Зависимая и независимая подвеска автомобиля
Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы действующие на автомобиль.
Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины.
Ходовая часть состоит из:
передней и задней подвески колес,
колес и шин.
Подвеска колес автомобиля
Подвеска предназначена для смягчения и гашения колебаний 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.
Давайте разберемся с тем, как в принципе колеса автомобиля связаны с его кузовом. Даже если вы никогда не ездили на деревенской телеге, то, глядя на нее через экран телевизора, вы можете догадаться о том, что колеса телеги жестко закреплены к ее «кузову» и все проселочные «колдобины» отзываются на седоках. В том же телевизоре (в сельском «боевике») вы могли заметить, что на большой скорости телега рассыпается и происходит это именно из-за ее «жесткости».
Думаю, в городских условиях, было бы смешно и печально увидеть как «рассыпались» два соседних автомобиля, в то время как вы пытаетесь объехать детали, от уже рассыпавшихся за час до этого других машин. Дабы наш транспорт служил подольше, а «седоки» чувствовали себя получше, колеса автомобилей не жестко связаны с кузовом. К примеру, если поднять автомобиль в воздух, то колеса (задние вместе, а передние по отдельности) отвиснут и будут «болтаться», подвешенные к кузову на всяких там рычагах и пружинах.
Вот это и есть подвеска колес автомобиля. Конечно, шарнирно закрепленные рычаги и пружины — «железные» и выполнены с определенным запасом прочности, но эта конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова. А правильнее сказать — кузов имеет возможность перемещаться относительно колес, которые едут по дороге.
Подвеска может быть зависимой и независимой.
Схема работы зависимой подвески колес автомобиля
Зависимая подвеска (рис. 1), это когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой (задние колеса). При наезде на неровность дороги одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.
Схема работы независимой подвески колес автомобиля
Независимая подвеска (рис. 2), это когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом (передние колеса). При наезде на неровность дороги, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса.
Упругий элемент подвески (пружина или рессора) служит для смягчения ударов и колебаний, передаваемых от дороги к кузову.
Схема 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
Гасящий элемент подвески – амортизатор (рис.3) необходим для гашения колебаний кузова за счет сопротивления, возникающего при перетекании жидкости через калиброванные отверстия из полости «А» в полость «В» и обратно (гидравлический амортизатор). Также могут применяться газовые амортизаторы, в которых сопротивление возникает при сжатии газа.
Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то, ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.
…
У независимой подвески есть ряд преимуществ перед зависимой:
Малые неподрессоренные массы. Это позволяет на неровных дорогах, грунтовках колесу успевать быстрее срабатывать по неровностям и следовательно лучше сохранять сцепление с дорогой
Благоприятная кинематика подвески и возможность обеспечить любую необходимую кинематику. Например на передней оси для снижения автомобиля к избыточной поворачиваемости, колесо наклоняется наружу поворота (подвеска на двойных поперечных рычагах) а на задней оси наоборот в сторону, противоположную повороту (подвеска на косых рычагах).
Но есть и недостатки:
Низкая ось крена подрессоренных частей автомобиля на подвеске. Для обеспечения устойчивости необходимо чтобы при работе подвески, ширина колеи автомобиля оставалась постоянной и изменялась не более чем позволяет упругость шин. Для обеспечения этого условия необходимо чтобы кинематический центр подвески находился на поверхности дороги (может перемещаться по ней в процессе крена). Низко расположенная ось крена автомобиля на подвеске, особенно внедорожника с высоким положением центра тяжести, означает большое плечо крена и следовательно большие углы крена кузова. Это вынуждает конструкторов искуственно увеличивать угловую жесткость подвески (препятствующую крену кузова) установкой стабилизаторов поперечной устойчивости. Однако, это плохо сказывается на артикуляции подвески и уровне комфорта т.к. при наезде на препятствие только одним (а не двумя сразу) колесом, суммарная жесткость складывается из жесткости основной пружины и жесткости стабилизатора. Для езды по асфальту это допустимо т.к. волны там как правило воздействуют на подвеску одновременно но на внедорожье неровности расположены хаотично. Однако есть и бонус: «рессорная (пружинная)» колея у независимой подвески равна колесной колее и гораздо шире чем рессорная колея зависимой подвески (на шириину которой накладывает ограничение необходимость обеспечения возможности поворота колеса). Угловая жесткость независимой подвески больше угловой жесткости зависимой подвески, что на передней оси благоприятно сказывается на поворачиваемости автомобиля (см. статью про управляемость), именно по этой причине на заднеприводных и парттаймовых автомобилях предпочитают использовать независимую спереди и зависимую сзади.
