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 S_s. На концах балки возникают опорные реакции R_P 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 G_s—

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.

Анализ усилий на заднюю ось

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 N_n и силы тяги Р_п. При этом мы не учитываем силу, создаваемую приводной цепью, и счи­таем, что задняя ось установлена на двух подшипниках.

Силы N_n 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 Рь_п— Таким образом, реакция N_n= [G_t/2] m„, где т„ — коэффициент, учитывающий действие силы Р_Ьп. 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 Р_n и N_n 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.

Случай 2. 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 N_h, действующая на задние колеса карта, равна нагрузке на ось G_l/2, умноженной на коэффициент разгрузки задней оси при тор­можении m_h. 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 P_h и N_h, 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 Р_h изменяется.

Случай 3. Предположим, что на задние колеса карта дейст­вуют максимальные поперечные силы Q_b, 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 N_h, 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 m_z> 1, коэффициент разгрузки внутреннего колеса m_w< 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 Qb_W, 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.

Проектирование задней оси

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.

Передние колеса

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.

Проектирование системы торможения

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; r_sr — 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 i_m пере­даточным отношениям.

Передаточное отношение гидросистемы i_h = d_p/d_z равно отно­шению диаметров поршней главного тормозного цилиндра и ко­лесного цилиндра (рис. 7.11). Передаточное отношение i_m = y/x определяется конструкцией педали тормоза и ее соединением с главным тормозным цилиндром. Если в главном цилиндре ис­пользовать поршень диаметром d_z= 19 мм (от автомобиля ФИАТ 126р), а в колесных цилиндрах поршни диаметром d_p = 22мм (от «Сирены»), то передаточное отношение i_h,= 19/22. Если i_m=1/5, то к педали тормоза необходимо при­ложить силу F_p, = 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

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.

Оборудование

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.

Еще несколько замечаний

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.