При конструировании рессоры все ее листы обычно вы­гибают так, чтобы радиусы их кривизны были неодинаковы.

Если стянуть центральным болтом листы такой рессоры, то изменятся радиусы кривизны всех листов, а также стрела выгиба коренного листа. Для рессор, листы которых имеют одинаковую толщину, предварительный выгиб делают для того, чтобы уже при минимальной нагрузке все листы сразу вступали в работу, т. е. чтобы концы каждого листа при всех условиях, даже когда рессора не нагружена, соприкасались с лежащим над ним листом. Кроме того, правильно рассчи­тав радиусы кривизны каждого листа, удается перераспре­делить напряжения между листами и тем самым разгрузить коренной лист.

Если имеется небольшое уменьшение стрелы выгиба ли­ста, то осуществляют правку в холодном состоянии. Если же уменьшение стрелы выгиба листа достигает половины ее допускаемой величины и более, то выполняют правку в го­рячем состоянии с последующей термической обработкой. Отжиг листов производится в термической печи. Затем ли­сты рессоры подвергаются гибке, закалке в масле и отпуску.

Заметим, что правку листов в горячем состоянии на практике можно осуществить лишь в условиях авторемонт­ного завода или предприятия, т. е. при наличии специально­го оборудования, которое в условиях обычного автосервиса, как правило, отсутствует.

Согласно требованиям ГОСТ Р 51585–2000, после терми­ческой обработки твердость листов должна быть 363…444 НВ

При этом допускаемая разность значений твердости ли­стов рессоры, указанная в конструкторской документации, не должна превышать 65 НВ. В случае применения специ­альных видов термообработки (например, закалки токами высокой частоты — ТВЧ) твердость должна соответствовать требованиям чертежа. Поверхности термически обработан­ных листов, в том числе их ребровые стороны, кромки кон­цов листов, кромки отверстий, пробиваемых в листах, долж­ны быть без расслоений, трещин, раковин, холодных забоин, насечек и подрезов в местах механической обработки листов и других дефектов механического или металлургического происхождения, снижающих долговечность рессоры.

Глубина общего обезуглероженного слоя (феррит + пе­реходная зона) термически обработанных листов не должна превышать допустимой по ГОСТ 14959–79 глубины обезу- глероженного слоя рессорного проката до термообработки. Допускается увеличение глубины обезуглероженного слоя в местах, подвергаемых вторичному нагреву. Для ли­стов из ванадийсодержащих сталей допускается снижение содержания углерода в поверхностном слое, составляющем 1,5% от толщины листа, не более чем на 20% содержания его в сердцевине и содержание тонкозернистого отпущен­ного мартенсита или тростомартенсита не менее 80%.

Серповидность термически обработанных листов не должна превышать значений, приведенных в ГОСТ 7419–90.

Для уменьшения серповидности допускается холодная правка термически обработанных листов длиной более 800 мм при условии обеспечения требуемой долговечности рессор, определяемой при стендовых ресурсных испытани­ях.

Поверхности листов рессор, работающие на растяжение, подвергают поверхностному упрочнению (дробеструйному наклепу, обкатке роликами и т. д.). Листы малолистовых рес­сор рекомендуется подвергать дробеструйному наклепу в напряженном состоянии.

При деформации рессоры во время движения автомобиля одна сторона рессорных листов работает на растяжение, другая — на сжатие. Известно, что допускаемые напряжения сжатия выше допускаемых напряжений растяжения, поэто­му рессорный лист прямоугольного поперечного сечения обычно разрушается со стороны, испытывающей растяги­вающие напряжения. В связи с этим, применяется дро­беструйная обработка вогнутой поверхности рессорных листов.

В настоящее время в производстве широко используют дробеструйный наклеп листов в свободном и напряженном состояниях. Эффективность процесса упрочнения дробью может быть в значительной степени увеличена, если листы, подвергаемые дробенаклепу, будут находиться в напряжен­ном состоянии. Основной причиной положительного влия­ния предварительной напряженности рессорных листов при их наклепе принято считать появление более высоких значений остаточных сжимающих напряжений, которые возникают в наклепанном поверхностном слое металла ли­стов.

Увеличение усталостной прочности листов рессор, обра­ботанных дробью, можно объяснить следующими фактора­ми:

повышением уровня остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое в листах, упрочненных дробенаклепом;
повышением пластической деформации, протекающей в тонком поверхностном слое, которая, в свою очередь, ло­кализует развитие микро- и макроконцентраторов напря­жений.

Перед сборкой одну из трущихся смежных поверхностей листов рессор смазывают графитной смазкой, изготавлива­емой по ГОСТ 3333–80. Она предохраняет листы от корро­зии и уменьшает трение между ними.

При применении специального антикоррозионного по­крытия листов или прокладок между ними поверхности ли­стов можно не смазывать. Следует заметить, что полистовая окраска цинкосодержащей краской (например, силикоцинк- 01) применяется лишь для малолистовых рессор. Вследствие того, что листы таких рессор имеют переменную толщину (переменный продольный профиль), они соприкасаются друг с другом лишь по концам, между которыми в процессе работы рессоры и происходит межлистовое трение. В резуль­тате на большей части поверхности листа слой защитной краски сохраняется достаточно продолжительное время. Напомним, что соседние листы обычной (многолистовой) рессоры контактируют между собой по всей их поверхности. Полистовая окраска в этом случае не имеет смысла, посколь­ку защитное покрытие будет удалено вследствие межлисто­вого трения. Поэтому многолистовую рессору окрашивают в собранном виде путем окунания.

