Характер изнашивания деталей подвески и буксирно-сцепного устройства

Подвеска соединяет раму или кузов с колесами автомобиля и состоит из упругих элементов, на­правляющих устройств и амортизаторов. Наиболь­шее распространение среди упругих элементов по­лучили листовые рессоры. Они просты в изготовле­нии и удобны в ремонте, однако металлоемки и име­ют ограниченный срок службы. Рессорные листы эксплуатируются в паре с кронштейнами или на­кладками (вкладышами) рессор в условиях отсут­ствия смазки и обильного абразива в зоне контакта между совершающими возвратно-поступательное скольжение трущимися поверхностями. В зависимо­сти от неровностей дороги, характера движения ав­томобиля и его нагруженности скорость относитель­ного перемещения листов достигает 0,05 м/с. Макси­мальное давление в зоне контакта составляет 400 МПа при частоте колебаний деталей около 1,5 Гд.

Основной причиной отказа подвески следует счи­тать выход из строя пары: коренной лист — вкла­дыши (накладки) кронштейна рессоры. Листы рес­соры приходят в негодность из-за разрушения в ме­сте их крепления к накладке и абразивного износа скользящих концов коренных листов, работающих под опорами кронштейна.

Первопричиной поломки, по-видимому, являются процессы фреттинг-коррозии, вызванные микропе­ремещениями листов рессоры вследствие недоста­точного закрепления болтов ее стремянки. После пробега автомобилем более 120 тыс. км наблюдает­ся повышенный износ концов коренных листов и на­кладок (вкладышей) кронштейнов рессор, работа­ющих с ними в контакте (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид изношенных деталей подвески грузо­вого автомобиля:
1 — скользящий конец коренного листа рессоры; 2 — вкладыши кронштейна задней рессоры; 3 — палец ушка задней рессоры

Основной причиной изнашивания являются ча­стицы дорожной пыли, находящиеся в контакте ме­жду трущимися поверхностями. Как правило, такое контактно-абразивное изнашивание состоит из двух стадий. На первом этапе абразивные зерна до­рожной пыли защемляются между трущимися по­верхностями коренного листа и вкладышей опоры рессорного кронштейна. В зависимости от размера и состава частиц, а также твердости деталей наблю­дается разрушение абразивных зерен. Это происхо­дит при контактных давлениях, превышающих 200 МПа — предел прочности кварцевого зерна. При разрушении округлого кварца образуются ча­стицы с острыми ребрами и плоскими гранями, спо­собные не только пластически деформировать, но и резать металл. Такие осколки в дальнейшем (вто­рая стадия) в зависимости от твердости сопрягае­мых деталей могут шаржировать поверхность рес­сорного листа, закрепляясь в относительно мягких опорах кронштейна. В случае применения твердой (закаленной нагревом токами высокой частоты, це­ментированной или наплавленной твердыми спла­вами) поверхности кронштейна может происходить дополнительное дробление абразивных зерен. Раз­рушающее воздействие абразивных частиц, растираемых между коренным листом и вкладышем кронштейна рессоры, сводится в конечном итоге к юявлению на металлических поверхностях цара- шн. При этом абразивный износ является результатом микрорезания трущихся поверхностей более вердыми частицами и усталостного разрушения микрообъемов поверхностных слоев.

Шарнирные сочленения подвески:палец — втулка ушка рессоры эксплуатируются в иных ус- товиях. Здесь предусмотрена смазка трущихся по­верхностей солидолом С или УС-1. Однако обильное фисутствие абразива, знакопеременный случайный характер нагрузки, возвратно-вращательное движе­те втулки при вращении ее в ограниченных по углу юворота пределах приводят к преждевременному износу трущихся поверхностей. Максимальная ин­тенсивность изнашивания этого сочленения достигает 0,2 мм на 10 тыс. км пробега автомобиля. Причем детали подлежат замене при достижении суммарного зазора в сочленении, равного 2,0 мм. Износостойкость таких сопряжений зависит от твердости деталей и их соотношения. Износ пальца (втулки) при определенном постоянном фиксиро­ванном значении его (ее) твердости уменьшается с увеличением твердости втулки (пальца), а мини­мальный износ пальца и втулки обеспечивается при максимальной твердости их рабочих поверхностей, вричем более твердая деталь всегда подвержена более интенсивному износу (частицы абразива, внед­рясь в относительно мягкую деталь, закрепляются на ней и интенсивно изнашивают более твердую по­верхность). При некоторых определенных соотношениях твердости поверхностей можно достичь оди­наковой интенсивности износа каждой детали трущейся пары. Высокая износостойкость деталей и со­единений в целом достигается не только при высо­ких абсолютных значениях твердости на двух со- гряженных поверхностях деталей пары, но и при высокой твердости одной из поверхностей при от­носительно низкой твердости другой.

