Рис. 14.1. Балансирная подвеска

10. УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ НА РИС. 14.1:

1) ступица 7; 5) ось балансира 5;

2) рессоры 5; 6) балки мостов 4 и 8;

3) отсутствует; 7) реактивные штанги 7 и 2.

11. НЕЗАВИСИМАЯ ПОДВЕСКА (РИС. 14.2) ОБЕСПЕЧИВАЕТ:

1) лучшую плавность хода;

2) лучшую проходимость;

3) меньший расход топлива;

4) лучшую устойчивость автомобиля.

Рис. 14.2. Независимая подвеска

12. НАПРАВЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ НА РИС. 14.2

1) пружина 7; 25) амортизатор 8;

2) ось рычага 6; 6) стабилизатор 4;

3) рычаги 1 и 5; 7) шаровые опоры 2 и 9;

4) отсутствует; 8) регулировочные шайбы 3.

13. ГАСЯЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ НА РИС. 14.2:

1) пружина 7; 5) амортизатор 8;

2) ось рычага 6 ; 6) стабилизатор 4;

3) рычаги 1и 5; 7) шаровые опоры 2 и 9;

4) отсутствует; 8) регулировочные шайбы 3.

14. СТАБИЛИЗАТОР ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ 4 (РИС. 14.2):

1) стабилизирует дорожный просвет;

2) препятствует крену кузова на поворотах;

3) прижимает колеса к дорожному полотну;

4) является дополнительным упругим элементом;

5) возвращает управляемые колеса в нейтральное положение.

15. ТОРСИОННАЯ ПОДВЕСКА НА РИС. 14.3:

1) дороже рессорной;

2) наиболее компактна;

3) долговечнее пружинной;

4) лучше защищена от механических повреждений.

Рис. 14.3. Торсионная подвеска

16. УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ (РИС. 14.3):

2) амортизатор 4;

3) продольный рычаг 3;

4) поперечный рычаг 5;

5) торсионные валы 7 и 2.

НАПРАВЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ:

7) амортизатор 4\

8) продольный рычаг 3\

9) поперечный рычаг 5;
10) торсионные валы 7 и 2.

ГАСЯЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ:

12) амортизатор 4\

13) продольный рычаг J;

14) поперечный рычаг 5;

15) торсионные валы 7 и 2.

17. ДВУХТРУБНЫЙ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР (РИС. 14.4):

1) нагревается при работе;

2) гасит вертикальные колебания кузова;

3) является направляющим элементом подвески;

4) создает большие усилия при растяжении, чем при сжатии;

5) создает большие усилия при сжатии, чем при растяжении.

18. ИСПРАВНОСТЬ АМОРТИЗАТОРА (РИС. 14.4) ЗАВИСИТ ОТ:

1) состояния уплотнения 7;

2) исходного положения поршня 6\

3) чистоты его внешней поверхности;

4) чистоты амортизаторной жидкости;

5) строго дозированного количества жидкости в его полостях.

Рис. 14.4. Гидравлический амортизатор

19. ПРИ ХОДЕ ОТДАЧИ ЖИДКОСТЬ В АМОРТИЗАТОРЕ (РИС. 14.4) ПЕРЕМЕЩАЕТСЯ:

1) в межтрубную полость через клапан 5;

2) в надпоршневую полость через клапан 2;

3) в подпоршневую полость через клапан 5;

4) в подпоршневую полость через клапан 4.

20. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА:

2) сохраняет дорожный просвет;

3) позволяет менять дорожный просвет;

4) сохраняет постоянство ходов подвески;

5) изменяет жесткость при различных нагрузках кузова.

Гасители колебаний подвески автомобиля: фрикционные, гидравлические, инерционные

Если освободить сжатую пружину с грузом на ее свободном конце, не имеющую внутреннего трения, то она начнет совершать длительные колебания, что нежелательно для хорошей амортизации автомобиля. Поэтому в схему подвески автомобиля включают гасители колебаний, которые эффективно подавляют, гасят эти колебания. Энергия, выделяющаяся при гашении колебаний автомобиля, превращается в гасителе в тепло.

Фрикционные гасители колебаний по своему устройству наиболее простые и применяются чаще всего. Их недостатком является то, что для перемещения двух первоначально неподвижных соприкасающихся поверхностей относительно друг друга необходимо приложить большую силу, чем в случае, когда эта поверхности уже начали перемещаться, причем величина силы трения практически не зависит от скорости этого перемещения. Поэтому фрикционные гасители колебаний не чувствительны к малым неровностям дороги и жестки.

