Проектирование узлов и деталей |
Конструкция рамы Рама карта не только «несет» водителя и двигатель, не только соединяет между собой колеса карта и обеспечивает их соответствующее взаимное положение, но и в значительной мере определяет поведение карта на трассе, его управляемость. Поэтому при проектировании карта надо уделить достаточно внимания выбору рамы, определяя оптимальное решение с учетом условий изготовления и последующей эксплуатации. Единственным разумным решением будет изготовление рамы из стальных труб. Возникает вопрос: плоской должна быть рама или пространственной? Довольно заманчиво сделать пространственную раму. Несомненно, пространственная рама эффектнее плоской и придает карту вид «настоящей» машины. К сожалению, правильную и не слишком сложную пространственную раму можно спроектировать только в том случае, если мы можем добиться ее полной симметрии. Однако симметрию исключает расположение сбоку двигателя, поэтому от идеи сделать пространственную раму придется с сожалением отказаться. Придется также отказаться от любой другой концепции расположения труб рамы, предполагающей высокое положение лонжеронов сзади: из-за этого невозможно низкое расположение двигателя. Мы уже установили, что удобнее всего подвесить лонжероны под задней осью. При такой схеме необходимо спроектировать обоймы подшипников задней оси в виде отдельных деталей, прикрепляемых к лонжеронам рамы. Благодаря этому заднюю ось карта можно быстро снять не разбирая. Наиболее популярна в наше время рама с гибкой, сильно суженной средней частью. Передняя часть такой рамы симметрична относительно продольной оси до центральной поперечины рамы. Задняя часть несимметричная, она состоит из трех лонжеронов, два из которых являются продолжением средней части рамы, третий, дополнительный — подмоторный лонжерон. Вполне естественно, если мы планируем серийный выпуск картов, остановиться именно на такой схеме рамы. Только в этом случае окупается изготовление оснастки, без которой невозможно согнуть соответствующим образом трубы и добиться необходимой симметрии, что очень важно для обеспечения нормального движения карта. Изготовление такой рамы в любительских условиях практически невозможно. При изготовлений карта в одном экземпляре лучше взять менее сложную конструкцию рамы. В качестве примера можно рекомендовать раму «Поп-карта». Ее концепция полностью противоположна рассмотренной выше. Рама сварена из прямых отрезков труб без использования какой-либо оснастки. Такая конструкция рамы, особенно предназначенной для картов школьно-молодежной или популярной категории, должна быть вполне удовлетворительной. Можно также спроектировать некую промежуточную конструкцию, использующую обе выше рассмотренные концепции. Если мы предусматриваем гибку труб, то надо стараться сделать так, чтобы изгибы были только в одной плоскости. Тогда гибку можно произвести без специальной оснастки. Можно рекомендовать рассмотреть другие, нетрадиционные схемы рамы. Например, оригинальную конструкцию рамы второго карта журнала «Горизонты техники» можно с успехом использовать для карта с двигателем объемом 50 см3.
