Расчет передней подвески багги

Первое приближение

Для нашего багги мы решили делать независимую рычажную подвеску. Что понадобится сделать (алгоритм, план): 1. Изготовить нижний рычаг (фото ниже) 2. Изготовить верхний рычаг 3. Вставить амортизатор и подвеска готова. Ага, сто раз. Если все так просто как 1-2-3, почему ж все те, кто хотел, уже давно не построили себе свои шайтан-машинки?
Нижний рычаг:

Верхний рычаг:

Забегая вперед, сообщу, что статья про переднюю подвеску будет разбита на несколько частей. Это связано с большим количеством тем, по которым найти информацию не так-то просто. И без практики к таким вещам трудно придти сразу. Мы решили восполнить этот пробел и рассказать о процессе постройки подвески на свой манер.

Возвращаемся к алгоритму и смотрим чего не хватает.

Во-первых, в этом хитром плане отсутсвует нулевой пункт — чертеж. В тех чертежах, которые мы нашли и выложили, нет подвески! Поэтому нам пришлось изготавливать ее, что называется, «по месту». И все страхи и риски проявились во всей красе. Об этом чуть позже.

Во-вторых, есть куча мелких сопутствующих деталей, которые нужно изготавливать, а прежде отыскать нужные материалы, инструменты и расходники. Что, естественно, требует времени, денег и усилий.

Само собой, трубы и металлические пластинки тоже нужно закупать.

В-третьих, есть детали, которые нужно приобрести: болты, гайки, шайбы и прочие. Подробнее о том, какие гайки, запчасти приобретать чуть ниже. А вот как их соединять между собой — в следующих частях.

Теперь, когда поиск оправданий завершен, попытаемся создать более конкретный план.

План постройки передней подвески

Часть 1. Подготовка Подбор труб Сайлентблоки Пластины для нижнего рычага и для ушек Запасные части

Часть 2. Проектирование Нижний рычаг Верхний рычаг Расчет подвески: развал, клиренс Какие еще варианты подвески существуют?

Часть 3. Изготовление Ушки Кольца для сайлентблоков Рычаги Пластина для нижнего рычага

Часть 4. Разборка и сборка Прессование сайлентблоков Снятие амортизаторов с ВАЗ 2109 Сжатие пружины амортизатора Доработка амортизатора

Часть 5. Тестирование Совпадает ли теория с практикой?

Перейдем к делу и посмотрим, что будет получаться.

Самостоятельный ремонт ходовой

Самостоятельный ремонт ходовой заключается в полной замене всех без исключения изношенных деталей. Главное правило здесь то, что никакого «подлатывания» быть не должно. Только замена!

Неполное сопротивление при сжатии говорит об износе внутренних частей (втулок, штока, а также клапанных дисков). Если слышен стук или скрипение, значит, скорее всего, необходимо менять резиновые втулки или гайки амортизатора. Следует также помнить, что если меняется один из элементов пары, нужно также обязательно проделать то же самое на той же оси, даже если там все в порядке.

Подбор труб

Для сбора рычагов понадобится достать трубы. Соответственно, надо знать за какими трубами охотиться. На ближайшей металлобазе находим два подходящих варианта: 1. Диаметр — 27 мм по наружке, шовная, стенка — 3 мм 2. Диаметр — 32 мм по наружке, шовная, стенка — 2 мм

Здесь диапазон диаметров и толщины стен оставляем на Ваше усмотрение под Ваши потребности. Чтобы хоть как-то сориентировать — предлагаем смотреть трубы от 25 мм диаметром. Чем больше и толще — тем крепче (спасибо, кэп!).

Если Вы эксперт по трубам, маркам металла, сплавам и знаете какие диапазоны диаметров, толщин использовать в разных случаях для багги — просьба поделиться с читателями в комментариях. А если Вы счастливый владелец собранного или купленного багги — также предлагаем не оставаться в стороне и смелее делиться своим счастьем с другими!

А мы же приобрели 10 метров трубы диаметром 27 мм. Пилим по 2.5 метра и погружаем в легковую машину. Выражаем благодарность продавцам магазина за предоставленную упаковочную бумагу. Если не хотите в автомобиле сцену «Салон. Ржавчина. Повсюду» — запаситесь перед поездкой оберткой из бумаги или полиэтилена.

Вот фронтальная фотография привезенной трубы:

Передний узел

Несмотря на все заверения производителей, касательно надежности ответственного уза, это все же хрупкая система. В постоянных неблагоприятных условиях эксплуатации транспортного средства заканчивается износом рабочих элементов, включая расходники. Ресурс в этом случае во многом будет зависеть от интенсивности пагубного воздействия.

