Балка передней подвески ГАЗ

Подвеска автомашины ГАЗ представляет собой сложную конструкцию, основная задача которой — обеспечить надежную и упругую связь между кузовом, колесами и дорогой. Структурным компонентом любой подвески выступает поперечная балка (называемая также мостом). Модельный ряд ГАЗ богат машинами как легкового, так грузового класса. На автомобилях разного класса тип передней подвески существенно различается. В зависимости от него, балка имеет специфическое строение.

Общие сведения о строении передней подвески автомобиля. Подвеска ГАЗа

Любая подвеска включает в себя стандартные части:

— Упругий элемент;
— Направляющий элемент;
— Устройство погашения кинетической энергии;
— Элементы крепления;
— Колесная опора;
— Стабилизатор поперечной устойчивости.

Упругий элемент обеспечивает прямую связь между колесами и кузовом за счет передачи кинетического потенциала. Элемент представлен либо металлической пружиной круглого сечения с диаметром около 15 мм (устанавливается на легковые автомобили ГАЗ, за исключением ГАЗ-3102), либо листовой дугообразной рессорой (входит в систему подвески большегрузных моделей ГАЗ, к примеру, 3307 и др.), либо пневматической рессорой (для малогрузных автомобилей ГАЗ: фургонов, микроавтобусов, шасси).

Устройство погашения кинетической энергии (амортизатор) выступает противодействующим к упругому элементу. Его задача — снизить амплитуду колебаний кузова, поглотив излишки кинетической энергии от рессоры (автомашины ГАЗ оборудуются как однотрубными (ГАЗ-2705), так и двухтрубными (ГАЗ-3306, 3307, 3309 и др.) амортизаторами).

Стабилизатор перераспределяет вес между колесами автомобиля, придавая машине устойчивость.

Колесная опора передает нагрузку от колеса другим компонентам системы.

Направляющий элемент является центральным в системе передней подвески. Представляет собой металлическую балку-перемычку. В зависимости от модели автомобиля, может быть полой, либо литой и иметь различный форм-фактор.

По типу направляющего элемента подвески делятся на зависимые и независимые. И в том, и в другом случае балка как структурный компонент передней подвески присутствует. Различие только в степени самостоятельности колесной пары. Поскольку ряд машин ГАЗ включает в себя самые разные модели, встречаются оба вида систем.

Типы балок передней подвески ГАЗ

На автомобили ГАЗ устанавливается четыре типа балок (мостов): неразъемные, ведущие, управляемые, комбинированные.

Малогрузные модели

На малогрузных автомобилях ГАЗ (шасси, фургон, микроавтобус) ставится зависимая подвеска. Поскольку большая часть таких автомашин (к примеру, известный всем ГАЗ-3302 «Газель и многие другие) имеют задний либо полный привод, балка передней подвески относится к управляемому, либо комбинированному типу.

Управляемый мост (балка): цельная металлическая 4-6 см деталь квадратного сечения из высокоуглеродистой стали и служит опорой всей конструкции. К балке шарнирами крепятся поворотные цапфы, а также компоненты соединения.

Комбинированный мост (балка) оборудуется на модели ГАЗ с полным приводом. Представляет собой плоскую металлическую основу 3-4 см в толщину, к которой крепится шаровая опора. К пальцам шаровой опоры подсоединяются поворотные цапфы.

Большегрузные модели

Подвеска зависимая. На большегрузных автомобилях ГАЗ (3307, 3309, 3310 и др.) балка либо ведущая, либо неразъемная.

Неразъемная балка обладает крайне высоким запасом прочности, поскольку изготавливается из толстой стали либо чугуна. Представляет собой массивную литую деталь прямоугольного сечения с двумя полуосевыми рукавами. Внутри рукавов располагаются стальные трубы, которые заканчиваются ступицами колес.

Ведущий мост (балка). Встречается реже (в качестве примера — ГАЗ-53А). Конструкция — полая металлическая балка. На концах подшипниками крепятся ступицы колес. Внутреннее строение: полуоси, дифференциал и главная пара.

