ФPAГMEHT КНИГИ
Глава XXI
ХОДОВАЯ ЧАСТЬ МОТОЦИКЛА
§ 101. РАМА
Рама служит основанием мотоцикла. Она находится под воздействием нагрузки от веса всех узлов и механизмов, расположенных на ней, а также нагрузки от веса водителя и пассажира. На раму, кроме того, действует усилие, возникающее при торможении, и тяговое усилие, приложенное к оси заднего колеса. Величины этих сил и места их приложения известны и влияние их нетрудно определить при расчете рамы. Но рама подвержена еще и динамическому воздействию сил, возникающих при переезде мотоциклом дорожных препятствий. Это воздействие как количественно, так и по времени, носит неопределенный характер и не поддается систематическому учету. Если еще принять во внимание, что мотоциклетные рамы обычно представляют собой статически неопределимые системы, становятся понятными затруднения, возникающие при их расчете. Аналитического расчета мотоциклетных рам в настоящее время нет и при проектировании каждую новую конструкцию рамы приходится проверять сравнительными стендовыми испытаниями, определяя ее усталостную прочность и напряжение в ее стержнях, а затем дорожными испытаниями — на надежность в продолжении гарантийного пробега.
Для определения напряжения в стержнях рамы и получения параметров усталостной прочности рамы в лаборатории стендовых испытаний Всесоюзного научно-исследовательского института мотоциклостроения была разработана методика тензометрирования рам и изготовлен стенд для динамических испытаний их на усталостную прочность.
На рис. 220 представлена кинематическая схема стенда; он состоит из вращающихся барабанов 1 с препятствиями 2, макета водителя 6, объекта 5 испытания и устройств 3, 4, 7 и 8, удерживающих мотоцикл на стенде в вертикальном положении. Размеры барабана таковы, что при числе оборотов 118 — 132 в минуту окружная скорость рабочей поверхности равна 17 — 19 км/ч. Для испы-
тания мотоциклов класса свыше 110 см2 на барабанах располагают по четыре препятствия, из них два прямых высотой 40 мм и два косых высотой 35 мм; для легких машин препятствия имеют высоту соответственно 20 и 35 мм. Результаты тензометрирования рам в стендовых и дорожных условиях показали, что описанный режим соответствует движению мотоцикла со скоростью 40 — 50 км/ч по булыжному шоссе из камней, имеющих размеры от 100 х 100 мм до 150 х 150 мм.
На основании накопленных сведений об испытаниях на стенде и дороге, и сравнения их между собой получили оценочные величины конструкции рам. Так, если рама выдержит без поломок испытания на стенде в течение 25 — 50 ч (1,5 — 3,0 млн. циклов изменения напряжений), то в эксплуатации она будет иметь достаточную усталостную прочность. Различают одинарные и двойные рамы, закрытые и открытые.
Если верхний стержень и подкос, идущий от головки рамы вниз к двигателю, изготовлены каждый из одной трубы, такую раму относят к одинарным. Если у рамы оба указанных стержня или только один подкос сделаны из двух труб, несколько расходящихся в поперечной плоскости по мере удаления от головки, такую раму называют двойной.
Передняя часть закрытой рамы представляет собой замкнутый контур, образованный ее стержнями. У открытой рамы контурный многоугольник передней части образован, кроме стержней, еще и картером двигателя и коробки передач, который служит замыкающим силовым элементом рамы.
Разновидностью открытой рамы является так называемая хребтовая рама, у которой сильно развито поперечное сечение верхнего стержня, а подкос обычно отсутствует. Двигатель на такие рамы закрепляют за заднюю часть картера и головку цилиндра. Чаще всего хребтовые рамы делают сварными из листовых штамповок, образующих прямоугольное коробчатое сечение несущей части.
Конструкция рам мотоциклов. Рама мотоцикла CZ-250 — трубчатая, одинарная, закрытая, сварная (рис. 221). Прочность соединения головки рамы 1 с трубами 4 и 10 достигается путем применения двух фасонных косынок 2 и наружных разгружателей 3 и 11. Часто разгружатели устанавливают внутри труб, достигая тем самым лучшего внешнего вида соединения при достаточной прочности. Задняя часть рамы представляет собой пространственную ферму с кронштейнами 8 и 9 для крепления двигателя, кронштейна 6 амортизатора, кронштейна 7. На горизонтальный участок трубы 5 опирается седло. Вес рамы без подножек водителя и маятника задней подвески равен 9,25 кг.
Рама мотоцикла М-72 (рис. 222) — трубчатая, двойная, закрытая, сварная. Особенностью конструкции этой рамы является применение труб переменного эллиптического сечения.
Преимущество трубчатых рам — их малый вес. К недостаткам относится их низкая технологичность, так как процесс сварки труб трудно механизировать. Более высокой технологичностью обладают рамы из штампованных деталей, свариваемых на роликовых и точечных сварочных автоматах. Кроме того, изготовление штампованных деталей рамы является процессом высокопроизводительным.
Штампованная рама (рис. 223) мотоцикла Ямаха-125 состоит из двух (правой и левой) крупногабаритных штамповок, соединенных по отбортовке контактной сваркой. Сварочный узел соединения головки 1 рамы с корпусом рамы 3 усилен накладками 2. Средняя часть рамы, образующая закрытый штамповками объем, используется для инструментального ящика 4 и размещения аккумуляторной батареи. Хвостовая часть рамы, переходящая в гря-зевый щиток, имеет отъемную часть 6. Внизу рамы имеется прочный кронштейн 7 с местами крепления двигателя, оси маятника, подножек, подставки и глушителя. Кронштейн 5 используют для крепления амортизатора, а кронштейн 8 — крепления двигателя за головку цилиндров.
