Устройство рессоры грузового автомобиля

От подвески грузового автомобиля зависят не только плавность хода и расход топлива, но и проходимость машины, безопасность движения, устойчивость, надежность, долговечность грузовика. К основным элементам подвески относятся: рессоры, реактивные тяги, амортизаторы. Главные задачи пружин и рессор – удержание кузова на заданной высоте. На тяжелых грузовиках используются в качестве упругих элементов стальные полуэллиптические рессоры или пневморессоры при применении пневматической подвески.

Система подвески грузовика: поглощает удары, вызванные неровностями дороги; контролирует крен кузова при прохождении поворотов; поддерживает высоту уровня кузова в зависимости от степени загрузки; гасит инерционные колебания кузова, когда автомобиль быстро ускоряется или тормозит; обеспечивает максимально комфортную езду по неровной дороге.

Рессоры грузовых автомобилей выполняют очень важную роль в подвеске, гася кинетическую энергию колебаний, передающихся на кузов грузовика от неровностей дорожного покрытия. Рессора состоит из нескольких металлических листов, имеющих различную длину. Главной особенностью рессоры является различная жесткость ее листов. Как правило, самый длинный лист крепится с помощью специальных кронштейнов к раме автомобиля, все последующие стяжками крепятся к нему, в центре листы скреплены специальным болтом. Когда машина наезжает на какую-нибудь неровность дороги, самый длинный лист рессоры прогибается, тем самым принимая на себя часть образовавшейся кинетической энергии. Как только прогиб достигает определенной величины, начинает прогибаться следующий за ним лист, имеющий меньшую длину, перераспределяя нагрузку. Получается, что чем большее количество рессорных листов участвуют в работе, тем сильнее сила сопротивления. В итоге, наезд на неровность дорожного покрытия гасится встречным сопротивлением рессоры, следовательно, кузову сообщается лишь маленькая часть энергии от удара. Отметим, что рессоры рассчитаны на полную загрузку грузовика. Однако, на незагруженном транспортном средстве рессоры не будут гасить колебания. Рессоры стремятся делать максимально длинными, поскольку возникающие в них напряжения обратно пропорциональны квадрату длины. При недостаточной длине в коренном листе могут возникнуть большие напряжения, для уменьшения которых кривизну остальных листов делают такой, чтобы они воспринимали часть нагрузки коренного и нескольких следующих за ним листов, разгружая их. На современных грузовых автомобилях применяются параболические малолистовые (2х,3х листовые) рессоры, которые благодаря своей мягкости обеспечивают высокую плавность хода и комфорт при движении.

Рессоры изготавливают из специального металлургического проката рессорной полосы. Сначала происходит нарезка заготовок, потом отдельные листы рессоры прокатывают до получения нужной формы. Закалка заготовок происходит на линии термической обработки. Дробеструйная обработка или поверхностный наклеп способствует поверхностному упрочнению металла. Затем, из нескольких листов рессоры собирают в единое изделие. После сборки проверяют геометрию размеров и проводят цикл испытаний на специальном стенде.

Все эти этапы производства строго соблюдают зарекомендовавшие себя производители, поставляющие рессоры на конвейер. Тщательный контроль качества позволяет выдерживать заданную геометрию деталей. Расхождение размеров двух рессор даже на несколько миллиметров может привести к нежелательным последствиям: перекосу положения моста и, соответственно, быстрому износу шин и уводу автомобиля в сторону. Несоответствие прогиба рессор на одной оси ведет к крену кабины и рамы автомобиля.

Экономия недоброкачественных производителей на материале, нарушении технологии термообработки приводит к тому, что в процессе эксплуатации рессора быстро теряет свою геометрическую форму (разгибается).

Технические характеристики рессор на грузовики европейского производства:

— Антифрикционные проставки уменьшают трение на краях рессоры при максимальной загрузке.

— Графитовое покрытие способствует дальнейшему снижению трения между листами и проставками.

— Стремянки выравнивают и соединяют листы между собой.

— Специальное дробеструйное упрочнение краев листа снижает внутреннее напряжение в металле рессор для грузовиков помогает удвоить их срок службы.

— Плоское посадочное место обеспечивает надежное крепление рессор к мосту автомобиля и снижает напряжение металла в месте крепления.

— Тестирование на изгиб и максимальную нагрузку позволяет убедиться в надежности рессор для грузовиков и их соответствии требуемым характеристикам.

