Шасси

Глава 1. Шасси

 

Трубчатая рама без выступающих за нижние лонжероны частей

Трубчатая рама без выступающих за нижние лонжероны частей может быть твердо установлена на плоском полу.


        В контексте данной книги термин «шасси» применим как к собственно действительному шасси (несущей рамной конструкции), так и к «шасси», образованному несущим кузовом (монококом) — оба варианта выполняют одну и ту же задачу.

       Относящиеся к шасси элементы несущего кузова должны быть целыми, чтобы все точки крепления подвески были расположены в нужных местах относительно друг друга и кузова. При неверном расположении мест подсоединения подвески (например, при ошибке изготовления или в результате аварии) геометрия подвески будет искажена и подвеска не сможет полностью выполнять свои функции. Все центры мест подсоединения с каждой стороны кузова должны располагаться на одинаковом расстоянии от опорной поверхности (предпочтительнее от уровня пола). Даже если автомобиль полностью собран, все еще остается возможность без значительных усилий провести необходимые измерения. Проверка совмещения мест крепления подвески является первым шагом в направлении улучшения управляемости автомобиля.

Метод проверки целостности шасси

 

Действительное шасси

 

Две нижних точки передней подвески устанавливаются на одинаковом расстоянии «X» от пола.

 

Две нижних точки передней подвески устанавливаются на одинаковом расстоянии «X» от пола. Задний мост приподнимают для проведения измерений мест креплений задней подвески (см. нижний рисунок).


Перед поднятием заднего моста на накладку домкрата укладывают круглый пруток (12-16 мм в диаметре) для обеспечения точечного контакта. Пруток устанавливается под центр картера главной передачи. Точное положение центра определяется дополнительными измерениями.

 

Перед поднятием заднего моста на накладку домкрата укладывают круглый пруток (12-16 мм в диаметре) для обеспечения точечного контакта. Пруток устанавливается под центр картера главной передачи. Точное положение центра определяется дополнительными измерениями.


      Если с шасси для ремонта снимается вся обшивка, проверить целостность шасси относительно легко. Это идеальное время для проверки шасси, поскольку при обнаружении дефектов можно быстро провести соответствующий ремонт и затем проверить его качество. В идеально исполненном шасси все точки крепления подвески должны быть выполнены с допуском в один миллиметр, в некоторых случаях допускаются отклонения в два миллиметра. Погнутое шасси имеет отклонения точек крепления больше этих величин, что никогда не может быть устранено регулировками. Безрассудно предполагать наличие хорошей управляемости у автомобиля, имеющего большие погрешности изготовления.

      Незначительные повреждения, например, слегка погнутые трубы рамы или элементы обшивки, допускаются при условии, если они не влияют на ориентацию мест креплений подвески. Естественно, в интересах создания совершенного шасси лучше вообще не допускать никаких повреждений. При необходимости можно изменить положение мест крепления подвески.

       Шасси устанавливают на плоском полу и проводят измерения расстояний от пола до центров отверстий крепления рычагов подвески. Если шасси из-за выступающих за нижний лонжерон элементов не может быть установлена на полу непосредственно, его можно приподнять с помощью плоских деревянных брусков размером 50 х 50 мм.

Безотносительно к тому, каким способом шасси установлено на полу, измерения покажут возможные погрешности шасси.

       В некоторых случаях передняя подвеска крепится на отдельном подрамнике. В этом случае подрамник должен быть жестко закреплен на шасси, образовав тем самым единый узел. Если подрамник крепится к шасси через резиновые втулки, то рекомендуется их заменить на алюминиевые проставки, чтобы образовалось жесткое соединение. Такая замена также обеспечивает возможность некоторой регулировки: в случае небольшого не совмещения креплений передней и задней подвески можно провести коррекцию подбором толщины проставок. Любое уменьшение взаимных перемещений в шасси обычно ведет к улучшению управляемости. Что же касается некоторого увеличения шума, который ранее подавлялся резиновыми втулками, это маловажная деталь.


Несущий кузов (монокок) и кузов на раме

 

Проверка параллельности осей «Х-Х» и «Z-Z».

 

Проверка параллельности осей «Х-Х» и «Z-Z».

 

Колеса каждой оси должны находиться на одинаковом расстоянии от продольной осевой линии автомобиля.

 

Колеса каждой оси должны находиться на одинаковом расстоянии от продольной осевой линии автомобиля.