По наружной форме штампованная рама хорошо сочетается с внешними формами мотоцикла, выгодно улучшая его общий вид.
Подвеска мотоцикла, имея своей основной функцией обеспечение плавности хода, кроме того, должна передавать усилия и реактивные моменты от колес к раме, обеспечивать устойчивость мотоцикла, кинематику его колес и гасить колебания подрессоренной части.
Подвеска состоит из упругих элементов, направляющих устройств и устройств, гасящих колебания. Упругие элементы воспринимают и смягчают удары, идущие от колес при переезде неровностей на подрессоренную часть. Направляющее устройство гарантирует заданное перемещение колес относительно рамы и передает на нее тяговое усилие, силы сопротивления передвижению и тормозные усилия. Гасящее устройство сокращает время вынужденных колебаний, превращая их в быстро затухающие колебания.
Конструктивно подвеска мотоцикла разделена на две независимые части, обладающие одинаковым комплексом основных устройств и работающие независимо одна от другой. Часть подвески, отнесенную к переднему колесу, принято называть передней подвеской, а вторую часть, отнесенную к заднему колесу, — задней подвеской. Такое Несколько условное деление оправдывается значительными удобствами при рассмотрении устройства подвески и объяснения взаимодействия составляющих ее элементов.
Передняя подвеска. Передние подвески мотоциклов выполняют в виде телескопических и рычажных вилок. Наибольшее распространение в настоящее время получили телескопические вилки, применяемые на мотоциклах всех классов. Значительно менее распространенные рычажные вилки устанавливают в основном на легких мотоциклах и, главным образом, на мотороллерах. На передней подвеске располагается управляемое переднее колесо, поэтому, кроме перечисленных выше функций, она является еще и составной частью рулевого управления мотоцикла. От конструкции передней подвески во многом зависит надежность рулевого управления и устойчивость мотоцикла при движении в различных дорожных условиях.
Несмотря на сложность конструкции телескопических вилок, они получили широкое распространение, так как обеспечивают комфортабельность и управляемость мотоцикла.
Телескопические вилки. Рассмотрим в качестве примера вилку (рис. 224) мотоцикла CZ-125, устройство которой достаточно полно характеризует современные передние вилки.
Основой вилки являются два трубчатых пера 4, неподвижно закрепленных в мостиках 2 и 5, которые с помощью пустотелого стержня 20 и радиально-упорных шарикоподшипников 19 и 21 шарнирно соединены с головкой рамы. Такое устройство позволяет с помощью руля поворачивать вилку относительно рамы, изменяя направление движения мотоцикла.
На нижние части перьев надеты подвижные трубы 16, имеющие возможность свободно передвигаться в осевом направлении. Соединенные между собой осью колеса, эти трубы образуют единое целое с его ступицей, и при наезде колеса на дорожное препятствие перемещаются вместе с ним вдоль перьев. Так выполнено и работает направляющее устройство телескопической вилки.
Упругим элементом вилки служат две пружины &, расположенные внутри перьев. Верхний конец каждой пружины упирается в гайку 1 пера, а нижний через стойку 18 соединен с подвижной трубой. Нагрузки, воспринимаемые осью колеса, передаются череё направляющее устройство пружинам, и они сжимаются, смягчая действие нагрузок. По исчезновении нагрузки следует ход отдачи пружин, возвращающих колесо и подвижные части вилки в исходное положение.
Дорожные препятствия весьма разнообразны как по высоте, так и по форме. Ход же вилки ограничен (140 — 170 мм), а ее пружины, рассчитанные из условий приемлемой плавности хода, не в (юстоянии поглотить все толчки. Поэтому возможны такие условия работы вилки, когда вилкой будет использован полный ход (при сжатии) и произойдет соприкосновение деталей, ограничивающих ход подвески.
Чтобы получить достаточно низкую жесткость вилки, пружинам дают предварительный натяг, что приводит к усилению хода отдачи — вилка ударяется в ограничивающие детали при отрыве колеса от дороги. Для того чтобы избежать ударов в конце хода сжатия, предусмотрен гидравлический буфер, образованный концом неподвижной трубы 4 (рис. 224) и кольцевым пространством А подвижной трубы, заполненным маслом; а в конце хода отдачи — пружина отдачи 13.
Гашение колебаний в телескопической вилке происходит за счет гидравлических сил сопротивления. Отдельно взятого гасящего устройства, как это имеет место в амортизаторах задней подвески, в телескопической вилке нет. Здесь для масляного резервуара использован внутренний объем подвижной трубы 15. Изменение этого объема при движении колеса по неровностям дороги заставляет масло протекать через отверстия в стойке 18, в зазоры между клапаном 17 и его корпусом 15, через отверстия клапанной шайбы 14, из нижней части трубы вверх, в неподвижную трубу (ход сжатия) и обратно (ход отдачи). Вследствие подобранного опытным путем расположения и размеров , отверстий и действию клапана 17, сопротивление ходу сжатия получают незначительным (5 — 10 кГ), а сопротивление ходу отдачи достигает величины 50 — 60 кГ.
Величины сопротивления замерены при полном ходе вилки и частоте колебаний 115 в минуту.
В результате этих сопротивлений кинетическая энергия возбужденных колебаний подрессоренной массы переходит в тепловую (масло нагревается) и затем рассеивается в окружающую среду, а сами колебания затухают.
