Устройство амортизационной стойки. Преимущества винтовой подвески. Амортизаторы с автоматической регулировкой. Технологический процесс технического обслуживания и ремонта амортизаторов. Амплитуда колебаний амортизатора. Стенд проверки фирмы Boge.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.05.2017 |
| Размер файла | 2,5 M |
- посмотреть текст работы
- скачать работу можно здесь
- полная информация о работе
- весь список подобных работ
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Амортизаторы наряду с другими системами и агрегатами оказывают существенное влияние на безопасность движения. Известно, что отсутствие надежного контакта колеса с опорной поверхностью, особенно при высоких скоростях движения автомобиля, приводит к снижению безопасной скорости движения при повороте на 10.15 %, а также к увеличению тормозного пути на 5.10 %. При неисправных амортизаторах колебания колеса могут исказить информацию, поступающую в блок управления АБС; при этом возможно ошибочное растормаживание колеса.
В настоящее время амортизаторы по влиянию на безопасность движения ставят в один ряд с такими элементами и системами активной безопасности автомобиля, как шины, тормозные системы и рулевое управление. Причем при техническом обслуживании автомобиля должное внимание состоянию амортизаторов, как правило, не уделяется.
Износ и старение деталей амортизаторов происходят медленно, вследствие чего постепенно снижается и эффективность. Водитель не чувствует резких изменений в поведении автомобиля, привыкая к постепенному ухудшению его характеристик. В связи с этим в процессе эксплуатации автомобиля весьма актуальны периодическое диагностирование амортизаторов и оценка эффективности их работы.
Для оценки состояния подвески (в первую очередь, амортизаторов) автомобиля в процессе эксплуатации применяются стенды, имитирующие движение автомобиля по неровностям. Их действие основано на моделировании резонанса в подвеске автомобиля, который возникает в результате воздействия внешней силы от неровностей опорной поверхности. При этом частота колебаний подвески оказывается близкой к частоте свободных колебаний неподрессоренной массы. При резонансе резко возрастают амплитуды и ускорения вынужденных колебаний масс, а их уровень зависит от качества (технического состояния) амортизаторов.
Именно этим объясняется актуальность выбранной темы дипломного проекта.
Цель работы — разработка технологического процесса диагностики, технического обслуживания и ремонта амортизаторов.
Для достижения поставленной цели необходимо последовательно решить ряд задач, а именно:
ознакомление с нормативно-технической документацией
обзор, обобщение и анализ учебной литературы и других источников по выбранной теме;
углубленное изучение конструкции амортизаторов;
описание видов неисправностей амортизаторов и способов их устранения;
физико-математические вычисления на основе характеристики амортизаторов;
проведение технического обслуживания и ремонта амортизаторов;
проведение диагностики амортизаторов, с использованием диагностического оборудования;
изучение требований охраны труда, окружающей среды, техники безопасности
Объект исследования — амортизаторы автомобиля.
Предмет исследования — амортизационная стойка автомобиля.
При написании дипломного проекта использовалась такая литература, как: Бутовский К.Г. Устройство автомобиля, 2011г.; Основенко Н.Е. Ходовая система автомобиля, 2013г.; Сокол Н. А. Основы конструкции и расчета автомобиля: трансмиссия и ходоваячасть, 2012г; Трудовой кодекс Российской Федерации; Федеральный закон Российской Федерации «Об основах охраны труда в Российской Федерации»
Структура работы включает в себя:
Введение, в котором сформулирована актуальность, цель и задачи работы;
Глава 1, в которой излагаются теоретические вопросы темы на основе анализа документов и литературы;
Глава 2, в которой описываются техническое обслуживание, диагностика и ремонт амортизатора, приводятся расчеты;
Заключение, в котором делаются выводы относительно достигнутых результатов, степени выполнения поставленных целей и задач;
Список использованной литературы.
Глава 1. Конструкция амортизаторов
1.1 Устройство амортизационной стойки
Главная деталь современной подвески — это амортизационная стойка. Основные элементы ее конструкции — это амортизатор, пружины и дополнительные детали для усиления жесткости. Амортизационные стойки с винтовыми пружинами зачастую известны как винтовые подвески (койловеры — coilover — Пружина над стойкой), или регулируемые подвески.