Легковые автомобили

Подавляющее большинство подвесок легковых моделей ГАЗ («Чайка», «Волга», «Победа», в том числе модели нового образца, вроде Волги Сайбер) оборудованы независимой подвеской. Опорный компонент представлен плоской разрезной цельнометаллической балкой-пластиной неправильной формы из легированной стали порядка 5 см толщиной. В этом случае деталь не имеет соединения в центральной части и делится на два фрагмента, каждый из которых обеспечивает управление движения (поворотов) одного колеса.

Функции балки передней подвески ГАЗ

Интегрирующая функция. Данный функциональный компонент, с одной стороны, выступает связующим звеном для всех остальных элементов подвески и физически их объединяет, а с другой — соединяет систему с несущей конструкцией: кузовом. Тем самым интегрирует как сами части подвески, так и её саму с трансмиссией и всем автомобилем.

Функция передачи. Деталь выступает в качестве перемычки, обеспечивающей передачу возникающих при движении автомобиля сил в обе стороны: деталь поддерживает компоненты трансмиссии (дифференциал, а также полуоси) и способствует переходу крутящего момента от двигателя к колесам. В то же самое время, силы и моменты, которые образуются при взаимодействии колес с дорогой, от колесных опор передаются балке и далее распространяются на всю несущую конструкцию. Тем самым совершается минимум работы и энергия не тратится на бесполезные, либо вредные действия, но достигается высокий эффект и 80% совершенной работы используется для ускорения.

Функция защиты. Опорная балка передней подвески структурно располагается чуть выше уровня колес и при любом типе конструкции (обжимающая полая, либо свободная, при которой остальные механизмы располагаются над металлической деталью) обеспечивает надежную защиту хрупких конструкций подвески от механического воздействия.

Функция управления. При зависимом строении подвески, данная деталь напрямую соединена с рулевым механизмом и способствует скоординированному повороту колесной пары в поперечной плоскости при рулевой команде. Балка разрезного типа имеет то же значение, с той лишь разницей, что колеса не имеют прочного соединения друг с другом и функционируют самостоятельно.

И в том, и в другом случае балка делает возможным само управление движением автомобиля. Повороты без неё были бы неосуществимы.

Функция опоры. Балка поддерживает кузов и все остальные компоненты подвески.

Требования к балке передней подвески

Из всех структурных компонентов передней подвески ГАЗ, на балку производится самая большая прямая физическая нагрузка. При отсутствии движения на неё действуют сразу две противоположные по вектору силы. Первая — сила тяжести, обусловленная весом кузова (рамы), которая передается через рессорное соединение (вертикально вниз) балке и колесам. Вторая — сила упругости, которая возникает в качестве противодействующей силе тяжести в колесах и передается от колесной пары к опорам и затем самой балке (вертикально вверх).

Таким образом, даже в состоянии покоя на этот элемент оказывается огромная нагрузка.

При движении вертикальная нагрузка увеличивается ещё больше за счет неровностей дороги.

Помимо вертикально-ориентированных сил, на этот конструктивный компонент оказывает воздействие и центробежная сила (ориентированная горизонтально в противоположном от движения направлении). Особенно значителен её модуль в момент поворотов, поскольку нагрузка распределяется на балку неравномерно: чем выше скорость во время поворота, тем выше инерция, действующая на машину и тем большая работа должна быть проделана для обеспечения максимального сцепления с дорогой.

Учитывая вес и конструкцию автомобилей ГАЗ, указанные особенности ещё более актуальны.

Это означает, что к балке передней подвески при производстве должны предъявляться повышенные требования.

Универсальность. Поскольку на деталь действуют сразу несколько разнонаправленных сил (сила тяжести, упругости и центробежная сила), она должна быть достаточно прочной, чтобы противостоять сжатию, но в то же время и пластичной, чтобы выдержать растяжение. Необходимо учитывать и специфику автомобиля ГАЗ. Поэтому для разных машин балка передней подвески производится из неодинаковых материалов.

Тяжеловесные ГАЗы при большей массе относительно слабо подвержены центробежному влиянию, зато на деталь оказывается куда большее сжатие. По этой причине ставка при изготовлении компонента делается на большую жесткость в ущерб пластичности и гибкости. Применяется легированная сталь, чугун.

