Home Проектирование
Проектирование
Проектирование узлов и деталей PDF Печать E-mail

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 РьпТаким 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.

Предположим, что на задние колеса карта дейст­вуют максимальные силы торможения Я,, (рис. 7.7, а), сила тяги и боковые инерционные силы отсутствуют.

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.

 
Предпосылки к проектированию PDF Печать E-mail

Назначение карта

Главное, что надо определить прежде, чем приступить к про­ектированию карта — это его назначение. Потому что подход к проектированию популярного карта с двигателем ограниченной мощности будет совсем иным, чем к проектированию гоночного карта.

Мощ­ность двигателей, применяемых в школьно-молодежной катего­рии, не более 7 кВт, в популярной категории доходит до 11 кВт, а в гоночной категории может превышать 30 кВт. При большей мощности двигателя конструкция должна иметь большую проч­ность, что связано с применением более качественных материа­лов и более совершенной технологии изготовления. Кроме того, значительная мощность двигателя, а местами на трассе даже ее избыток, определяют несколько иную технику управления картом гоночной категории, что также надо принять во внимание при проектировании.

Ничто не мешает использовать гоночный карт после смены двигателя и, при необходимости, шин в популярной и школьно-молодежной категориях.

Однако нельзя использовать шасси карта школьно-молодеж­ной категории в гоночной категории, так как его конструкция слишком слаба для этой цели. Допустима установка на карт школьно-молодежной категории двигателя популярной кате­гории, хотя при этом необходимо проведение некоторых кон­структивных доработок.

Не следует стремиться к созданию универсального карта. Попытки сконструировать такой карт с дешевой и несложной конструкцией популярного карта и высокими требованиями к конструкции гоночного карта предпринимались и успехов не принесли.

Приступая к проектированию карта, надо знать, какой двига­тель будет использован в качестве силовой установки. В школь­но-молодежной категории — это двигатель «Дэмба» объемом 125 см3 с трехступенчатой коробкой передач. Вероятно в тече­ние ближайших лет этот двигатель будет единственным пригод­ным для картов этой категории. Мощность этого двигателя 5,5 кВт, хотя у отдельных экземпляров она может быть выше.

Предпосылка, что проектируемый карт может быть использо­ван в популярной категории, не усложняет работы, потому что в этой категории применяются такие же двигатели, но форсирован­ные для улучшения их характеристик. В этом случае надо только учитывать, что форсированный двигатель будет занимать немно­го больше места на карте.

В гоночной категории разнообразие двигателей больше. В польском картинге применяют двигатели CZ типов 8 и 511, «Ротакс Бомбардир» и двигатели других марок («Ямаха», «Манко», КТМ). Эти двигатели отличаются размерами, массой, а также конструктивными особенностями, влияющими на кон­струкцию карта: способом крепления, расположением ведущей звездочки и карбюратора, положением выпускного канала и т. п. Поэтому приступая к проектированию карта, надо знать тип дви­гателя. На практике предусмотреть это удается не всегда, по­тому что новые типы двигателей обычно появляются в эксплуа­тации чаще, чем происходят изменения в шасси. С этой точки зрения целесообразен поиск и, если это возможно, применение конструкций шасси карта, допускающих установку нескольких типов двигателей при изменении минимального числа деталей. При замене двигателя обычно также заменяют кронштейны двигателя, крепление выпускной системы и арматуру двигателя.

Аналогично обстоит дело с шинами. В школьно-молодежной категории по техническим требованиям должны быть использо­ваны шины польского производства. Есть только два типа шин: картинговые шины «Стомил-Дэмбица» размером 4,00—4 и сельскохозяйственные шины того же размера, которые приме­няют по необходимости.

В популярной категории допустимо использование любых шин. В конструкции такого карта необходимо предусматривать возможность использования «настоящих» картинговых шин, ши­роких, несколько меньшего диаметра (и под больший диаметр обода), чем польские шины. Для применения таких шин конструк­ция карта должна отличаться от конструкции карта школьно-молодежной категории. Поэтому, если карт будет применяться в обеих категориях, надо принимать во внимание более широ­кие шины. Заменить их узкими шинами не сложно. Лучшее сцепление широких шин с поверхностью повышает требования к прочности конструкции карта.

Материалы и технологические возможности

Приступая к проектированию, а впоследствии к изготовлению карта, надо точно знать, какими материалами мы располагаем. Это прежде всего относится к стальным трубам для изготовле­ния рамы, приобрести которые очень трудно.