Гидравлические гасители колебаний (амортизаторы) подавляют колебания за счет перетекания рабочей жидкости через специальные клапаны. При малых по величине и медленных перемещениях гашение колебаний происходит незначительно и сотрясения от малых неровностей дороги передаются подвеске автомобиля. Конструкция такого амортизатора в разрезе показана на рисунке 1.

Рис. 1. Сечение гасителя колебаний PAL

Амортизатор состоит из цилиндра 14, в котором перемещается плунжер 29 с уплотнительным кольцом или манжетой; в плунжере имеются клапаны 25 и 28. Перемещаясь вверх, плунжер вытесняет жидкость через клапаны в полость под плунжером; жидкость при этом дросселируется, за счет чего гасятся колебания. Достоинством такого устройства является то, что интенсивность дросселирования, а, следовательно, и гашения колебаний зависит от скорости перетекания. Еще более прогрессивную характеристику амортизатора можно получить с помощью тщательно подобранного клапана 28 с тарельчатой пружиной. При быстром перемещении плунжера давление рабочей жидкости над плунжером возрастает, это давление вызывает деформацию манжеты тарельчатого клапана и уменьшает его проходное сечение.

Интенсивность гашения колебаний в разных направлениях бывает различной. Чаще гаситель колебаний оказывает меньшее сопротивление сжатию, чем растяжению. В таком случае метод гашения колебаний должен правильно сочетаться с методом подрессоривания автомобиля. Гашение колебаний увеличивает общую жесткость подвески, особенно в направлении сжатия, и с этим необходимо считаться. Вместе с тем имеются модели амортизаторов, которые гасят колебания в обоих направлениях одинаково.

Рычажные гидравлические амортизаторы появились давно и часто являлись частью подвески колес. Ход плунжера таких амортизаторов невелик; они малочувствительны к малым перемещениям колеса. Поэтому скоро перешли к применению телескопических амортизаторов.

Телескопические амортизаторы получили наибольшее распространение. Амортизаторы бывают однотрубные и двухтрубные. Пример двухтрубного амортизатора показан на рисунке 1. Полость между рабочим цилиндром 14 и наружным кожухом 2 используется как емкость для запаса рабочей жидкости. Телескопический амортизатор эффективен и при малых перемещениях колес; однако проблемой является их установка и закрепление на автомобиле. В точке крепления амортизатора к кузову необходимо обеспечить изоляцию кузова от вибраций и шума. Амортизатор должен быть установлен с самыми минимальными отклонениями от вертикали, чтобы из емкости с запасной жидкостью в рабочий цилиндр не попадал воздух, который может нарушить нормальную работу амортизатора.

Однотрубные гидравлические амортизаторы отличаются простотой конструкции; в его рабочей полости жидкость постоянно находится под некоторым избыточным давлением. Для того чтобы объем рабочей жидкости в цилиндре в процессе работы амортизатора мог изменяться, в нем должен быть резиновый резервуар со сжатым воздухом. В некоторых случаях этот резервуар помещают в отдельную камеру или отделяют специальным поршнем, что позволяет устанавливать амортизатор не строго вертикально.

Амортизаторы с резервуаром сжатого газа более чувствительны к быстрым перемещениям кузова автомобиля и поэтому более совершенны. Сальник штока подвержен воздействию высокого давления и должен быть очень надежным и высокоэффективным. Наличие постоянного давления в рабочем цилиндре предотвращает вспенивание жидкости при прохождении через клапаны, которое может происходить при низком давлении в результате выделения растворенных в жидкости газов. Вспенивание приводит к появлению определенного мертвого хода амортизатора; снижается чувствительность и эффективность демпфирования колебаний.

Разрез однотрубного амортизатора Де Карбон показан на рисунке 2.

Рис. 2. Сечение однотрубного гасителя колебаний Де Карбон с камерой со сжатым газом

В верхней части амортизатора имеется резервуар с газом под давлением 2,5 МПа (25 кгс/см²), который отделен от масла свободно перемещающимся поршнем. Наличие постоянного давления в амортизаторе предотвращает выделение пузырьков газов и вспенивание рабочей жидкости, благодаря чему амортизатор очень чувствителен к самым малым перемещениям поршня.

Сравнение обычного двухтрубного амортизатора (правый рисунок) с амортизатором с газовой камерой (левый рисунок) приведено на рисунке 3.