Выбрав тип рамы, мы можем несколькими штрихами обозначить ее положение на нашем чертеже. Точнее мы начертим ее после выбора задней оси, когда можно проверить, правильно ли определено расстояние между концами лонжеронов. Диаметр труб, которые будут использованы для лонжеронов рамы, зависит от их материала. Обычно для рам используются трубы из стали ЗОХГСА (иногда ЗОХМА) с внешним диаметром 30 мм и толщиной стенки 1 мм. Применение материала с худшими характеристиками приведет к увеличению диаметра и толщины стенок труб. Можно попытаться проанализировать прочность рамы и на основании этого рассчитать необходимые размеры труб. Проведение такого анализа потребует больших затрат, особенно если учесть сложность формы рамы. Но главным аргументом против проведения точного расчета являются отсутствие известных нагрузок на раму карта. Во время движения карта динамические нагрузки значительно превышают статические. Эти нагрузки можно определить только приблизительно, поэтому нет никакого смысла проводить точный расчет на основании столь неточных данных. При проектировании рамы лучше основываться на опыте, на анализе размеров труб существующих и проверенных конструкций рам. Конечно, большую роль может сыграть конструкторское чутье и опыт. Высказанное выше мнение подкрепляется также тем, что если трубы рам и ломаются, то происходит это в тех местах, в которых была изменена структура, а следовательно, и прочностные свойства материала труб. Рамы обычно ломаются вблизи сварных швов. Излом, как правило, усталостного типа, предусмотреть это обычными расчетами невозможно. В связи с этим большую роль играет тщательная проработка стыков труб рамы, правильный выбор мест сварки и т. п. Для этого, в свою очередь, необходимо знать нагрузку на раму. Попробуем определить распределение нагрузок на раму, хотя бы приблизительно. Рассмотрим каждый лонжерон как балку, опертую своими концами на переднюю и заднюю оси и нагруженную силой от половины массы водителя Gk/2 и силой от массы двигателя G . Силы эти приложены соответственно к центрам масс Sk и Ss. На концах балки возникают опорные реакции RP и R/. Принятая система сил вызывает изгибающие моменты, эпюра которых показана на рис. 7.5. Мы видим, что максимальный изгибающий момент Aid max возникает в точке приложения силы Gk/2. Зная размеры L, т и п, нетрудно определить момент. Как уже говорилось, главная трудность состоит в правильной оценке динамических сил G/, и Gs- Из этих упрощенных рассуждений следует, что максимальный изгиб рамы находится вблизи центральной поперечины. Значение изгибающего момента быстро уменьшается в направлении от поперечины к переду карта. Уменьшается момент и по направлению к задней части карта. На этом участке рама всегда имеет достаточную прочность благодаря дополнительному подмоторному лонжерону, который в наших расчетах не учитывался. Таким образом, наиболее нагруженным местом рамы будет узел, в котором стыкуются правый и подмоторный лонжероны с центральной поперечиной. При проектировании этому узлу надо уделить особое внимание. Стык левого лонжерона с центральной поперечиной нагружен меньше, потому что двигатель расположен справа. Не следует допускать ухудшения условий работы сильно нагруженного правого узла вследствие концентраций сварочных напряжений. Надо стараться не ослаблять сварными швами лонжерон, швы должны быть расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга, например, как на раме карта «Рекорд». Определив форму главных деталей рамы и спроектировав их соединение, можно приступать к конструированию механизмов карта. Остальные, мелкие детали рамы (кронштейны, ручки, опоры и т. п.) проектируют по мере необходимости. При проектировании рамы надо определить углы наклона шкворней поворотных кулаков, т. е. определить положение втулок. К сожалению теоретических методов выбора углов нет. Используют средние значения этих углов, полученные на основании анализа существующих, испытанных временем конструкций. Но всегда надо учитывать то, что рассчитанные углы окажутся неподходящими, даже если они были скопированы с отлично зарекомендовавшей себя конструкции. Поведение карта на повороте определяется не только углами, но и упругостью рамы, а также общими размерами карта, поэтому использование аналогичных углов на другом шасси может не дать положительного результата. Корректировку углов шкворней поворотных кулаков придется делать уже во время испытаний карта. При выполнении чертежей не следует забывать об отбойниках. Целесообразно использовать съемные отбойники (в том числе и боковые). Это облегчает их ремонт или замену в случае повреждения и не придает раме излишней жесткости.
