Конструкторский семинар №13

Подвеска машины F-J/FL500. Передние рычаги – на практике.

В предыдущих выпусках мы объясняли характеристики шин, как расположить звенья, чтобы воспользоваться их преимуществами, и как учитывать силу, воспринимаемую рычагом. Все это является важным предварительным знанием при проектировании подвески. С точки зрения приемов проектирования размещение точек крепления и проверка нагрузок постоянно дополняют друг друга, но имеют и взаимоисключающие отношения. Полностью используя эту технологию, создается уникальная, хорошо сбалансированная система подвески.

На этот раз давайте подумаем, как сделать сам рычаг подвески. В выпуске I2/15 за 1971 год этого журнала (прим.перев. – которого у нас в библиотеке пока нет) мы объяснили, почему формат с 4 звеньями подходит для гоночных машин. Разные варианты такой подвески используют четыре рычага, но фактический способ их «суммирования» совершенно различен. Если «пружинный блок», тормоза, точки крепления и т.д. различаются, для каждой отдельной формы рычага потребуется свой метод установки. Поэтому здесь мы представим и объясним некоторые из реально применявшихся типов подвески и будем использовать их в качестве справочного материала для размышлений о том, что выбрать для своей машины F-J/FL 500.

§ Рычаги передней подвески

《Два важных элемента〉

Передние колеса ответственны за поворот машины. Поэтому к ним предъявляются два требования: (1) способность четко поворачивать управляемое колесо и (2) способность двигаться вверх и вниз в системе подвески. По мере улучшения производительности становится необходимым, чтобы этими двумя областями можно было управлять отдельно, не мешая друг другу. (Подробности этого вмешательства мы объясним при определении длины и положения рулевых тяг).

Верхние и нижние шарниры стойки позиционируются относительно элементов шасси. Рычаг рулевой тяги с обеих концов также несет шарниры, чтобы колесо могло свободно ходить вверх и вниз вместе с подвеской относительно кузова. Узел шарнира может быть как со стороны рычага, так и со стороны стойки.

《Наружный пружинный блок》

Наружный «пружинный блок» - логично предположить, что так называется система, при которой пружины и амортизаторы находятся вне кузова автомобиля. На рисунке 1 показано, как выглядит эта область.

При использовании такого «пружинного блока» нижний рычаг часто делают толще других деталей или усиливают. Я бы хотел, чтобы вы обратили внимание на эту часть.

 

 

<Рисунок 1> Внешняя пружина

Рисунок 1,a Пример с поперечным и диагональным верхними рычагами. Будьте внимательны с элементом рамы, который одновременно поддерживает «пружинный узел» и поперечный рычаг. У каждой машины разные способы креплений. Помните, что нужно использовать сферические шарниры на обоих концах рулевой тяги, чтобы не передавать на него излишние нагрузки.
(«Брэбэм» БТ26)

Рисунок 1.с А-образный монолитный нижний рычаг. В этом примере сечение рычага имеет коническую форму, чтобы обеспечить максимальную опору «пружинного блока». Верхний рычаг также относится к типу А, но со стороны кузова, помимо точек крепления обоих концов рычага, требуется отдельный элемент для поддержки верхней части «пружинного блока».
(«Матра» МС80)

Рисунок 1.b И верхний, и нижний поперечные рычаги совмещены с диагональными. Поскольку точка опоры узла «пружинного блока» установлена в середине нижнего рычага, к нему прикладывается большая изгибающая нагрузка. Вот почему сечение рычага имеет такую форму. Разумеется, самые нагруженные части делаются толще.
(«Макларен» М7Ц)

Рисунок l.d. Пример, где используются А-образные рычаги с широким основанием. Нагрузки на нижний рычаг и методы взаимодействия с ними почти такие же, как на рисунке c. При регулировке длины рычага каждый раз приходится снимать шарниры.
(Матра МС84)

《Бортовые пружины〉

Тип подвески, при котором «пружинный блок» расположен внутри кузова. При этом обычно используются коромысла для управления пружиной, необходимые для передачи сил и использования амортизатора в вертикальном положении. Недостаток масляных амортизаторов заключается в том, что, если их положить набок, воздух смешивается с маслом, и они не работают должным образом.

На рисунке 2 показан пример реальной подвески на машине. Глядя на этот рисунок, можно увидеть, что нижний рычаг, освобожденный функции прямого взаимодействия с «пружинным блоком», гораздо тоньше.