Рис. 3. Сравнение одно- и двухтрубного гасителей колебаний

В рабочей полости двухтрубного амортизатора избыточное давление отсутствует. При движении поршня амортизатора избыточное давление отсутствует. При движении поршня амортизатора вниз часть жидкости перетекает через клапан в поршне в верхнюю полость амортизатора, остальная же часть вытесняется поршнем через нижний клапан в резервуар. При прохождении через клапан жидкость дросселируется, ее давление падает, и из нее начинают выделяться растворенные газы и легкоиспаряющиеся фракции самой жидкости в виде множества пузырьков.

При обратном ходе поршня жидкость возвращается в полость под ним, что снова сопровождается дросселированием жидкости, снижением ее давления, а значит и вспениванием. Для того чтобы жидкость из резервуара попадала в рабочий цилиндр, давление в нем, учитывая сопротивление клапанов, должно быть ниже атмосферного давления в резервуаре. И в этом случае происходит вспенивание рабочей жидкости. При всех движениях поршня часть хода поршня затрачивается на то, чтобы давление рабочей жидкости вновь повысилось и пузырьки газа растворились в ней снова. Во время этого холостого хода гашения колебаний не происходит.

На левом рисунке показана работа амортизатора с газовой камерой. В однотрубном амортизаторе данной конструкции при том же наружном диаметре поршень намного больше, чем в первом случае, и поэтому для обеспечения той же эффективности демпфирования колебаний необходимое давление рабочей жидкости должно быть ниже. Это увеличивает долговечность амортизатора. Еще одно преимущество такого амортизатора заключается в том, что поскольку рабочая жидкость постоянно находится под избыточным давлением и разряжения при всасывании масла в рабочую полость во время движения поршня вверх не возникает, вспенивание рабочей жидкости не происходит и гашение колебаний начинается сразу же после изменения направления движения штока амортизатора. Такой амортизатор весьма чувствителен к самым незначительным неровностям дороги.

Инерционные гасители колебаний образуют самостоятельную группу устройств и применяются только в автомобиле Ситроен 2 CV. Основное отличие от предыдущих амортизаторов заключается в том, что колебание колеса гасится относительно свободной массы; в этом случае силы реакции не передаются на дорогу. Такой гаситель состоит из цилиндра, жестко соединенного с колесом автомобиля; в цилиндре на упругом элементе свободно подвешена некоторая свободная масса в виде поршня. Гашение колебаний осуществляется в результате перемещения этого поршня в полости, заполненной маслом. Вес этого поршня составляет 20-30% неподрессоренной массы колеса. Устройство такого гасителя колебаний показано на рисунке 4.

Колебательная система автомобиля

Автомобиль представляет собой многомассовую колебательную систему, которая обладает многими степенями свободы. Как уже упоминалось ранее, массы всех частей автомобиля подразделяются на подрессоренные и неподрессоренные. Подрессоренные опираются на подвеску автомобиля (кузов, рама и закрепленные на них системы и механизмы), а неподрессоренные – на дорогу (мосты, колеса).

Подрессоренные массы колеблются на упругих устройствах подвески (рессоры, пружины, торсионы, пневмобаллоны и др.) с низкими частотами, составляющими 60–150 мин -1 , а неподрессоренные – на упругих устройствах подвески и шинах с высокими частотами – 350–700 мин -1 .

Кузов (рама) автомобиля при движении совершает сложное колебательное движение, перемещаясь поступательно (параллельно самому себе) вдоль трех взаимно перпендикулярных осей х, у, z и одновременно имея угловые перемещения относительно каждой из этих осей. При этом кузов может совершать шесть различных колебаний, соответствующих шести степеням свободы (рис. 12.1, а):

– поступательные вертикальные перемещения относительно вертикальной оси z (подпрыгивание);

– поступательные продольные перемещения относительно продольной оси х (подергивание);

– поступательно поперечные перемещения относительно поперечной оси у (шатание);

– угловые перемещения вокруг поперечной оси у (галопирование);

– угловые перемещения вокруг поперечной оси х (покачивание);

– угловые перемещения вокруг поперечной оси z (рыскание).

За начало координат принимают центр тяжести.

Главное влияние на плавность хода и на самочувствие человека в автомобиле оказывают два вида колебаний: поступательное вертикальное (подпрыгивание) и угловые продольные (галопирование).

а

б