Мастер-класс "Изучение устройства подвесок"
материал

                                 «УТВЕРЖДАЮ»

Руководитель УП ГБПОУ «КАТ № 9»

___________________Э. Р. Ризванова

                                         «03» сентября 2018 г.

МАСТЕР-КЛАСС ПО ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ «ТЕХНОЛОГИЯ»

НАПРАВЛЕНИЕ: АВТОМЕХАНИК

1. Тема: Изучение устройства подвесок

2. Возрастной диапазон обучающихся (класс): 7

3. Время, отводимое на проведение урока: 45 минут

4. Место проведения: ГБПОУ «Колледж автомобильного транспорта № 9», аудитория № 309

Цели:

- активизировать изученные учащимися в школе физические и технические процессы;

- ознакомить учащихся с техникой безопасности при работе с агрегатами и узлами автомобиля;

- прививать профессиональные и этические нормы при работе и общении в профессиональной среде;

- воспитывать у учащихся чувство индивидуальной ответственности, способность к личностному и профессиональному самоопределению учащихся, их социальной адаптации.

Оборудование: интерактивная панель «Московской электронной школы», презентация

Ход мастер-класса:

1. Оргмомент. Ребята готовятся к уроку. Педагог организует учебную среду.

2. Вступительное слово педагога. СЛАЙД № 1. Назначение и общее устройство подвески

Назначение. Подвеска автомобиля осуществляет упругую связь рамы или кузова с мостами и колёсами. Подвеска предназначена для смягчения и гашения колебаний и ударов, передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля.

На современных автомобилях применяют два типа подвесок: зависимые и независимые.

Зависимая подвеска объединяет колеса жесткой балкой и имеет жесткую связь между левым и правым колёсами, в результате чего перемещение одного из них в поперечной плоскости передается другому и вызывает наклон кузова (Слайд № 1). Зависимая подвеска вследствие своей простоты имеет высокую надёжность.

Независимая подвеска характеризуется отсутствием жесткой связи между колесами одного моста (Слайд № 1). Каждое из колёс подвешено к кузову независимо от других. При наезде одним колесом на неровность дороги колебания его не передаются другому колесу, уменьшается наклон кузова и повышается устойчивость автомобиля. На современных легковых автомобилях независимая подвеска используется в качестве основной конструкции передней и задней подвесок.

                                а                                                         б

Схема работы подвески колес автомобиля: а – зависимой; б – независимой

Общее устройство подвески. Подвеска автомобиля состоит из следующих частей:

упругого элемента, направляющего элемента, гасящего элемента, стабилизатора поперечной устойчивости, опоры колеса и элементов крепления.  

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. Различают металлические и неметаллические упругие элементы.

К металлическим упругим элементам относятся листовые рессоры, цилиндрические пружины, торсионы (стержни, работающие на скручивание). В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости. Листовая рессора применяется в основном на грузовых автомобилях.

Неметаллические упругие элементы обеспечивают упругие свойства подвески за счет упругости резины, сжатого воздуха или жидкости. К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические упругие элементы. Резиновые упругие элементы (буферы, отбойники) обычно используются дополнительно к металлическим упругим элементам.  

Работа пневматических упругих элементов основана на упругих свойствах сжатого воздуха. Они обеспечивают высокую плавность хода и возможность поддержания определенной величины дорожного просвета.  

Гидропневматический упругий элемент представляет собой специальную камеру, разделенную эластичной перегородкой и заполненную с одной стороны газом, с другой – рабочей жидкостью.  

Направляющий элемент подвески передает толкающие, тормозные и боковые усилия от колес на раму или корпус автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др. При пружинной подвеске роль направляющего устройства выполняют рычаги и штанги подвески, при рессорной – сама листовая рессора.

Гасящий элемент подвески – амортизатор – для гашения колебаний кузова автомобиля, возникающих за счет свойств упругого элемента при движении автомобиля по неровным дорогам. Работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны). На современных автомобилях применяются в основном гидравлические и газогидравлические (газонаполненные) телескопические амортизаторы двойного действия. В ряде конструкций амортизаторов предусмотрена возможность изменения демпфирующих свойств: ручная регулировка клапанов перед установкой амортизатора на автомобиль; применение электромагнитных клапанов с изменяемой площадью калибровочных отверстий; изменение вязкости рабочей жидкости за счет воздействия электромагнитного поля.

Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля. Стабилизатор представляет собой упругую штангу, соединенную через стойки с элементами подвески. Стабилизатор может устанавливаться на переднюю и заднюю ось.

Опора колеса (для передней оси – поворотный кулак) воспринимает усилия от колеса и распределяет их на другие элементы подвески (рычаги, амортизатор).  

Элементы подвески соединяются между собой и с кузовом автомобиля с помощью элементов крепления. В подвеске используются в основном три вида креплений: жесткое болтовое соединение; соединение с помощью эластичных элементов (резино-металлические втулки, сайлент-блоки); шаровой шарнир (шаровая опора). Эластичные элементы используются для присоединения элементов подвески к кузову и в отдельных случаях к опоре колеса. Соединение с кузовом осуществляется через подрамник. Эластичные элементы гасят вибрации определенной частоты и тем самым снижают уровень шума в подвеске. Шаровой опорой называется вид шарнирного соединения, которое обеспечивает правильную геометрию поворота ведущих колес. Шаровая опора устанавливается на нижнем рычаге передней подвески, а также на конце тяги рулевого механизма. Для удобства эксплуатации шаровые опоры делают съемными.  

