2.  Подвески колесных тракторов и автомобилей

 

           

Подвески колесных тракторов разделяют на жесткие (без упругих элементов); полужесткие (с передним расположением упругих элементов); упругие (все опоры имеют упругие элементы).

В жесткой подвеске мосты непосредственно или при помощи кронштейнов жестко крепятся к остову трактора. Жесткие четырехточечные подвески применяют на погрузчиках и экскаваторах. Жесткие трехточечные подвески, у которых передний мост соединен с остовом в одной точке, применяют на хлопководческих тракторах, некоторых видах самоходных шасси, бульдозерах и канавокопателях.

В полужесткой подвеске передняя часть остова трактора соединена с  мостом упругим элементом, задняя часть остова - неподрессорена. Такие подвески имеют тихоходные землеройные машины, универсально-пропашные тракторы, а также некоторые модели колесных тракторов общего назначения.

В упругой подвеске мосты соединены с остовом трактора таким образом, что могут перемещаться один относительно другого и относительно остова в вертикальной плоскости. Такими подвесками в настоящее время оснащено большинство универсальных колесных тракторов.

Подвески автомобилей бывают только упругие.

В зависимости от типа направляющего устройства  упругие подвески делятся на зависимые  и независимые. Особенностью зависимой подвески (рис. 9.2,а) является наличие жесткой балки 8 моста, связывающей левое и правое колеса машины. Поэтому перемещение одного колеса в поперечной плоскости передается другому. В данном примере балка моста 8 подвешена к лонжеронам рамы на двух рессорах 4 при помощи кронштейнов 5 и серег 7. Полуэллиптические рессоры 4 собраны из выгнутых стальных листов разной длины. В загнутые ушки самого длинного (коренного) листа через которые проходят рессорные пальцы, шарнирно соединяющие рессору с кронштейном 5 и серьгой 7. Листы рессоры стянуты между собой хомутами 3 и соединены с балкой 8 моста стремянками 6. Через стремянки, рессоры и шарниры в кронштейнах 5 силы от колес при движении машины передаются раме. Следовательно, здесь полуэллиптическая рессора выполняет функцию направляющего устройства подвески. Хомуты 3 препятствуют сдвигу отдельных листов рессоры в боковом направлении.

Рис. 9.2. Подвески:

а зависимая; б независимая; 1 – поворотный кулак; 2 – шкворень; 3 – хомут; 4 – рессора; 5 – кронштейн; 6 – стремянки; 7 – серьга; 8 – балка моста; 9 – стойка; 10, 12 – рычаги; 11 – поперечина подрамника; 13 - пружина

При независимой подвеске рис. 9.2,б) отсутствует жесткая кинематическая связь между колесами. Каждое колесо данного моста перемещается независимо одно от другого. Здесь к поперечине 11 подрамника шарнирно прикреплены рычаги 10 и 12, концы которых также шарнирно соединены со стойкой 9. На стойке при помощи шкворня 2 закреплен поворотный кулак 1 колеса. Рычаги 10, 12 и стойка 9 образуют направляющее устройство подвески. Упругим элементом является пружина 13, установленная между нижними рычагами 12 и поперечиной 11 подрамника. 

Упругими элементами подвески обычно являются разнообразные пружины (чаще витые цилиндрические), листовые рессоры и торсионы (цельностержневые или наборные из рессорных листов, стержней, прутков прямоугольного сечения), изготовленные из качественных пружинных сталей и прошедших термическую и иную соответствующую обработку. 

Резиновые упругие элементы широко применяют в подвесках современных тракторов и автомобилей в виде дополнительных упругих устройств, которые называют ограничителями или буферами. Буфера подразделяются на буфера сжатия и отдачи. Первые ограничивают вертикальное перемещение колес вверх, а вторые вниз. При этом буфер сжатия ограничивает деформацию упругого элемента подвески и увеличивает ее жесткость. Буфера сжатия и отбоя совместно применяют обычно в независимых подвесках. В зависимых подвесках обычно применяют буфера сжатия.  

В подвесках колесных тракторов и автомобилей в качестве упругого элемента широко применяют листовые рессоры. Их преимуществом является способность воспринимать силы, действующие в разных направлениях и реактивные моменты при трогании машины с места и при торможении, т.е. рессора выполняет дополнительно функцию направляющего устройства. К основным недостаткам листовой рессоры относятся: высокое и изменяющееся со временем трение между листами и снижение долговечности, вызванное износом рессор. Оба недостатка можно устранить, применяя смазочный материал или пластмассовые прокладки между листами.

На современных тракторах и автомобилях преимущественно применяют полуэллиптические рессоры, которые лучше, чем упругие элементы других типов выполняют функцию направляющего устройства подвески.

