Общие сведения о ходовой части автомобилей

УДК 629.113/115

 

Составители: М.А. Жуманов, С.К. Кожатаев

 

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине: «Конструирование и расчет автомобиля» для специальности 5В071300 «Транспорт, транспортная техника и технологии»

Алматы: КазНИТУ им. К.И. Сатпаева, 2015. – С.1 – 82.

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Конструирование и расчет автомобиля» составлены в соответствии с квалификационной характеристикой специальности, государственных стандартов проведения лабораторных работ.

В работе описываются устройства, принцип работы и кинематические схемы основных агрегатов машин, которые позволяют обеспечить качественную и квалифицированную подготовку студентов по определению конструктивных особенностей автомобилей в целом, также в совокупности по механизмам и агрегатам, общие принципы их конструирования и расчета.

На основе полученных навыков самостоятельно оценивать технический уровень конструкции; определять нагрузочные режимы, действующие на детали автомобилей и тракторов.

Представленный к рецензии методические указания являются своевременными, рекомендуется к открытой печати

 

 

Список лит. – 17 назв.

 

 

Рецензент профессор Сурашов Н.Т.

Печатается по типовой учебной программе, утвержденной министерством образования и науки Республики Казахстан на 2015 год.

 

 

©КазНИТУ имени К.И. Сатпаева, 2015г.

 

ВВЕДЕНИЕ

Задача лабораторных работ по конструированию и расчета автомобиля является дать студентам знания не только по конструкции систем, агрегатов и механизмов различных типов автомобилей, но также по анализу и оценке особенности конструкции, их рабочих процессов и по расчету и определению действующих нагрузок в агрегатах и механизмах, также закрепление теоретических знаний, полученных в учебных занятиях и в процессе самостоятельной работы студентов с учебной литературой.

При выполнении лабораторных заданий от студентов требуется самостоятельное изучения их устройства, особенностей работы и безопасных методов труда под общим руководством преподавателя.

 

Изучая устройство, демонтаж и монтаж агрегатов, снятие и установку деталей, студенты получают первоначальные практические навыки проведения операций разборки-сборки, регулировки, учатся рациональному использованию инструментов, приспособлений. По мере выполнения работ их умения как исполнителей лабораторных работ совершенствуются, закрепляются навыки профессионального проведения разборки-сборки агрегатов, регулировки тепловых зазоров и др. Полученные знания помогут будущему специалисту грамотно проектировать, эксплуатировать технику, находить и устранять неисправности, выполнять операции по регулированию механизмов, обеспечивая долговечность работы машины.

 

 

Лабораторная работа № 1

Ходовая часть автомобиля

Цель работы: изучить назначение, конструкцию и работу ходовой части автомобиля.

Оборудование: ходовая часть автомобиля в составе агрегатов и в разрезе, плакаты.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с общими сведениями о ходовой части автомобилей.

2. Изучить назначение, конструкцию и составляющие ходовой части автомобилей.

3. Изучить назначение остова грузового и легкового автомобилей.

4. Изучить назначение подвески автомобиля ГАЗ-53-12.

5. Изучить работу амортизаторов.

6. Ответить на контрольные вопросы и составить отчет о проделанной работе.

Общие сведения о ходовой части автомобилей

Движитель взаимодействует с опорной поверхностью и преобразует подведенное трансмиссией вращательное движение в поступательное движение трактора или автомобиля по требуемой траектории. Различают колесные, гусеничные и полугусеничные движители. Колесный движитель – это колеса с пневматическими шинами. У гусеничного движителя опорные катки катятся по гладкому искусственному пути, который образуется бесконечной гусеничной цепью. Большая площадь опоры гусеничной цепи обеспечивает хорошее сцепление с почвой, что позволяет повысить тяговые усилия, снизить давление на почву и улучшить проходимость по сравнению с колесными движителями.

Остов – это несущая система, с помощью которой соединяются все части трактора или автомобиля в единое целое. Остовы делят на рамные, полурамные и безрамные. В первом случае остовом служит рама, которая может быть лонжеронной (из продольных балок) или хребтовой. Рамные остовы применяют на всех грузовых автомобилях, гусеничных тракторах, а также на некоторых легковых автомобилях и колесных тракторах. Полурамный остов образован корпусами трансмиссии и двумя продольными балками для установки двигателя, соединенными спереди поперечным брусом. Такой остов применен на колесных тракторах "Беларусь". Безрамный остов образуют соединенные между собой в общую жесткую систему картеры двигателя, муфты сцепления, коробки передач и заднего моста (трактор Т-25А), или им служит кузов легкового автомобиля ("Жигули", "Москвич").