       Проверка геометрии возможна как для автомобиля (кит-кара) с несущим кузовом (монокок), так и для автомобиля (кит-кара) с рамой, или пространственной рамой. Автомобиль устанавливается по уровню на опоры, установленные под подходящие места подвески так, чтобы центры точек крепления нижних рычагов расположились на одной высоте над полом. Как правило, для измерений высоты хорошо подходит металлическая линейка. Затем приподнимается задний мост за центр картера главной передачи. Это надо делать аккуратно и следить за тем, чтобы точка установки домкрата была расположена точно по середине колеи задних колес. Центр колеи определяется измерениями, проводимыми с помощью рулетки. Для облегчения ориентации на картер наносится метка центра. На накладку домкрата укладывается круглый пруток диаметром 12-16 мм для обеспечения точеного контакта с картером.

ВНИМАНИЕ: всегда перед началом работ под днищем автомобиля устанавливайте стойки безопасности, никогда не оставляйте автомобиль вывешенным на домкрате.

Измерьте расстояния от пола до точек крепления задней подвески. Расстояния каждой пары точек крепления с обеих сторон должны быть одинаковы.

Если оси переднего и заднего мостов не параллельны, автомобиль будет двигаться как бы боком. Чем больше непараллельность осей, тем сильнее будет проявляться этот эффект. Автомобиль получает тенденцию улучшения прохождение поворота в одну сторону и ухудшению в другую, поскольку фактически колесная база с разных сторон автомобиля разная.

     В дополнение к параллельности осей нужно принимать во внимание и положение колес относительно продольной осевой линии автомобиля. Ширина колеи передних и задних колес может быть разная, но колеса одного моста должны быть расположены на одном расстоянии от продольной осевой линии. Шасси может быть погнуто или скручено так, что оси мостов будут оставаться параллельными, но относительное расположение передних и задних колес слева и справа будут разными.


Проверка геометрии шасси

 

Параллельность осей

 

Треугольник с отношением сторон 3-4-5, вписанный в площадь 6x3 м.

 

Треугольник с отношением сторон 3-4-5, вписанный в площадь 6x3 м.

 

Два измерительных треугольника, построенных на общем малом катете.

 

Два измерительных треугольника, построенных на общем малом катете.

 

Положение автомобиля относительно измерительных треугольников при настройке параллельности мостов и перенос точек измерения на поверхность.

 

Положение автомобиля относительно измерительных треугольников при настройке параллельности мостов и перенос точек измерения на поверхность.

 

1 — центр отверстия под болт крепления рычага подвески. Непосредственные измерения высоты центра отверстия под болт в трубчатой раме с помощью мерительного угольника.

 

1 — центр отверстия под болт крепления рычага подвески. Непосредственные измерения высоты центра отверстия под болт в трубчатой раме с помощью мерительного угольника.


      Оси автомобиля могут быть действительными (при жесткой балке подвески) или мнимыми (при независимой подвеске). Если автомобиль имеет зависимую заднюю подвеску, измерения параллельности осей проводятся относительно балки заднего моста.

      Измерить параллельность осей можно двумя способами. Автомобиль устанавливается на ровный горизонтальный пол. С помощью мерительного угольника на пол проецируются соответствующие точки крепления рычагов подвески к шасси. Затем автомобиль откатывается и появляется возможность соединить нанесенные точки линиями для проведения дальнейших измерений. Другой способ: на пол наносятся линии соединяющие точки предполагаемого расположения креплений рычагов подвески, на которые затем аккуратно накатывают автомобиль. Затем на пол проецируются центры креплений рычагов подвески, как в первом случае и проводится сравнение расчетных и полученных размеров. Способ выбирается исходя из конкретных условий и конструктивных особенностей автомобиля.

Сначала шасси проверяется с точки зрения относительного положения друг к другу мест крепления передней и задней подвесок. Поскольку колесная база в среднем равна 2300-2500 мм, обеспечить нужную точность измерений затруднительно. Одним из решений этой проблемы является применение метода треугольника (использования равенства квадрата гипотенузы сумме квадратов катетов).

Классический треугольник имеет стороны 3-4-5 (см. рисунок). Для увеличения точности размеры треугольника увеличивают так, чтобы больший катет был примерно равен колесной базе. Например, применим треугольник размерами 1800x2400x3000 мм (или другой, но со сторонами, соответствующими пропорции 3:4:5).

      Итак, если измеренное расстояние от нижней точки крепления рычага передней подвески до задней кромки балки заднего моста (или другой характерной точки) равно 2515 мм, оно берется за основу построения измерительного треугольника. Сначала разделим полученную величину на четыре. В результате получается общий определитель для всех сторон треугольника, в нашем случае 628,75 мм. Второй катет треугольника определится умножением определителя на три, а гипотенуза на пять. В нашем примере это будет, соответственно, 1886,25 мм и 3143,75 мм. Теперь построим два прямоугольных треугольника, чтобы получить прямоугольник.