В последнее время большей популярностью пользуются малолистовые или даже однолистовые рессоры. Тяжелые грузовики (в основном строительного профиля), как правило, имеют два задних моста (оси), поскольку две трети от общей нагрузки и более приходится на задние оси. Задние оси должны быть расположены как можно ближе друг к другу, чтобы при прохождении поворотов шины меньше изнашивались. На тележку (две задние оси) обычно устанавливается рессорная балансирная подвеска, рессора в таком случае, концами опираясь на каждый из двух мостов, является «перевернутой».

Пневмоподвески

В настоящее время достаточно распространенно сочетание подвесного моста с пневмоподвеской. Пневматическая подвеска – вид подвески, обеспечивающий регулирование уровня кузова относительно дороги и поддержания его постоянного уровня независимо от нагрузки за счет применения пневматических упругих элементов. Пневмоподвеска обеспечивает исключительно высокую плавность хода за счет регулировки жесткости. Грузовик не кренится на крутых поворотах и более устойчив на больших скоростях. Создание и регулирование давления в пневматической подвеске осуществляется с помощью электронной системы управления, которая включает воздушный датчик давления, блок управления и исполнительные устройства.

В случае если транспортное средство не загружено, подвесной мост может быть поднят. Тем самым экономится дизельное топливо и не изнашиваются автошины. При перегрузке транспортного средства подвесной мост автоматически опускается, чтобы компенсировать нагрузку. Чем выше давление воздуха в пневморессоре, тем большую нагрузку может нести транспортное средство. В этом основное преимущество пневморессоры перед стальной листовой рессорой. В случае со стальной рессорой для увеличения грузоподъемности транспортного средства или изменения высоты кузова надо менять саму рессору.

Как правило, пневморессоры лишены жесткой связи с рамой, и чтобы обеспечить связь между мостом и рамой применяются полурессоры.

Эксплуатация и ремонт

Срок эксплуатации рессор зависит от качества дорог и стиля управления грузовиком.

Чаще всего рессоры выходят из строя по причине:

— износ сайлентблоков, вследствие чего разбиваются посадочные места для них в рессоре

— выход из строя амортизаторов ведет к поломке рессоры из-за неконтролируемой раскачки кузова на неровной дороге.

Чтобы подвеска грузовика выдерживала большие нагрузки на российских дорогах, важно использовать качественные рессоры. Для увеличения срока службы рессор ведущие производители используют: качественную сталь, специальную термообработку поверхности рессоры, поверхностный наклеп. Именно на этом зачастую экономят недобросовестные производители. Они могут изготавливать рессоры из низкокачественных материалов, не выдерживать необходимый режим закалки и наклепки, что ведет к катастрофическому падению срока службы и возрастанию вероятности выхода подвески из строя во время движения грузовика по трассе. Хорошо известно, что поломка рессоры во время движения автопоезда на высокой скорости, приводит к потере управления машиной и, соответственно, серьезным авариям. Если ломается правая рессора, то автопоезд вылетает на обочину, а если левая — то грузовик может вынести на полосу встречного движения. Выход из строя грузовика в дороге грозит его владельцу серьезными финансовыми потерями, в виде упущенной выгоды от невыполненных рейсов и потерей деловой репутации.

Поэтому, своевременное ТО рессоры поможет обеспечить долгую работу подвески. Следует периодически осматривать на предмет повреждений рессоры и их компоненты: втулки, пальцы или болты, сайлентблоки, прокладки между листами. Если какие либо составляющие вышли из строя, то их нужно заменить. В противном случае из-за неисправного болта или сайлентблока может сломаться вся рессорп. Если ТО вполне можно провести своими силами, то заменять рессоры лучше всего на специализированном сервисе. Долгий срок службы является определяющей характеристикой при выборе рессоры, ведь сломанные рессоры не подлежат ремонту, их необходимо заменять на новые.

Наиболее известные производители качественных рессор: K+F, Schomaecker, Weweler и др. Weweler — известная во всем мире компания, которая занимается проектированием и производством листовых и параболических рессор, деталей подвески и сопутствующих товаров для коммерческого транспорта. При производстве рессор компания Weweler использует уникальные сплавы и высококачественную сталь, поэтому изделия этой фирмы отличает долговечность и высокий уровень износостойкости.

В магазинах компании «Коммерческий транспорт» представлен широкий ассортимент качественных рессор Weweler. Квалифицированные специалисты сервисной станции «Коммерческий транспорт» выполнят работы по замене рессор и дадут подробные рекомендации по их грамотной эксплуатации.