Подвеска соединяет балки мостов с рамой или кузовом и служит для смягчения толчков и ударов при движении и повышения плавности хода. Подвеска колесных тракторов и автомобилей может быть зависимой и независимой, а сельскохозяйственных гусеничных тракторов – полужесткой или упругой.

Назначение, конструкция и составляющие ходовой части автомобилей. Движители автомобилей – колеса с пневматическими шипами. По выполняемым функциям колеса делят на ведущие, ведомые управляемые и комбинированные (одновременно ведущие и управляемые). У большинства автомобилей задние колеса – ведущие, передние – ведомые управляемые. Полноприводные автомобили имеют передние комбинированные колеса, а неполноприводные – два ведомых управляемых и остальные ведущие колеса. Передние и задние колеса одинакового размера. Как правило, в грузовых автомобилях передние колеса одинарные, задние из-за большой нагрузки сдвоенные, а у полноприводных автомобилей передние и задние колеса одинарные. Автомобильные колеса могут быть дисковыми и бездисковыми. Дисковое колесо состоит из диска и обода, на который надета пневматическая шина. Колеса легковых автомобилей имеют глубокий неразборный обод 1 (рис. 1.1, а), который приварен к штампованному диску 2. Диск колеса крепят к фланцу ступицы 5 шпильками 4 с гайками 3.

Дисковое колесо грузового автомобиля имеет разборный плоский обод, состоящий из непосредственно обода 3 (рис. 1.1, б), неразрезного бортового кольца 1 и разрезного замочного кольца 2. Пневматическую шину свободно надевают на плоский обод, устанавливают бортовое кольцо, которое закрепляют замочным кольцом, удерживаемым от выпадения шиной под давлением сжатого воздуха.

 

Рис 1.1. Ободья колес автомобилей:

а - легкового: 1 - обод; 2-диск; 3 - гайка; 4 - шпилька;5 - ступица; 6 - колпак; б - грузового с разрезным замочным кольцом: 1 - неразрезное бортовое кольцо; 2 - разрезное замочное кольцо; 3 - обод; в – грузового с разъемным ободом: 1 - наружный обод; 2 – распорное кольцо; 3 - гайка; 4 - болт; 6 - диск; г – грузового бездискового: 1 - обод; 2 - замочное кольцо; 3 - бортовое кольцо; 4 - покрышка; 5 - камера; 6 - ободная лента; 7 – вентиль.

В конструкции некоторых колес замочное кольцо отсутствует, а его функцию выполняет разрезное бортовое кольцо. Обод 1 (рис. 1.1, в) колеса этой конструкции выполнен разъемным, состоящим из двух частей. Внутренняя часть обода приварена к диску 5, а наружная съемная часть болтами 4 с гайками 3 крепится к диску. В середине обода установлено распорное кольцо 2, прижимающее борта покрышки к закраинам обода.

Дисковые колеса с разрезным замочным кольцом устанавливают на автомобилях ЗИЛ-130, с разрезным бортовым кольцом – на автомобилях ГАЗ-53-12, с разъемным ободом – на автомобилях ГАЗ-66 и ЗИЛ-131.

Бездисковые колеса состоят из обода и пневматической шины. Обод 1 (рис. 1.1, г) колеса имеет конические поверхности, обеспечивающие плотную посадку шины, и снабжен неразрезным бортовым 3 и разрезным замочным 2 кольцами. Колеса такой конструкции установлены на автомобилях КамАЗ-5320. Обод бездисковых колес автомобилей Урал-4320 снабжен двумя неразрезными бортовыми (с обеих сторон шины) и одним разрезным замочным кольцами. Пневматические шины служат для обеспечения достаточного сцепления с дорогой, смягчения ударов, воспринимаемых колесом, и снижения шума при движении автомобиля.

Автомобильные шины классифицируют по следующим признакам: по назначению – легковых и грузовых автомобилей; по способу герметизации – камерные и бескамерные; по форме профиля – обычного профиля (отношение высоты профиля шины к его ширине свыше 0,89, а отношение ширины профиля обода колеса к ширине профиля шины 0,65 ... 0,76), широкопрофильные (отношения соответственно 0,6 ... 0,9 и 0,76 ... 0,86), низкопрофильные (соответственно 0,7 ... 0,88 и 0,69 ... 0,76), сверхнизкопрофильные (соответственно 0,70 и 0,69 ... 0,76), арочные (соответственно 0,39 ... 0,50 и 0,9 ... 1,0), пневмокатки (соответственно 0,25 ... 0,39 и 0,9 ... 1,0); по габаритам – крупно- (ширина профиля 350 мм и более), средне-(ширина профиля 200 ... 350 мм, посадочный диаметр не менее 457 мм) и малогабаритные (ширина профиля не более 260 мм, посадочный диаметр не более 457 мм); по внутреннему давлению – высокого (более 0,6 МПа), низкого (0,15 ...0,6 МПа) и сверхнизкого (0,07 ... 0,14 МПа) давления.