Устройство амортизационной стойки (рис.1)
Амортизационная стойка выполняет функции упругого элемента и амортизатора. В ее центре расположен телескопический амортизатор. Он бывает газовым либо масляным. Главное отличие телескопического амортизатора от обычного заключается в том, что на корпусе имеется площадка. Задача амортизационной стойки — поддерживать пружину (нижнюю часть упругого элемента). К брызговику крыла через опорный подшипник соединена верхняя часть стойки, а нижняя прикреплена с поворотным кулаком с помощью сайлентблока. Крепления верхней и нижней частей, амортизатор и пружина обеспечивают подвижную работу.
Рис. 1 — Амортизационная стойка
Пружины имеют вид витков, благодаря чему могут легко сжиматься и разжиматься. Койловеры способствуют сжатию пружины относительно амортизатора. Жесткость амортизатора может регулироваться.
Амортизационная стойка является частью подвески на поперечных рычагах. Она связывает кузов и колесо. Благодаря жесткости стойки и соединенным с ней рычагам, которые выполняют удерживающую функцию, в горизонтальной плоскости смещение колес относительно кузова становится невозможным.
Телескопическая конструкция стойки способствует движению колес вверх и вниз в допустимых пределах. Это помогает сглаживать удары, получаемые колесом.
При вращении гайки по резьбовой части амортизатора винтовой подвески можно менять положение опоры пружины. При «укороченной» пружине и увеличенном преднатяге, жесткость пружины увеличивается, как и дорожный просвет (клиренс) при определенной нагрузке на автомобиль.
Существует два вида винтовых подвесок.
Первый вид. Изменяя характеристики винтовой резьбы и пружины, их можно установить, сохранив при этом старую стойку. Однако при этом управляемость автомобиля может снизиться, т.к. амортизатор при измененном клиренсе не справляется с работой подвески.
Второй вид. Стойка меняется целиком. Резьба в данном случае наносится на корпус стойки, так что регулировать клиренс можно на самом автомобиле, без разбора подвески.
1.2 Преимущества винтовой подвески
Винтовую подвеску (койловеры) используют на автомобилях и мотоциклах для того, чтобы регулировать клиренс на необходимую высоту. Высокая жесткость подвески позволяет быстро двигаться в поворотах.
Простота конструкции винтовой подвески позволяет проводить в случае необходимости несложный ремонт самостоятельно, т.к. неисправностей не может быть много, и распознать их очень просто. Например, по характерному звуку опытный водитель может узнать о разрушении опорного подшипника и устранить неисправность.
Благодаря опять же конструкции винтовой подвески, ударные нагрузки на кузов снижаются, опорные элементы разгружаются, что увеличивает их срок службы. Подвески на амортизационных стойках имеют незначительное количество неподрессоренных частей, так что масса их существенно меньше.
Так как настраивать уровень можно поочередно на каждой оси, допустимо использование шин, разных по размеру.
Настройки амортизаторов в винтовых подвесках обычно недоступны в стандартных амортизаторах.
Винтовые подвески эффективны на российских дорогах. Управляемость автомобиля значительно выше: как при разгоне, торможении и движении в поворотах, так и при наезде на неровности или выбоины, винтовые подвески даже скоростную езду делают комфортной.
На сегодняшний день существует пять основных видов амортизаторов: масляные, газовые, гибридные (газо-масляные), пневматические и автоматические. Последние могут быть как с электронной регулировкой, так и с гидравлико-механической либо магнитной.
Масляные двухтрубные амортизаторы (рис. 2)
Их еще называют гидравлическими. Во многом благодаря простой конструкции, этот вид амортизаторов обладает высокой степенью надежности. Подвеска автомобиля с «гидравликой» отличается хорошей плавностью хода, что автоматически повышает уровень комфорта во время движения.
Кроме очень актуальных для российских условий достоинств, амортизаторы имеют и существенный недостаток — недостаточная приспособленность к плохим дорогам.