Чувствительность кинематики к установке колес не штатного для данного автомобиля размера. В случае независимой подвески, колесо является кинематическим элементом и корректность работы подвески зависит от его размеров в отличие от зависимой подвески. Устанавливать колеса увеличенного размера на автомобили с независимой подвеской крайне не желательно, если уж очень хочется то лучше чтобы размер не превышал стандартный более чем на 2 дюйма.
Ненадежность независимой подвески — это гаражный миф. Надежность больше зависит от конкретного исполнения чем от «независимости». Однако, ремонт независимой подвески однозначно сложнее.
Автомобиль с передней незаивисмой и задней зависимой неплохо ведет себя на асфальте. Однако, на неровной дороге/грунтовке/стиральной доске он очень опасен. Получается что в виду того что неподрессоренные массы задней оси такого автомобиля превышают неподрессоренные массы передней оси, заднюю ось срывает в занос раньше, чем переднюю а занос при заносе задней оси центробежная сила соответствует направлению заноса и чем дольше занос, тем меньше радиус а чем меньше радиус тем больше центробежная сила, в общем занос прогрессирует.
В то же время на автомобиле с полностью зависимой подвеской соотношение неподрессоренных масс обратное, первой срывается в занос передняя ось, а её занос не прогрессирующий и водитель легко успевает на это среагировать. Так же ведет себя автомобиль с полностью независимой подвеской только срыв передней оси в занос происходит на гораздо большей скорости.
Отсюда можно сделать вывод о сферах применения автомобилей:
Автомобиль с полностью независимой подвеской больше годится для ралли (скоростных внедорожных гонок) т.к. в ралли необходимо сохранять сцепление с дорогой на максимально возможных скоростях, но при этом не столь важна артикуляция и возможность реализации тяги при больших разноименных ходах подвески.
Автомобиль с полностью зависимой подвеской — для трофи и туризма т.к. как правило это означает длительное по времени передвижение по неровным поверхностям на небольшой скорости. Важно чтобы неровности поверхности по которой движется автомобиль не воздействовали болезненно на тело человека. При движении по твердым неровным поверхностям допускается срыв в занос на меньшей чем в ралли скорости но необходимо чтобы первой срывало переднюю ось.
Автомобиль с передней независимой и задней зависимой — оптимален для движения по асфальтовым дорогам общего пользования с возможностью съезда на не экстремальное внедорожье и не длительное движение по нему (например подъезд к местам рыбалки итд).
Разница подвески и ходовой части
Смело можно сказать, что ходовая часть автомобиля и подвеска, это два взаимосвязанных между собой слова. Ходовая часть поддерживает легкое передвижение транспорта по дороге.
Что собой представляет ходовая часть
Это такая совокупность механизмов, которые помогают автомобилю осуществлять взаимодействие между колесами и его несущей частью.
Что собой представляет подвеска
Она помогает сгладить и смягчить колебания при езде по неровной дороге или холмам.
Подвеска должна обеспечивать безопасное передвижение по дорогам, а это значит, что она должна быть качественной. Обратите внимание на шарниры, они должны легко проворачиваться.
Виды подвесок
Всего существует два вида подвесок: зависимая и независимая. Разница их в том, что зависима подвеска объединяет колеса между собой огромной балкой. То есть если одно колесо наедет на какую-то ямку, то и второе колесо будет в том же положении, как и то, которое наехало. Это касается задних колес. Независимая, соответственно наоборот никаким образом не соединены и не зависят друг от друга. А вот это уже касается передних колес. По типу упругих элементов они бывают: пружинные, рессорные, торсионные, пневматические и т.д. В целом и у зависимой и у независимой подвески есть свои плюсы и минусы.
Цена подвески лучше у зависимой, но привилегий по качеству больше у независимой. Как отдельный вид, можно выделить полузависимую подвеску, у нее есть закручивающаяся балка, чаще всего такой вид ставят на задние колеса в недорогие переднеприводные автомобили.
Очень важно чтобы колеса автомобиля не были сильно связаны кузовом.
Самые распространенные поломки в ходовой части автомобиля
При прямолинейной езде автомобиль уводит в сторону
Это может произойти при неправильном угле установки колес, неравномерном износе шин, деформация рычагов передней подвески, не одинаковое давление воздуха в шинах.
Колебание, раскачивание кузова
Из строя могли выйти амортизаторы, устарели или сломались детали подвески.
Вибрация во время езды
Проблема скорее всего из-за неправильного давления в шинах или же сломаны задние амортизаторы.
Стучит подвеска
Возможно, ослабла болты или имеются дефекты, повреждения дисков колес
Скрипят или стучат амортизаторы
Сломались их детали, утечка жидкости, ослабла крепление поршня.
Неравномерно изношены шины
Проблемы скорее всего из-за неправильной установки, или нарушения углов при установке.
Громкий скрип при торможении на поворотах
Лучше проверить состояние амортизаторов и стабилизатора поперечной устойчивости.