У любого легкового автомобиля (не только современные, но и уже видавшие свое машины) две колесные оси (мосты). Они включают систему рычагов, амортизационных узлов, что в итоге обеспечивает транспортным средствам плавность и мягкость хода. Из двух мостов один всегда ведущий. Он передает крутящий момент от двигателя к колесам. Хотя есть варианты, где оба моста ведущие — такие вариации именуются полноприводными.

И как раз передняя ось испытывает наибольшие нагрузки, так как первой встречает все препятствия, которые только можно встретить на дороге. Поэтому ремонт этой части выполняется чаще. Стоит отметить, что под технологическим процессом ремонта в 80% случаев понимается именно замена деталей или механизмов. Восстановить их крайне сложно, да и более затратно — иной раз что-либо отремонтировать дороже, чем просто заменить.

Соответственно реставрация повреждений — занятие нерациональное, неблагоприятное. Но что конкретно включает передний мост, и требует к себе пристального внимания?

Конструктивные особенности всей передней конструкции

Сегодня многие производители склоняют выбор в пользу независимого узла, которая содержит свой набор необходимых составляющих:

• амортизаторы;
• рычаги;
• ШРУСы;
• шаровые опоры;
• опорные подшипники;
• пружины;
• стабилизатор поперечной устойчивости;
• стойки стабилизатора;
• втулки стабилизатора;
• ступицы с подшипниками;
• тормозные механизмы.

При этом каждая составляющая комплектуется прокладками и уплотнителями определенной численности. За всеми этими деталями нужен ответственный уход, а при необходимости должны проводиться соответствующие процедуры — ремонт и ТО.

Амортизаторы

Первым делом следует проверить эти элементы, так как они подвергаются колоссальной и постоянной нагрузке во время движения автомобиля, особенно при наезде на неровности. Важно оценить состояние самого амортизатора, включая чашки опоры и пружины. Также нужно осмотреть поверхность детали на предмет потеков рабочей жидкости. И если они присутствуют и тем более обильно, деталь подлежит обязательной замене.

Стоит отметить, что замена амортизаторов переднеприводных машин требует больших усилий. Для начала нужно «разорвать связь» между стойкой поворотным кулаком, открутив крепеж. После чего снять пружину, которая чаще всего просто переставляется на новый амортизатор.

Еще важно определить сопротивление амортизатора — если после нажатия на шток, обратно он поднимается медленно или же вовсе отсутствует реакция, это тоже свидетельствует о неисправности. При этом следует провести оценку состояния пружин: повреждение структуры первого витка уже повод, чтобы насторожиться. Вывод один — замена упругого элемента.

Когда работа амортизатора сопровождается появлением посторонних звуков, значит менять нужно резиновые уплотнители. А если крепежи недостаточно затянуты — неизбежны стуки, скрипы.

Стоит заметить, что согласно технологии замена амортизаторов выполняется парно, а не по одиночке. Иначе детали начнут неравномерно изнашиваться, что в итоге приведет к повторному ремонту, причем раньше положенного срока.

ШРУС, шаровые опоры, рулевые наконечники

Это детали проверяются после разгрузки подвески. То есть машину нужно загнать на яму, подъемник, а в гаражных условиях достаточно поставить ее на домкрат. Далее остается при помощи подручных средств проверить детали на предмет люфта. Помимо этого, осмотреть элементы и выявить наличие механических повреждений.

Обнаруженный люфт указывает на необходимость ремонта подвески и в частности замены деталей. Также стоит обратить внимание на расходные элементы и при необходимости заменить их тоже. В случае повреждения ШРУСа или шаровых опор эксплуатировать автомобиль строго запрещено!

Рычаги

В отличие от амортизаторов эти элементы обладают куда большим сроком службы и меняются не так часто. Но это не означает, что ими можно пренебречь в ходе выполнения диагностики либо технического обслуживания подвески. Замена рычагов показана в случае нарушения их целостности, что таит в себе определенные риски. Также стоит привести еще одно отличие от амортизаторов, включая тормозные диски — эти детали допускается менять по одному.

Подшипники

В случае повреждения шаровой опоры можно услышать характерные стуки, нарушение целостности подшипника ступицы приводит к появлению гула. Причем он усиливается, при разгоне. Выявить неисправность можно самостоятельно, поставив машину на домкрат. Далее остается покрутить колесо — если слышится слегка скрипящий звук, проблема налицо!