Для детали подвески легковых моделей ГАЗ, напротив, требуется большая пластичность, за счет более значительной максимальной скорости передвижения (применяется низко- и среднелегированная сталь).

Наконец, малогрузные автомобили имеют показатели обоих качеств на среднем уровне, и балка изготавливается из композитного материала.

Износостойкость. Балка передней подвески ГАЗ постоянно находится в неблагоприятных условиях из-за контакта с агрессивной дорожной средой. Оседая, частицы топлива, смазки, химические реагенты вызывают коррозию и постепенное разрушение структуры и целостности детали.

Таким образом, балка передней подвески может отличаться по структуре, либо материалу изготовления. И то, и другое зависит от общей массы автомобиля ГАЗ, его класса, стоящих перед ним задач. Вне зависимости от этого, она выполняет функции, дающие возможность перемещаться автомобилю и обеспечивающие безопасное, комфортное движение.

Назначение, устройство и виды подвесок автомобиля

Подвеска автомобиля представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих упругую связь между кузовом (рамой) и колесами (мостами) автомобиля. Главным образом подвеска предназначена для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок (ударов, толчков), действующих на человека, перевозимый груз или элементы конструкции автомобиля при его движении по неровной дороге. В то же время она должна обеспечивать постоянный контакт колеса с дорожной поверхностью и эффективно передавать ведущее усилие и тормозную силу без отклонения колес от соответствующего положения. Правильная работа подвески делает управление автомобилем комфортным и безопасным. Несмотря на кажущуюся простоту, подвеска является одной из важнейших систем современного автомобиля и за историю своего существования претерпела значительные изменения и усовершенствования.

История появления

Попытки сделать передвижение транспортного средства мягче и комфортнее предпринимались еще в каретах. Изначально оси колес жестко крепились к корпусу, и каждая неровность дороги передавалась сидящим внутри пассажирам. Повысить уровень комфорта могли лишь мягкие подушки на сиденьях.

Зависимая подвеска с поперечным расположением рессоры

Первым способом создать упругую “прослойку” между колесами и кузовом кареты стало применение эллиптических рессор. Позже данное решение было позаимствовано и для автомобиля. Однако рессора уже стала полуэллиптической и могла устанавливаться поперечно. Автомобиль с такой подвеской плохо управлялся даже на небольшой скорости. Поэтому вскоре рессоры стали устанавливать продольно на каждое колесо.

Развитие автомобилестроения повлекло и эволюцию подвески. В настоящее время насчитываются десятки их разновидностей.

Основные функции и характеристики подвески автомобиля

У каждой подвески существуют свои особенности и рабочие качества, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие функции:

1. Поглощение ударов и толчков со стороны дороги для снижения нагрузок на кузов и повышения комфорта движения.
2. Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерных кренов кузова.
3. Сохранение заданной геометрии перемещения и положения колес для сохранения точности рулевого управления во время движения и торможения.

Дрифт-кар с жесткой подвеской

Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной езды, при которой требуется мгновенная и точная реакция на действия водителя. Она обеспечивает небольшой дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивляемость крену и раскачиванию кузова. Применяется в основном на спортивных автомобилях.

Автомобиль класса “Люкс” с энергоемкой подвеской

В большинстве легковых авто применяется мягкая подвеска. Она максимально сглаживает неровности, однако делает автомобиль несколько валким и хуже управляемым. Если требуется регулируемая жесткость, на автомобиль монтируется винтовая подвеска. Она представляет собой стойки-амортизаторы с изменяемой силой натяжения пружины.

Внедорожник с длинноходной подвеской

Ход подвески – расстояние от крайнего верхнего положения колеса при сжатии до крайнего нижнего при вывешивании колес. Ход подвески во многом определяет “внедорожные” возможности автомобиля. Чем больше его величина, тем большее препятствие можно преодолеть без удара об ограничитель или без провисания ведущих колес.