Сравнивая проецируемые точки с полученным прямоугольником, можно точно провести измерения колесной базы и положение колес относительно друг друга (по сторонам и мостам).

     Измерительный треугольник должен иметь катет, как можно более точно соответствующем колесной базе. В то же время, было бы неплохо, чтобы проекции центров крепления рычагов подвески находились внутри треугольников, поэтому их несколько сдвигают или раздвигают по малому катету. Для измерения параллельности осей применяется набор мерительных угольников подходящего размера. При этом измеряются расстояния между катетами треугольников и проекциями центров крепления подвесок. Любое отклонение от параллельности ясно видно и легко измеряется.

Примечание переводчика: в описанном способе повышения точности измерений используется принцип перехода от измерений больших величин к измерению малых. Собственно точность измерений повышается за счет применения более точных мерительных инструментов (вместо рулетки (± 1 мм) применяется штангенциркуль (+ 0,05 мм)). Опираясь на этот принцип и знания элементарной геометрии, можно разработать другие методы измерений, может быть более понятные и точные.

В случае применения зависимой задней подвески с помощью изменения длины направляющих рычагов и тяги Панара можно отрегулировать положение заднего моста относительно зафиксированных точек крепления передней подвески. В этом случае задняя ось совмещается с нерегулируемыми местами крепления передней подвески.

Направляющие рычаги могут быть изменены с одной или обеих сторон до получения параллельности осей и заданной величины колесной базы. Изменением длины тяги Панара можно передвинуть мост в боковом направлении.

ВНИМАНИЕ: при регулировке шарниров всегда проверяйте рабочую длину резьбы, несущей силовую нагрузку. Малое количество несущих витков крепежа может привести к повреждению подвески. Длина рабочей резьбовой части должна быть больше полутора диаметра резьбы.

        Начнем с передней части шасси. Измерим расстояние от пола до точек крепления нижних рычагов подвески (центров отверстий под болты крепления). Обе высоты точек крепления над полом должны быть одинаковы. Для измерений лучше всего воспользоваться мерительным угольником. При проведении прямых измерений расстояний от пола до точек крепления нужно помнить о том, что инструмент должен стоять вертикально и повернут на 90° к базовой линии. Для этого воспользуемся вторым мерительным угольником. Если нижние рычаги подвески «параллельного» типа, все четыре точки измерений (две передних и две задних) должны дать одну и ту же высоту. Если подвеска имеет геометрию поглощения клевка, две задние точки крепления должны располагаться выше передних. При этом соответственные расстояния до пола должны быть попарно равны. Если высоты расположения точек крепления не равны, есть большая вероятность наличия погнутости шасси.


Рамное шасси

 

      Если мы имеем дело с трубчатым рамным шасси, установим его на плоский пол и измерим зазор между нижним лонжероном и полом (подойдет плоский щуп толщиной 0,65 мм). Если нет деформации рамы, то щуп между лонжероном и полом не удастся вставить ни в каком месте. Даже если шасси не погнуто, остается вероятность того, что с одной стороны погнут или неправильно установлен кронштейн крепления.

Выход из создавшегося положения в замене подозрительного кронштейна. Новый кронштейн устанавливается так, чтобы обеспечить идентичность высоты центра отверстия под болт крепления над полом.

Почти всегда удается идентифицировать кронштейн, подвергнувшийся ремонту, по качеству сварного шва: как правило, оно всегда хуже оригинального. Кроме того, из-за ремонта возникают местные повреждения окружающей конструкции. Постарайтесь определить оригинальный кронштейн и правильность его установки. Затем установите кронштейн с другой стороны.

Если шасси погнуто, постарайтесь найти точное место начала деформации и определите величину деформации. Если шасси установить на плоский пол, обычно изгиб проявляет себя в виде приподнятой над полом части. Искривление обычно бывает прогрессивным и начинается от усилительного элемента шасси. Если 80% соприкасается полом и нет ударов от покачивания, изгиб шасси легко определяется с помощью плоского щупа, устанавливаемого между полом и лонжероном.

Если автомобиль побывал в нескольких авариях, изгиб шасси может стать таким, что с помощью покачиваний трудно определить неизогнутые части. В некоторых случаях дешевле выбросить оригинальное шасси и приобрести новое, поскольку затраты на ремонт и стоимость новой рамы могут стать сопоставимы.

Если изгиб очень большой (более 1,5 мм) шасси нужно разрезать в точке начала изгиба и установить новую секцию рамы или переставить вырезанную часть так, чтобы восстановить нужное совмещение. Это практически основная ремонтная операция, требующая достаточных временных затрат. Однако ее необходимо выполнять для обеспечения правильной работы подвески.