Задняя ось является одной из наиболее нагруженных частей карта. Ось должна выдерживать усилия, вызванные торможением и ускорением карта, и дополнительное нагружение силами, возникающими на повороте; при этом не должно быть чрезмерных деформаций оси. Ось должна быть максимально легкой, ее изготовление не должно доставлять излишних хлопот. Проектирование задней оси надо начинать с расчета на прочность. Однако результаты такого расчета были бы весьма приближенными, потому что невозможно точно определить значения динамических сил, действующих на ось. Можно рекомендовать использовать опыт производителей картов и взять размеры оси, близкие к применяемым на практике. Независимо от подхода к конструированию целесообразно хотя бы оценить нагрузки на заднюю ось для того, чтобы определить наиболее нагруженные места оси. Нагрузки на заднюю ось зависят от условий движения. При торможении, ускорении и движении на повороте в оси возникают разные напряжения. Мы никогда заранее не можем знать, какие из них будут наибольшими, поэтому нам придется рассмотреть все случаи нагружений по очереди. Случай 1. Предположим, что на задние колеса карта действует максимальная сила тяги Р„ (рис. 7.6, а), силы торможения и инерционные силы, возникающие при движении на вираже, отсутствуют. На задние колеса карта и, следовательно, на заднюю ось действуют силы реакции дороги Nn и силы тяги Рп. При этом мы не учитываем силу, создаваемую приводной цепью, и считаем, что задняя ось установлена на двух подшипниках. Силы Nn возникают в результате нагружения карта силами G от массы картах водителем. Силе тяги противодействует инерционная сила карта Р,,„. Однако надо учитывать, что на заднюю ось действует сила G, статического разложения масс на переднюю и заднюю оси, возрастающая при ускорениях в результате действия силы Рьп— Таким образом, реакция Nn= [Gt/2] m„, где т„ — коэффициент, учитывающий действие силы РЬп. Этот коэффициент можно вычислить, зная силы G, и Рь„, высоту центра тяжести h и колесную базу L. При ускорениях он всегда больше единицы. Под действием сил Рn и Nn ось изгибается. Эпюры изгибающих моментов от этих сил показаны на рис. 7.6, б; из него видно, что максимальные моменты возникают между подшипниками, эти моменты имеют постоянное значение.
Как и в первом случае, вертикальная сила реакции дороги Nh, действующая на задние колеса карта, равна нагрузке на ось Gl/2, умноженной на коэффициент разгрузки задней оси при торможении mh. При торможении этот коэффициент всегда меньше
единицы. Его значение зависит от эффективности тормозов и от того, действуют ли они на все колеса карта или только на задние. От действия сил Ph и Nh, ось изгибается. Эпюры изгибающих моментов показаны на рис. 7.7, б. В этом случае максимальные моменты, имеющие постоянное значение, возникают между подшипниками. Направление действия силы Рh изменяется. Случай 3. Предположим, что на задние колеса карта действуют максимальные поперечные силы Qb, сила тяги и сила торможения равны нулю (рис. 7.8, а). В этом случае надо отдельно рассмотреть оба задних колеса, потому что мы не можем заранее знать, какой конец оси нагружен больше. Как и в предыдущих случаях, вертикальные реакции Nh, действующие на задние колеса карта, равны нагрузке на ось G//2, умноженной на коэффициенты. Но при движении на вираже внешнее колесо нагружается, а внутреннее разгружается. Различны и коэффициенты: коэффициент догружения внешнего колеса mz> 1, коэффициент разгрузки внутреннего колеса mw< 1. Поэтому реакции на разные колеса будут разными. Сила, действующая на внешнее колесо, будет больше силы, действующей на внутреннее колесо. Аналогично разными будут боковые силы Qb, являющиеся реакцией на действие центробежной силы С. Боковая сила, действующая на внешнее колесо Qbz, больше боковой силы QbW, действующей на внутреннее колесо. Из рис. 7.8, а видно, что внутреннее колесо (на рисунке левое) менее нагружено, чем правое. Однако это не значит, что левая часть оси нагружена меньше, потому что решающими будут направления сил. На рис. 7.8, б показаны эпюры изгибающих моментов от сил Nb и Qb. Обе силы действуют в вертикальной плоскости, поэтому изгибающие моменты от них можно суммировать, получив суммарную эпюру изгибающих моментов. Для принятых на рис. 7.8, б пропорций оказалось, что задняя ось наиболее нагружена в районе левого подшипника; нагрузка в районе правого подшипника невелика. Такое распределение нагрузок не обязательно, хотя и наблюдается в большинстве случаев. В рассмотренных выше случаях мы получили различные значения нагрузок, действующих на заднюю ось при различных дорожных ситуациях. В случае смешанного нагружения (например, поворот с торможением) расчет усилий значительно усложняется. При расчете оси на прочность надо также учесть влияние крутящих моментов, действующих на ось при ускорениях и торможениях.