Для бесперебойной длительной работы телескопической вилки важна сохранность залитого объема масла. Потери масла нарушают правильную работу вилки, в ней появляются стуки при ходе сжатия и плохое гашение колебаний. Отсюда ясно значение надежной работы сальникового устройства вилки, предназначенного обеспечить ее герметичность. Это устройство состоит из двух последовательно установленных в каждую подвижную трубу резиновых сальников 12, промежуточных шайб 10 и 11, фетрового кольца 9, верхней алюминиевой шайбы 8 и стяжного хомута 7. Резиновые сальники долго и надежно сохраняют герметичность, если трубы, по которым они скользят, имеют чистую и ровную поверхность. Неравномерный износ, задиры, коррозия этих поверхностей, а также наружная пыль и грязь могут разрушить маслосъемные гребешки сальников, и они будут пропускать масло.
Для повышения износной и антикоррозионной стойкости рабочие поверхности перьев покрывают хромом и полируют. Чтобы предотвратить отслаивание хромовой пленки, которая может быть причиной разрушения сальников, хромированную деталь подвергают обезводороживанию. Защищая сальники от наружной пыли и грязи, на перья вилки устанавливают резиновые 6 или металлические чехлы.
К основным недостаткам телескопических вилок конструкций, подобных изображенной конструкции на рис. 224, относятся:
— технологическая сложность их производства;
— большие силы трения, особенно при наличии внутренних пружин.
На дорожных машинах класса до 125 см3 массового производства встречаются телескопические вилки с упрощенной гасящей частью (рис. 225.) На рисунке вилка условно изображена в вертикальном положении. Неподвижные трубы вилки 2 закреплены в верхнем 1 и нижнем 3 мостиках. С помощью жидкости здесь обеспечено надежное торможение на ходе сжатия и слабое — на ходе отдачи. Гасящее действие происходит главным образом за счет сил трения между взаимно перемещающимися поверхностями. Буфер сжатия получается путем закрытия центрального отверстия втулки 9 штырем 10, выполненным в наконечнике подвижных труб 8, конусная форма которого обусловливает плавное нарастание усилия торможения. Буфер отдачи получается за счет уменьшения пространства А между неподвижной 9 и подвижной 7 направляющими втулками. Это пространство в конце хода отбоя становится замкнутым, так как отверстия В, соединяющие его с внутренней полостью вилки, перекрываются. Упругим элементом вилки служит наружная пружина 4, благодаря чему вилка обладает уменьшенными силами трения (не более 15 кГ). Несмотря на малый ход вилки (100 мм), вес ее достигает значительной величины, равной 8,3 кг. Конструктивной особенностью вилки является резиновая деталь 5, выполняющая функцию своеобразного очистителя неподвижной трубы от внешних пыли и грязи, предохраняя тем самым от их воздействия сальник 6.
Рычажные вилки. По кинематической схеме рычажные вилки делят на:
— толкающие (ось качания рычагов расположена сзади оси колеса);
— тянущие (ось качания рычагов находится впереди оси колеса).
В зависимости от конструкции качающихся рычагов вилки как толкающие, так и тянущие, разделяют на длиннорычажные и короткорычажные. К длиннорычажным вилкам относят такие, у которых длина рычагов близка к величине радиуса колеса. У этих вилок рычаги обычно соединены поперечной связью в виде общей оси, если она расположена за габаритами колеса, или в виде изогнутой трубы, когда ось качания проходит в пределах колеса. К короткорычажным относят вилки, рычаги которых значительно короче радиуса колеса, и поперечная связь между рычагами в большинстве случаев отсутствует.
На рис. 226 изображена длиннорычажная вилка мотоцикла СХЛ-125. Два ее пера 3, изготовленные из труб переменного сечения, соединены между собой нижним мостиком 2 при помощи сварки. К этому же мостику приварен стержень 16, на который надевают верхний мостик 1 при монтаже вилки на раму. К нижним концам перьев приварены скобы 15 с отверстиями для размещения в них осей 14 качающегося рычага //, а в средней части труб приварены кронштейны 4 под амортизатор 8.
Качающийся рычаг выполнен в виде единой изогнутой трубы, к которой приварены: кронштейн 13 крепления щитка, втулки под оси 14, и кронштейны 10 для крепления амортизаторов. Концы изогнутой трубы усилены вставками и расплющены. Отверстия в расплющенной зоне служат для установки в них оси переднего колеса.
Амортизаторы 8 (два на вилку) через резино-металлические шарниры 5 и 12 крепятся верхним ушком к перу вилки, а нижним — к качающемуся рычагу. Нагрузки, действующие на ось переднего колеса, воспринимаются пружинами 7 амортизаторов, а колебания гасятся его гидравлическим устройством. Одним из преимуществ длиннорычажной вилки является то, что ее амортизаторы могут быть почти полностью унифицированы с амортизаторами задней подвески. Разница будет заключаться в характеристиках упругих элементов и настройке клапанных систем гасителей. Исходя из этих обстоятельств и во избежание повторения, подробное объяснение устройства амортизаторов дается в следующем далее разделе о задних подвесках. Здесь же только отметим, что буфером сжатия служат три резиновых кольца б, а буфером отдачи — возрастающее гидравлическое сопротивление в конце этого хода и резиновая шайба 9. Вилка мотоцикла СХЛ-125 обеспечивает ход колеса 150 мм, ее вес равен 10,9 кг. Ход подвески и амортизатора соответственно равны 150 и 115 мм.