Камерная шина состоит из покрышки 4 (рис. 1.1, г) и камеры 5, а грузовые шины имеют, кроме того, ободную ленту 6. Покрышка представляет собой оболочку, состоящую из каркаса 3 (рис. 1.2, а), подушечного слоя (брокера) 2, протектора 1, двух бортов 5 с сердечниками 6 и двух боковин 4.

Основная часть покрышки – каркас, состоящий из нескольких слоев (от 4 до 14) прорезиненного корда и резиновых прослоек. Корд представляет собой особую ткань из крученых нитей различных волокон (хлопка, вискозы, капрона, нейлона, лавсана) или стальной проволоки (металлокорд). Брокер связывает каркас с протектором и состоит из нескольких слоев резинокорда.

По конструкции каркаса и брокера шины делят на диагональные и радиальные. У диагональных шин нити корда (у каркаса и брокера) в смежных слоях перекрещиваются. При этом угол наклона нитей посредине беговой дорожки в каркасе и брокере составляет 45 ... 60°. В радиальных шинах угол наклона нитей корда каркаса равен нулю, а угол наклона нитей корда брокера – не менее 65°. Радиальные шины имеют меньшее число слоев корда каркаса из-за лучшей работы его нитей. Радиальная шина более эластична, имеет утолщенный протектор с увеличенной глубиной рисунка. Ей свойственны меньшие сопротивление качению и теплообразование и, как следствие этого, больший срок службы и максимальная скорость.

Долговечность автомобильных шин чаще ограничивается износом протектора – толстого верхнего резинового слоя покрышки, взаимодействующего с дорогой. Протектор имеет рисунок в виде выступов, ребер и канавок. Некоторые типы рисунков протектора показаны на рис. 1.2, б.

Рис. 1.2. Автомобильная шина:

а – устройство покрышки: 1 – протектор; 2 – брекер; 3 – каркас; 4 – боковина; 5 – борт; 6 – сердечник; 7 – ободная лента; 8 – вентиль; 9 – покрышка; 10 – камера; б – типы рисунков протектора: I – дорожный; II – универсальный; III и IV – повышенной проходимости; V – реверсный; VI – зимний с отверстиями для шипов противоскольжения

Камера – это герметичная горообразная резиновая трубка с вентилем, через который накачивают и выпускают воздух, а также проверяют давление воздуха в шине.

Бескамерная шина имеет внутри покрышки привулканизированный слой резины, а места стыка покрышки с ободом колеса уплотнены бортовой лентой.

Шина со съемным протектором радиальная, с тремя съемными протекторными кольцами. Съемные кольца заменяют при износе или при необходимости установить протектор с новым видом рисунка.

Шины с регулируемым давлением применяют на автомобилях повышенной проходимости. Централизованная подкачка шин производится компрессором. Воздух поступает в воздушный баллон с предохранительным клапаном, из него через кран управления по трубопроводам и шлангам – к запорным воздушным кранам колес, а от них – к шинам. При открытых запорных кранах колес и установке крана управления в положение "Увеличение давления" воздух под давлением поступает в шины. При переводе рукоятки крана управления в положение "Снижение давления" воздух при открытых запорных клапанах колес выходит из шин через кран управления в атмосферу. При положении крана управления "Нейтральное" и отмытых запорных клапанах колес шины отсоединены от компрессора и атмосферы, но соединены между собой и манометр показывает давление воздуха во всех шинах. При езде по труднопроходимым дорогам (заболоченная местность, снежная целина, пески и т.п.) давление воздуха в шинах снижают до 0,05 ... 0,07 МПа.

Арочные шины имеют большую ширину профиля, низкое давление и специальный рисунок протектора, что значительно улучшает проходимость автомобиля. Изготовляют их, как правило, бескамерными. Однако вследствие большой ширины ободьев и значительной массы колес применение этих шин ограничено.