Течет жидкость из амортизаторов
Могли попасть посторонние металлические частички или повреждения.
Недостаточное сопротивление амортизаторов
Нужно проверить клапан сжатия, скорее всего проблема именно в нем.
Если вы нашли такие проблемы в своем автомобиле, то как можно быстрее обратитесь за ремонтом к специалистам.
Подвеска отвечает за выполнение важных функций
- Поддержание необходимого дорожного просвета
- Смягчение ударов во время езды
- Поддержание правильных углов установки колес для уменьшения износа шин
- Выдерживает вес самой машины
- Поддержание контакта колес с дорогой для стабильного торможения и контроля за автомобилем
- Контроль за управляемостью автомобиля в поворотах
Диагностика и обслуживание ходовой части отвечает не только за плавность хода и легкость в управлении, она отвечает за вашу безопасность!
Ходовая часть автомобиля, узлы и механизмы
Ходовая часть автомобиля — комплекс узлов и механизмов, основным назначением которых является перемещение транспортного средства с условием погашения вибраций, тряски и прочих факторов негативно влияющих на уровень комфорта.
Элементы ходовой части транспортного средства объединяют кузов и колеса машины, уменьшают раскачивание, принимают и обеспечивают передачу действующих сил.
В процессе движения автомобиля люди, которые находятся в салоне, ощущают на себе различные типы колебаний:
- Медленные — отличаются большой амплитудой;
- Быстрые — имеют минимальный уровень раскачивания.
В роли «гасителей» быстрых колебаний выступают сидения, резиновые опоры (КПП и мотора), а также другие «смягчающие» элементы.
От второго типа колебаний (медленных) защищают элементы ходовой части транспортного средства — узлы подвески, покрышки и прочие.
Конструктивно в состав ходовой части машины входит:
- Подвеска (задняя и передняя);
- Шины;
- Колеса.
Ниже рассмотрим каждую составляющую с позиции функций и особенностей предметно.
Подвеска автомобиля
Главным назначением подвески автомобиля является подавление и уменьшение колебаний, возникающих при попадании ТС в ямы или при наезде на подъемы дорожного покрытия. Благодаря действию подвески, подобные явления эффективно гасятся.
Кузов осуществляет различные типы колебаний — поперечно-угловые, продольные, угловые и вертикальные. Их характеристики формируют общую плавность перемещения транспортного средства для пассажиров и водителя в салоне.
Отдельного внимания заслуживает тип связи колес и кузова автомобиля.
Люди, которые хотя бы раз в жизни ездили на деревянной телеге, ощутили на себе «прелести» движения по неровному покрытию.
Это легко объяснить, ведь колеса этого средства для передвижения жестко сидят на «основе», а выбоины и ямы передаются «пассажирам».
По телевизору можно наблюдать картину, когда при увеличении скорости движения телега буквально разваливается.
Причиной является именно жесткость, из-за которой элементы ходовой части получают огромную нагрузку.
Для продления срока службы современных транспортных средств и повышения уровня комфорта «наездников» кузовная часть и колеса автомобиля не имеют жесткой связи.
Это легко подтвердить, если поднять ТС на определенно расстояние от земли и подергать за колеса — они будут свободно перемещаться и слегка отвиснут.
Это обусловлено особым типом крепления с помощью специальных пружин и рычагов.
Группа механизмов, обеспечивающих «гибкую» связь, относятся к подвеске.
Ее элементы (пружины и рычаги) изготовлены из металла и имеют определенный уровень прочности.
Но при изготовлении автомобиля предусматривается определенный запас, позволяющий колесам перемещаться по отношению к кузовной части в определенных плоскостях.
Если быть точнее, обеспечивается свобода перемещения кузова по отношению к колесам, движущимся по дорожному покрытию.
Подвеска — элемент ходовой части автомобиля, который может быть двух видов:
- Независимая — тип подвески, в которой колеса на одной оси не имеют жесткой связи и меняют положение независимо друг от друга. Это значит, что при попадании на неровность одно из колес реагирует на дефект, а другое — остается в прежней позиции.
- Зависимая — тип подвески, в которой колеса одной оси имеют жесткую связь, то есть соединены специальной балкой. В случае попадания транспортного средства в яму или при наезде на подъем оба колеса меняют положение на идентичный угол.
Недостаток жесткого крепления очевиден. Почти все неровности дорожного покрытия передаются кузову автомобиля, а далее — людям в салоне.
В роли спасителя выступают только шины, которые берут на себя «удар». При такой конструкции кузов сильнее раскачивается и с более высоким ускорением.
Добавление в конструкцию ходовой части упругой составляющей (рессора или пружин) позволяет более эффективно гасить удары от неровного дорожного покрытия.
