуар 5 установлен рабочий цилиндр 6, в котором перемещается поршень 2 со штоком 7. Цилиндр удерживается в резервуаре гайкой 14. Шток проходит сквозь отверстие в гайке резервуара и уплотнен комплектом специального уплотнения 9, 12 и 15. В поршне установлены два клапана: перепускной 17 и клапан отдачи 19. В днище цилиндра также имеется два клапана: перепускной 21 и клапан сжатия 22. Резервуар крепится к оси колеса, а шток — к остову автомобиля. Амортизатор заполнен специальной амортизаторной жидкостью. При наезде на препятствие упругий элемент поглощает удар, а в амортизаторе поршень перемещается внутрь цилиндра. Часть жидкости перетекает через отверстия 18 перепускного клапана из-под поршня в штоковую полость. Другая часть, равная объему штока, через клапан сжатия перетекает в резервуар. Когда упругий элемент начнет возвращаться в первоначальное состояние, поршень в цилиндре двигается вверх. Жидкость из штоковой полости отожмет клапан отдачи и через отверстия 3 начнет поступать в полость под поршнем. Недостаток ее, равный объему штока, через отверстия 1 перепускного клапана цилиндра поступит из резервуара. Усилие сжатия и растяжения неодинаково. При ходе сжатия амортизатор должен дать возможность упругому элементу поглотить удар, поэтому сопротивление небольшое. При ходе отдачи необходимо сдержать движение упругого элемента, поэтому сопротивление амортизатора больше. Величина сопротивления определяется характеристиками пружин клапанов сжатия и отдачи. Жидкость, просочившаяся вдоль направляющей штока 8, отводится в резервуар через отверстие А.

Рис. 11.4. Устройство амортизатора:

А — канал слива просочившегося масла в резервуар; Р — полость резервуара; 1,18 — отверстия перепускного клапана; 2 — поршень; 3 — отверстия клапана отдачи; 4 — уплотнительное кольцо поршня; 5 — резервуар; 6 — цилиндр;

• 7 — шток; 8 — направляющая штока; 9,12,15 — уплотнения штока;
• 10 — пружина уплотнения; 11 — обойма уплотнения; 13 — проушина штока; 14 — гайка амортизатора; 16 — уплотнение обоймы; 17, 21 — перепускные клапаны; 19 — тарелка клапана отдачи; 20 — пружина клапана отдачи;
• 22 — тарелка клапана сжатия; 23 — пружина клапана сжатия; 24 — гайка

В качестве рабочего тела в амортизаторе применяется специальная жидкость для амортизаторов. Допускается применение индустриального (веретенного) масла.

В настоящее время получают распространение газонаполненные гидравлические амортизаторы. У таких амортизаторов в верхней части резервуара находится сжатый до 1,5—2,0 МПа газ (азот). Такие амортизаторы имеют более стабильные характеристики при высоких скоростях движения.