Возможны два вида конструкции задней оси: монолитная ось из стального прутка или ось из стальной трубы с точеными наконечниками. Конструкция оси, целиком сделанной из прутка, проще. К сожалению, здесь немало трудностей, связанных с изготовлением оси, которые в любительских условиях могут оказаться непреодолимыми. Трудности начинаются уже в процессе поисков прутка из высокопрочной стали длиной около 900 мм. Сталь должна быть улучшенной. Механическая обработка после термообработки связана с немалыми сложностями. Значительно возрастает усилие на резец, что приводит к изгибу обрабатываемой оси. Закалка уже обработанной оси может привести к ее деформациям. Кроме того, ось необходимо шлифовать по всей длине. Со значительными трудностями в изготовлении таких осей приходится сталкиваться даже крупным изготовителям картов, выпускающим несколько сот машин в год. Обычно диаметр монолитной задней оси равен 25 мм. Можно также сделать ось из трубы с двумя выточенными из прутка наконечниками. Такого рода задние оси применялись на картах К5 «Полькарт» и К7 “Поп-карт”. Задняя ось карта К7 «Поп-карт» с успехом могла бы быть использована (после изменения некоторых размеров) на любом современном карте; размеры наконечников надо было бы привести в соответствие с типовыми литыми из алюминиевого сплава ступицами. Центральную часть такой оси можно сделать из стальной трубы большого диаметра, например, 0 30X2 мм. Труба должна быть бесшовной из высококачественной, хорошо свариваемой стали. Наконечники, вставленные в трубу, приваривают. Возникающее после сварки биение, как правило, не превышает 0,1 — 0,2 мм, поэтому механическую обработку после сварки производить не обязательно. Дополнительным достоинством оси, сделанной из трубы, является ее большая жесткость, что особенно важно при использовании двигателя большой мощности. Выбрав конструктивную схему, можно приступить к вычерчиванию общего вида оси. Чертеж надо делать в натуральную величину, обозначая в нем также детали и узлы, с которыми ось контактирует (рис. 7.9). На этом этапе проектирования нет необходимости в тщательной прорисовке деталей, которые будут прорабатываться при выполнении рабочих чертежей этих деталей. На общем виде необходимо проставить важнейшие размеры, определяющие взаимное положение деталей проектируемого узла. Важный момент — определение числа подшипников, необходимых для установки задней оси. Это число определяется конструкцией рамы. Если расстояние между правым и подмоторным лонжеронами относительно велико (например, у карта «Рекорд»), целесообразно использовать три подшипника. Если лонжероны расположены близко друг к другу, лучше использовать два подшипника (например, карт К7 «Поп-карт»). Сказанное выше не является правилом, потому что на практике два подшипника применяются и при достаточно большом расстоянии между правыми лонжеронами (например, у карта КП-4). Определив конструкцию всех деталей задней оси, можно сделать их рабочие чертежи. Делать сборочный чертеж, если нет необходимости в выпуске полной конструкторской документации, необязательно. Однако выполнение сборочного чертежа может помочь определить возможные погрешности в размерах, поэтому стоит рассмотреть целесообразность его выполнения.
Кустарная сборка карта исключает возможность изготовления литых деталей. Поэтому все детали, обеспечивающие качение и поворот передних колес, надо делать путем механической или пластической обработки. Оптимальная форма поворотных кулаков из стального листа — С-образная. На таком поворотном кулаке легко и прочно крепится цапфа колеса. Она может быть прикреплена с помощью резьбового или сварного соединения. Конструкция поворотного кулака зависит от того, предусмотрено ли торможение передних колес. При единичном изготовлении карта или при выпуске небольшой партии до сих пор можно с успехом использовать конструкции, примененные на картах К5 «Полькарт» и К7 «Поп-карт» Эти конструкции проверены на практике. Целесообразно сделать цапфу поворотного кулака переменного диаметра, под два разных шарикоподшипника. Меньший диаметр должен быть 12 мм, больший— 17 мм. Подшипники с таким внутренним диаметром не являются дефицитными. При такой установке подшипников маленький подшипник, находящийся вблизи вертикальной плоскости симметрии колеса, будет воспринимать в основном вертикальные силы, а большой подшипник будет воспринимать, главным образом, боковые силы, действующие на колесо. Применение большого подшипника обусловлено лишь большим диаметром цапфы, на которую ближе к поворотному кулаку действует большой изгибающий момент. В системе управления передними колесами можно использовать подшипники качения или скольжения. В настоящее время предпочтение отдается подшипникам качения, которые имеют большую долговечность.