Устройство подвески

Любая подвеска автомобиля состоит из следующих основных элементов:

1. Упругое устройство – воспринимает нагрузки от неровностей дорожной поверхности. Виды: пружины, рессоры, торсионы, пневмоэлементы и т.д.
2. Демпфирующее устройство – гасит колебания кузова при проезде через неровности. Виды: все типы амортизаторов.
3. Направляющее устройство – обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова. Виды: рычаги, поперечные и реактивные тяги, рессоры. Для изменения направления воздействия на демпфирующий элемент в спортивных подвесках pull-rod и push-rod применяются рокеры.
4. Стабилизатор поперечной устойчивости – уменьшает поперечный крен кузова.
5. Резино-металлические шарниры – обеспечивают упругое соединение элементов подвески с кузовом. Частично амортизируют, смягчают удары и вибрации. Виды: сайлент-блоки и втулки.
6. Ограничители хода подвески – ограничивают ход подвески в крайних положениях.

Классификация подвесок

В основном подвески подразделяются на два больших типа: зависимые и независимые. Данная классификация определяется кинематической схемой направляющего устройства подвески.

Зависимая подвеска

Колеса жестко связаны посредством балки или неразрезного моста. Вертикальное положение пары колес относительно общей оси не изменяется, передние колеса – поворотные. Устройство задней подвески аналогичное. Бывает рессорная, пружинная или пневматическая. В случае установки пружин или пневмобаллонов необходимо применение специальных тяг для фиксирования мостов от перемещения.

Отличия зависимой и независимой подвески

• простая и надежная в эксплуатации;
• высокая грузоподъемность.

• плохая управляемость;
• плохая устойчивость на больших скоростях;
• меньшая комфортабельность.

Независимая подвеска

Колеса могут изменять вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь в той же плоскости.

• хорошая управляемость;
• хорошая устойчивость автомобиля;
• большая комфортабельность.

• более дорогая и сложная конструкция;
• меньшая надежность при эксплуатации.

Полузависимая подвеска

Полузависимая подвеска или торсионная балка – это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса по прежнему остаются связанными, однако существует возможность их небольшого перемещения относительно друг друга. Данное свойство обеспечивается за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном применяется в качестве задней подвески бюджетных автомобилей.

Виды независимых подвесок

МакФерсон

Подвеска McPherson – самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Нижний рычаг соединен со ступицей посредством шаровой опоры. В зависимости от его конфигурации может применяться продольная реактивная тяга. К ступичному узлу крепится амортизационная стойка с пружиной, ее верхняя опора закрепляется на кузове.

Двухрычажная передняя подвеска

Поперечная тяга, закрепленная на кузове и соединяющая оба рычага, является стабилизатором, противодействует крену автомобиля. Нижнее шаровое соединение и подшипник чашки стойки-амортизатора дают возможность для поворота колеса.

Детали задней подвески выполнены по тому же принципу, отличие заключается лишь в отсутствии возможности поворота колес. Нижний рычаг заменен на продольные и поперечные тяги, фиксирующие ступицу.

• простота конструкции;
• компактность;
• надежность;
• недорогая в производстве и ремонте.

Двухрычажная передняя подвеска

Более эффективная и сложная конструкция. Верхней точкой крепления ступицы выступает второй поперечный рычаг. В качестве упругого элемента может использоваться пружина или торсион. Задняя подвеска имеет аналогичное строение. Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.

Пневматическая подвеска

Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом. При пневматической подвеске есть возможность регулировки высоты кузова. Также она улучшает показатели плавности хода. Используется на автомобилях класса люкс.

Гидравлическая подвеска

Амортизаторы подключены к единому замкнутому контуру с гидравлической жидкостью. Гидравлическая подвеска дает возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.

Спортивные независимые подвески

Винтовая подвеска, или койловеры – амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета.

Подвески типа push-rod и pull-rod

Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе – двухрычажная схема. Основная особенность заключается в том, что демпфирующие элементы расположены внутри кузова. Конструкция данных типов подвески очень схожа, отличие заключается лишь в расположении воспринимающих нагрузку элементов.

Различие спортивных подвесок push-rod и pull-rod

Спортивная подвеска push-rod: воспринимающий нагрузку элемент – толкатель, работает на сжатие.

Спортивная подвеска pull-rod: воспринимающий нагрузку элемент работает на растяжение.

Такая конструкция снижает центр тяжести и обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля. Подвеска pull-rod имеет более низкий центр тяжести, чем push-rod. Однако на практике их общая эффективность примерно одинакова.