3. СЛА ЙД № 2. Амортизаторы

Различают следующие конструкции амортизаторов: однотрубные (один цилиндр) и двухтрубные (два цилиндра), гидравлические и газогидравлические. Двухтрубные амортизаторы короче однотрубных, имеют большую область применения, поэтому шире используются в конструкции автомобилей. У однотрубных амортизаторов рабочая и компенсационная полости расположены в одном цилиндре. Изменение объема рабочей жидкости, вызванное температурными колебаниями, компенсируется за счет объема газовой полости. Двухтрубный амортизатор включает две трубы, расположенные одна в другой. Внутренняя труба образует рабочий цилиндр, а внешняя – компенсационную полость.  

Схема, иллюстрирующая принципиальную разницу в конструкциях разных типов амортизаторов, представлена на Слайде № 2

Принципиальные схемы амортизаторов: 1 – двухтрубные гидравлические; 2 – однотрубные газогидравлические с газом высокого давления; 3 – двухтрубные газогидравлические с газом низкого давления; А – воздух под атмосферным давлением; Б – газ (азот) под давлением; В – масло

4. СЛАЙД № 3. Амортизаторы. Гидравлические амортизаторы

Гидравлические амортизаторы. Основными деталями амортизатора являются цилиндр, шток с поршнем, цилиндрический резервуар, клапаны (сжатия, отдачи, впускного и перепускного). В поршне выполнены калиброванные отверстия. На Слайде № 3 представлено общее устройство обычного двухтрубного гидравлического амортизатора.

Амортизатор в сборе: 1 – проушина; 2 – ограничитель клапана сжатия; 3 – корпус клапана сжатия; 4 – клапан сжатия; 5 – впускной клапан; 6 – резервуар; 7 – цилиндр; 8 – клапан отдачи; 9 – поршень; 10 – перепускной клапан; 11 – шток; 12 – кожух; 13 – направляющая втулка штока; 14 – нижнее уплотнительное кольцо; 15 – сальник; 16 – верхнее уплотнительное кольцо; 17 – обойма сальников; 18 – гайка резервуара; 19 – шайба; 20 – защитное кольцо; 21 – сальник штока; 22 – буфер отбоя (для пружинной подвески)

Шток в верхней части соединен с кронштейном рамы (или кузова), а нижняя часть резервуара – с осью или балкой моста. В резервуар гидравлического амортизатора заливают амортизаторную жидкость или смесь, состоящую из 50 % трансформаторного масла и 50 % турбинного.

5. СЛАЙД № 4. Амортизаторы. Принцип действия амортизатора

Принцип действия амортизатора основан на том, что сопротивление жидкости при перетекании её через малые отверстия тормозит перемещение движущихся частей амортизатора, т. е. гидравлический амортизатор гасит колебания за счет сопротивления, возникающего при перетекании жидкости через калиброванные отверстия из полости «А» в полость «В» и обратно (Слайд № 4)

Схема действия гидравлического амортизатора: 1 – верхняя проушина; 2 – защитный кожух; 3 – шток; 4 – цилиндр; 5 – поршень с клапанами сжатия и «отбоя»; 6 – нижняя проушина; 7 – ось колеса; 8 – кузов автомобиля

Амортизаторы двустороннего действия оказывают сопротивление при прогибе и при отдаче упругого элемента. При наезде колеса на препятствие рессора или пружина прогибается и амортизатор сжимается. Поршень перемещается вниз, и жидкость через клапан сжатия и калиброванные отверстия перетекает в полость над поршнем. Одновременно давление жидкости, повысившееся под поршнем, закрывает впускной клапан. Быстрое нарастание давления под поршнем в результате резкого сжатия рессоры вызывает открытие перепускного клапана, давая свободный проход жидкости из цилиндра в резервуар. При отдаче рессоры (или пружины) амортизатор растягивается. В полости над поршнем создается давление, под действием которого клапан сжатия в поршне закрывается, а клапан отдачи открывается, и жидкость через отверстие малого проходного сечения в поршне и клапан отдачи протекает в полость под поршнем. Кроме того, часть жидкости через открывшийся впускной клапан благодаря разрежению поступает из резервуара в полость под поршнем.

В подвеске типа Мак-Ферсон функцию амортизатора выполняет телескопическая амортизаторная стойка, принцип действия которой такой же, как и у амортизатора, но конструкция несколько отличается.

Кроме обычных гидравлических амортизаторов на современных автомобилях широко применяются газогидравлические.

6. СЛАЙД № 5. Амортизаторы. Газогидравлические амортизаторы.