При проектировании карта особое внимание надо обратить на конструкцию тормозов, потому что от их действия будет зависеть не только безопасность картингиста, но и безопасность лиц, находящихся вблизи трассы гонок. Начинать надо с основного вопроса: все ли колеса карта должны иметь тормоза? По мнению автора на карте школьно-молодежной категории достаточно тормоза задней оси, конечно, эффективного. В популярной категории допускаются карты без передних тормозов, хотя на некоторых трассах они могли бы пригодиться. При разработке конструкции тормозов следует рассматривать только дисковые тормоза, которые проще в изготовлении и эффективнее барабанных, особенно в условиях высокой температуры при торможении. Дисковый тормоз задней оси крепят на левую сторону карта. При расположении двигателя справа с левой стороны остается больше свободного места для крепления тормозного диска на оси и тормозной скобы на раме. Расположение тормоза с противоположной стороны от двигателя имеет еще одно достоинство: при ускорении и торможении задняя ось всегда закручивается в одну сторону, это облегчает условия ее работы. Необходимо стараться использовать тормозной диск максимально возможного диаметра. Чем больше диаметр диска, тем меньше усилие прижима тормозных колодок. Для применяемых стандартных шин колес тормозной диск должен быть не больше 200 мм. При большем диаметре диска не будет необходимого просвета карта. Толщина диска должна быть не меньше 4 мм. У более тонкого диска слишком мала теплоемкость, и он может деформироваться. Выбор системы привода тормозных колодок может быть произвольным и зависит от изобретательности конструктора. Любой механизм хорош, если он обеспечивает эффективное прижатие тормозных колодок к диску. Надо только помнить, что колодки не должны изгибать диск. На картах с передними колесами без тормоза тормоз задней оси должен иметь механический привод. В этом случае можно использовать тормозную скобу, конструкция которой описана в документации карта К7 «Поп-карт» (рис. 7.10). Аналогичная тормозная скоба применялась на карте К5 «Полькарт» и отлично показала себя в эксплуатации. Ее довольно просто сделать. Механический привод тормоза прост и надежен. При торможении всех колес карта целесообразнее применять гидравлические тормоза. Лучше также использовать двухконтурную систему, которая не намного сложнее (добавляется один главный тормозной цилиндр), но зато тормоза будут действовать даже в случае повреждения одного из контуров. Для обеспечения достаточной силы прижима фрикционных накладок к тормозному диску необходим тщательный подбор диаметров поршней главного цилиндра и колесных цилиндров. Необходимая сила прижима фрикционных накладок к тормозному диску коэффициент разгрузки задней оси при торможении; rsr — среднее расстояние от тормозных колодок до задней оси. Сила Y на современном карте должна составлять около 0,8 кН. Сила, которую надо приложить к педали тормоза, чтобы достигнуть необходимой эффективности торможения, меньше силы Y благодаря гидравлическому ц и механическому im передаточным отношениям. Передаточное отношение гидросистемы ih = dp/dz равно отношению диаметров поршней главного тормозного цилиндра и колесного цилиндра (рис. 7.11). Передаточное отношение im = y/x определяется конструкцией педали тормоза и ее соединением с главным тормозным цилиндром. Если в главном цилиндре использовать поршень диаметром dz= 19 мм (от автомобиля ФИАТ 126р), а в колесных цилиндрах поршни диаметром dp = 22мм (от «Сирены»), то передаточное отношение ih,= 19/22. Если im=1/5, то к педали тормоза необходимо приложить силу Fp, = 0,138 кН, что слишком много. Положение можно улучшить, заменив поршни колесных цилиндров на дюймовые d, = 25,4 мм. Надо учитывать, что приведение в действие двух тормозных цилиндров с помощью одной педали приведет к удвоению этой силы. Ее значительного уменьшения нельзя добиться путем изменения общего передаточного отношения i = ihim. Значение передаточного отношения ограничено допустимым ходом педали тормоза, который не может быть слишком большим. При постоянном ходе педали тормоза любое увеличение передаточного отношения приведет к уменьшению хода тормозных колодок. Дифференциация сил торможения передних и задних колес (сил, создаваемых обоими контурами) возможна (кроме использования поршней разного диаметра) путем соответствующего дополнительного передаточного отношения в рычаге, соединяющем оба тормозные цилиндра с педалью тормоза. Чертежи агрегатов проектируемой системы торможения должны быть выполнены точно и аккуратно.