 

 

<Рисунок 2> Внутренний «пружинный блок»

На рисунке 2.a показан пример рычага-коромысла, который обычно используемого в компоновке с внутренней пружиной. В этом примере верхняя и нижняя поверхности рычага дополнительно усилены выпуклыми участками для повышения устойчивости к сжатию.
(«БРМ» П139)

Рисунок 2.c Для обеспечения хода штока амортизатора рычаг изогнут вверх. Как и в других примерах, верхний конец пружинного блока зажат с обеих сторон проушинами. Нельзя использовать «консольное» закрепление (с одной стороны), так как это приводит к вибрациям.Нижний рычаг – такой же А-образный, как и на рисунке б. Диагональный элемент предотвращают сгибание и повышают общую жесткость.
(«Феррари» 312Б)

Рисунок 2б. Выглядит так же, как на рисунке a, но рычаг согнут немного сильнее, а на верхней и нижней поверхностях нет усиления. Поперечное сечение, вероятно, разделено на две коробки, разделенные еще одной панелью в центре. Перед отверстиями для крепления «пружинного блока» есть еще одни, но они предназначены для крепления стабилизаторов поперечной устойчивости. Кроме того, расположение шарнира на конце нижнего А-образного рычага отличается от обычного.
(Феррари 312)

Рисунок 2.d. Верхний рычаг, полученная путем соединения четырех тонких конических трубок. Область основания дополнительно усиливается путем соединения с массивной панелью. Наличие изгибающего момента – причина, по которой во всех подвесках используется то или иное усиление в этой области.
(«Лотус» 49Б)

Недавно некоторые «пружинные блоки» стали располагаться горизонтально, например, на задней оси «Феррари» 312Б и на передней у «Лолы» T260. Это связано с тем, что газонаполненный амортизатор, изобретенный мсье де Карбоном, стал популярен в гоночном мире. Внутри этого узла находится газообразный азот, а между ним и маслом имеется уплотнительный поршень, поэтому газ не смешивается с маслом, даже если он установлен горизонтально.

Если пружина и амортизатор установлены горизонтально метод расположения показан на Рисунке 3.

 

 

<Рисунок 3> Горизонтальный «пружинный блок»

Рисунок 3.a Метод, в котором используется верхний рычаг, применяется на передней оси «Лолы» T260 и на задней – у «Феррари» 312Б.

Рисунок 3.б Также возможно использование нижнего рычага, но примеров его использования пока нет. Во втором случае амортизатор можно установить в нижнее положение.

《При использовании бортовых тормозов》

Что будет с рычагами при расположении тормозных механизмов внутри кузова, чего на машине F-J еще не опробовано? Преимущество этого типа заключается в том, что во время торможения к стойке не прикладывается вращательная сила, и соответственно снижается нагрузка на рычаг подвески. По этому поводу, пожалуйста, еще раз обратитесь к объяснению, данному в предыдущем выпуске (прим.перев. – Семинар №12).

У модели «Марч» 711 при переходе на выносные тормоза (пришлось перейти от бортовых к таким из-за проблем с тормозным валом) конструкторы также одновременно усилили рычаги подвески. Это было сделано с учетом нагрузки от тормозного момента.

Если тормоза установлены внутри, «пружинный блок» также располагается внутри кузова. Причины этого заключаются в уменьшении неподрессоренной массы и уменьшении сопротивления воздуха, но когда вы сами попробуете разместить все таким образом, то увидите, что «пружинный блок» требуется помещать подальше от тормозного вала. На рис. 4 показан пример компоновки рычагов и бортовых тормозов.

Подвеску задних колес мы планируем подробно обсудить в следующем выпуске.

 

 

<Рисунок 4> Бортовые тормоза

Рисунок 4.а Почти диагональный рычаг сложной формы с тонким коробчатым сечением обеспечивает свободное размещение тормозных узлов внутри шасси. По этой причине пружина сдвинута вбок.
(«Лотус» 63, полный привод)

Рисунок 4.c Торсион — заменяет пружину во взаимодействии с амортизатором. Для передачи сил пришлось делать треугольную «башню», сваренную из тонких труб.
(«Лотус» 72)

Рисунок 4.б Пример использования рычага-качалки под углом. При обычной А-образной конструкции тормозной вал занимает все пространство между точками крепления рычага. Такой метод имеет широкий спектр применения.
(«Макларен» M9. Полный привод)

Рисунок 4.d представляет собой вариант рисунка b. Это по-прежнему вариант с коромыслом, но механизм изготовлен с помощью набора тонких трубок. Такой метод также может быть полезен для машин FJ.
(«Марч» 711)

• Вперёд >