В качестве примера короткорычажной вилки на рис. 227 представлена вилка мотоцикла Хонда Бенлай-125. Перья 17 вилки — сварные из листовых штампованных деталей, образующих коробчатое сечение. В верхней части перья, как и у других вилок, соединены между собой мостиками 1 и 5, с рамой — через трубчатый стержень 3 и подшипники 2 и 4. В нижней части каждого пера расположен короткий рычаг /5, качающийся на оси 12. Шарнир 13 служит для соединения рычага с амортизатором 16. В переднее отверстие рычага помещают ось колеса и закрепляют стяжным винтом 14.
Гидравлические амортизаторы вилки вставлены во внутренние полости перьев и соединены с ними верхним ушком 8 через резинометаллические шарниры 7 и оси 6. Устройство амортизаторов так же, как у длиннорычажных, унифицировано с амортизаторами задней подвески и состоит из пружины 10, гидравлического гасящего устройства (см. задние подвески) и буферов сжатия 9 (резиновая деталь) и отдачи 11.
§ 103. ЗАДНЯЯ ПОДВЕСКА
На современных мотоциклах получила наибольшее распространение задняя подвеска рычажного типа. Направляющим устройством такой подвески служит качающаяся вилка сварной конструкции из трубчатых или штампованных элементов. Вилка соединена с рамой мотоцикла через шарнир, ось которого располагают в непосредственной близости от выводного вала коробки передач. Для нормальной работы задней цепи мотоцикла необходимо, чтобы расстояние между осями выводного валика и шарнира задней вилки не превышала 100 мм (при ходе колеса не более 110 мм). В качестве подшипников шарнира задней вилки применяют: резино-металлические блоки, чаще всего подшипники скольжения в виде различных втулок, и подшипники качения. В наконечниках вилки делают продольные пазы для крепления оси колеса и упоры для натяжного устройства цепи (у мотоциклов с главной цепной передачей).
Кроме того, на задней вилке имеются кронштейны для крепления амортизаторов, места крепления защитных кожухов цепи и место посадки реактивного рычага заднего тормоза.
Амортизаторы. На мотоциклах, в отличие от автомобилей, упругий элемент и гасящее устройство задней подвески объединены в общий конструктивный узел, который принято называть амортизатором.
Отработанные в своей конструкции и многократно проверенные в работе мотоциклетные амортизаторы имеют малый вес и удобно размещаются на мотоцикле.
Амортизатор мотоцикла 6Z-125 (рис. 228) через верхнее ушко и резино-металлический шарнир 1 при помощи пальца крепят к хвостовой части рамы, а через нижнее ушко таким же способом — к задней вилке. Упругий элемент амортизатора выполнен в виде цилиндрической пружины 4 с постоянным шагом витков. В зависимости от состояния дороги и величины нагрузки на мотоцикл предварительный натяг пружины можно изменять путем перемещения опорной шайбы 12 и разъемного кольца 13 из одной кольцевой канавки на корпусе амортизатора в другую.
Ход сжатия амортизатора ограничивает резиновый буфер 3 сжатия, а в конце хода отдачи предусмотрено увеличение силы гидравлического сопротивления.
Гидравлический амортизатор имеет корпус 11, используемый в качестве резервуара масла, рабочий цилиндр 10, поршень 8, шток 2 и клапаны: перепускной 7, отдачи 5, впускной 14 и сжатия 15. В поршне 8 выполнены два ряда отверстий: отверстия В наружного ряда и отверстия А внутреннего ряда.
Отверстия В закрыты шайбой перепускного клапана 7, отверстия А перекрыты снизу тонкой шайбой клапана 9 отдачи. Внутренние полости амортизатора заполняют жидкостью с малой вязкостью — типа веретенного масла АУ или смесью 50% трансформаторного и 50% турбинного масел.
При сжатии пружины поршень 8 со штоком 2 движется вниз.
Масло из цилиндра перетекает в полость над поршнем через отверстия В, приподняв перепускной клапан 7. Часть жидкости, равная объему, вытесненному штоком 2, перетекает из цилиндра в полость корпуса через клапан сжатия /5, отгибая его упругие пластины. Жидкость, перетекающая при ходе сжатия из цилиндра, сжимает воздух в верхней части корпуса.
При ходе отдачи поршень амортизатора движется вверх. Из верхней части рабочего цилиндра жидкость перетекает в нижнюю часть через отверстия А, открытые клапаном отдачи 9, и из полости корпуса в цилиндр через открытый впускной клапан 14.
Уплотнение штока осуществлено резиновым сальником с тремя маслосъемными гребешками, поджимаемого торцевой пружиной 6.
Конструкция амортизатора (рис. 228), подробно разобранного выше, является наиболее распространенной (особенно гидравлическая часть). Для улучшения эксплуатационных качеств подвески желательно, чтобы в конструкцию амортизатора были включены: пружина с переменным шагом, дающая прогрессивную упругую характеристику; пружина отбоя; устройство для изменения предварительного натяга пружины. Эти устройства введены в подвеску мотоцикла Хонда Бен-лай-125 (рис. 229).
Амортизатор мотоцикла Хонда Бенлай-125 имеет пружину 1 с переменным шагом, пружину отдачи 3, наличие которой компенсирует недостатки гидравлической системы, устройство 4 для изменения предварительного натяга пружины /, имеющее три различных положения, которое применяют в зависимости от нагрузки и состояния дороги. Следует отметить в качестве положительной особенности амортизатора устройство его уплотняющего сальника 2, верхняя кромка которого направлена вверх и служит своеобразным очистителем штока от внешних пыли и грязи. Две других кромки сальника направлены вниз и счищают масло со штока, тем самым не допуская его потерь. Остальное устройство амортизатора ясно из рис. 229. При полностью сжатом амортизаторе поршень не доходит до конца цилиндра на 16 мм.