При проектировании карта, предназначенного для участия в соревнованиях, следует использовать только трубы из известных материалов. Это может быть сталь не самого высокого качества (в этом случае используются трубы большого диаметра), но с известными прочностными свойствами. Выбор материала труб зависит также от количества выпускаемых картов. При серийном производстве требование приобретения труб, предусмотренных проектом, выходит на первый план.

Большое значение имеет правильная оценка качества стали, предназначенной для>изготовления основных узлов карта: задней оси, ступиц поворотных кулаков и передних колес и т. п. Использование стали с неизвестными характеристиками может привести к весьма неприятным последствиям. Это же относится к материалу, предназначенному для рулевых тяг, рулевой ко­лонки и т. п. Важно знать не только прочностные свойства, но и свариваемость применяемой стали. Плохо свариваемая сталь с высоким содержанием углерода имеет ограниченное применение.

В табл. 7.1 приведены прочностные свойства наиболее часто применяемых сталей, т. е. наиболее доступных, максимальная прочность на разрыв Rm, усталостная прочность при знакопере­менной нагрузке ZR0 и основные режимы термообработки различ­ных видов стали.

Рассматривая вопрос приобретения материалов для построй­ки карта, необходимо также учитывать готовые узлы и агрегаты, которые выпускаются специально для картов и имеются в про­даже, а также универсальные детали, которые могут быть исполь­зованы на карте. Обычно можно купить предназначенные спе­циально для картов сиденья, тормозные цилиндры и т. п.; в ка­честве универсальных деталей можно назвать, например, под­шипники качения.

Надо также учитывать технологические возможности изго­товителя, потому что от них в значительной мере зависит принятие соответствующих конструктивных решений. Надо оценить имеющиеся возможности гибки труб, использования сварочного аппарата и слесарного оборудования. Самое главное — это знать, в каком объеме мы сможем пользоваться механической обработкой. Всегда можно сконструировать карт таким образом, чтобы при его изготовлении требовалось как можно меньше меха­нической обработки за счет увеличения объема ручных слесарных работ.

 

 

Важно также выбрать наилучшее конструктивное решение. Понятие «наилучшее» относится, конечно, к имеющимся возмож­ностям изготовления карта и заключает в себе как конструк­цию, так и технологию. Может случиться и так, что прекрасно сконструированный карт будет очень трудно сделать. Выбор наи­лучшего проекта будет заключаться в оценке, что же выгоднее:

достоинства конструкции или несложная технология изготовле­ния. Решение должно быть принято с учетом имеющихся усло­вий и доступности агрегатов и материалов.

Основным условием, которому должна отвечать конструкция карта, является обеспечение правильной посадки водителя. Это важно и для удобства водителя и для обеспечения водителю соответствующих условий для управления картом (рис. 7.1). Поэтому проектирование надо начинать с определения правиль­ного положения водителя, так как проектируя карт без учета удобства водителя и возможностей выполнения им функций уп­равления механизмами, мы поставили бы проблему с ног на го­лову. Серьезнейшей ошибкой было бы сначала сконструировать карт, а потом «втиснуть» в него водителя, что, увы, часто можно видеть на некоторых картах, сконструированных любителями.

 

Рис. 7.1. Правильная посадка на карте облегчает водителю переклю­чение передачи на повороте

Первым условием обеспечения водителю правильного поло­жения является использование удобного сиденья, форма которо­го соответствует росту водителя. К сожалению, форма сиденья от нас обычно не зависит, потому что сиденья выпускаются се­рийно; как правило, фабрично выпускаемые сиденья имеют пра­вильную, удобную для водителей форму.

Конструктору остается правильно установить сиденье на карте, на соответствующем расстоянии от педалей и рулевого колеса, с необходимым наклоном спинки. Свободно вытянутые ноги должны касаться педалей, мышцы ног ни в коем случае не должны быть напряжены. Понятие удобного положения ног субъективно. Од­ни спортсмены предпочитают, чтобы ступни были параллельны, другие разводят носки врозь.