Рулевой механизм карта достаточно прост, но, учитывая его важность, уделим ему немного внимания. Что лучше, обе тяги одинаковой длины или одна длиннее, а другая короче? Рассмотрим сначала случай, когда длинная рулевая тяга соединяет между собой концы рычагов поворотных кулаков, а короткая тяга соединяет один из кулаков с рулевой сошкой. В такой системе много достоинств, главные из которых — возможность добиться правильной кинематики поворота обоих передних колес и простота регулировки. При таком решении поворот каждого из колес четко определен и не зависит от поворота рулевого колеса. Иначе говоря, от поворота рулевого колеса не зависит взаимное положение обоих колес при любом угле их поворота. Такими достоинствами не обладает система с двумя короткими тягами, каждая из которых соединяет поворотный кулак с рулевой сошкой. Поворот каждого колеса зависит только от поворота рулевого колеса. Непосредственной связи движения обоих колес нет. Кинематическое соединение передних колес, имеющее место в системе длинной и короткой рулевой тяг, нарушается в данном случае движением рулевой сошки. Рис. 7.12. Теоретически идеальный способ поворота передних колес. Оси всех колес должны пересекаться в точке S
Возможность добиться точной кинематики поворота передних колес является основным достоинством системы с длинной и короткой рулевыми тягами. И поэтому странно, что все современные карты имеют две рулевые тяги одинаковой длины. Определяющим здесь, видимо, является стремление облегчить конструкцию, хотя разница в общей массе деталей рулевого механизма в обоих случаях была бы небольшой. Важное значение имеет правильная кинематика рулевого механизма. В обычном автомобиле необходима такая установка предних колес, чтобы их оси пересекались, как показано на рис. 7.12. В таком идеальном случае все колеса машины катятся без скольжения. Однако такое решение хорошо до тех пор, пока поворот преодолевается без заноса. Когда же машина предназначена для участия в гонках, рулевой механизм специально проектируется таким образом, чтобы внешнее переднее колесо поворачивалось больше. Этот принцип используется и на картах. На некоторых картах передние колеса поворачиваются одинаково, а иногда внеш-шее колесо поворачивается на больший угол, чем внутреннее. Разность углов поворота обоих передних колес карта зависит только от направления рычагов поворотных кулаков. Если кулаки установлены параллельно друг другу, то оба колеса будут взаимно параллельны в любом положении. Если оси рычагов кулаков пересекаются сзади, то внутреннее колесо повернется на больший угол. Разность углов поворота внешнего и внутреннего колес будет возрастать с увеличением сходимости рычагов поворотных кулаков. Если рычаги поворотных кулаков будут сходиться впереди, то больше будет поворачиваться внешнее колесо. Подбор правильной кинематики поворота колес для данного карта основан прежде всего на опыте. Кинематика рулевого механизма является одним из параметров, влияющих на поведение карта на повороте, изменения в рулевом механизме должны рассматриваться только в совокупности с изменениями других параметров, например, вида шин, основных размеров карта, жесткости рамы и т. п. Поэтому нет смысла точно прорисовывать кинематику рулевого механизма, это ничуть не упростит проектирование карта. Важную роль играет подбор отношения длины рычага поворотного кулака к длине рулевой сошки. При слишком маленьком отношении будет недостаточной управляемость карта, при слишком большом отношении будет ограничен максимальный поворот колес. По опыту можно сказать, что оптимальное отношение должно быть около 0,6—0,7. Отношение порядка 0,5 слишком мало, картом трудно будет управлять даже на прямом отрезке дороги. Приобрести наконечники рулевых тяг с шаровыми шарнирами очень трудно. Поэтому целесообразно рассмотреть возможность изготовления наконечников с резиновыми втулками. Такие втулки применялись на многих картах, и, хотя у них были недостатки по сравнению с заводскими подшипниками, они работали вполне удовлетворительно. По меньшей мере один наконечник каждой тяги должен быть вворачиваемым. Желательно, чтобы применяемая резьба была мелкой.