На рис. 230 показан амортизатор мотороллера Т-200М, отличающийся от предыдущих амортизаторов устройством гидравлической системы. Главное отличие этого амортизатора состоит в том, что у него нет отдельного масляного резервуара, а есть только рабочий цилиндр, который одновременно служит масляным резервуаром и корпусом всего узла. Так как монтажные элементы амортизатора и его пружина аналогичны описанным выше, приведем далее описание только его оригинальных устройств. Поршень 1 имеет два резиновых уплотнительных кольца 5 и клапанную систему, состоящую из пластинчатого клапана сжатия 6 с пружиной 7 и клапана отбоя 12 в виде втулки с пружиной 13 и регулировочной гайкой И. С помощью этой гайки можно у собранного амортизатора регулировать усилие отдачи.
Изменение внутреннего объема цилиндра при входе в него штока и по выходе из него компенсируется перемещением резинового поршня 3, поддерживаемого двумя пружинами 4.
В процессе работы масло, снятое со штока сальником, скапливается в пространстве между направляющей втулкой 8 и сальником 9. Для его удаления установлен шариковый клапан 10, который открывается при ходе отдачи. Общая конструкция амортизатора несколько проще конструкций амортизаторов, описанных выше, но менее надежна из-за повышенных потерь масла через сальниковые устройства и поршень 3.
§ 104. КОЛЕСА И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ШИНЫ
Колесо. Колесо мотоцикла состоит из ступицы и обода, соединенных между собой спицами, и резиновой пневматической шины. Кроме этого, в ступице колеса монтируется тормоз.
Колесо мотоцикла должно отвечать следующим требованиям:
— иметь возможно меньший вес при достаточной прочности и жесткости (вес колес в сборе с тормозами составляет до 25% сухого веса мотоцикла); необходимо иметь в виду, что колеса — наиболее тяжелые неподрессоренные узлы;
— обладать минимальным моментом инерции, что необходимо для улучшения приемистости мотоцикла.
Колеса большего диаметра лучше «держат дорогу», в особенности при движении по бездорожью и мокрой дороге. Это объясняется тем, что колесо большего диаметра меньше погружается и застревает в выбоинах, чем колесо малого диаметра. У колеса меньшего диаметра форма пятна контакта шины с дорогой приближается к окружности, а у колеса большего диаметра — к удлиненному овалу, следовательно, увеличивается площадь контакта, поэтому вероятность пробуксовки колеса снижается. Поворот руля на значительный угол при колесе большего диаметра будет несколько затруднен, но мотоцикл становится устойчивее и значительно меньше подвержен заносу. Торможение до юза (скольжения) получается быстрее при колесе малого диаметра.
Однако колеса малого диаметра также имеют ряд преимуществ. При уменьшении диаметра колеса и одинаковой высоте мотоциклов подвески смогут иметь больший ход. При переднем колесе с меньшим диаметром можно ниже расположить грязевой щиток, что облегчает прохождение воздуха между перьями вилки, грязевым щитком и рулевой колонкой и улучшает охлаждение двигателя. При уменьшении диаметра колеса снижается вес колеса и шины, т. е. вес неподрессоренных масс и, следовательно, значительно уменьшается момент инерции колеса, что имеет большое значение, так как обеспечивается большее ускорение, повышается комфортабельность подвески и уменьшается гироскопический момент колеса. Одновременно улучшается управляемость мотоциклом вследствие уменьшения момента инерции механизма управления относительно оси рулевой колонки.
Отсюда понятна тенденция, особенно зарубежных фирм, применять колеса уменьшенного диаметра, часто с ободом из легкого сплава. Колеса с ободом диаметром 16" имеют мотоциклы К-175В, Ява, Цюндапп КС Супер, Ямаха УА6, Судзуки, Хонда и др. Некоторые фирмы устанавливают колеса с ободом диаметром 18" (мотоциклы БМВ Р-69, Майко, Хонда и др.). Для наших дорог целесообразно применять колеса, имеющие обод диаметром 18 — 19".
Обод колеса изготовляют обычно из листовой стали путем вальцовки. Для отечественных мотоциклов размеры профиля поперечного сечения и диаметр обода определены ГОСТом 3188 — 66 в соответствии со стандартными размерами шин. Для уменьшения веса и увеличения жесткости ободьев гоночных мотоциклов их изготовляют из дюралюминия. Жесткость обода увеличивают изменением профиля и введением на внутреннем диаметре двух кольцевых ребер жесткости — реборд. В последнее время на некоторых дорожных мотоциклах также устанавливают дюралюминиевые ободья (например, на большинстве итальянских и немецких мотоциклов БМВ и Цюндапп КС-Супер).
На мотоциклах применяют исключительно колеса со спицами. Дисковые колеса не используют из-за их большого веса и отрицательного влияния на устойчивость и управляемость мотоцикла, особенно одиночки.
Спицы ведущего колеса мотоцикла подвергаются нагрузке от крутящего момента, силы тяжести мотоцикла, приходящейся на заднее колесо, и тормозного момента. Так как спица может работать только на растяжение, то чтобы воспринимать нагрузку от силы тяжести требуется расположить спицы радиально. В то же время для передачи крутящего и тормозного моментов необходимо спицы установить во фланцах ступицы по касательной к окружности центров отверстий под головки спиц (тангенциальное расположение спиц). Диаметр указанной окружности зависит от конструкции колеса, так как довольно часто диаметры фланцев обеих сторон ступицы значительно отличаются один от другого, особенно на заднем колесе. Колеса легких и средних мотоциклов имеют 36 спиц, а в отдельных случаях тяжелые мотоциклы имеют 40 спиц. Одна половина спиц передает крутящий момент, другая — тормозной момент, поэтому они направлены в разные стороны (рис. 231, а, в). Нагрузка от силы тяжести также воспринимается спицами (рис. 231, б).