Применение в подвеске резиновых упругих элементов позволяет получить упругую характеристику  с переменной жесткостью при одновременном выполнении этими элементами функции гасящего устройства, а также снизить число мест смазывания. Недостатками резиновых элементов являются наличие в них остаточной деформации при длительном действии нагрузки и чувствительность к  низким температурам.

У сельскохозяйственных тракторов традиционной компоновки подрессорены только передние мосты, а у тракторов автомобильной компоновки и интегральных тракторов - передние и задние мосты. Универсально-пропашные тракторы оборудованы независимыми подвесками передних колес. Подрессоривание передних колес трактора (см. рис. 8.7,а) выполняют пружины 8, размещенные внутри кронштейнов 6. На колесных тракторах общего назначения со всеми ведущими колесами одинакового диаметра широко применяется полужесткая зависимая подвеска (подрессорен только передний мост), где в качестве упругих элементов применяют полуэллиптические рессоры.

Рассмотрим несколько типовых конструкций подвесок колесных тракторов и автомобилей.   

Зависимая подвеска переднего ведущего моста трактора Т-150К (рис. 9.3) состоит из двух продольных полуэллиптических рессор 2 в качестве упругого и направляющего устройств и двух гидравлических амортизаторов 4 в качестве  устройства, гасящего колебания. 

Рессоры крепятся к раме трактора на переднем 1 и заднем 6 кронштейнах через резиновые подушки 5. С корпусом 14 ведущего моста трактора они соединены стремянками 3.

Рис. 9.3. Подвеска переднего моста трактора Т-150К:

1, 6 – передний и задние кронштейны;  2 – рессора;  3, 7 – стремянки; 4 – амортизатор; 5 – резиновая подушка; 8 – накладка; 9 – резиновый буфер; 10 – серьга; 11 – ограничитель; 12 – замок; 13 – болт; 14 – корпус ведущего моста

Перемещение переднего моста в вертикальной плоскости ограничено резиновыми буферами 9 и ограничителями 11, которые с одной стороны соединены с замком 12, а с другой через серьгу 10 с накладкой 8, прикрепленной к рессоре стремянкой 7. Для исключения раскачивания трактора при работе с бульдозером и другими навесными машинами в подвеске предусмотрен механизм блокировки, состоящий из замка 12, серьги 10 и накладки 8. Замок 12 крепится к кронштейну рамы трактора болтом 13 и пальцем соединен с ограничителем 11 или с серьгой 10, которая одним концом прикреплена к накладке 8, а другим - соединена с ограничителем 11 или с замком 12.

Для блокировки подвески нужно снять ограничитель 11, отпустить болт 13, соединить замок 12 с накладкой 8 с помощью серьги 10 (на рисунке показано штриховой линией), после этого затянуть болт 13, чтобы шлицы замка и кронштейна вошли в зацепление. 

Зависимая подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ представлена на рис. 9.4. Передняя подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ (рис. 9.4,а) зависимая, рессорная, с амортизаторами. Она включает две продольные полуэллиптические листовые рессоры 3 и два гидравлических амортизатора 7. Рессора прикреплена к балке моста с помощью стремянок 10 и накладок 4 и 6. Передний конец рессоры неподвижный, прикреплен к раме в кронштейне 1 с помощью съемного ушка 12 и гладкого шарнира, состоящего из пальца 13 и втулки 14, которая запрессована в ушко. Рессорное ушко закреплено на коренном листе рессоры на прокладке 11 двумя болтами и стремянкой 2. Задний конец рессоры скользящий, он свободно установлен в кронштейне 9, приклепанном к раме, и опирается на сухарь 16. К заднему концу рессоры приклепана накладка, предохраняющая от изнашивания коренной лист. Для предохранения от изнашивания стенок кронштейна на пальце 17 сухаря установлены вкладыши 18. Взаимное положение листов в рессоре обеспечивается посредством специальных углублений, выполненных в средней части листов. Ход переднего моста вверх ограничивается резиновыми буферами - основным 5 и дополнительным 8, которые установлены соответственно на рессорах и раме. Телескопические гидравлические амортизаторы 7 крепятся к раме и балке переднего моста с помощью резинометаллических шарниров 15 и обеспечивают гашение колебаний в передней подвеске автомобиля. 

Задняя подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ (рис. 9.4,б) зависимая, рессорная, без амортизаторов, с подрессорниками. Применение подрессорников 22 вызвано тем, что нагрузка на задний мост может меняться в значительных пределах в зависимости от массы перевозимого груза. Когда автомобиль не нагружен, работает только основная рессора 24. Подрессорник же начинает работать при определенной нагрузке, вследствие чего жесткость подвески резко возрастает.