Двухтрубный амортизатор с газом низкого давления (Слайд № 5) Амортизатор этого типа похож на обычный амортизатор. Отличия от обычных .амортизаторов:  

во-первых, в верхней части резервного цилиндра воздух под атмосферным давлением заменен азотом (инертным газом) под давлением от 2,5 до 5 бар, который закачивается при изготовлении амортизатора. Это давление является достаточным для радикального улучшения эффективности амортизатора; во-вторых, масляное уплотнение, охватывающее шток поршня в верхней части амортизатора, имеет особую конструкцию. Одно уплотнительное кольцо предотвращает попадание пыли, а два других – выделение масла. Основание уплотнения выполнено в форме гибкого кольца, которое работает как обратный клапан. Гибкость кольца делает возможным возвращение масла в резервный цилиндр и обеспечивает такое положение, при котором газовое давление действует только на масло в резервуаре.

Однотрубный амортизатор с газом высокого давления (Слайд № 5). Работа этого типа амортизаторов основана на тех же основных принципах (возвратно-поступательное движение поршня в масле), но при этом одна сторона амортизатора содержит небольшое количество азота под высоким давлением (25…30 бар) (Слайд № 5). Газ и масло разделены плавающим поршнем, который предотвращает смешивание. Когда шток поршня, продвигаясь в корпусе амортизатора, вытесняет некоторое количество масла, масло слегка повышает давление азота. Таким образом, объем газа меняется, при этом газ выполняет ту же роль, что и резервуар. Постоянное давление, оказываемое газом на масло, обеспечивает мгновенную реакцию, также как и бесшумную работу клапанов поршня. Дополнительно к этому давление исключает возможность кавитации (вскипания от разряжения) и пенообразования, что может отрицательно повлиять на эффективность работы амортизатора.

                        Схема двухтрубного                                                 Схема однотрубного газонаполненного амортизатора                                     газонаполненного амортизатора                                

1 – газовая полость 1 – клапан сжатия; 2 – компенсационная полость; 3; 2 – разделительный поршень; 3 – газовая – полости рабочего цилиндра; 4 – донные полость; 4 – клапан отдачи; 5 – поршень; 6 – клапаны; 5 – поршневые клапаны; 6 – полость с рабочей жидкостью; 7 – шток поршень; 7 – цилиндр; 8 – корпус; 9 – поршня  

7. СЛАЙД № 6. Зависимая подвеска

Рессорная зависимая подвеска состоит из следующих частей: упругого элемента – рессоры, которая представляет собой набор металлических пластин, собранных в пакет; направляющего устройства – рессоры; гасящего элемента – телескопического амортизатора (Слайд № 6). Рессора крепится к балке моста посредством стремянок, а с рамой или кузовом автомобиля соединяется посредством специальных кронштейнов через резиновые втулки или подушки. Амортизатор через резиновые втулки крепится одним концом (штоком) к кронштейну рамы или кузова, а другим концом (цилиндром) – к кронштейну балки моста.

Зависимая рессорная подвеска (на примере автомобилей семейства УАЗ–3741): 1 – пеpедний кpонштейн рессоры; 2 – рама; 3 – pессоpа; 4 – накладка; 5 – буфеp; 6 – подкладка буфеpа; 7 – амоpтизатоp; 8 – кpонштейн амоpтизатоpа; 9 – задний кpонштейн pессоpы; 10 – pезиновая подушка; 11 – кpышка кpонштейна; 12 – палец амоpтизатоpа; 13 – pезиновые втулки; 14 – подкладка; 15 – стяжной болт; 16 – стpемянка; 17 – хомуты

8. СЛАЙДЫ № 7, № 8. Зависимая подвеска. Пружинная зависимая подвеска

Пружинная зависимая подвеска состоит из следующих частей: упругого элемента – спиральной пружины, устанавливаемой между опорными тарелками, одна из которых приварена к балке моста, а вторая – к раме или кузову автомобиля; направляющего устройства – системы штанг и рычагов, которые через резиновые втулки крепятся к балке моста и раме автомобиля; гасящего элемента – телескопического амортизатора, который через резиновые втулки крепится одним концом (штоком) к кронштейну рамы или кузова, а другим концом (цилиндром) – к кронштейну балки моста

На большинстве отечественных легковых автомобилей задняя подвеска является зависимой пружинной (Слайд № 7)

Зависимая пружинная задняя подвеска (на примере задней подвески автомобилей ВАЗ 2115): 1 – резинометаллический шарнир; 2 – кронштейн крепления рычага подвески; 3 – кожух амортизатора; 4 – буфер хода сжатия; 5 – крышка кожуха; 6 – опорная шайба; 7 – подушка амортизатора; 8 – распорная втулка; 9 – амортизатор; 10 – изолирующая прокладка; 11 – пружина задней подвески; 12 – соединитель рычагов (балка моста); 13 – рычаг балки задней подвески; 14 – кронштейн крепления амортизатора; 15 – фланец; 16 – втулка рычага

На некоторых автомобилях (например, на некоторых модификациях автомобилей УАЗ) зависимой пружинной является и передняя подвеска (Слайд № 8)

Зависимая пружинная передняя подвеска (на примере передней подвески некоторых модификация автомобилей УАЗ): 1 – продольная штанга; 2 – поперечная тяга; 3, 9 – резинометаллические шарниры; 4, 5 – кронштейны продольной штанги; 6 – резиновые шарниры; 7, 8 – гайки; 10, 11 – кронштейны поперечной тяги; 12 – пружина; 13, 14 – кронштейны пружины; 15 – вибропоглощающая прокладка; 16 – стабилизатор; 17 – кронштейн стабилизатора; 18, 19 – резиновые втулки; 20 – стремянка; 21 – буфер; 22 – амортизатор

9. Слайд № 9. Независимая подвеска. Независимая подвеска на двойных поперечных рычагах.