Обозначение шины представляет собой совокупность цифр и букв на боковой поверхности. Первое число означает ширину профиля шины, второе – внутренний диаметр по ободу. Шины грузовых автомобилей имеют двойное обозначение: в миллиметрах и дюймах (в скобках). Например, диагональные шины автомобиля ГАЗ-53-12 имеют обозначение 240-508 (8,25-20), а радиальные – 240-508Р (8,25-20). Шины легковых автомобилей имеют обозначение в дюймах или смешанное (в миллиметрах и дюймах). Например, диагональные шины ВАЗ-2101 "Жигули" – 155-13/6,15-13; "Москвича-2140" – 165-13/6,45-13; ГАЗ-24 "Волга" – 185-14/7,35-14. Радиальная тина автомобиля ГАЗ-3102 "Волга" имеет обозначение 205/70К14, где 205 – ширина профиля (в мм), 70 – индекс серии, К – радиальная, 14 – условное обозначение посадочного диаметра.

На каждой шине указывают буквенный индекс завода-изготовителя, месяц и год выпуска, серийный номер. Например, К-V 86123456 означает Кировский шинный завод, май 1986 г., номер 123456.

Назначение остова грузового и легкового автомобилей.Остов грузового автомобиля – рама, на которой закреплены все сборочные единицы. На грузовых автомобилях применяют лонжеронные рамы, состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), соединенных поперечинами. Балки и поперечины изготовляют из специальных стальных профилей. В зонах повышенных нагрузок продольные балки могут иметь более высокий профиль. Иногда в этих зонах их усиливают местными вставками, косынками, раскосами. На продольных балках имеются кронштейны для крепления двигателя) подвески, амортизаторов, подножек, запасного колеса. К этим кронштейнам спереди крепят передний буфер, а к задней поперечине – тягово-сцепное устройство для буксирования прицепов. Такая конструкция обеспечивает высокие прочность и жесткость рамы при небольшой ее массе.

Остов легкового автомобиля– цельнометаллический безрамный кузов несущей конструкции, к которому крепят все составные части, или рама (УАЗ-3151).

Назначение подвески автомобиля ГАЗ-53-12 зависимая у обоих мостов. Передняя подвеска состоит из двух продольных полуэллиптических рессор, расположенных под продольными балками рамы автомобиля. Рессора собрана из стальных листов разной длины, которые стянуты хомутами и прикреплены к переднему мосту двумя стремянками 10 (рис. 1.3). Концы сдвоенного коренного листа 11 рессоры закреплены в резиновых опорах 8 и 13, установленных в кронштейнах 1 и 6 продольных балок рамы. Рессора при прогибе перемещается в продольном направлении в сторону ее заднего конца. Передний конец рессоры упирается в дополнительный резиновый торцовый упор 14.

Задняя подвеска состоит из двух основных 28 и двух дополнительных рессор 21, расположенных вдоль продольных балок рамы в задней части автомобиля. Основная рессора собрана из стальных листов разной длины (в задней рессоре больше листов, чем в передней) и прикреплена к раме также с помощью резиновых опор 8 и 13. Дополнительная рессора 21 упирается в кронштейны с резиновыми опорами 18. Небольшие нагрузки воспринимает только основная рессора, а между опорами 18 и концами подрессорника образуется зазор, уменьшающийся по мере увеличения нагрузки.

Листы основной рессоры и подрессорника, кроме хомутов, стянуты в средней части центровыми болтами 22 и 24. Основная и дополнительная рессоры соединены с корпусом заднего моста с помощью подкладки 29 и двух стремянок 20. Для уменьшения жесткости подвески все листы передних и задних рессор при сборке смазывают графитной смазкой.

Рис. 1.3. Подвески автомобиля ГАЗ-53-12:

а – передняя; б – задняя; 1, 3 и 6 – кронштейны; 2 – продольная балка; 4 – резиновая втулка; 5 – амортизатор; 7 и 12 – обоймы концов коренных листов передней рессоры; 8 и 13 – верхние и нижние опоры; 9 – буфер; 10 – стремянка; 11 – двойной коренной лист; 14 – торцовый упор; 15 и 25 – крышки кронштейнов; 16, 17, 26 и 27 – обоймы концов коренных листов задней рессоры; 18 – опора дополнительной рессоры; 19 – накладка; 20 – стремянка;21 – дополнительная рессора; 22 и 24 – центровые болты; 23 – подкладка; 28 – основная рессора; 29 – подкладка стремянок.

Амортизаторы.Чем мягче упругий элемент подвески, тем меньше ударов и толчков передают колеса от неровностей дороги раме или кузову автомобиля. Однако мягкие упругие элементы имеют большую амплитуду колебаний, которые затухают более продолжительное время. Для быстрого гашения колебаний подрессоренных масс на автомобилях применяют специальные устройства, называемые амортизаторами.

