Требования и их конструкция
Рассмотрим основы проектирования управляемых мостов с зависимой подвеской на ведущих колесах. Управляемые мосты должны удовлетворять не только общим, но и специальным требованиям и соблюдать необходимую кинематику поворота транспортного средства, устойчивость прямолинейного движения и стабилизацию колес, высокую маневренность, возможно малую массу неподрессоренных частей, правильные углы установки шкворней и колес. При общей конструкционной схеме управляемые мосты могут иметь некоторые особенности, зависящие от компоновки транспортных средств, нагрузки на мост, а также различаться линейными размерами и размерами поперечных сечений балки, рычагов и способами их крепления. Как правило, балки имеют площадки для крепления управляющих элементов подвески. Это листовые рессоры или пневматические элементы подвески. По сравнению с неуправляемыми мостами управляемые мосты имеют меньшее расстояние между рессорами или пневмоэлементами, что позволяет получить требуемый, максимально возможный угол поворота колес.
С увеличением диаметра шин, их ширины и углов поворота колес при прочих равных условиях расстояние между рессорами и пневмоэлементами уменьшается. При неизменных вертикальной и угловой жесткостях рессор уменьшение расстояния между ними приводит к снижению угловой жесткости передней подвески, что повышает нагруженность балки моста и ухудшает управляемость транспортных средств. Это обуславливает применение в последующих конструкциях изделий стабилизаторов поперечной устойчивости, уменьшение бокового крена троллейбуса и увод управляемых колес, что способствует уменьшению управляемости изделия. Уменьшение расстояния между рессорами увеличивает вылет колеса, в результате чего повышается нагруженность балки переднего моста.
Балка моста, как правило, кованая стальная двутаврового сечения. Иногда применяют трубчатые балки круглого или эллиптического сечения, однако, они более сложны в производстве и имеют большую стоимость. Но, тем не менее, имеют высокую прочность при малой массе и хорошо работают на изгиб в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и на кручение.
Фирма «Кайзер» (США) разработала конструкцию алюминиевой балки, значительно облегчающую мост. Среднюю часть балки опускают прогибом, чтобы можно было ниже опустить агрегаты, но это ограничено дорожным просветом под балкой, который принят для пассажирских транспортных средств. Концы балки выполняют в виде кулаков, которые входят в вилки поворотных цапф, что в отношении техники изготовления более рационально, чем старые конструкции с вилками на концах балки.
Применяются шкворни цилиндрические и конические. Цилиндрические шкворни используются на изделиях ГЭТ, унифицированных с автомобилями МАЗ. Преимущество цилиндрического шкворня состоит в простоте его изготовления, в большей надежности крепления из-за отсутствия его поворотов балки и меньшем числе деталей крепления, что снижает трудность обслуживания и улучшает ремонтопригодность узла. Необходимо, чтобы он обладал поверхностной твердостью и имел мягкую сердцевину. С этой целью применяют на МАЗ запрессовку шкворня глубокого нагрева. Это позволило увеличить глубину шкворня до 2 мм и значительно повысить сопротивление усталости для снижения прочности шкворня. Наиболее нагруженной является поворотная цапфа. В эксплуатации установлено, что выход из строя цапф вызывается усталостным разрушением в зоне галтели. Проведенные экспериментально – исследовательские работы по повышению долговечности поворотных цапф позволили сделать вывод, что весьма существенно влияют радиусы галтели от 3,2 до 7,6 мм (повышается предел выносливости на 50%). Также установлено, что при накатке галтелей роликом выносливость напора увеличивается также на 50%, а при повышенной твердости, увеличенной с 255 – 280 HB до 290 – 320 HB, увеличивается на 20%. В качестве упорных подшипников принимаются упорные шайбы с уплотненными резиновыми кольцами. Подшипники скольжения с подшипниками качения в условиях их работы при больших динамических нагрузках создается значительно меньшее давление на опорную поверхность, а также улучшается уплотнение узлов. Между шкворнями и поверхностными цапфами устанавливают подшипники скольжения, выполненные в виде втулок. Изготавливают из оловянистой бронзы (МАЗ) или из фосфористой бронзы, или из свертных стальных лент с антифрикционным слоем из оловянистой бронзы (зарубежные фирмы). На автотранспортных средствах фирмы «Магирус» вместо втулок установлены игольчатые подшипники. Заслуживают применения в транспортных средствах втулок из порошкового материала, позволяющих увеличить периодичность смазывания. Материалы, используемые для основных деталей некоторых транспортных средств следующие:
– балка управляемого моста – Сталь 40,45;
– правые и левые поворотные цапфы – Сталь 40Х;
– втулки поворотной цапфы – Бронза или оловянистый томпак;
– шкворень – Сталь 45 или Сталь 18ХГТ.