Если не устранить неисправность, в будущем подшипник начнет уже хрустеть и щелкать, а еще через некоторое время его может заклинить. В этом случае автомобиль теряет управление, что обычно заканчивается созданием опасной аварийной ситуации. Ресурс подшипников ступицы у каждого транспорта свой — но в среднем они способны исправно служить на протяжении 50-100 000 км пробега.

Однако при недостатке смазки подшипник придется менять раньше. Соответственно ее наличие и количество следует проверять в ходе диагностики.

Тормозные механизмы

Эта система заслуживает предельного внимания, поскольку от нее зависит уровень безопасности дорожного движения. При этом у каждой машины конструктивные особенности сугубо индивидуальные. В связи с этим, если есть желание и возможность выполнить замену поврежденных элементов самостоятельно, предварительно стоит заглянуть в руководство по эксплуатации своего железного коня. Во избежание серьезных неприятностей важно следовать инструкциям производителей.

Шарниры, уплотнители

Нередко появление стука вызвано износом резиновых элементов. В связи с этим, даже если меняются какие-либо узлы, следует заодно осмотреть состояние уплотнительных элементов. И в случае обнаружения сильного повреждения втулок, они тут же подлежат замене.

Сайлентблоки

Для крепления рычагов передней подвески к раме багги понадобится закупить минимум 8 сайлентблоков семейства ВАЗ 2108. Для левой и правой стороны: 2 для нижнего рычага, 2 для верхнего (4+4).

Также сайлентблоки могут понадобиться для амортизаторов (в зависимости от его комплектации и типа). Может получиться так, что на каждом вашем амортизаторе уже будут стоять по паре подходящих сайлентблоков.

В нашем случае мы использовали амортизатор от ВАЗ 2109, где снизу был свой сайлентблок, а для верха его пришлось докупить. То есть нам понадобилось 10 сайлентблоков (на самом деле 11 — один мы испортили).

Размеры сайлентблока ВАЗ 2108:

Виды подвесок

Подвески могут быть двух основных видов: зависимые или независимые. Первые характеризуются наличием жёсткого соединения противоположных колёс. Такие конструкции достаточно популярны. В современном транспорте они чаще всего используются на грузовых машинах. Независимая подвеска представляет более сложную и эффективную систему. В этих конструкциях противоположные колёса соединяет механизм, состоящий из отдельных деталей. Таким образом, при перемещении они не зависят друг от друга, что положительно сказывается на ходовых качествах.

Пластины для нижнего рычага и для ушек

Для нашего случая исходные размеры каждой пластины нижнего рычага: толщина — 6 мм ширина — 120 мм длина — 90 мм

Таких пластин для передней подвески нужно две.

Размеры ушек для нашего случая: толщина — 4 мм ширина — 110 мм длина — 70 мм

Минимальное количество ушек для передней подвески — 20. Еще 4 ушка будут особой конструкции — для амортизаторов.

Дополнительно нужны сверла по металлу — 12.5 мм для ушек, 8 мм — для нижней пластины. А также нарезные и шлифовальные диски к болгарке.

Соответственно, из инструментов понадобятся: дрель, маленькая болгарка.

Что это в физике?

Прежде чем говорить о видах рычагов (в физике 7 класса проходят данную тему), дадим определение этому устройству. Рычаг — это простой механизм, который позволяет преобразовывать силу в расстояние и наоборот. Рычаг имеет простое устройство, он состоит из балки (доски, стержня), которая имеет определенную длину, и из одной опоры. Положение опоры не является фиксированным, поэтому она может располагаться как на середине балки, так и на ее конце. Сразу отметим, что положение опоры в общем определяет вид рычага.

Последний используется человеком с незапамятных времен. Так, известно, что в древней Месопотамии или в Египте с помощью него поднимали из рек воду или перемещали огромные камни при строительстве различных сооружений. Активно использовали рычаг в Античной Греции. Единственное письменное свидетельство, которое сохранилось об использовании этого простого механизма — это «Параллельные жизни» Плутарха, где философ приводит пример использования системы блоков и рычагов Архимедом.

Запасные части

На каждую сторону понадобятся:

Шаровая опора нижняя ВАЗ 2101 и 3 болта с гайками и стопорной шайбой для крепления шаровой

Поворотный кулак ВАЗ 2101

Наконечник рулевой тяги короткий ВАЗ 2101 + хомут рулевой тяги ВАЗ (наконечник вкручивается в резьбу хомута)

4 болта крепления задней стойки амортизатора ВАЗ 2108 + контргайки — для фиксирования рычагов к ушкам

Амортизатор с пружиной от ВАЗ 2109

Корончатая гайка наконечника рулевой тяги + шпилька 5 втулок заднего амортизатора ВАЗ 2108 (сайлентблоки)

Конструктивные особенности

Конструкторы разработали для Патриота пружинную переднюю схему подвески зависимого типа.