Рессорная подвеска: принцип работы и виды

Рессорная подвеска – одна из разновидностей подвески автомобиля. В качестве основных упругих элементов используются рессоры –металлические листы различной длинны, уложенные в несколько рядов и скрепленные при помощи специальных хомутов, стремянок. Рессора (от фр. resort – пружина), как правило, имеет форму половинки эллипса.

Назначение

На некоторых моделях автомобилей устанавливается подвеска рессорного типа, чаще всего это грузовые автомобили, или серьезные машины для эксплуатации вне дорог, которая предназначена для решения следующих задач:

• Повышение плавности движения
• Обеспечение преодоления сложных участков дороги
• Снижение нагрузки на трансмиссию
• Увеличение грузоподъёмности, по сравнению с другими типами подвески

Конструкция рессорной подвески обеспечивает:

• Гашение колебаний обеспечивают амортизаторы, они нужны для обеспечения постоянного сцепление шин с дорожным полотном, уменьшая продольное раскачивание автомобиля .
• Соединение кузова с подвеской. Достигается благодаря использованию системы рычагов, связывающую ходовую часть и раму или кузов автомобиля.

Концы рессоры крепятся к кузову при помощи специальной серьги (стальная качающаяся скоба), или шарнирного соединения. Благодаря такому типу соединения листовая рессора надежно фиксируется по отношению к кузову автомобиля и, одновременно, может перемещаться в продольном направлении.
К средней части рессоры крепится мост, чаще всего задний, для этого используются детали под названием стремянки.

Сфера применения

В современных легковых авто рессорная подвеска почти не встречается. Чаще ее можно увидеть у техники с большой грузоподъемностью – грузовых транспортных средств, трейлеров и т. п.

Некоторые производители современных авто используют однолистовые рессоры, работающие в паре с амортизатором и позволяющие снижать интенсивность колебаний кузова во время движения транспортного средства.

У данного типа подвески уровень комфортности во время езды существенно ниже по сравнению с другими типами подвесками. Кроме того, из-за конструктивных особенностей подвески ограничивается ход рулевой рейки (основной элемент системы рулевого управления), что снижает точность и четкость управления автомобилем.

Разновидности используемых рессор

Для современных авто серийного производства используются следующие типы упругих элементов рессорной подвески:

Много листовые, одно листовые и совмещенные, состоящие из нескольких блоков ,они чаще всего применяются на грузовиках, пока нет нагрузки работает только один блок рессор.

Также встречается торсионный тип, который представляет собой упругий стальной стержень, работающий на скручивание.

Для изготовления рессор применяется специальная конструкционная листовая сталь следующих марок:

Использование вышеперечисленных марок стали повышает механическую износостойкость готовых изделий.

Преимущества и недостатки

К плюсам использования рессор в подвеске автомобиля можно отнести:

• Простоту изготовления деталей
• Низкую стоимость листов
• Высокую надежность, которая обеспечивается толстым слоем металла
• Доступность использования на дорогах с разным качеством поверхности

Из недостатков выделяют следующие:

• Большой вес системы
• Необходимость постоянного ухода, частого обслуживанияи переборки

Как продлить эксплуатационный ресурс

Чтобы рессорная подвеска эффективно работала в течение длительного времени, необходимо обеспечить правильную эксплуатацию автомобиля и уделять внимание вопросам технического обслуживания. Периодические осмотры состояния рессор и своевременные чистки предотвратят преждевременный износ листов.

В процессе повседневной эксплуатации автомобиля желательно выбирать ровные асфальтированные дороги с качественным покрытием. А при перевозке грузов не следует превышать допустимый тоннаж.

На износ рессор также влияет качество управления автомобилем. Не следует допускать резких разгонов и торможения, рванного темпа езды. При появлении скрипа в нижней части кузова рекомендуется проверить наличие смазки в соприкасающихся поверхностях, а также подтянутьстремянки.

Правильная эксплуатация автомобилей с рессорной подвеской – гарантия длительной, безупречной службы как рессор, так и самого ТС.

Подвески грузовиков

Продолжение темы о подвесках, использующихся на коммерческом транспорте

При создании грузового автомобиля подвеске уделяется все большее внимание. Ведь от ее совершенства зависят не только плавность хода, но и проходимость машины, безопасность движения, устойчивость, надежность, долговечность грузовика и даже расход топлива.