Спицы делятся на прямые и с загнутым концом. Спица с загнутым концом — неравнопрочная; наиболее опасное сечение находится в месте изгиба. В ряде случаев это место дополнительно ослабляется вмятинами и забоинами. Прямая спица — равнопрочная, а следовательно, и более надежная. Однако для прямых спиц форма фланцев втулки сложна, поэтому такие спицы применяют в большинстве случаев на тяжелых мотоциклах, на которых при установке спиц с загнутым концом или не обеспечивается надежность колеса или приходится применять спицы большого диаметра.
Прямые и изогнутые спицы делают редуцированными и нередуцированными. Редуцированная спица на значительной длине средней части стержня выполнена меньшего диаметра. У нередуцированной спицы сечение стержня по всей длине одинаковое.
Спицы редуцируют, чтобы увеличить их долговечность при переменных и ударных нагрузках. Спицы работают при значительной предварительной затяжке, и если одинакового усилия затяжки достигают за счет большей деформации спицы, то изменение расчетной нагрузки на спицу, которая получается в результате совместного действия предварительной затяжки и внешней нагрузки, будет значительно меньше, чем при малой деформации спицы.
Редуцирование спицы позволяет получить большую деформацию ее стержня при затяжке, что увеличивает срок службы и усталости ную прочность спицы.
Редуцирование спиц представляет технологические трудности; кроме того, наиболее опасным сечением изогнутой у головки спицы является место изгиба. Редуцирование спицы незначительно увеличивает прочность этого опасного сечения, поэтому на некоторых современных отечественных и иностранных мотоциклах применяют нередуцированные спицы. Редуцирование прямых спиц дает значительно больший эффект, чем редуцирование спиц с загнутым концом
На одном из концов спицы имеется резьба, на которую наверты вают ниппель. Спицу крепят к ободу при помощи этого же нип пеля, вставленного в отверстие обода и опирающегося своей головкой на выдавленную в ободе лунку.
В зависимости от веса мотоцикла и рабочего объема двигателя колеса мотоцикла имеют стержни спиц разного диаметра (3 — 4,5 мм). Угол загиба конца спиц равен 15 — 90°. Однако у большинства спиц этот угол равен 70 — 90°.
Спицы отечественных мотоциклов изготовляют по ГОСТу 3228-68 из специальной стальной проволоки с временным сопротивлением разрыву 100 — 120 кГ/см2 (ГОСТ 3110 — 46).
Пневматические шины. Шину монтируют на ободе колеса мотоцикла. Шина предназначена для смягчения и частичного поглощения толчков, которым подвергается колесо при движении мотоцикла, для обеспечения надежного сцепления ведущего и управляемого колес с дорогой. Кроме этого, пневматические резиновые шины обеспечивают бесшумность движения мотоцикла. Шина состоит из покрышки, камеры и ободной ленты.
Эластичность пневматических шин обуславливается наличием сжатого воздуха, заключенного в герметической резиновой камере, и зависит от его давления и поперечного сечения шины. На современных мотоциклах применяют шины низкого давления, в которых давление воздуха не превышает 2,5 кГ/см2. Пневматические шины для отечественных дорожных мотоциклов выпускают по ГОСТу 5652-62.
На мотоциклах применяют прямобортные покрышки. Они состоят из протектора, каркаса и подушечного слоя (рис. 232).
Протектор 1 — наружный резиновый слой, часть которого соприкасается с дорогой и подвержена наибольшему износу.
Каркас состоящий из нескольких слоев прорезиненной ткани, несет основную нагрузку и придает покрышке прочность и жесткость. Каждый слой каркаса отделен от другого резиновой прослойкой, создающей между ними упругую связь. Для каркаса используют хлопчатобумажную или капроновую ткань. Каркас оканчивается плотными и расширяющимися кромками, называемыми бортами 5, Для увеличения прочности и жесткости в нем установлено кольцо 6, изготовленное из многожильного стального троса. Бортами покрышка крепится на ободе 7 колеса. Внутри покрышки монтируется камера 4, имеющая вентиль 9. Во впадине обода помещается ободная лента 8. Подушечный слой 2 (промежуточный) помещен между протектором и каркасом.
Для улучшения сцепления колеса с дорогой на протекторе делают выступы и канавки, расположенные под разными углами к оси покрышки. Так образуется рисунок протектора. В ряде случаев на спортивных мотоциклах применяют шины, рисунок протектора которых совершенно отличается от рисунка протектора шин дорожных мотоциклов. У современных гоночных мотоциклов рисунок протекторов шин переднего и заднего колес неодинаков (рис. 233).
§ 105. ТОРМОЗА
Простой двухколодочный тормоз. Простой двухколодочный симметричный тормоз с одним нерегулируемым упором (осью) тормозных колодок является наиболее распространенным. В качестве примера рассмотрим конструкцию заднего тормоза японского мотоцикла Ямаха-125 (рис. 234). В крышку тормоза /, отлитую из алюминиевого сплава, залит упор (ось) 2 тормозных колодок. Тормозные колодки 3 с наклеенными накладками из фрикционного материала стягиваются пружинами 4. Между концами тормозных колодок помещается кулачок 5, шип которого вставлен в отверстие крышки тормоза. Крышка тормоза при помощи резьбового пальца 7 крепится к реактивной тяге, закрепленной другим концом на трубе задней вилки, вследствие чего крышка тормоза с колодками не может провернуться. Колодки установлены в тормозном барабане с некоторым зазором. На конце шипа кулачка при помощи шлицевого соединения и гайки закреплен рычаг 6.