 

Рис. 7.2. В таком положении невозможно нормально управлять картом

Мы не всегда достаточно четко понимаем, какое положение было бы наиболее подходящим для нас. Проверим это на практи­ке, сев на … пол. Опершись спиной на поставленную под углом к стене доску, мы опытным путем можем подобрать удобное для нас отклонение туловища. Аналогично мы можем опре­делить расстояние до ступней ног. Полученная величина будет равна расстоянию от заднего нижнего края сиденья до педалей. Это расстояние является одним из важнейших размеров карта, определяющим его длину. Подобным образом можно определить и некоторые другие размеры. Тем, кто сомневается в необхо­димости уделения такого большого внимания правильной посадке водителя, рекомендуем понаблюдать за спортсменами на сорев­нованиях. Большинство сидит правильно, некоторым мешают оп­ределенные конструктивные недостатки карта, но есть и такие, посадка которых вызывает иронические улыбки даже у случай­ных зрителей. Надо признаться, что высокий спортсмен, усажи­вающийся на маленький карт и укладывающий ноги руками — действительно смешное зрелище (рис. 7.2). Не очень лестно мож­но отозваться и о конструкторе такого карта. Удивление вызы­вает то, что неправильную посадку водителя иногда можно ви­деть на заводских картах, которые сконструированы правильно. В таких случаях, видимо, неправильная посадка водителя является следствием недооценки спортсменом влияния его положения на результаты соревнований.

После предварительной подготовки мы можем приступать к проектированию. Начнем с того, что обозначим место, которое будет занимать водитель. Конечно, не обязательно рисовать са­мого водителя, достаточно отметить ширину сиденья, наклон его спинки и глубину. Надо также разметить предварительно опре­деленные расстояния, в том числе расстояние от сиденья до педалей. На этом этапе проектирования мы еще не определяем положение сиденья водителя в поперечном направлении.

Эскиз карта удобнее всего делать в трех проекциях без соблюдения формальных принципов оформления чертежной до­кументации. Эскизы служат для правильного размещения всех агрегатов карта и для определения их основных размеров и форм. Точно соблюдать правила черчения мы будем уже только при выполнении рабочих чертежей.

Так как карт имеет достаточно большие размеры, эскиз обще­го вида обычно выполняется в масштабе 1:2. Более мелкий мас­штаб не рекомендуется, потому что ухудшается возможность правильной оценки пропорций карта. Эскизы агрегатов карта (например, задней оси, передних колес и т. п.) выполняются в натуральную величину.

Основным фактором, определяющим общую конструктивную схему карта, является расположение двигателя. Мы сразу можем отказаться от размещения двигателя впереди и сзади, за си­деньем водителя. Недостатки подобных конструкций рассматри­вались в п. 6.2.1. Остаются две возможности: установка двигате­ля справа или слева от сиденья водителя. Рассмотрим достоинст­ва и недостатки каждой из этих схем на примере двигателя «Дэм-ба» объемом 125 см3. Начнем со случая расположения двигате­ля слева.

Необходимо стремиться сдвинуть двигатель как можно боль­ше вбок. Одновременно приходится сдвигать двигатель вперед так, чтобы левая, наиболее выступающая назад часть двига­теля оказалась перед левым задним колесом (рис. 7.3). Допол­нительным ограничением на смещение двигателя влево является то, что с левой стороны расположен рычаг переключения ско­ростей, который не должен выступать за контуры карта. Сис­тема переключения передач также получается излишне сложной.

Немалые трудности возникают с размещением выпускной системы. Из-за значительного смещения двигателя вперед не остается места, чтобы направить выпускную трубу сразу вниз, между двигателем и сиденьем водителя. Выпускную трубу пришлось бы расположить перед сиденьем, под ногами водителя или высоко с левой стороны двигателя.

 

Рис. 7.3. Карт с двигателем на левой стороне («Тайфун»/М/)

Чаще всего регулируемой и проверяемой системой двигателя является зажигание. Система зажигания, как правило, распо­лагается с правой стороны двигателя. При установке двигателя слева невозможно добраться к зажиганию, не сняв сиденья водителя.

Если аналогично проанализировать возможность установки двигателя с правой стороны карта, то мы увидим, что такое ре­шение лишено большинства недостатков, характерных для кон­струкции с двигателем, расположенным с левой стороны.

Конструкция большинства двигателей, применяемых в Поль­ше для картов, позволяет, подрезав правую крышку, значительно сместить двигатель назад, ближе к колесу. В результате сме­щения двигателя назад значительно упрощается размещение выпускной системы. Кроме того, при установке двигателя справа облегчается переключение передач, а доступ к зажиганию прак­тически ничем не ограничен.

Бесспорно, что двигатель лучше всего располагать на правой стороне карта перед задней осью.