На современных автомобилях применяются следующие типы независимых подвесок: подвеска на двойных поперечных рычагах; подвеска Мак-Ферсон; многорычажная подвеска; подвеска на продольных рычагах; торсионная подвеска.  

В качестве задней подвески автомобиля используются подвеска на продольных рычагах и торсионная подвеска. Остальные типы подвесок могут использоваться как на передней, так и на задней оси автомобиля. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили на передней оси – подвеска Мак-Ферсон, а на задней оси – многорычажная подвеска.  

Независимая подвеска на двойных поперечных рычагах состоит из следующих частей: спиральной пружины (упругий элемент); верхнего и нижнего рычагов подвески, шарнирно соединенных с рамой (или кузовом) через резиновые втулки (направляющее устройство); поворотной цапфы колеса; телескопического амортизатора, установленного внутри пружины (Слайд № 9). Поворотная цапфа колеса соединяется с рычагами подвески посредством поворотных кулаков и шаровых опор. Шток амортизатора крепится через резиновые втулки к кронштейну кузова, а цилиндр амортизатора через опорную чашку пружины соединен с нижним рычагом подвески посредством шарнира.

Схема подвески на двойных поперечных рычагах (на примере передней подвески автомобиля ГАЗ 31105): 1 – тормозной диск; 2 – ступица; 3 – манжета; 4 – внутренний подшипник ступицы; 5 – колпак ступицы; б – цапфа; 7 – гайка ступицы; 8 – наружный подшипник ступицы; 9 – корпус скобы дискового тормоза; 10 – тормозной щит; 11 – поворотный кулак; 12 – болт крепления верхней шаровой опоры; 13 – верхняя шаровая опора; 14 – верхний рычаг; 15 – резиновый буфер хода отдачи; 16 – резиновая прокладка пружины; 17 – амортизатор; 18 – верхняя опорная чашка пружины; 19 – шайбы подушек; 20 – гайки крепления штока амортизатора; 21 – подушки амортизатора; 22 – шпилька крепления оси верхнего рычага; 23 – регулировочные прокладки; 24 – болт крепления оси верхнего рычага; 25 – планка крепления оси верхнего рычага; 26 – планка крепления балки; 27 – кронштейн крепления подвески к лонжерону; 28 – болт крепления балки переднего моста к лонжерону; 29 – лонжерон; 30 – кронштейн опоры двигателя; 31 – балка (поперечина) передней подвески; 32 – задняя часть нижнего рычага; 33 – пружина; 34 – нижняя опорная чашка пружины; 35 – шарнир амортизатора; 36 – болт (с высокой головкой) крепления чашки амортизатора, ограничивающий ход сжатия; 37 – резиновый буфер хода сжатия; 38 – поворотный рычаг; 39 – нижняя шаровая опора; 40 – болт крепления нижней шаровой опоры; 41 – болт, стягивающий части нижнего рычага; 42 – передняя часть нижнего рычага; 43 – болт крепления нижнего рычага к балке; 44 – сайлентблок нижнего рычага; 45 – болт крепления верхнего рычага; 46 – сайлентблок верхнего рычага; 47 – ось верхнего рычага

10.  Слайд № 10. Независимая подвеска. Подвеска Мак-Ферсон.

Подвеска Мак-Ферсон является самым распространенным типом независимой подвески, который применяется на передней оси автомобиля. По своей конструкции подвеска Мак-Ферсон является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, в которой верхний поперечный рычаг заменен на амортизаторную стойку.

Благодаря компактности конструкции подвеска Мак-Ферсон широко используется на переднеприводных легковых автомобилях, так как позволяет поперечно разместить двигатель и коробку передач в подкапотном пространстве. К другим преимуществам данного типа подвески относятся простота конструкции, а также большой ход подвески, препятствующий пробоям.  

Вместе с тем, конструктивные особенности подвески (шарнирное крепление амортизаторной стойки, большой ход) приводят к значительному изменению развала колес (угла наклона колеса к вертикальной плоскости). По этой причине данный тип подвески не применяется на спортивных автомобилях и автомобилях класса премиум.