При повороте рычага кулачок поворачивается и разжимает колодки, заставляя их прижиматься к внутренней поверхности тормозного барабана. Между накладками колодок и тормозным барабаном, жестко связанным с колесом, возникает сила трения, вследствие чего мотоцикл снижает скорость движения или останавливается. Под действием силы трения одна из колодок прижимается к тормозному барабану, а другая отходит. Таким образом, у двухколодочного симметричного тормоза силы, прижимающие обе колодки к тормозному барабану, не равны между собой; следовательно, неодинаков износ накладок обеих колодок;
Недостаток тормоза, имеющего нерегулируемый упор (упоры), — невозможность отрегулировать по мере износа накладок одинаковый зазор по всей длине накладки между ней и тормозным барабаном. У этих тормозов зазор регулируют, укорачивая трос или тормозную тягу. При этом вследствие поворота кулачка поворачивается и колодка вокруг своей оси (упора), и зазор между накладкой и барабаном уменьшается неравномерно, что, в свою очередь, не обеспечивает прилегания накладки к барабану по всей ее поверхности. Для устранения этого недостатка на некоторых мотоциклах применяют двух колодочные тормоза с регулируемым упором колодок. В качестве примера приведем тормоз переднего колеса отечественного мотоцикла К-750М (рис. 235). При такой конструкции тормоза можно отрегулировать равномерный зазор по всей длине накладки, а следовательно, и добиться ее равномерного износа.
Указанный зазор на одном конце колодок 2 (около кулачка) регулируют так же, как и при нерегулируемом упоре, поворачивая кулачок 1. По мере износа накладок 4 зазор с другого конца колодки регулируют упором 3. При такой регулировке накладка изнашивается равномерно почти по всей длине, но различного износа обеих накладок устранить не удается (удельное давление на каждой накладке различное).
Двойной двусторонний колодочный тормоз. При применении на переднем колесе одного одностороннего тормоза его реакция воспринимается только одним пером вилки, снабженным реактивным упором, удерживающим тормозной диск от проворачивания. Поэтому при торможении создается несимметричный реактивный момент (до 3000 кГ-см), вызывающий деформацию передней вилки и ухудшающий управляемость и устойчивость мотоцикла-одиночки при торможении, что особенно ощутимо на гоночных и скоростных тяжелых дорожных мотоциклах. Для предотвращения этого на передних колесах ряда гоночных мотоциклов устанавливают два тормоза, по одному с каждой стороны, благодаря чему при равных тормозных моментах каждого тормоза оба пера передней вилки будут воспринимать равные реактивные моменты.
В отдельных случаях двусторонние тормоза переднего колеса применяют и на скоростных дорожных тяжелых мотоциклах (Ройал-Энфильд-Матеор). Двойной двусторонний тормоз установлен на переднем колесе отечественных гоночных мотоциклов С-364 и С-565. Оба тормоза переднего колеса этих мотоциклов — двухколодочные, двухкулачковые с самозатормаживанием.
Управление тормозами переднего колеса осуществляется одним рычагом, расположенным на руле, при помощи двойной системы тросов с гибкой оболочкой.
При накладках с коэффициентом трения 0,6 наблюдаются случаи заклинивания тормоза, поэтому желательно применять накладки с коэффициентом трения р, = 0,4 0,55. Эксплуатация двухкулачковых тормозов на гоночных мотоциклах, предназначенных для шоссейно-кольцевых соревнований, показывает высокую эффективность и надежность их в работе. Кроме того, при использовании тормозов такого типа водитель меньше утомляется. Двухкулачковый двухколодочный тормоз с самоторможением на 25% эффективнее однокулачкового тормоза таких же размеров.
Ухудшение эффективности действия колодочных тормозов»; При многократном торможении с малыми интервалами между торможениями температура тормозов возрастает до определенной стабильной температуры (300 — 380° С). При перегреве тормозов значительно снижается эффективность торможения: уменьшается замедление и увеличивается тормозной путь.
По данным фирмы Юрид (ФРГ) при торможении мотоцикла со скорости 120 км/ч замедление при первом торможении равно 4,25 м/сек1, а максимальная температура тормозного барабана не превышает 140° С. При многократном торможении с интервалом в 1 мин температура тормоза стабилизируется после 18 — 20 торможений и достигает 350° С. При увеличении температуры тормоза снижается замедление. После достижения тормозом стабильной температуры замедление, создаваемое тормозом, также стабилизируется и равняется 2,9 м/сек2. Таким образом, эффективность тормоза (уменьшение замедления) падает до 30%.
Снижение эффективности торможения при перегреве свойственно всем конструкциям тормозов при любых применяемых материалах накладок. Однако чем лучше организован отвод тепла от места контакта накладок и тормозного барабана, тем меньше потеря эффек-тивности торможения. При торможении вследствие трения накладок о рабочую поверхность барабана выделяется большое количество тепла. Ввиду этого мгновенные температуры на поверхностях трения накладок и барабана достигают 700 — 800° С и на поверхности накладок происходит испарение компонентов связывающего материала накладки; результатом этого является образование пленки, которая находится частично в жидком и газообразном состоянии и действует как смазка, что снижает эффективность торможения.