Для обеспечения длительной непрерывной эксплуатации ОСТ 37.001.076—37.001.078—76 «Эле­менты листовых рессор автомобильного подвижного состава» предусматривает необходимость термической обработки пальцев до твердости не менее HRC 52, а втулок — до твердости не менее HRC 56 (при изготовлении их из стали).

Широкое распространение в трехосных автомобилях получила рессорная балансирная подвеска задних ведущих мостов. Они соединяются с крон­штейнами рамы реактивными штангами, восприни­мающими нагрузку от мостов, передающими на нее тяговые и тормозные усилия и обеспечивающие движение мостов относительно рамы. Каждый ве­дущий мост прикрепляется к кронштейнам рамы тремя штангами.

В зависимости от режима движения автомобиля и ровности дороги в реактивных штангах возника­ют значительные изгибающие напряжения. Так, по данным НАМИ, при торможении автомобиля Ка­мАЗ-5511 до юза по неровной дороге величина наи­больших напряжений превышает 250 МПа. Эти на­пряжения в трубах реактивных штанг обусловлены внецентренным действием осевых сил, колебаниями штанг и трением в их шарнирах. Его коэффициен­ты, равные 0,14—0,68, указывают на наличие в них сухого трения, вызванного недостаточной смазкой, присутствием в контакте абразивных частиц, воды и других загрязнений. Это предполагает интенсив­ное разрушение трущихся поверхностей деталей.

Наряду с повышенным износом шаровых шар­ниров на автомобилях МАЗ-6422 разрушаются опор­ные поверхности проушин кронштейнов крепления реактивных штанг под пальцами.

Повышенный износ деталей подвески приводит к нарушению соосности и позволяет осям свободно перемещаться в определенных пределах относитель­но друг друга, особенно под влиянием торможения или разгона. Часто износ достигает величины, при­водящей к смещению осей до 3 мм в обоих направ­лениях. Характерно, что при остановке автомобиля оси стремятся занять правильное положение, за­трудняющее обнаружение этих дефектов.

Основными отказами буксирно-сцепного устрой­ства автомобилей являются: износ зева буксирного крюка и сцепной петли дышла (более 5 мм), срыв и смятие резьбы крюка, единичные случаи его полом­ки. Наибольшее количество отказов по буксирному крюку связано с износом зева (65,5 %), приводя­щее к увеличению ударных нагрузок, срыву резьбы и поломкам. Пара: буксирный крюк — петля дыш­ла прицепа испытывает в эксплуатации ощутимые ударные нагрузки, максимальное значение которых при резком трогании с места может превысить 500 кН. Возвратно-вращательное движение в огра­ниченных по углу поворота пределах при больших контактных давлениях и трении без смазки (с аб­разивными частицами в контакте) приводит к из­нашиванию трущихся поверхностей. Проведенные в БелНИТИАТе замеры износа буксирного крюка ав­томобилей МАЗ-500, -500А и петли дышла прице­пов МАЗ-5245, -8926 позволили выявить, что при пробеге машпн до 20 тыс. км интенсивность изна­шивания достигает 1,6х Ю’4 мм/км. После прира­ботки (с увеличением зоны контакта крюка и пет­ли) интенсивность изнашивания уменьшается и со­ставляет в среднем 0,93Х 10~4 мм/км. При этом мак­симальный износ петли дышла прицепа наблюдает­ся в вертикальной плоскости. Средняя интенсив­ность изнашивания петли составляет 0,79Х 10-4 мм/км.

В соответствии с техническими условиями мак­симальный износ буксирного крюка и петли дышла прицепа в эксплуатации не должен превышать 5 мм.

Средний ресурс крюка составляет 53,6 тыс. км, а петли 69,6 тыс. км, однако из-за недостатка этих деталей, поставляемых в запасные части, около тре­ти буксирно-сцепных устройств подвижного состава эксплуатируется с износами, превышающими допу­стимые. Для обеспечения высокой работоспособно­сти буксирного крюка в условиях эксплуатации (при переменных ударных нагрузках) необходимо сочетание поверхностной твердости и вязкости серд­цевины деталей. При приложении максимального разрывного усилия крюк должен разгибаться, а буксирная петля вытягиваться. Разрушения в виде хрупкого излома не допускаются. Использование поверхностной закалки токами высокой частоты обеспечивает соблюдение ГОСТа 2349-75 и ресурса детали до 100 тыс. км. Однако в эксплуатации при резком приложении нагрузки наблюдались случаи хрупкого разрушения буксирных крюков. Поэтому обычно буксирные крюки отечественных автомоби­лей подвергаются только объемной закалке с после­дующим высоким отпуском.