Передняя подвеска типа Мак-Ферсон в сборе: 1 – верхняя опора телескопической стойки; 2 – верхняя опорная чашка; 3 – буфер хода сжатия с защитным кожухом; 4 – опора буфера сжатия; 5 – пружина подвески; 6 – нижняя опорная чашка пружины; 7 – шаровой шарнир рулевой тяги; 8 – поворотный кулак; 9 – телескопическая стойка; 10 – эксцентриковая шайба; 11 – регулировочный болт; 12 – кронштейн стойки; 13 – поворотный кулак; 14 – защитный кожух переднего тормоза; 15 – диск тормозного механизма; 16 – стопорное кольцо; 17 – гайка ступицы колеса; 18 – шлицевой хвостовик корпуса шарнира привода колеса; 19 – направляющий штифт; 20 – подшипник ступицы колеса; 21 – шаровой шарнир; 22 – рычаг подвески; 23 – регулировочные шайбы; 24 – стойка стабилизатора; 25 – штанга стабилизатора; 26 – подушка штанги стабилизатора; 27 – кронштейн крепления штанги стабилизатора; 28 – кронштейн кузова для крепления рычага подвески; 29 – растяжка рычага подвески; 30 – кронштейн крепления растяжки; 31 – защитный чехол шарового пальца; 32 – подшипник шарового пальца; 33 – шаровой палец; 34 – корпус шарового пальца; 35 – шток стойки подвески; 36 – наружный корпус верхней опоры; 37 – внутренний корпус верхней опоры; 38 – подшипник верхней опоры; 39 – резиновый элемент верхней опоры; 40 – ограничитель хода верхней опоры; 41 – защитный колпак верхней опоры; В — зона для контроля шарнира подвески

Подрамник является несущим элементом подвески. Он крепится к кузову автомобиля с помощью резинометаллических опор – сайлентблоков. Применение резинометаллических элементов в конструкции подвески позволяет уменьшить вибрации и снизить шум. На некоторых автомобилях предусмотрено жесткое крепление подрамника к кузову. К подрамнику крепятся опоры поперечного рычага, стабилизатор поперечной устойчивости, устанавливается рулевой механизм.  

На подрамник с двух сторон крепятся поперечные рычаги (рычаг правого и левого колес). Каждый поперечный рычаг соединяется с подрамником в двух местах с помощью резиновых втулок. Двойное крепление рычага обеспечивает необходимую жесткость в продольном направлении. Другим концом поперечный рычаг через шаровую опору соединен с поворотным кулаком.  

Поворотный кулак обеспечивает поворот колеса за счёт шарнирного соединения с рулевой тягой. В верхней части поворотный кулак закреплен на амортизаторной стойке с помощью клеммового соединения. В нижней части кулак соединен с поперечным рычагом. Дополнительным рычагом выступает наконечник рулевого механизма, соединенный с поворотным кулаком шаровой опорой. В поворотном кулаке размещены подшипниковый узел и тормозной суппорт. Подшипниковый узел включает ступицу колеса и ступичный подшипник.  

Амортизаторная стойка объединяет упругий элемент (пружину) и амортизатор. Металлическая пружина расположена соосно с амортизатором и закреплена на стойке. Для изменения линейной характеристики упругости пружины соосно с ней устанавливается буфер сжатия. В нижней части стойка соединена с поворотным кулаком. В верхней части она крепится к брызговику крыла с помощью резиновой втулки.  

Стабилизатор поперечной устойчивости обеспечивает снижение боковых кренов автомобиля. Стабилизатор устанавливается в подрамнике посредством двух опор. Концы стабилизатора соединены с амортизаторными стойками с помощью соединительных штанг (стоек) с шарнирными наконечниками.

11. Слайд № 11. Многорычажная подвеска

Многорычажная подвеска (Multilink) в настоящее время является самым распространенным типом подвески, который применяется на задней оси легкового автомобиля. Многорычажная подвеска устанавливается как на переднеприводные, так и на заднеприводные автомобили. Данный тип подвески используется также на передней оси автомобиля, например на некоторых моделях автомобилей Audi.

Основными преимуществами многорычажной подвески, обусловленными ее конструкцией, являются высокая плавность хода, низкий уровень шума, лучшая управляемость. Вместе с тем, подвеска достаточно дорога и сложна в изготовлении и установке.  

Многорычажная подвеска является дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах. Если каждый из поперечных рычагов разделить на две части (два отдельных рычага), получится простейшая многорычажная подвеска.  

В многорычажной подвеске для крепления ступицы колеса применяют четыре и более  рычага, благодаря чему обеспечивается независимая продольная и поперечная регулировки колеса. В современных конструкциях многорычажных подвесок наряду с поперечными рычагами используются продольные рычаги.  

Устройство многорычажной подвески. Многорычажная подвеска состоит из следующих конструктивных элементов: подрамника; поперечных рычагов; продольного рычага; ступичной опоры; амортизатора; пружины; стабилизатора поперечной устойчивости (Слайд № 11)

Подрамник является несущим элементом подвески. К подрамнику через резинометаллические втулки крепятся поперечные рычаги.  

Поперечные рычаги соединены со ступичной опорой и обеспечивают ее положение в поперечной плоскости. В конструкции подвески может использоваться от трех до пяти поперечных рычагов. Стандартная конструкция многорычажной подвески включает три поперечных рычага: верхний; передний нижний; задний нижний.

Верхний рычаг служит для передачи поперечных усилий и связывает корпус опоры колеса с подрамником. Передний нижний рычаг определяет схождение колеса. Задний нижний рычаг воспринимает вес кузова, который передается на рычаг через пружину.  

