Исследование подвески типа макферсон Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

1 2 3 ©

Шинкоренко Е.А. , Садковский Б.П. , Пономарев А.И.

Студент, д.т.н., профессор, к.т.н.; кафедра автомобиле- и тракторостроения, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени

Н.Э. Баумана

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДВЕСКИ ТИПА МАКФЕРСОН

Аннотация

В данной работе рассмотрены устройство, принцип работы автомобильной подвески макферсон, выявлены её недостатки и намечены пути их устранения.

Ключевые слова: подвеска Мак-Ферсона, амортизатор, управляемость.

Keywords: McPherson strut suspension, amortisseur, roadability.

Подвеска макферсон, она же подвеска Мак-Ферсона или подвеска на направляющих стойках, «качающаяся свеча» — тип автомобильной подвески, основным элементом которой является амортизаторная стойка [1].

Рис. 1. Устройство подвески Мак-Ферсона

Была получена дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах, но имеет лишь один поперечный рычаг внизу, взамен же второго рычага применён высоко расположенный под крылом шарнир — крепление на брызговике крыла поворотной (в случае передней подвески с управляемыми колёсами) стойки, играющей одновременно роль амортизатора, которая связывает этот шарнир с нижним поперечным рычагом. Стабилизатор поперечной устойчивости в такой подвеске зачастую играет роль части нижнего рычага — растяжки, что отражено на иллюстрации; в ином случае — на современных автомобилях как правило — применяются треугольные или Г-образные рычаги и отдельный стабилизатор [1]. Для подвески макферсон важное значение имеет такой параметр, как наклон амортизаторной стойки, которая в её случае фактически выполняет роль шкворня. Для коррекции ходовых качеств автомобиля применяют как продольный, так и поперечный наклон. В редких случаях в качестве упругого элемента в подвеске макферсон может использоваться не пружина, а торсион — примером такой подвески является передняя на «Порше 911», или даже поперечная рессора, заменяющая поперечный рычаг или действующая в паре с ним [1]. Кроме того, пружина в такой подвеске вовсе не обязательно располагается вокруг амортизаторной стойки — например, на Mercedes-Benz W124 и многих автомобилях платформы Ford Fox пружина и амортизаторная стойка передней подвески макферсон были

© Шинкоренко Е.А., Садковский Б.П., Пономарев А.И., 2015 г.

смонтированы отдельно друг от друга. Подвеска макферсон может использоваться как для передних, так и для задних колёс. Однако в англоязычных странах аналогичную подвеску задних колёс принято называть «подвеской Чепмена». В отечественной практике иногда в том же значении используется термин «свечная подвеска» или «качающаяся свеча». В сравнении с подвеской на двойных поперечных рычагах, макферсон уступает по параметрам кинематики (главным образом из-за существенно большего изменения развала колёс при ходах сжатия и отбоя), в значительно большей степени передаёт на кузов автомобиля вибрации и шумы, занимает много места по высоте, а также сложнее в обслуживании из-за необходимости демонтажа всей стойки, например, для замены или ремонта амортизатора, но более дёшева и технологична в производстве, компактна по ширине и имеет небольшую массу, что обусловило широчайшее её применение в практике современного автомобилестроения. Преимуществами являются:

- малые затраты на изготовление;

- упрощение сборки автомобиля на заводе-изготовителе (вся подвеска такого типа (поперечина, рычаги, стойки) как правило собирается на отдельном конвейере и устанавливается за один приём);

- компактность в продольном и поперечном направлениях;

- большое расстояние по высоте между опорными узлами (уменьшает боковые и продольные силы, возникающие в местах крепления к кузову);

- возможность осуществления больших конструктивных ходов;

- меньшая масса неподрессоренных частей.

Верхняя опора стойки представляет собой упорный подшипник качения, с огромным ресурсом. Рычаг и шаровой шарнир в этой конструкции разгружены от передаваемых при проезде неровностей дороги вертикальных усилий, вследствие чего имеют значительный ресурс и могут быть предельно облегчены, причём диагностика неисправности шарниров облегчена благодаря наличию чётких симптомов их износа — постукивание и неустойчивость на скорости, на что водитель сразу обращает внимание.

Недостатками являются несколько худшие параметры кинематики по сравнению с подвеской на двух поперечных или продольных рычагах [2]. При большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться в значительных пределах, и тем больше, чем больше ход подвески. При ходе сжатия подвески выставленный изначально положительный развал колёс быстро сменяется отрицательным, что в случае передней подвески означает ухудшение устойчивости и управляемости автомобиля из-за снижения сцепления его колёс с дорожным покрытием. Передача усилия на сравнительно слабый брызговик крыла, что требует его усиления; при езде по плохим дорогам и при работе подвески «на пробой» начинается разрушение точек крепления стоек на брызговике крыла с образованием на нем усталостных трещин и началом коррозионного процесса, поэтому подвеска «макферсон» пригодна главным образом для эксплуатации на хороших благоустроенных дорогах. При эксплуатации на плохих дорогах она недолговечна по сравнению с иными типами подвесок. Амортизаторная стойка является высоконагруженным элементом подвески, через который передаются на несущую систему автомобиля все воспринимаемые подвеской вертикальные усилия и толчки, и в ходе эксплуатации достаточно часто выходит из строя, особенно при езде по неровным дорогам. При этом её стоимость и сложность работ по её замене достаточно велики. При пробое подвески может не выдержать нижний клапан стойки, что выводит из строя её амортизационную часть, при этом большинство современных стоек являются неразборными и заменяются исключительно в сборе. Езда с неисправной стойкой, в свою очередь, приводит к повреждению узла крепления стойки к брызговику крыла и, в конечном итоге, оканчивается деформацией кузова с нарушением геометрии подвески, устранимым лишь дорогостоящим кузовным ремонтом. Сложность изоляции от дорожных шумов. Меньшая компенсация продольного крена («клевка») при торможении, по сравнению с подвеской на двойных рычагах. Особенно это проявлялось на бывшей наиболее распространённой в ранних конструкциях

разновидности подвески макферсон с расположенным перед рычагами стабилизатором поперечной устойчивости, играющим одновременно роль части нижнего рычага. Так как по соображениям сохранения необходимого дорожного просвета под передним свесом крепления стабилизатора на кузове располагались сравнительно высоко, оси рычагов подвески оказывались направлены таким образом, что «клевок» при торможении даже усиливался, так как ось рычага проходила дальше от центра тяжести, чем при рычагах, параллельных земле. С 1990-х годов рычаги подвески макферсон стали обычно делать L-образными, с большим основанием, что позволило отказаться от использования плечей стабилизатора в качестве части рычага подвески и задать более оптимальную с точки зрения противодействия «клевку» при торможении геометрию. Из имеющихся недостатков главным является выход из строя амортизаторной стойки, ее поломка очень дорогостоящая, поэтому в дальнейших исследованиях планируется улучшить ее показатели надежности, чтобы увеличить срок эксплуатации.

Литература

1. Подвеска макферсон. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

Шр8://т.'шк1рей1а.о^/'шк1/Макферсон_(подвеска)

2. Подвеска Мак-Ферсона. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http: //systemsauto. ru/pendant/mcpherson .html