Рис. 9.4. Подвеска грузовых автомобилей ЗИЛ: 

а передняя; б задняя; 1, 9, 19 - кронштейны; 2, 10, 20 - стремянки; 3, 24 - рессоры; 4, 6, 21, 25 - накладки; 5, 8 - буфера; 7 - амортизатор; 11 - прокладка; 12 - ушко; 13, 17 - пальцы; 14 - втулка; 15 - шарнир; 16 - сухарь; 18 - вкладыш; 22 - подрессорник; 23 - промежуточный лист

Подвеска выполнена на двух продольных полуэллиптических рессорах и двух подрессорниках. Подрессорник 22 размещен сверху основной рессоры 24 и совместно с ней прикреплен к балке заднего моста с помощью стремянок 20 и накладок 21, 25. Между основной рессорой 24 и подрессорником 22 установлен промежуточный лист 23. Для передачи нагрузки на подрессорник на раме с помощью заклепок закреплены кронштейны 19. В эти кронштейны упираются концы самого длинного листа подрессорника, которые выполнены плоскими. Передний конец основной рессоры неподвижный, а задний подвижный. Крепление концов рессоры к раме такое же, как и в передней подвеске автомобиля. Амортизаторы в задней подвеске отсутствуют, и гашение колебаний в ней осуществляется за счет трения между листами в рессорах и подрессорниках.

Задняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ (рис. 9.5) балансирная, зависимая. Основными ее частями являются две продольные полуэллиптические рессоры 3 и шесть продольных реактивных тяг 9 и 12. Каждая рессора  прикреплена средней частью к ступице 6 накладкой 1 и двумя стремянками 2. Концы рессоры свободно установлены в опорах 4, прикрепленных к балкам соответственно среднего 13 и заднего 5 ведущих мостов. Ступица 6 установлена на изготовленной из антифрикционного материала втулке на оси 7,  закрепленной в кронштейне 10, который связан с кронштейном 11 подвески, прикрепленным к лонжерону рамы автомобиля. Ступица 6 крепится на оси 7 гайкой и защищена снаружи от проникновения пыли и грязи крышкой, а с внутренней стороны - манжетами и уплотнительными кольцами. В крышке имеется отверстие с пробкой для заливки масла.

Рис. 9.5. Задняя балансирная подвеска грузовых автомобилей КамАЗ:

1 - накладка; 2 - стремянка; 3 - рессора; 4 - опора; 5, 13 - мосты; 6 - ступица; 7 - ось; 8 - шарнир; 9, 12 – штанги; 10, 11 - кронштейны

Средний 13 и задний 5 ведущие мосты соединены каждый с рамой автомобиля тремя реактивными штангами - двумя нижними 9 и верхней 12. Реактивные штанги выполняют функцию направляющего устройства подвески. Концы этих штанг закреплены в кронштейнах на раме и мостах самоподжимными шарнирами 8. Эти шарниры состоят из шаровых пальцев, внутренних и наружных вкладышей и поджимающих их пружин. Шарниры закрыты крышками, уплотнены манжетами и смазываются через масленки. 

Ход среднего и заднего мостов вверх ограничивается резиновыми буферами, которые установлены на лонжеронах рамы. Гашение колебаний в подвеске происходит за счет трения между листами рессор. 

В пневматических подвесках в качестве упругого элемента используют сжатый воздух или азот, заключенный в жесткую или упругую оболочку. При перемещении колеса трактора или автомобиля относительно остова происходит изменение объема газа в замкнутой оболочке, характер которого определяет упругую характеристику подвески.

На рис. 9.6 показаны пневматические упругие элементы, в которых газ заключен в упругую оболочку. Они представляют собой резинокордные оболочки, уплотненные по торцам и заполненные воздухом под давлением. 

Пневматические упругие элементы позволяют, изменяя статическое давление воздуха в упругих оболочках подвески, изменять дорожный просвет и поддерживать постоянным статический ход подвески при изменении на колеса трактора или автомобиля вертикальной нагрузки.

Рис. 9.6. Схемы резинокордных пневматических упругих элементов:

а двухсекционный пневмобаллон; б диафрагменный с направляющей; в диафрагменный без направляющей; г - рукавный

Пневмогидравлические упругие элементы получили распространение в последние годы в подвесках универсальных тракторов средней и высокой мощности. Упругая характеристика такой подвески зависит от изменения объема газа, заключенного в жесткую оболочку. При этом усилие от колеса трактора на объем газа передается через жидкость. Поэтому подвеску называют пневмогидравлической.