Многорычажная подвеска: 1 – подрамник; 2 – стабилизатор поперечной устойчивости; 3 – стойка стабилизатора поперечной устойчивости; 4 – продолный рычаг; 5 – ступица колеса; 6 – верхний поперечный рычаг; 7 – передний нижний поперечный рычаг; 8 – задний нижний поперечный рычаг; 9 – корпус опоры колеса; 10 – амортизатор; 11 – винтовая пружина; 12 – узел регулировки схождения

Продольный рычаг выполняет функцию ведения колеса в продольном направлении. Продольный рычаг с помощью опоры крепится к кузову автомобиля. С другой стороны рычаг соединен со ступичной опорой. На каждое из колёс приходится свой продольный рычаг.  

Ступичная опора (корпус опоры колеса) является основанием для размещения ступичного подшипника и крепления колеса. Подшипник закрепляется на опоре болтом.  

Для восприятия нагрузок в подвеске установлена винтовая пружина. Пружина опирается на задний нижний поперечный рычаг.  

Амортизатор обычно расположен отдельно от пружины. Он соединен со ступичной опорой.  

В конструкции многорычажной подвески используется стабилизатор поперечной устойчивости, который снижает крены кузова автомобиля при прохождении поворотов и обеспечивает необходимое сцепление задних колес с дорогой. Штанга стабилизатора закрепляется с помощью резиновых опор на подрамнике. Специальные тяги обеспечивают соединение штанги со ступичными опорами.

12.  Слайд № 12. Независимая подвеска. Пневматическая подвеска.

Пневматическая подвеска (обиходное название – пневмоподвеска) – подвеска, обеспечивающая регулирование уровня кузова относительно дороги за счет применения пневматических упругих элементов. Пневматическая подвеска устанавливается в качестве опции на некоторых моделях автомобилей бизнес-класса и больших внедорожниках (например, Volkswagen Touareg, Audi Q7). Пневмоподвеска не является отдельным видом подвески автомобиля, так как может быть реализована со многими конструкциями подвесок (МакФерсон, многорычажная подвеска и др.).

Основными преимуществами пневматической подвески являются комфортабельность, геометрическая проходимость и безопасность автомобиля. Пневмоподвеска, как правило, применяется в комбинации с автоматически регулируемыми амортизаторами. Такая конструкция называется адаптивной пневмоподвеской. 

Устройство пневматической подвески. Пневматическая подвеска состоит из следующих основных деталей:  

• пневматических упругих элементов (на каждом колесе);  
• модуля подачи воздуха;  
• ресивера;  
• регулируемых амортизаторов (в адаптивной подвеске)
• системы управления.  

Пневматический упругий элемент выполняет основную функцию подвески – поддерживает определенный уровень кузова автомобиля. Это достигается путем изменения давления и соответствующего ему объема воздуха в упругих элементах.  

Пневматический упругий элемент состоит из корпуса с направляющей, манжеты и поршня (Слайд № 12). Конструктивно пневматический упругий элемент может изготавливаться со встроенным амортизатором или устанавливаться отдельно. Упругий элемент, объединенный с амортизатором, называется пневматической стойкой (по аналогии с амортизаторной стойкой подвески Мак-Ферсон).  

Схема пневматического упругого элемента: 1 – корпус; 2 – газовая полость амортизатора; 3 – манжета; 4 – двухтрубный газонаполненный амортизатор; 5 – компенсационная полость амортизатора; 6 – поршень; 7 – направляющая корпуса; 8 – воздушная полость

Манжета пневматического упругого элемента изготавливается из прочного многослойного эластомера. В некоторых конструкциях упругих элементов применяется дополнительные пневмоаккумуляторы. Для поддержания давления при утечке воздуха в упругом элементе может устанавливаться клапан остаточного давления.  

Модуль подачи воздуха служит для питания упругих элементов воздухом. Он состоит из электродвигателя, компрессора и осушителя воздуха. В конструкцию модуля включен блок электромагнитных клапанов системы управления подвеской.  

Ресивер, представляющий собой резервуар для воздуха, обеспечивает регулирование дорожного просвета при движении на небольшой скорости без включения компрессора, а также корректировку положения кузова на стоянке.  

Регулирование уровня кузова относительно дороги осуществляется с помощью электронной системы управления, которая включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.  

К входным датчикам относятся датчики уровня кузова, датчик температуры компрессора, датчик давления в системе, клавиша управления.  

С помощью клавиши осуществляется ручное регулирование уровня кузова. Датчики обеспечивают автоматическое регулирование пневмоподвески.  

Блок управления преобразует электрические сигналы входных датчиков  в  управляющие воздействия на исполнительные устройства. В своей работе блок управления взаимодействует с блоками системы управления двигателем и системы курсовой устойчивости.  

В системе управления пневматической подвески используются следующие исполнительные устройства:  

• клапаны пневматических упругих элементов (создание давления);  
• выпускной клапан (сброс давления);  
• клапан ресивера (поддержание давления);
• реле включения компрессора.  

Конструктивно все клапаны сосредоточены в блоке электромагнитных клапанов, расположенном в модуле подачи воздуха.  

