Проведенный анализ конструкций шаровых шарниров позволил сделать следующие выводы:
- конструкции шаровых шарниров определяются, в основном, временем (годом) их разработки и традициями фирм-изготовителей;
- общая тенденция развития шаровых шарниров идет по пути изменения материала и конструкции вкладышей: от металлических сухарей к металлокерамическим, далее к пластмассовым и тефлоновой рубашке в пластмассовой обойме;
- количество деталей уменьшается с 12 ("Остин - 1100") до 6 (типа "ВАЗ") за счет исключения деталей для регулировки и принудительной смазки шаровой опоры во время эксплуатации;
- все конструкции шаровых опор нуждаются в надежной защите трущихся пар от попадания грязи. В настоящее время грязезащитные чехлы шаровых опор имеют недостаточную долговечность из-за разрывов при механическом воздействии и старении материала (резины).
С целью повышения надежности и долговечности шаровых шарниров подвесок автомобилей следует для снижения трения и износа трущейся пары палец-вкладыш применить вкладыш с тефлоновой рубашкой в жестком пластмассовом корпусе и повысить точность и класс шероховатости сферы пальца.
Для повышения долговечности защитного чехла необходимо повысить прочность материала для большей стойкости к механическим повреждениям и увеличить срок старения материала (резины).
Современные шаровые шарниры типа " ВАЗ" не имеют компенсаторов износа, т. е., появляющийся в процессе эксплуатации зазор не регулируется. Применение фторопластовой ткани, обладающей высокой износостойкостью, позволяет получить достаточную долговечность шарнира без использования регулировок зазора.
Аналогичные конструкции неразборных шарниров (завальцованный корпус) без компенсаторов, но с применением установки отдельно изготовленных пластмассовых (углепластик, полиамид с наполнителем молибденом и т. д.) кольцевых вкладышей толщиной не более 2 мм, зажатых между головкой пальца и корпуса, выпускаются в большом объеме специализированными фирмами для комплектации моделей автомобилей известных фирм: фирма "Эрентрайх" для "Даймлер Бенц", "Лемфердер метальварен" для "Порше", "Ауди" [2].
Зазоры в рабочих парах шарниров недопустимы, а при изготовлении этого трудно достичь, поэтому собранные шарниры подвергают точной обжимке для получения определенного натяга в паре трения. Натяг этот контролируется в технологическом процессе изготовления шарниров замерами моментов качания и вращения пальца относительно корпуса.
Шарниры становятся неработоспособными, когда в их рабочих парах образуются критические по величине зазоры. Наличие этих зазоров обнаруживается водителем автомобиля субъективно по появлению стуков и вибраций на рулевом колесе от "рысканья" автомобиля при движении. "Рысканье" происходит из-за динамических изменений параметров подвески (развала, схождения, продольного угла наклона оси поворота колес) при воздействии на колеса автомобиля дорожных неровностей. Все это уменьшает долговечность работы подвески, подшипников колес и шин. Кроме того, снижается активная безопасность автомобиля, особенно на неровных и скользких дорогах.
Поэтому нужна конструкция, повышающая долговечность шарниров, т. е. шарнир должен иметь компенсатор для устранения зазоров с применением жестких упругих вкладышей, что позволяет шарниру воспринимать относительно равные по величине усилия во всех направлениях.
Учитывая вышесказанное, предлагается новый подход в конструировании шарниров. Для повышения долговечности работы шарниров, воспринимающих нагрузки во всех направлениях, предлагается использовать компенсатор износа, который должен располагаться не в осевом направлении пальца, как принято во всех известных конструкциях, а в радиальном.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Раймпель Й. Шасси автомобиля: Элементы подвески/ Пер. с нем. А.Л. Карпухина; Под ред. Г.Г. Гридасова. - М.: Машиностроение, 1987. - 288 с.
- Раймпель Й. Шасси автомобиля: Конструкции подвесок/ Пер. с нем. В.П. Агапова. - М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.
Работа представлена на заочную электронную конференцию «Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства», 15-20 июня 2008 г. Получена в редакцию 02.03.09г.