Обычно конструкторы картов не обращают достаточного внимания на проектирование оборудования, откладывая его до этапа создания опытного экземпляра. Это очень серьезная ошибка. Конструктивные решения даже, самых мелких деталей карта должны быть тщательно проработаны еще на этапе проектирования карта. Надо также тщательно спланировать размещение оборудования на карте и его крепление к шасси. Из-за недостаточного внимания к этому вопросу оборудование не будет «вписываться» в карт, а размещение его деталей будет случайным, нефункциональным, ненадежным. Надо помнить, что часто соревнования проигрываются из-за мелких неполадок в оборудовании, а не из-за плохого функционирования основных агрегатов карта. Правильно спроектированное и хорошо изготовленное оборудование позволит избежать многих неприятных неожиданностей. Вот несколько рекомендаций по проектированию основных узлов и деталей оборудования. Система питания двигателя. На всех современных картах применяется система принудительной подачи топлива. Такая система питания состоит из бака, бензонасоса и трубопроводов. Использование насоса позволяет установить бак в любом месте карта. Лучше всего топливный бак установить перед сиденьем водителя под рулевой колонкой. В качестве бака можно использовать любую пластиковую канистру вместимостью 3—5 л. Бак также можно сделать из стального или алюминиевого листа. Это позволит придать баку такую форму, чтобы он не мешал ногам водителя. Можно использовать бензонасосы двух видов: с механическим или пневматическим приводом. Привод механического насоса осуществляется от эксцентрика задней оси. Можно использовать бензонасос от автомобиля, например от автомобиля «Польский ФИАТ 126р». Бензонасос с механическим приводом имеет один принципиальный недостаток: он работает только тогда, когда карт движется. Длительная работа двигателя стоящего карта возможна лишь, если мы вручную осуществляем привод насоса, а когда нет такой возможности — крутим приподнятые задние колеса карта. Этих неудобств не будет, если мы используем вакуумный бензонасос с пневматическим приводом. Этот насос приводится в действие изменениями давления в кривошипной камере двигателя, т. е. он должен быть соединен с кривошипной камерой. Такой насос удобнее всего крепить к переднему кронштейну двигателя. Рис. 7.13. Топливная система карта «Рекорд» / топливный бак; 2- бензонасос; 3- карбюратор; / переливной бачок
Для нормальной работы двигателя необходимо обеспечить постоянное давление топлива, поступающего в карбюратор. Давление, создаваемое насосом, слишком велико. Из-за вибрации двигателя игольчатый клапан карбюратора не может держать это давление, и поплавковая камера карбюратора переполняется. Этого можно избежать, применив дополнительный переливной бачок, расположенный между бензонасосом и карбюратором (рис. 7.13). Бензонасос подает топливо в бачок, из которого необходимое количество стекает в карбюратор, а излишек топлива поступает обратно в бак. От высоты установки переливного бачка над карбюратором зависит давление, под которым поступает топливо в карбюратор. Добавим, что в качестве переливного бачка можно использовать бачок для тормозной жидкости автомобиля «Польский ФИАТ 126р». Агрегаты топливной системы соединяем между собой гибкими трубопроводами, которые должны быть надежно закреплены на штуцерах с помощью хомутов. В баке должен быть клапан для быстрого слива топлива, например, для транспортирования карта. Материал трубопроводов не должен затвердевать от бензина. Это особенно важно для трубопровода, по которому подается топливо в карбюратор. Мы должны иметь возможность зажать этот трубопровод пальцами в случае, если топливо «зальет» двигатель и на время прекратить подачу топлива в карбюратор. Педали, рычаги и тяги. Педали лучше всего делать из соответствующим образом согнутой трубки. Очень тонкую трубку иногда трудно хорошо согнуть, поэтому ее можно заменить алюминиевым или стальным прутком диаметром около 8 мм. При размещении педалей может помочь вырезанная из картона по форме ступни «выкройка», которую мы