Принцип работы пневматической подвески. В пневматической подвеске реализовано, как правило, три алгоритма управления:  

• автоматическое поддержание уровня кузова;  
• принудительное изменение уровня кузова;  
• автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости движения.  

Автоматическое поддержание определенного уровня кузова в пневматической подвеске осуществляется независимо от степени загруженности автомобиля. Датчики уровня кузова постоянно измеряют расстояние от колёс до кузова. Результаты измерений сравниваются с заданной величиной. При расхождении показаний электронный блок управления задействует необходимые исполнительные устройства: клапаны упругих элементов для подъёма, выпускной клапан для опускания подвески.  

В работе пневматической подвески предусмотрено обычно три уровня кузова относительно дороги: номинальный, повышенный и пониженный.  

Уровни кузова устанавливаются водителем с помощью регулировочной клавиши. В конструкции пневмоподвески больших внедорожников предусмотрен дополнительный уровень для посадки пассажиров и погрузки вещей, который реализуется на неподвижном автомобиле.  

Автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости обеспечивает устойчивость автомобиля в движении. При увеличении скорости программа управления подвеской переводит уровень кузова последовательно от повышенного к номинальному и далее, с ростом скорости, к пониженному. При снижении скорости система переводит положение кузова из пониженного в номинальное.  

Применение регулируемых амортизаторов значительно расширяет характеристики пневматической подвески.

13.  Слайд № 13. Независимая подвеска. Гидропневматическая подвеска

Гидропневматическая подвеска – тип подвески, в которой используются гидропневматические упругие элементы. В конструкции современной гидропневматической подвески предусмотрено автоматическое изменение характеристик, т. е. она является активной подвеской.

Впервые гидропневматическая подвеска была применена на автомобилях Citroen в 1954 году. В настоящее время на автомобилях Citroen устанавливается гидропневматическая подвеска Hydroactive третьего поколения. Гидропневматическая подвеска применяется также на автомобилях Mercedes, Rolls-Royce и др.  

Основными преимуществами гидропневматической подвески являются высокая плавность хода, возможность регулировки положения кузова относительно дорожного покрытия, эффективное гашение колебаний, адаптация к стилю вождения конкретного человека. Сложность и высокая стоимость являются сдерживающими факторами широкого применения данного типа подвески.  

Гидропневматическая подвеска используется совместно с другими типами подвесок. Так, на автомобиле Citroen C5 гидропневматическая подвеска на передней оси интегрирована с подвеской Мак-Ферсон, а на задней оси – с многорычажной подвеской.  

Устройство гидропневматической подвески. Гидропневматическая подвеска состоит из следующих элементов (Слайд № 13): гидропневматические упругие элементы; гидравлические цилиндры; амортизаторные клапаны; регуляторы жесткости; регуляторы положения  кузова; электромагнитный клапан; предохранительный клапан-распределитель; система управления.

Гидропневматическая подвеска: а – внешний вид; б – схема; 1 – предохранительный клапан-распределитель; 2 – регулятор положения кузова; 3 – электромагнитный клапан; 4 – регулятор жесткости; 5 – гидравлический цилиндр; 6 – основной гидропневматический упругий элемент; 7 – дополнительный гидропневматический упругий элемент; 8 – основной амортизаторный клапан; 9 – дополнительный амортизаторный клапан  

Гидропневматический упругий элемент представляет собой металлическую сферу, которая внутри разделена эластичной мембраной. Над мембраной находится сжатый газ – азот, под мембраной – специальная жидкость. Жидкость передает давление в системе, а газ выступает упругим элементом.  

На автомобилях Citroen устанавливается по одному упругому элементу на каждое колесо и по одной дополнительной «сфере» на каждую ось. Применение дополнительных упругих элементов значительно расширяет параметры регулирования жесткости подвески.  

Гидравлические цилиндры предназначены для нагнетания жидкости в упругие элементы и регулирования высоты положения кузова относительно дорожного покрытия. Гидроцилиндр снабжен поршнем, шток которого соединен с соответствующим рычагом подвески.  

Для гашения колебаний в конструкции подвески предусмотрены основные и дополнительные амортизаторные клапаны. Величина открытия амортизаторных клапанов регулируется электронной системой управления.  

Регуляторы жесткости обеспечивают согласованную работу упругих элементов. Регуляторы положения кузова предназначены для управления высотой подъема кузова над полотном дороги. Электромагнитный клапан служит для переключения режимов работы подвески.  

Система управления гидропневматической подвески включает следующие компоненты: входные датчики; электронный блок управления; исполнительные устройства.  

Принцип действия гидропневматической подвески. Входные датчики преобразуют соответствующие характеристики в электрические сигналы. В гидропневматической подвеске используются следующие датчики: положения рулевого колеса; давления в тормозной системе; колебания кузова; скорости автомобиля; положения кузова.  

На основании сигналов датчиков электронный блок управления по установленной программе воздействует на исполнительные устройства: амортизаторные клапаны, регуляторы жесткости, регуляторы положения кузова, электромагнитный клапан.  