Быстрое передвижение автомобиля по неровным дорогам повышает скорость движения поршня, в результате чего поршень может перегреться и на его поверхности могут образовываться кавитационные пузырьки. Этот негативный эффект называется «вспениванием» масляной жидкости и из-за него амортизаторы теряют большую часть своих амортизирующих свойств.
Поэтому амортизаторы масляные (гидравлические) двухтрубные подходят для автомобилей, владельцы которых преимущественно ездят по дорогам хорошего качества.
Рис. 2 — Масляные (гидравлические) амортизаторы
В отличие от двухтрубных амортизаторов здесь рабочей камерой является сам корпус устройства. Так же, несмотря на название — газовые — в нижнюю часть амортизатора закачивается газ (азот), а в верхнюю — масло.
Из-за отсутствия отдельной рабочей камеры для каждой среды корпус амортизатора способен вместить в себя больший объем газа или жидкости при стандартном посадочном размере.
В сравнении с гидравлическими амортизаторами, масса газовых меньше, а их конструкция предусматривает монтаж в перевернутом виде.
К положительным качествам газовых амортизаторов относят хорошую теплоотдачу, что препятствует их перегреву. Благодаря этому свойству газовые однотрубные амортизаторы можно порекомендовать владельцам автомобилей, которые часто ездят быстро и не по самым ровным дорожным покрытиям.
Основным недостатком является очень малый срок службы в случае даже не сильного повреждения корпуса.
Рис. 3 — Газовый однотрубный амортизатор
Газо-масляные двухтрубные (рис. 4)
В сравнении с гидравлическими амортизаторами, на дорогах низкого качества они ведут себя более жестко, способны служить дольше, но и их стоимость заметно выше.
Газо-масляные амортизаторы с двухцилиндровой конструкцией рекомендованы для автомобилей, которые регулярно двигаются по дорогам низкого качества.
Амортизаторы с автоматической регулировкой
Такие амортизаторы отличаются сложной конструкцией и высокой плавностью хода.
Работа автоматических амортизаторов практически бесшумна, кроме того, они способны выдерживать высокие нагрузки при скоростном движении автомобиля по неровным дорогам.
Однако и стоимость таких амортизаторов может стать неприятным сюрпризом для владельца автомобиля, в стандартное оснащение которого они входят.
Рис. 4 — Газо-масляный двухтрубный амортизатор
Пневматические амортизаторы (рис. 5)
Рис. 5 — Пневматический амортизатор
Передовые технологии наделили пневмоамортизаторы способностью самостоятельно удерживать кузов автомобиля в стабильном положении при езде по ухабистым дорогам. Именно такими амортизаторами оснащается большинство автомобилей представительского класса.
Стоимость таких амортизаторов может повергнуть в шок человека, ранее никогда не сталкивавшегося с пневмоподвеской.
Пневматические амортизаторы так же обладают способностью увеличивать или уменьшать клиренс, если того требует качество дороги и скорость движения автомобиля — элемент, свойственный достаточно дорогим автомобилям.
1.3 Прогноз рынка амортизаторов
Исправные амортизаторы. Не чувствуешь тряски и вибрации, да и шума в автомобиле меньше. Комфортно, словом, но это в данном случае не главное. Состояние амортизаторов сказывается на всем, что связано с автомобилем.
Неровное дорожное покрытие заставляет колесо вибрировать. Особенно так называемые волны на асфальтобетоне, напоминающие стиральную доску, ну и, разумеется, брусчатка, булыжник, железобетонные плиты и т.п. Если амортизатор плох, то легко попадает в резонанс и колесо высоко отскакивает от дорожного покрытия. Вывод — не стоит нестись на высокой скорости по трамвайным путям (а ведь сколько автомобилистов мчатся по полотну между рельсами, уложенному плитами усилиями солдат). Еще один источник колебаний колеса и подвески в целом — это неправильная балансировка колеса. Или, положим, колесо отбалансировано, но его трясет из-за, к примеру, искаженной формы после удара, вздутия камеры, порыва корда, налипшей грязи… Вывод: плохие амортизаторы — это и ухудшенный разгон машины, и проблемы с плавностью хода, торможением, прохождением поворотов и преодолением подъемов и спусков — словом, все, что способно привести к аварии из-за увеличившегося вследствие вибрации проскальзывания колес.