будем прикладывать к чертежам педалей. Этой же выкройкой можно моделировать движения ступней, что позволит правильно расположить педали. В трехпедальной системе педали тормоза и газа должны быть расположены так, чтобы их можно было нажимать, не отрывая пятки. Кроме того, надо рассмотреть возможность одновременно нажимать правой ногой педали тормоза и газа, что может пригодиться, особенно в момент старта. Особое внимание надо обратить на положение управляющих тяг. Тяги должны проходить без резких изгибов, так, чтобы водитель не топтал их. Необходимо предусмотреть возможность удобной регулировки тяг. Трубопроводы тормозной гидросистемы должны быть защищены от возможного повреждения. Рекомендуется применение стальных тросов следующих диаметров: для заднего механического тормоза — 3 мм; для сцепления — 2 мм; для газа — 1,5 мм. Надо стараться избегать применения в качестве наконечников цилиндрических головок. Если эти головки применяются, то концы троса надо предварительно залудить. С одной стороны тяги делаем луженый наконечник, а с другой — крепим проушину (рис. 7.14). Для тяги газа (рис. 7.14, а) наконечник со стороны дроссельной заслонки сделаем, обмотав конец троса тонкой медной проволокой и пролудив его, окончательную форму наконечнику придадим с помощью напильника. Для тяг сцепления и заднего тормоза (рис. 7.14, б) наконечник должен быть более прочным. Надев на трос цилиндрическую втулку, развернем отдельные нитки троса на 180°, а на утолщенный конец наденем втулку, заполненную расплавленным припоем. Такое соединение будет очень прочным. На другом конце троса закрепим проушины, как это показано на рис. 7.14. Можно сделать петлю из самого троса, закрепив конец хомутом. Опыт показывает, что применение регулируемых упоров, ограничивающих ход педалей сцепления и газа, может быть очень полезным. Особенно это относится к педали газа. В напряженной обстановке соревнований сила, прикладываемая к педали газа, может оказаться слишком большой. Рис. 7.14. Наконечники управляющих тяг: а — тяга газа; б — тяга сцепления или тормоза
При проектировании карта надо также предусмотреть конструкцию внешней части механизма переключения передач. Окончательное положение рычага переключения передач можно определить только в процессе изготовления карта после многократных примерок. Выпускная система. При проектировании карта нельзя точно определить положение выпускной системы, так как неизвестны ее форма и размеры. Выпускная система всегда подгоняется под конкретный экземпляр двигателя. Мы только можем и должны решить, будет выпускная труба проходить между двигателем и сиденьем или же мы направим ее вправо, вокруг цилиндра. Решение это особенно важно для определения способа крепления сиденья водителя на раме и формы кронштейнов сиденья.
Надо отдавать себе отчет, что даже после тщательной проработки всех деталей конструкции карта собранный карт будет далек от совершенства. Если после первых испытаний окажется, что все основные агрегаты карта функционируют нормально и что карт легко управляется на поворотах, мы все равно обнаружим необходимость хотя бы небольших изменений, цель кото-рых — более точное соответствие органов управления положению водителя. В некоторых местах конструкции постепенно проявляются недостатки: малая жесткость некоторых кронштейнов, недостаточная прочность и т. п. Словом, на первом этапе эксплуатации нам придется считаться с необходимостью устранения дефектов и проведения доработок. Если на первом собственноручно спроектированном и сделанном карте не обнаружится необходимости проведения больших доработок, если карт будет хорошо управляться и у него будет достаточная прочность, мы можем быть вполне довольны. Это будет означать, что мы можем использовать опыт других, подкрепленный хорошими конструкторскими знаниями и важным для хорошего конструктора умением чувствовать конструкцию. Если первый карт окажется не столь совершенным, надо сделать выводы и учесть их в следующей конструкции. Как правило, этот нелегкий путь является единственным путем познания всех тайн карта.
|