Как известно, грузовые автомобили работают на дорогах разных категорий: от магистральных автострад до грунтовых дорог в строительных карьерах, не говоря уже о бездорожье. В зависимости от конкретных условий конструктор выбирает величину дорожного просвета машины между поверхностью дороги и нижними точками ходовой части и ее органов. Чем хуже условия, в которых предстоит работать машине, тем просвет должен быть больше, несмотря на некоторые негативные последствия, а именно: повышение центра тяжести, снижение устойчивости и т.д.

На современных грузовых автомобилях можно встретить как зависимые, так и независимые подвески колес. При этом в силу экономической целесообразности наибольшее распространение получили рессорные подвески жестких балок мостов и только на магистральных тягачах в качестве упругих элементов прижились пневмобаллоны. Большее разнообразие конструктивных схем наблюдается на специальных военных машинах, к стоимости которых не предъявляются столь жесткие требования, как у обычных коммерческих грузовиков. На военных машинах можно встретить пружины и торсионы, гидропневматические элементы и стеклопластиковые рессоры, однако не эти транспортные средства будут объектом нашего внимания. Для нас наибольший интерес представляют действительно массовые конструкции. Начнем знакомство с самых характерных из применяемых рессорных подвесок. Оценим их «плюсы» и «минусы».

Чем хороша рессора? Тем, что это уникальное устройство (оно, между прочим, в несколько раз старше самого автомобиля. – Ред.) в подвеске играет сразу едва ли не все роли. Она и упругий элемент, и направляющий аппарат. Ее использование облегчает сборку и ремонт машины. Рессора проста по конструкции и в ремонте, но не лишена и целого ряда серьезных недостатков. К главным из них относятся: высокое межлистовое трение, способное сильно ухудшить плавность хода на хорошей дороге, а также большая материалоемкость в сочетании с технологической сложностью при производстве листов.

Листы для рессор изготавливают из дорогой, высокопрочной стали, содержащей кремний и марганец (55ГС, 55С2, 60С2), а также хром и никель (50ХГ). Чтобы рессоры могли выдерживать высокие, многократно повторяющиеся напряжения, возникающие во время прогиба, на поверхности листов после термообработки не должно быть обезуглероженных участков, трещин и других дефектов, а этого можно добиться только при довольно дорогом технологическом процессе. Предел текучести стали, идущей для изготовления листов рессоры, должен быть не менее 1 150 Н/см 2 . Отсюда и высокая стоимость рессоры.

Рессоры стремятся делать возможно более длинными, поскольку возникающие в них напряжения обратно пропорциональны квадрату длины. При недостаточной длине в коренном листе могут возникнуть большие напряжения, для уменьшения которых кривизну остальных листов делают такой, чтобы они воспринимали часть нагрузки коренного и нескольких следующих за ним листов, разгружая их.

Несмотря на то, что рессоры известны уже несколько столетий, их долговечность, обусловленная начальными напряжениями, сложным напряженным состоянием, динамическим и повторяющимся воздействием разнообразных сил, остается невысокой. По сравнению с торсионами и пружинами рессора работает в менее благоприятных условиях; ее усталостная прочность в 4 раза меньше, чем у торсиона. В настоящее время при эксплуатации в хороших дорожных условиях (асфальтовое покрытие) долговечность рессор магистральных грузовиков составляет 100 – 150 тыс. км пробега, но в плохих условиях (грунтовые дороги, работа на стройках) она падает вдвое и доходит до 10 – 15 тыс. км в случае применения рессор, изготовленных ремонтными предприятиями.

Листы рессоры имеют в свободном состоянии разную кривизну, поэтому уже при сборке в них появляются начальные напряжения (наибольшие в коротких листах). Рессора, являющаяся упругим и направляющим элементом подвески, испытывает изгиб в вертикальной плоскости, прогиб от вертикальных сил, воспринимает продольные силы и их моменты, а также осевое сжатие от продольных сил, изгиб в горизонтальной плоскости от боковых сил и кручение от их моментов. Самым напряженным является коренной лист, поэтому его делают или толще остальных, или для усиления ставят два-три коренных листа.