При незначительном изгибе шасси (менее 1,5 мм) можно переставить кронштейны крепления подвески (до совмещения центров отверстий под болты по осям и высоте над полом). Шасси останется погнутым, но ориентация мест подсоединения подвески будет восстановлено. Это не совсем хорошее решение, но все же лучше, чем отсутствие совмещения осей креплений подвески.

Автомобиль не должен показывать какого-либо ухудшения управляемости, если перестановка кронштейнов подвески проведена правильно.


Несущий кузов

 

      Если роль шасси играет несущий кузов или Вы хотите проверить шасси на собранном автомобиле, процедура проверки целостности шасси несколько усложняется.

Здесь снова понадобится ровный горизонтальный пол. Если автомобиль имеет проблемы с управляемостью (например, правый поворот проходится лучше, чем левый), потребуется тщательная проверка шасси.

ВНИМАНИЕ: всегда перед началом работ под днищем автомобиля устанавливайте стойки безопасности, никогда не оставляйте автомобиль вывешенным на домкрате.

После установки автомобиля на измерительный участок, нужно проверить точки крепления передней подвески. В этом часто помогает установка подрамника или лонжеронов на жесткие деревянные блоки одинаковой высоты. Автомобиль приподнимается так, чтобы эти блоки можно было надежно установить. После проверки идентичности мест установки блоков автомобиль опускается на них. Затем домкрат подводится под центр задней оси и автомобиль приподнимают примерно на 50 мм для снятия основной статической нагрузки с задней подвески.

При вывешенном на деревянных блоках автомобиле аккуратно измеряется высота точек крепления передней подвески над полом. Если измерения с обеих сторон совпадают, точки крепления расположены на одной высоте и положение передней подвески можно принять корректным. Если высота расположения точек крепления с разных сторон разная, то на деревянные блоки добавляют тонкие металлические проставки (лучше из алюминия). Подкладка проставок проводится до выравнивания высот точек крепления. Допустимая погрешность измерений составляет 1 мм.

      На собранном автомобиле все болты крепления подвески установлены, определить же центр головки болта довольно трудно (нужно проводить очень точную оценку), по этому измерения лучше проводить по нижней горизонтальной плоскости болта или гайки крепления. Точность измерений от этого не пострадает, естественно, если размеры головок болтов одинаковы. При необходимости головку болта или гайку легко довернуть так, чтобы нижняя грань стала параллельной полу. Измерения высоты точек крепления подвески не обязательно приводить к центру отверстий под болты, но обязательно к одному и тому же месту, жестко связанному с центром отверстия, с обеих сторон автомобиля.

Как только точки крепления передней подвески на стоящем на деревянных блоках автомобиле будут выровнены по высоте, сконцентрируем внимание на задней подвеске автомобиля. Следующим шагом является определение расстояний точек крепления задней подвески от поверхности пола. В идеальном случае разность высоты точек крепления над полом менее 1 мм (реально допускается отличие до 2 мм). Ели разница высот больше допустимой величины, то либо опора подрамника передней подвески, либо опоры подрамника задней подвески, либо обе вместе должны быть отрегулированы для обеспечения заданного допуска на разницу высот. Процесс регулировки начинается ослабления крепежа подрамника. Затем в нужном месте устанавливаются регулировочные пластины между подрамником и несущим кузовом. Некоторые автомобили имеют только передний подрамник, поэтому придется работать только с ним. Эти автомобили имеют точно просверленные отверстия крепления подвески в кузове.

Безотносительно к типу шасси и расположению точек крепления подвески, последние в плане должны совпадать с точностью до одного миллиметра (в идеале, реально до двух миллиметров).

Если подрамник крепится к кузову через резиновые втулки, их нужно заменить жесткими проставками (что приведет, конечно, к возрастанию уровня шума и вибраций). Если по каким-либо соображениям резиновые втулки оставляют, обязательно нужно проверять их качество: любое лишнее перемещение приводит к динамическому нарушению установки подвески и затруднениям при прохождении поворотов.


Точки крепления верхних рычагов

 

      Процедура проверки расположения точек крепления верхних рычагов подвески та же самая, что и для нижних рычагов. Центры двух передних отверстий под болты крепления с каждой стороны шасси должны располагаться на одной высоте над полом. То же относится к центрам задних отверстий.

В противном случае нужно найти причину изменения положений точек крепления, устранить ее и провести необходимые регулировки. Это может означать смену положения кронштейнов крепления или ремонт шасси, направленные на восстановление заданного совмещения.

С этого момента известны все расстояния точек крепления подвески от пола. Все ошибки нужно записывать, чтобы после проведения остальных измерений они принимались во внимание в связи с другими ошибками, которые могут быть обнаружены. Точность установки верхних и нижних рычагов подвески должна быть одинаковой.