Если достоинства установки двигателя на правой стороне карта еще не кажутся нам столь очевидными, можно провести следующий эксперимент. С одного из чертежей общего вида скопируем на кальку контуры двигателя в двух проек­циях. Теперь примерим сделанный рисунок к картам, рассмотрен­ным в том же п. 6.6. Оценим достоинства и недостатки уста­новки двигателя в каждом положении.

Теперь можем приступить к прорисовке двигателя на чертеже карта. В этой работе очень полезным может оказаться чертеж контуров двигателя хотя бы в двух проекциях на отдельных лис­тах кальки, выполненный в том же масштабе, что и чертеж карта. Если мы решили расположить двигатель на правой стороне карта перед задней осью, то на виде сверху можно сразу рисо­вать двигатель и правую часть задней оси с правым колесом. Взаимное расположение двигателя и заднего правого колеса до­вольно четко определено и особых возможностей выбора нет. Двигатель относительно колеса надо ставить так, чтобы цепь проходила как можно ближе к шине (но не ближе 5 мм), а сам двигатель был максимально сдвинут назад. Здесь надо учитывать возможность сделать вырез в правой крышке двигателя. Удале­ние цепи от шины приведет к смещению двигателя к середине кар­та и, тем самым, к ограничению места для водителя.

Следующим этапом проектирования будет совмещение черте­жа «двигатель — заднее колесо» с ранее сделанным чертежом, определяющим место водителя. Так как чертеж выполнен на кальке, мы имеем возможность просмотреть разные варианты. Двигатель надо располагать так, чтобы он не ограничивал свободы движений водителя и чтобы одновременно смещение сиденья водителя с продольной оси симметрии карта не превы­шало 50—70 мм. Не следует смещать двигатель слишком далеко вправо, это приведет к увеличению колеи. Для водителя среднего роста колея должна быть около 800 мм (для шин 4,00—4). При такой колее и при смещении сиденья водителя на 60 мм влево от продольной оси карта цилиндр двигателя будет находиться в середине сиденья водителя.

Рассматривая взаимное расположение двигателя и сиденья водителя, необходимо также оставлять место для выпускной системы, особенно для выпускного патрубка, обычно проходяще­го между сиденьем и двигателем. При этом надо оставить место для смещения двигателя вдоль карта, которое необходимо для натяжения приводной цепи.

Когда мы определим окончательное положение двигателя, можно будет нанести его на основной чертеж. Можно также на­чертить правое колесо карта и положение задней оси. Левое зад­нее колесо начертим после выбора колеи, минимум которой бу­дет определен смещением вбок сиденья водителя.

Подбор основных размеров

Предположим, что колея будет 800 мм. Остается проверить, удовлетворяет ли этот размер требованиям норм. Колесная база должна быть в пределах 1010—1270 мм, а колея должна быть не меньше 2/3 базы. Таким образом, колея 800 мм не противоречит тре­бованиям норм.

Теперь надо найти оптимальное соотношение между колеей и колесной базой. На рис. 7.4 показан карт и силы, действующие на него на по­вороте. Внешним колесам приходится преодолевать больший путь, чем внутрен­ним, потому что они катятся по дуге с большим радиусом. Относительная разница этих путей возрастает по мере уменьше­ния радиуса поворота. Если бы оба задних колеса вращались независимо, не было бы никаких трудностей, потому что колеса могли бы вращаться с разной скоростью.

Соединение задних колес карта жесткой осью приводит к тому, что они должны вращаться с одинаковой угловой ско­ростью. Однако внешнее колесо должно проходить путь больше, чем внутреннее колесо. Стало быть, одно колесо должно сколь­зить по поверхности дороги. Длина пути скольжения колеса рав­на разнице путей, которые преодолевают оба задних колеса. Предположим, что скользит только внешнее колесо, а внут­реннее катится без скольжения. На внешнее колесо действует сила трения скольжения Tt, возникающая между шиной и по­верхностью дороги. Чтобы карт поворачивал, необходимы попе­речные силы ТРг и TPwt приложенные к передним колесам и выз­ванные сцеплением шин передних колес с поверхностью доро­ги во время поворота. Значения этих сил зависят, в частности, от соотношения колеи и колесной базы карта.

Условием поворота карта является равенство моментов Т^ = (TPz = TPw) L. Силы трения передних и задних колес для данного карта постоянные, потому что они зависят только от рас­пределения нагрузки. Из этого следует, что управляемость кар­та определяется отношением колеи к колесной базе b/L. Чем больше база, тем легче будет управлять картом.