Для увеличения долговечности рессор применяют некоторые приемы, к которым относятся:

а) разгрузка рессоры от некоторых действующих сил. Для уменьшения скручивания рессоры концы ее заделывают в резиновые опорные подушки, а введением дополнительного упора ограничивают изгибающий момент, действующий на рессору при торможении. Дополнительные тяги (соединяющие мост и раму) в настоящее время устанавливаются на большинстве рессорных передних подвесок, концы рессор при этом крепят к кузову двумя стремянками;

б) уменьшение напряжений в рессоре. Это достигается ограничением средних амплитуд колебаний колеса относительно кузова введением дополнительно упругих элементов (например, резиновых, работающих на старте) и достаточного увеличения сопротивления амортизаторов. Напряжения могут быть уменьшены изменением формы поперечного сечения листов, что вызывает перераспределение нормальных напряжений. Последнее требует пояснения.

В напряженной рессоре верхняя часть сечения работает на растяжение, нижняя – на сжатие. При прямоугольном сечении рессоры расстояние от нейтральной линии до наиболее удаленных точек (верхних и нижних) одинаково, поэтому одинаковы и наибольшие рабочие напряжения – растягивающие и сжимающие. Поломки рессор чаще всего бывают усталостного происхождения. При переменных напряжениях пределы выносливости стали становятся разными: меньшими при растяжении и большими при сжатии. В связи с этим были предложены сечения листов, при которых наибольшие напряжения растяжения меньше, чем наибольшие напряжения сжатия. Если сечение имеет кромки или одну канавку, то нейтральная линия смещается вверх, расстояние до наиболее удаленных точек сечения уменьшается, соответственно падают напряжения расстояния;

в) упрочнение рессоры. Усталостные разрушения рессорного листа начинаются с очагов, возникающих на поверхности, испытывающей растягивающие напряжения, или в углах сечения. В связи с этим широкое применение получило поверхностное упрочнение дробеструйной обработкой часто одного коренного листа со стороны, испытывающей растяжение. Эффект от обдувки значительно повышается при использовании межлистовых прокладок. Межлистовое трение приводит к появлению зон с высокими контактными напряжениями, что в условиях колебаний вызывает задиры на поверхности листов и в конечном счете появление очагов общего разрушения. Это явление ослабляется при введении межлистовых прокладок.

Коррозия в процессе эксплуатации автомобиля значительно ослабляет эффект поверхностного упрочнения. Именно это объясняет то, что некоторые владельцы «Волг» рессоры задней подвески заключают в чехлы. Срок службы рессорной подвески ограничивается в большой степени износом шарниров. Применение резиновых и пластмассовых втулок, устанавливаемых в шарнирах, способно эту проблему снять, но только для не тяжелой техники (обычно до 6 т полной массы).

Недостатком рессор является их линейная характеристика жесткости (т.е. прогиб пропорционален прикладываемому усилию), в то время как желательно иметь прогрессивное увеличение жесткости по мере прогиба. Некоторого изменения жесткости рессоры можно достичь установкой серьги с наклоном (на легких и средних грузовиках) или за счет цилиндрической задней опоры (на тяжелых грузовиках). Но оба способа позволяют реализовать нелинейность лишь в очень малых пределах.

Изменение жесткости рессорной подвески чаще всего достигают введением подрессорника или нижней дополнительной (иногда однолистовой) рессоры, делающей характеристику подвески прогрессивной (жесткость ступенчато увеличивается при ходе колеса вверх).

Трение в рессоре в прошлом позволяло обходиться без специальных амортизаторов в подвеске грузовых автомобилей, что удешевляло машину и упрощало уход за ней. В настоящее время скорости движения грузовиков выросли настолько, что для обеспечения безопасности движения и плавности хода установка амортизаторов стала необходима, так же, как и борьба с трением в листах рессор. Причин две: из-за неблагоприятного закона изменения трения и нестабильности его величины при эксплуатации. При малых толчках, когда сила, передающаяся через рессору, меньше силы трения между листами, рессора «блокируется», неровности компенсируются только шинами, и плавность хода значительно ухудшается. Те же силы трения при колебаниях большой амплитуды не способствуют достаточному их затуханию. У рессор, работающих без смазки, сила трения может достигать 25% от упругой силы рессоры. Для обеспечения хорошей плавности хода автомобиля сила трения не должна превышать 5 – 8%. Замечено, что в грузовых автомобилях с высокой посадкой водителя силы межлистового трения вызывают крайне неприятные колебания головы водителя вдоль продольной оси машины.

Для уменьшения межлистового трения изготовители применяют малолистовые рессоры (в том числе однолистовые переменной толщины и ширины), листы специальной формы, вводят смазку и вставки между листами.

Продолжение темы о подвесках, использующихся на коммерческом транспорте