На всех легковых автомобилях и большинстве передних подвесок грузовых автомобилей устанавливают телескопические амортизаторы гидравлического типа. Сопротивление колебательным движениям в амортизаторе такого типа создает жидкость, перетекающая через небольшие отверстия из одной полости в другую. При этом с увеличением скорости относительных перемещений колеса и рамы (кузова) резко возрастает гидравлическое сопротивление амортизатора.

Гидравлические амортизаторы заполняют специальной жидкостью, вязкость которой мало зависит от температуры окружающей среды.

Колебательные движения можно представить состоящими из хода сжатия упругого элемента и хода отдачи. По принципу действия амортизаторы делят на одно- и двусторонние. Односторонние амортизаторы гасят колебания лишь во время хода отдачи, а, двусторонние поглощают энергию колебаний как при ходе сжатия, так и при ходе отдачи. На современных автомобилях применяют амортизаторы двустороннего действия.

Рабочий цилиндр 18 (рис. 1.4) телескопического амортизатора двустороннего действия. Часть ссужающего его наружного корпуса 17 заполнена жидкостью. Внутри цилиндра расположен поршень 14 со штоком 19. Сверху цилиндр закрыт направляющей 20 штока, а снизу – днищем, являющимся корпусом клапана сжатия. В поршне имеются отверстия 6, закрываемые сверху тарельчатым перепускным клапаном 5 отдачи, и отверстия 15, закрываемые снизу клапаном 7 отдачи с пружиной 8. В корпусе клапана сжатия выполнены два ряда отверстий по окружности большого и малого диаметров: отверстия 13, закрываемые сверху перепускным клапаном 9, и отверстия, зарываемые снизу клапаном 10 с пружиной 11. Шток поршня уплотнен резиновыми и войлочными сальниками.

Рис. 1.4. Амортизатор:

1 – проушина; 2 – гайка резервуара; 3 – сальник штока; 4 – сальник гайки резервуара; 5 – перепускной клапан;6 – отверстие наружного ряда;7 – клапан отдачи; 8, 11 и 22 – пружины;– перепускной клапан сжатия;– клапан сжатия; 12 – гайка; 13 – отверстие перепускного клапана;14 – поршень; 15 – отверстие внутреннего ряда; 16 – поршневое кольцо; 17 – корпус резервуара;18 – рабочий цилиндр; 19 – шток поршня;20 –направляющая штока; 21 – сальник;23 – обойма сальников; 24 – сальники штока; А – отверстие для слива жидкости в резервуар; Б – полость резервуара.

При плавном ходе сжатия поршень со штоком опускается вниз и вытесняет основную часть жидкости из пространства под поршнем в пространство над поршнем через перепускной клапан 5 отдачи.

Часть жидкости, равная по объему вводимому в цилиндр штоку, через калиброванные отверстия клапана 10 сжатия перетекает в полость Б резервуара.

Калиброванные отверстия создают для жидкости сопротивление, пропорциональное квадрату скорости ее истечения. Поэтому при резком ходе сжатия под возросшим давлением жидкости клапан 10 сжатия открывается на большую величину, преодолевая сопротивление пружины 11. Вследствие этого уменьшается сопротивление перетеканию жидкости.

Во время хода отдачи поршень со штоком движется вверх. Давление жидкости над поршнем повышается, перепускной клапан 5 закрывается, а клапан 7 отдачи приоткрывается, и жидкость через отверстия 15 перетекает в пространство под поршнем. Необходимое сопротивление амортизатора создается упругостью пружины 8. Часть жидкости, равная по объему выводимому из цилиндра штоку, через отверстия 13 и открытый перепускной клапан 9 сжатия перетекает обратно из полости Б в рабочий цилиндр. При резком ходе отдачи жидкость открывает клапан 7 отдачи на большую величину, преодолевая сопротивление пружины 8.

Содержание отчета

В отчете лабораторной работе №1 должны быть представлены следующие сведения:

-цель работы;

-общие положения;

-порядок выполнения работы и результаты экспериментов;

-выводы и заключения.

1.3 Контрольные вопросы

1. Составляющие ходовой части автомобиля.

2. Какие бывают движители у автомобилей?

3. Какие виды остова вы знаете?

4. Назначение подвески, зависимая и независимая подвески.

5. Из чего состоит дисковое колесо автомобиля?

6. Расскажите о бездисковых колесах.

7. Назначение пневматической шины.

8. По каким признакам классифицируются автомобильные шины?

9. Чем отличаются диагональные и радиальные шины.

10. Расскажите о бескамерной шине.

11. Как обозначаются шины?

12. Что такое остов автомобиля?

13. Расскажите о подвеске автомобиля.

14. Назначение и работа амортизатора.