Недостаток в том, что машина начинает раскачиваться, а сами колебания сохраняются в течение продолжительного времени. В итоге машина менее управляема, а движения становятся опасными.
Авто с таким типом подвески будет раскачиваться во всех направлениях, что повышает риск «пробоя». Он может возникнуть в случае совпадения двух составляющих — толчка от дорожного покрытия и работы подвески из-за продолжительного колебания.
Сегодня элементы ходовой части более продуманы. В конструкцию подвески входят не только упругие, но и демпфирующие узлы — амортизаторы.
В задачу последних входит контроль работы пружины и гашение чрезмерных колебательных движений.
После наезда на неровность происходит сжатие пружины, а в процессе расширения большую часть энергии принимает на себя амортизатор автомобиля.
Он не дает пружине растянуться на длину, которая больше положенной. Как следствие, колебательный процесс имеет ограниченный характер — в среднем одно 0,5 до 1,5 циклов.
Элементы ходовой части, обеспечивающие качественный контакт с покрытием
Бытует мнение, что качество контакта с поверхностью дороги зависит только от покрышек, упругих и демпфирующих узлов (амортизатора, пружин).
На практике не меньшее значение имеют дополнительные элементы ходовой части, взаимодействующие друг с другом и кинематикой направляющих устройств.
Так, для обеспечения достаточного уровня безопасности и комфорта в промежутке между кузовом и покрытием должны находиться следующие элементы:
- Шины — устройства, которые первыми принимают на себя негативные воздействия ям или «наростов» на поверхности дорожного покрытия. Благодаря определенной упругости, покрышки уменьшают колебания и играют роль индикаторов состояния подвески. Если рисунок истирается неравномерно, это говорит о нарушении работы элементов ходовой части (к примеру, об уменьшении сопротивления подвески автомобиля).
- Упругие детали (рессоры, пружины) — устройства, в задачу которых входит удерживание кузова транспортного средства на определенном уровне и поддерживание качественной связи машины с покрытием. Продолжительное применение этих изделий приводит к постепенному старению металла, его «усталости» из-за регулярных перегрузок. В итоге характеристики автомобиля, влияющие на уровень комфорта, ухудшаются. Изменению подвергается величина клиренса, параметр симметричности нагрузки, углы расположения колес и другие параметры. Важно понимать, что пружины, а не амортизаторы поддерживают массу машины. Если уменьшается дорожный просвет и транспортное средство «просаживается» без нагрузки, пора устанавливать новые пружины.
- Направляющие детали. К этим элементам ходовой части относятся торсионы, рессоры и рычажная система, обеспечивающие кинематику взаимодействия кузовной части и колес. Главной функцией узлов заключается поддержание перемещающегося вверх или вниз колеса в одной плоскости вращения. Другими словами, последнее должно находиться приблизительно в одной позиции, под 90 градусов к дороге. При нарушении геометрии направляющих узлов автомобиль становится непредсказуемым на дороге, протектор покрышек быстро изнашивается, уменьшается ресурс амортизаторов и других элементов подвески.
- Вспомогательные упругие узлы автомобиля. Сюда можно отнести резинометаллические шарниры, которые часто называются буферами сжатия. В их задачу входит подавление вибраций и ВЧ колебаний, возникающих от взаимодействия металлических элементов ходовой части. Наличие этих узлов способствует повышению ресурса деталей подвески автомобиля, а именно амортизаторов. Вот почему так важно проверять состояние резинометаллических деталей, обеспечивающих соединение подвески. Чем лучше выполняют работу вспомогательные упругие элементы, тем дольше служат амортизаторы.
- Стабилизатор поперечной устойчивости (СПУ) — элемент ходовой части автомобиля, необходимый для улучшения управляемости и снижения уровня крена ТС при вхождении в поворот. При резком маневре одна сторона транспортного средства прижимается к поверхности дороги, а вторая — наоборот, «отрывается» от покрытия. Задача СПУ — предотвратить этот отрыв и обеспечить достаточное прижатие «отрывающейся» стороны автомобиля к дороге. Кроме того, в случае наезда машины на препятствие СПУ закручивается и гарантирует быстрый возврат колеса на первоначальную позицию.
- Элемент демпфирования (амортизатор) — устройство ходовой части, обеспечивающее гашение кузовных колебаний, возникающих из-за наезда на неровности дорожного покрытия, а также по причине появления инерционных сил. Амортизатор также ограничивает колебания неподконтрольных элементов (балки, мостов, шин, ступицы и прочих) по отношению к кузову. В итоге качество контакта колеса и поверхности дорожного покрытия улучшается.
Мы рассмотрели основные элементы ходовой части автомобиля, которые конструктивно отличаются друг от друга на разных моделях машин, но в итоге несут в себе основное назначение – обеспечить комфортное и безопасное движение транспортного средства.