Современная гидропневматическая подвеска обеспечивает выполнение следующих функций:  

 автоматическое регулирование дорожного просвета;  

 автоматическое регулирование жесткости;

 принудительное изменение дорожного просвета.  

Работу гидропневматической подвески обеспечивает гидравлическая система автомобиля, которая также объединяет работу тормозной системы и рулевого управления. В гидравлическую систему входят бак для хранения специальной жидкости, насос и гидроаккумулятор.  

Автоматическое регулирование дорожного просвета осуществляется в зависимости от скорости движения автомобиля, качества дорожного покрытия и стиля вождения конкретного человека. Высота подъема кузова определяется объемом специальной жидкости, циркулируемой в контуре системы. Объем жидкости дозируется регулятором положения кузова. В процессе работы гидропневматическая подвеска сохраняет заданный уровень пола кузова при перемещении колес по неровному дорожному покрытию.  

Автоматическое регулирование жесткости подвески производится путем регулирования величины открытия амортизаторных клапанов, а также использования дополнительных упругих элементов и амортизаторных клапанов на каждой оси. Изменение жесткости осуществляется как для отдельного упругого элемента (при повороте автомобиля), так и всей системы (при прямолинейном движении).  

В конструкции гидропневматической подвески предусмотрено принудительное (ручное) изменение дорожного просвета, благодаря чему повышается проходимость автомобиля, обеспечивается удобство погрузки (выгрузки) и уборки автомобиля.

14. Слайд № 14. Адаптивная подвеска

Адаптивная подвеска (другое наименование активная подвеска) – подвеска, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя. В настоящее время адаптивная подвеска используется многими автопроизводителями на своих автомобилях (например, система Adaptive Chassis Control, DCC на автомобилях концерна Volkswagen). В современных конструкциях пневматической и гидропневматической подвесок также используются адаптивные элементы.

Устройство адаптивной подвески. Адаптивная подвеска включает следующие конструктивные элементы:  

 регулируемые амортизаторы;  

 систему управления.  

Регулируемые амортизаторы служат для изменения степени демпфирования подвески. Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит от сопротивления амортизаторов и величины подрессоренных масс.  

Регулирование осуществляется с помощью электромагнитного регулировочного клапана, в котором проходное сечение изменяется в зависимости от величины воздействующего тока. Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жёсткая подвеска). С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска). Регулировочный клапан устанавливается на каждый амортизатор. Конструктивно он может располагаться внутри или снаружи амортизатора.  

Система управления обеспечивает электронное регулирование степени демпфирования амортизаторов. Она включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.  

В работе системы управления активной подвески используются следующие входные датчики:  

 клавиша настройки демпфирования;   датчики дорожного просвета;   датчики ускорения кузова.  

Принцип действия адаптивной подвески. С помощью клавиши на панели приборов производится выбор режимов адаптивной подвески. Датчик дорожного просвета фиксирует величину хода подвески на сжатие и на отбой. Датчик ускорения кузова определяет ускорение кузова автомобиля в вертикальной плоскости.  

Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, где в соответствии с заложенной программой происходит их обработка и формирование управляющих воздействий на исполнительные устройства – регулировочные клапаны. В работе блок управления активной подвески использует информацию и взаимодействует с блоками усилителя рулевого управления, системы управления двигателем, автоматической коробки передач, систем ABS, ESP, ACC.  

В конструкции адаптивной подвески обычно предусмотрено три режима работы: нормальный, спортивный и комфортный.  

Режимы выбираются водителем в зависимости от потребности. В каждом режиме осуществляется автоматическое регулирование степени демпфирования амортизаторов в пределах параметрической характеристики.  

Показания датчиков ускорения кузова характеризуют качество дорожного покрытия. Чем больше неровностей на дороге, тем активнее раскачивается кузов автомобиля. В соответствии с этим система управления настраивает степень демпфирования амортизаторов.

Датчики дорожного просвета отслеживают текущую ситуацию в движении автомобиля: торможение, ускорение, поворот. При торможении передняя часть автомобиля опускается ниже задней, при ускорении – наоборот. Для обеспечения горизонтального положения кузова регулируемая степень демпфирования передних и задних амортизаторов будет различаться. При повороте автомобиля вследствие инерционной силы одна из сторон всегда оказывается выше другой. В данном случае система управления адаптивной подвески раздельно регулирует правые и левые амортизаторы, чем достигается устойчивость при повороте.  

Таким образом, на основании сигналов датчиков блок управления формирует управляющие сигналы для каждого амортизатора в отдельности, что позволяет обеспечить максимальную комфортность и безопасность по выбранному режиму работы.

15.  Подведение итогов мастер-класса

Наше знакомство с общими сведениями об устройстве подвесок автомобиля подошло к завершению.

- Ребята, что вы сегодня для себя узнали нового в течение нашего занятия и как вам помогли знания, полученные в школе?

- Сегодня мы с вами изучили очень много новых терминов и определений, которые помогут вам в дальнейшем обучении, в том числе и профессиональном.

- Наше занятие окончено. Спасибо за участие в мастер-классе! До свидания!

Преподаватель                                                                Серёгина А. С.