Тем не менее, не все автовладельцы воздают амортизаторам должное. Многие из них накатывают сотни километров, не обращая внимания на отчаянный стук спереди или сзади. Некоторым просто не хочется ехать в автосервис. Между тем, самостоятельная проверка исправности амортизатора весьма проста. Достаточно визуальным осмотром определить, нет ли потеков жидкости на корпусе амортизатора, а затем интенсивно покачать автомобиль по очереди за каждый угол, нажав на крыло или бампер три-четыре раза. После этого кузов должен совершить лишь одно “возвратное” движение до номинального уровня. Если же машина качается дольше или при этом слышны отчетливые стуки, амортизатор можно считать неисправным и его стоит заменить. Наиболее распространены амортизаторы двух видов — гидравлические и газогидравлические (часто их называют газонаполненными или просто газовыми). В гидравлических амортизаторах гашение колебаний упругих элементов подвески происходит просто за счет перетекания жидкости (обычно это масло — его выбирают из-за повышенной вязкости) из одного резервуара в другой и обратно через систему клапанов. В газогидравлических также присутствует жидкость, однако она предварительно “поджата” небольшим объемом газа, который, в отличие от жидкости, имеет свойство сжиматься. К слову, у газогидравлических амортизаторов есть “классический” недостаток, особенно ярко проявляющийся на наших дорогах. При неизбежной тряске воздух вспенивает масло и создает “воздушные ямы” в работе амортизатора. При интенсивной же вибрации (знакомо, правда?) возникают воздушные пузырьки низкого давления, что не только снижает эффективность работы амортизатора, но и довольно быстро приводит его в негодность. Срабатывает эффект кавитации, когда мелкие пузырьки просто разъедают стенки и другие детали устройства.
В переднеприводных автомобилях, столь популярных сегодня, сосуществуют два принципиально разных вида амортизаторов — классические задние и передние, типа McPherson. McPherson — это амортизаторы с телескопической гидравлической передней стойкой довольно сложной конструкции.
Сегодня на рынке присутствует достаточно широкий выбор амортизаторов самых различных фирм-производителей. Причем производители стараются иметь в своем ассортименте амортизаторы для как можно большего числа популярных моделей машин и даже для разных стилей езды на них, различая, к примеру, “спортивный” и “комфортный” стиль вождения. Хотя, конечно, у каждой фирмы присутствует и определенная специфика. Итак, кто же сегодня основные игроки на этом рынке?
KAYABA В Европе клиентами японского концерна Kayaba являются такие известные производители, как Ford, Renault, Peugeot, Seat и другие. Концерн имеет более семи тысяч сотрудников на разных континентах. Благодаря своим прекрасным эксплуатационным характеристикам и относительно невысокой цене, амортизаторы Kayaba уверенно обосновались на дорогах России, Беларуси, Украины и стран Балтии. В нашей стране особенно популярен газо-гидравлический амортизатор Ultra SR. В числе “изюминок”, присущих Ultra SR — повышенные демпферные свойства, стабилизирующие сцепление с дорогой и управляемость; высокие показатели при применении низкопрофильных покрышек со стальным брекером; отсутствие затухания. Стойка предназначена для амбициозных водителей со спортивным стилем езды, которые, как известно, предъявляют весьма жесткие требования к управляемости автомобиля.
KONI Производство автомобильных амортизаторов является единственной специализацией фирмы Koni. Во многих деталях эти амортизаторы отличаются от продукции других производителей. Основное отличие — возможность регулировки характеристик амортизатора. Разница между “нулевым” положением при поставке с завода и положением “max” составляет 100%. Этот запас может быть использован для адаптации амортизатора к различным дорожным условиям в соответствии с индивидуальными требованиями владельца автомобиля. Амортизаторы Koni пригодны практически для любого автомобиля, для любого стиля вождения и для любых условий эксплуатации. Фирма выпускает свыше 2500 моделей амортизаторов, при этом инженеры не отдают предпочтения какой-либо одной конструктивной схеме: тип амортизаторов подбирается в зависимости от конструкции подвески и заданных условий эксплуатации автомобиля.