В соответствии с техническими требованиями отношение b/L должно быть не меньше 2/3. Для улучшения управляемости карта целесообразно стремиться к нижней границе, определен­ной нормами, добиваясь как можно большей колесной базы для данной колеи. Например, при колее 800 мм колесная база соста­вит 1 = 800–3/2=1200. Для данной колеи колесная база боль­ше быть не может.

Эти упрощенные рассуждения справедливы только при дви­жении карта на вираже по инерции. Приложение к задним коле­сам крутящего момента приводит к возникновению силы, компен­сирующей силу Tt, что облегчает вход карта в вираж. Поэтому поворот с небольшим радиусом легче преодолевать «с газом», чтобы толкать заглохший карт на повороте, приходится прик­ладывать очень большую силу.

Не столь значительную, но достаточно важную роль играет просвет карта. Значение просвета надо определить до начала проектирования деталей конструкции. Он должен быть 50—60 мм. Такой просвет позволяет понизить центр масс и одновременно оставляет достаточно много места под поликом для преодоления неровностей трассы и упругих деформаций рамы.

Нагрузка на оси

Если мы определили необходимую колесную базу карта и положение водителя и двигателя, можно оценить распреде­ление нагрузок на оси карта.

Сначала определим положение центра масс карта вместе с водителем. Можно принять, что смещение сиденья (вместе с нагружающей его массой водителя) влево с продольной оси кар­та составляет 50 мм и уравновешивает несимметричное располо­жение двигателя. Двигатель, правда, легче водителя, но он боль­ше удален от оси симметрии. В результате этого предположения получим, что левые и правые колеса карта нагружены примерно одинаково.

Определим приближенно положение центра масс. Центр мас­сы водителя находится на расстоянии 1/3 длины сиденья от его заднего края. Центр массы двигателя расположен в районе зад­ней кромки ребер цилиндра. Центр масс всего карта (рис. 7.5) будет лежать между центрами масс водителя и двигателя, ко­нечно, ближе к центру массы водителя. Более точное определение положения центра масс карта требует больших расчетов и не обя­зательно. Достаточно приблизительной оценки распределения нагрузки на оси карта.

Рис. 7.5. Упрощенная схема нагружения рамы карта

Масса карта равна сумме масс водителя, двигателя и других деталей карта, кроме шин и прочих вращающихся частей ко­лес — они не нагружают ось карта.

Нагрузку на заднюю и переднюю оси карта можно определить по формулам Gt = Ga/L и GP=GG, *. Нагрузка на колесо карта вдвое меньше нагрузки на ось.

 
Замечания о проектировании PDF Печать E-mail

Широко развитая в мире картинговая «промышленность», возможность приобретения различных моделей шасси картов, узлов и агрегатов и большой ассортимент деталей оборудова­ния картов заставляют задаться вопросом о целесообразности рассуждений о проектировании картов. Этот же вопрос может быть задан и относительно отечественных картов, выпускаемых большими сериями в кошалинской автошколе и некоторых дру­гих местах.

Приобретение нового карта не должно гасить изобретатель­ского порыва конструкторов. Серийное производство основано обычно на одной, иногда на двух конструктивных схемах карта, тогда как их может быть намного больше, причем столь же удачных, быть может даже более совершенных, схем конструк­ции карта в целом или отдельных узлов и агрегатов.

Как уже говорилось, картинг — это спорт тех, кто с детства тянется к рулю, кто любит не только гонки на карте, но и подго­товку картов к соревнованиям. Работа с техникой тогда достав­ляет удовлетворение, если она творческая, содержащая элемен­ты новизны. Можно усовершенствовать мелкие детали обору­дования, можно улучшать конструктивные решения агрегатов, а можно попытаться выразить свои идеи в совершенно новой конструкции.

При любом объеме предполагаемых работ первая задача — это проектирование. Ниже приводится ход рассуждений проекти­ровщика карта с предложениями конкретных конструктивных ре­шений, но без их навязывания. Рассмотрены важнейшие этапы проектирования карта и его основных агрегатов, читателю же остается выбрать интересующие его моменты. Указания, касаю­щиеся основ проектирования, во многих случаях дополнены упрощенным анализом нагрузок, действующих на некоторые ме­ханизмы карта. Знание усилий, действующих на различные части карта, может быть полезно не только проектировщикам карта, но и тем, кто картами управляет и обслуживает карты.

 

 
<< Первая < Предыдущая 1 2 3 4 5 Следующая > Последняя >>

Страница 3 из 5

Фотогалерея