Для борьбы с этим явлением необходимы подбор материалов накладки и усиление теплоотвода от поверхностей трения. В конструкции тормоза должен быть предусмотрен хороший теплоотвод, что достигается применением тормозных барабанов из легких сплавов, их оребрением и охлаждением внутреннего пространства тормоза воздухом, нагнетаемым скоростным напором или специальным вентилятором. При перегреве тормозов происходит усиление износа накладок и рабочей поверхности барабана. При наклепанных накладках их износ по толщине лимитируется касанием головок заклепок о рабочую поверхность барабана, после чего необходима замена накладок. Наклеенные накладки работают до почти полного износа накладки по толщине. В отечественном мотоциклостроении последнее время применяются не наклеенные, а приформованные к тормозным колодкам в горячем состоянии накладки. Метод приформовывания накладок экономически более выгоден.
§ 106. ПРИВОД ТОРМОЗОВ
Привод тормозов служит для приведения в действие с места водителя тормозов колес мотоцикла.
Механический привод тормозов. Механический привод тормозов применяют на большинстве современных мотоциклов, причем у тормозов переднего и заднего колес — независимые приводы. Как было отмечено выше, тормозом переднего колеса управляют вручную рычагом, а задним — ножной педалью.
К тормозу переднего колеса для приведения тормоза в действие усилие от рычага передают гибким тросом.
От педали на рычаг (или рычаги при двухкулачковом тормозе) тормоза заднего колеса усилие передается двумя способами — тягой или тросом. Тяга по сравнению с тросом обладает большей жесткостью, а также надежностью привода, так как не имеет мест пайки.
Если установлена подвеска заднего колеса с качающейся вилкой, то для того чтобы избежать притормаживания тормоза при работе подвески, точка крепления тормозной тяги к педали должна быть расположена на оси шарнира задней вилки или очень близко от нее.
При свечной подвеске заднего колеса расстояние между концом рычага его тормоза и ушком педали во время работы подвески не остается постоянным при любом расположении оси педали. Однако при относительно малом ходе свечной подвески компенсировать это изменение можно за счет свободного хода тормозной педали.
Когда тормоз заднего колеса и педаль расположены с разных сторон мотоцикла, привод с помощью тяги более сложен из-за наличия промежуточного валика. Также не всегда можно выполнить привод тягой, если установлен двухкулачковый тормоз заднего колеса.
В связи с изложенным на ряде мотоциклов привод тормоза заднего колеса осуществляют посредством троса.
Сила, передаваемая тросом привода тормоза заднего колеса, достигает 300 /сГ, поэтому трос применяют увеличенного диаметра (3 — 4 мм) и с усиленной оболочкой; сопротивление такого троса разрыву равно 150 кГ!мм2, следовательно, он может выдержать нагрузку в пределах 900 — 1500 кГ.
Наиболее ненадежной частью привода, осуществляемого тросом, является место присоединения к нему наконечников, которые припаивают оловянным припоем. Пайка медью нежелательна из-за того, что трос сплетен из нагартоваиной проволоки, а в процессе пайки медью жилы отжигаются; в результате значительно снижается сопротивление разрыву. Поэтому наконечники паяют оловянным припоем, но площадь пайки значительно увеличивают, удлиняя наконечники.
Гидравлический привод тормозов. Гидравлический привод тормозов применяют, если в колесе коляски установлен тормоз. Только гидравлический привод гарантирует плавную передачу усилий и их равномерное распределение между тормозами. Кроме того, гидравлический привод облегчает регулировку обоих тормозов.
Схема гидравлического привода тормозов колес заднего и коляски мотоцикла БМВ Р-75 изображена на рис. 236. Привод состоит из следующих основных частей: главного тормозного цилиндра 1, тормозных цилиндров 4, системы 3 трубопроводов и шлангов, соединяющих их, и тройника 2 с автоматическими клапанами.
Принцип работы гидравлического привода заключается в следующем: при нажатии на педаль поршень главного цилиндра на-
гнетает жидкость в тормозные цилиндры колес, расположенные между тормозными колодками. Под давлением жидкости поршни раздвигают колодки и прижимают их к тормозным барабанам. Когда водитель перестает нажимать на педаль, давление в системе падает, поршни цилиндров колес и главного цилиндра под действием пружин возвращаются в исходное положение, а жидкость из цилиндров колес поступает обратно в главный цилиндр.
Главный тормозной цилиндр и колесные цилиндры мотоцикла БМВ Р-75 полностью аналогичны автомобильным, а поэтому не нуждаются в описании. Принципиальным отличием системы гидравлического привода мотоцикла БМВ Р-75 является применение в системе тройника.
Тройник необходим для того, чтобы при отсоединении коляски, а следовательно, и разъединении трубопроводов, предотвратить вытекание жидкости из тормозной системы.
В корпусе 1 (рис. 237) тройника установлен тарельчатый клапан 2 с пружиной 5, стремящейся прижать его к седлу, выполненному в корпусе тройника.
Аналогичный клапан 3 установлен в штуцере 4 магистрали, идущей к тормозу колеса коляски. Когда подсоединяют эту магистраль к тройнику, оба клапана, открываясь, сжимают пружины. При отсоединении магистрали, идущей к тормозу колеса коляски, пружины закрывают оба клапана. Тем самым предотвращается вытекание жидкости из тормозной системы мотоцикла и тормозного цилиндра колеса коляски.
Таким образом, наличие двух автоматических клапанов дает возможность пользоваться гидравлическим приводом тормоза заднего колеса при эксплуатации мотоцикла без коляски.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