MONROE Бельгийская компания Monroe (наверное, самое известное имя на рынке) каждый год поставляет амортизаторы для миллионов автомобилей. Sensatrac является последней серией в широком ассортименте амортизаторов. Только компания Monroe предлагает изготовленные на заказ амортизаторы для 99% автомобилей — от Alfa Romeo до Zastava. Амортизатор Sensatrac компании Monroe разработан на хорошо проверенной технологии использования давления газа, реализованной в модели Gazmatic. Новая система Monroe базируется на большом прошлом опыте работы в области газовых амортизаторов, которые обеспечивают точную и мгновенную реакцию при езде. Sensatrac сочетает эти преимущества и добавляет новые достоинства к рабочим характеристикам амортизаторов: приспособленность ко всем условиям движения; улучшенное управление автомобилем; ускоренная реакция при резких маневрах.
SACHS Вот уже более 65 лет, как фирма SACHS является одним из крупнейших в мире производителей амортизационной техники. Многолетний опыт, применение новейших технологий и материалов, оригинальное решение конструкторских задач дали возможность продукции с фирменным знаком SACHS стать серийной на сборных конвейерах таких фирм, как Alfa Romeo, Audi, BMW, Mercedes, Lada, Jaguar, Lancia, Peugeot, Saab, Skoda и многих других. В стандартных амортизаторах с возрастанием нагрузки пропорционально возрастает скорость движения штока. Рациональность же амортизаторов SACHS продумана до мелочей — при росте нагрузки скорость движения штока плавно растет до определенного момента, а затем стабилизируется. Отсюда — долговечность и надежность, комфортность и безопасность. Гарантия на все амортизаторы марки SACHS — один год, независимо от пробега.
BOGE Амортизаторы этой марки выпускаются в Германии и устанавливаются преимущественно же на немецкие автомобили. По этой ли причине, или по какой-то другой, но их продажи за пределами Европы достаточно ограничены. Впрочем, у специалистов они пользуются крайне хорошей репутацией (после слияния концернов Boge и Sachs торговая марка «Boge» отошла последнему и теперь Sachs выпускает свои амортизаторы под двумя торговыми марками. Качеством амортизаторы Boge и Sachs не отличаются, поскольку они впитали в себя технологии и опыт обеих компаний, но несколько различаются по специализации — прим. Samael).
GABRIEL Эти амортизаторы производятся в США и во Франции, но объемы их производства намного меньше, чем у других фирм, поэтому на рынке они не особо распространены.
DELCO Амортизаторы американского производства, соответственно, и устанавливаются они в основном на машины американской сборки. Причем в открытую продажу их поступает немного, основные потребители — сборочные цеха. Эти амортизаторы известны своим очень высоким качеством, но, по мнению специалистов, явно не предназначены для наших дорог. Их стихия — хайвэи и автобаны с идеальным покрытием.
1.4 Расчет характеристики амортизатора
Для расчета параметров амортизатора с начало выбираем коэффициент апериодичности y=0,15…0,3, принимаем y=0,2.
откуда коэф. сопротивления амортизатора
М — масса приходящаяся на подвеску, приведенная к центру колеса;
c=271363 H/м — жесткость подвески, приведенная к центру колеса;
Учитывая, что коэф. сопротивления на ходе отбоя , где
— коэффициент сопротивления на ходе сжатия (, принимаем ).
Определяем коэффициент сопротивления на ходе сжатия амортизатора:
Определяем коэффициент сопротивления амортизатора на ходе отбоя:
По известным коэффициентам строится характеристика амортизатора, в которой максимальная сила сопротивления: , где принимают равным 0.6 м/с.
Расчет параметров амортизатора
pmax=4 МПа — максимальное давление в амортизаторе;
Fmax= Fmax(отб)=5857.2 H — максимальная сила сопротивления амортизатора на ходе отбоя;
Определим диаметр штока (приняв его длину L= 300 мм)
Из расчета на устойчивость штока при максимальном осевом сжатии:
Площадь поршня на ходе отбоя
Площадь поршня на ходе сжатия
По ГОСТ выбираем амортизатор с диаметром кожуха: D=70 мм.