Штанги с поперечной тягой фиксируют передний мост, обеспечивая устойчивость при движении, управляемость. Они перемещаются только вертикально и этим препятствуют боковому смещению под воздействием силы, возникающей на поворотах.

Вертикальные колебания гасятся амортизаторами и пружинами. Перемещение подвески вверх ограничивается буфером сжатия, который одновременно служит дополнительным упругим подрессорником.

Плюсы такого варианта подвески:

• простая конструкция;
• устойчивость на дороге;
• способность легко преодолевать препятствия;
• не меняются колея и клиренс при движении.

Внедорожник должен иметь крепкую и надежную ходовую часть, и эти качества обеспечиваются устройством зависимой подвески.

Понятие о вращающем моменте

Понимание принципа работы разного вида рычагов в физике возможно, если изучить вопрос равновесия рассматриваемого механизма, которое тесным образом связано с понятием момента силы.

Момент силы — это величина, которая получается, если умножить силу на расстояние от точки ее приложения до оси вращения. Это расстояние принято называть «плечом силы». Обозначим F и d — силу и ее плечо соответственно, тогда получаем:

M = F*d

Момент силы обеспечивает возможность совершить поворот вокруг данной оси всей системы. Яркими примерами, в которых можно наблюдать момент силы в действии, являются откручивание гаечным ключом гайки или открывание двери за ручку, находящуюся далеко от дверных петель.

Вращающий момент является векторной величиной. В решении задач часто приходится учитывать его знак. Следует запомнить, что всякая сила, вызывающая вращение системы тел против часовой стрелки, создает момент силы со знаком +.

Подготовительный этап

При самостоятельной сборки конструкции учитывается мощность мотора, тип подвески, необходимость в монтаже багажника. Для выполнения предстоящих работ потребуются: сварочный аппарат, дрель, болгарка, ключи, молоток, пассатижи, домкрат. В качестве основы можно взять:

1. Мотоцикл Урал.
2. Мотоцикл Иж.
3. Скутер.
4. Автомобиль Ока либо Нива.

При необходимости транспорт собирается из деталей мотоциклов и машин. Если рама изготавливается самостоятельно, потребуется специальное оборудование для деформации труб. В таком случае рекомендуется отдельно сделать своими руками чертежи рамы для квадроцикла. Это упростит процесс сборки комплектующих:

• мотор;
• подвеска;
• руль;
• тормоза;
• глушитель;
• аккумулятор;
• фары.

Также будет интересно: Горный мотоцикл — общие сведения, помощь в выборе

Силовой агрегат

Мотор демонтируется от спортивного либо обычного мотоцикла, скутера, машины. Автомеханики советуют воспользоваться четырёхтактным двигателем, мощностью более 15 л. с. Силовые агрегаты мотороллеров отличаются от других аналогов низким расходом топлива. Квадроцикл на базе скутера весит мало, поэтому быстро вытаскивается при застревании в песке либо грязи.

Чтобы перевозить груз либо ездить по бездорожью, устанавливается более сильный мотор:

• от Иж-1, Иж-2 либо Иж Юпитер мощностью 24 л. с.;
• от Урала 32 либо 36 л. с.;
• от Оки двухцилиндровый мотор 35 л. с.

Для перевозки тяжелых грузов устанавливается трехцилиндровый двигатель. Чтобы ездить в жаркую погоду, используется мотор с системой охлаждения. На старых мото она не предусмотрена. В таких агрегатах потребуется доработать систему охлаждения.

Описание транспортного средства

Современный квадроцикл укомплектован четырьмя либо шестью колесами небольших размеров, но с повышенной проходимостью. К основным техническим характеристикам относятся: малый вес, наличие полного привода и пониженной передачи. За счёт уникальной комплектации транспорт легко проезжает по проселочным дорогам. Его можно эксплуатировать летом и зимой.

Чтобы сделать самодельный квадроцикл, рекомендуется определиться с его типом:

1. Утилитарный. Модель имеет большой вес и хорошую проходимость. Транспорт легко перевозит несколько человек и разгоняется до 90 км/ч.
2. Трюковый. Укомплектован узкой платформой, радиатором. Машина весит мало и может разгоняться до 137 км/ч.

Сборка транспорта осуществляется с учетом технических характеристик, комплектации, условий эксплуатации. Для выполнения самостоятельных работ потребуется иметь навыки работы со сварочным аппаратом и токарным станком. Чтобы построить машину, понадобится просторный гараж. С учётом подходящих параметров подготавливается чертеж квадроцикла своими руками.