Гидравлический расчет амортизатора
Выбираем площадь сечения проходных отверстий такую, чтобы получить заданную характеристику.
kУ=0.98 — коэф. утечек;
Sв=SвСЖ= 1519.8 мм2 — площадь вытеснителя на ходе сжатия;
Sв=SвОТБ= 1284.8 мм2 — площадь вытеснителя на ходе отбоя;
m=0.65 — коэф. расхода;
r=760 кг/м3 — плотность.
Тепловой расчет амортизатора
Мощность, рассеиваемая амортизатором в атмосферу
kt=55 Втм2/с — коэф. теплоотдачи;
Dt — перепад температур между поверхностью амортизатора и набегающим потоком воздуха;
Обдуваемая площадь поверхности амортизатора
— средний коэф. сопротивления амортизатора;
Vср=0,3 м/с — средняя скорость перемещения поршня.
Температура стенок амортизатора
Глава 2. Технологический процесс технического обслуживания и ремонта амортизаторов
2.1 Техническое обслуживание и неисправности амортизаторов
При техническом обслуживании ходовой части, а так же основных работах по ТО ходовой части, важную роль занимает техническое обслуживание и ремонт амортизаторов.
Амортизаторы могут иметь износы сальников, шарнирных соединений, клапанов и пружин. Изношенные детали амортизатора, а так же детали с трещинами и задирами заменяют новыми. Сборку амортизаторов проводят в последовательности, обратной сборке. Собранный амортизатор проверяют на бесшумность работы и развиваемое сопротивление на специальной установке. Во время испытания не допускают протекания жидкости.
У неисправного амортизатора, больше времени колесо проводит в воздухе, а не в контакте с дорогой. Это приводит к следующим проблемам:
Увеличивается тормозной путь, особенно нагруженного автомобиля и с прицепом. Ухудшается сцепление колес с дорогой.
Снижается скорость безопасного прохождения поворотов и выполнения экстренных маневров, особенно в сочетании с торможением. Достаточно сильного порыва бокового ветра, чтобы автомобиль снесло в сторону. Ухудшается управляемость и освещение дороги. Неравномерное и нестабильное освещение дороги из-за колебаний кузова как в продольной, так и в поперечной плоскостях, делает ночное вождение опасным и утомительными для самого водителя и для водителей встречного транспорта из-за ослепляющего эффекта фар. Увеличивается утомляемость водителя и, как следствие, время реакции. Повышенный износ шин и узлов ходовой части и трансмиссии, повышенный расход топлива. Из-за плохого сцепления с дорогой в моменты потери контакта с дорожным полотном ведущих колес, возникает пробуксовка, которая сопровождается повышением оборотов и соответственно ростом потребления топлива. Такие пробуксовки вызывают также интенсивный износ протектора шин и деталей трансмиссии. Разрушения кузовных элементов. При движении по неровностям, могут появиться резонансные колебания, которые способны вызвать даже трещины силовых элементов кузова, особенно вблизи точек крепления двигателя и коробки передач. Нарушается работа электронных систем помощи водителю. Особенно систем АБС, ПБС (АПС) и Traction Control, т.к. не обеспечивается постоянный и надежный контакт колес с поверхностью дороги. Их датчики настроены на отслеживание поведения колес, катящихся по земле, а не вращающихся в воздухе. Интеллектуальная электроника не способна зафиксировать момент, когда колесо оторвалось от земли и находится в воздухе. Электронные системы путаются и дают неверные указания исполнительным механизмам. Снижение комфортности поездки. Машину трясет, вибрация становится неравномерной и часто сопровождается стуками. Опасность ситуации заключается в том, что, во-первых, водители не осознают проблем, связанных с амортизаторами, а во-вторых износ амортизаторов происходит постепенно, часто без видимых или слышимых признаков. Водитель привыкает к «новому» поведению автомобиля. Далее приведена таблица дефектов амортизаторов, их причины, а так же способы устранения.
Таблица 1 — Характеристика дефектов амортизаторов и их причины