Установка листов, не соответствующих размерам черте­жа (по длине, ширине, толщине, радиусу кривизны, стреле выгиба в свободном состоянии), не допускается.

В процессе сборки листы рессоры надевают на стержень- оправку и сжимают с помощью специального пресса. После этого стержень вынимают, вставляют центральный болт и затягивают гайку. В проушины хомутов устанавливают распорные втулки и стяжные болты и навертывают на них гайки. Концы болтов крепления хомутов после затяжки гаек можно расклепать ударами молотка. Это позволит предот­вратить отвинчивание гаек в процессе эксплуатации, однако затруднит в дальнейшем процесс разборки рессоры с целью ее ремонта или замены листов. Поэтому рекомендуется при­менять другие способы стопорения гаек, например, исполь­зуя специально предназначенные для этих целей стопорные многолапчатые шайбы.

Особо подчеркнем, что затяжку гаек следует осущест­влять в строгом соответствии с техническими требованиями к величине момента затяжки. Ведь этот показатель может быть различен для гайки центрального болта рессоры, гаек крепления хомутов, а также гаек крепления ушка рессоры (если в конструкции предусмотрено съемное ушко).

Длину и диаметр заклепок крепления хомутов рессоры следует выбирать в соответствии с технической докумен­тацией. При этом торец заклепки не должен выступать над поверхностью листа, так как в противном случае получится увеличенный зазор между листами, что приведет к преждев­ременному их износу в процессе эксплуатации. В то же вре­мя, длина заклепки не должна быть слишком малой, иначе не удастся обеспечить надежное крепление хомута к листу рессоры.

Правильно установленные хомуты не должны препят­ствовать свободному перемещению листов в процессе рабо­ты рессоры. Поэтому допуск симметричности хомута относи­тельно поперечной оси рессоры не должен быть более 5 мм, а минимальный зазор от хомута до боковой поверхности смежного рессорного листа должен составлять 5 мм.

Особо регламентируется величина зазоров между ли­стами. Наличие зазоров, превышающих допустимые значе­ния, приведет к преждевременной поломке листов рессоры вследствие значительного увеличения усталостных напря­жений, действие которых особенно ярко проявляется на кон­цах листов. Поэтому необходимо стремиться к беззазорному прилеганию рабочих концов листов.

Согласно требованиям ГОСТ Р 51585–2000, зазоры между листами рессоры, стянутой в средней части до соприкосно­вения листов без приложения нагрузки на концы рессоры (кроме листов специальных конструкций, имеющих про­кладки между листами или вставки на концах листов, и рес­сор, имеющих листы с двойными радиусами гибки либо по­следовательно включаемые листы), должны быть не более 0,3 мм при длине зазора менее 75 мм. При длине зазора от 75 мм до ¼ длины меньшего из двух смежных листов меж­листовые зазоры должны быть не более 2 мм при номиналь­ной толщине листов от 8 до 16 мм.

Особо оговариваются зазоры по концам листов. Зазор на расстоянии до 10 мм от конца листа (кроме листов, имеющих специальную конструкцию, например, оттянутые концы и т. п.) должен быть не более 0,4 мм. На листах длиной более 0,7 длины рессоры указанный зазор допускается на длине 40 мм от конца листа при условии его устранения под нагрузкой, составляющей 15% от контрольной нагрузки (при этом обя­зательно проверяют отсутствие зазора на расстоянии 10 мм от конца листа).

Листы малолистовых рессор должны соприкасаться только в центральном креплении через прокладки (при их наличии) и по рабочим концам. В остальной части рессоры зазор между листами при любых деформациях должен быть не менее 1 мм.

Каждый лист малолистовой рессоры изготавливается из проката переменного профиля. При этом продольный профиль листа выполняется таким образом, чтобы в макси­мальной степени приблизить его форму к форме балки рав­ного сопротивления изгибу, которая, как известно, отлича­ется равенством напряжений изгиба в каждом поперечном сечении, что способствует повышению долговечности такой рессоры.

Следует заметить, что использование в составе многоли­стовых рессор листов со специальной формой поперечного сечения (главным образом, Т-образного и трапециевидно-ступенчатого сечений) также способствует повышению долговечности (и кроме того, обеспечивает экономию рес­сорной стали по сравнению с листами прямоугольного сече­ния). Благодаря указанному изменению формы поперечного сечения происходит смещение нейтральной линии попереч­ного сечения, что обусловливает перераспределение напря­жений между сторонами сечения. При этом несколько снижаются рабочие напряжения растяжения и повышаются напряжения сжатия. Поскольку допускаемые напряжения сжатия выше допускаемых напряжений растяжения, указан­ное перераспределение напряжений обеспечивает повыше­ние долговечности рессорного листа.

Изношенные втулки в ушках и кронштейнах крепления рессор выпрессовывают и заменяют новыми. Закрепление втулок в ушках рессоры должно исключать их проворот и осевое смещение относительно ушек во время работы. В про­тивном случае будет наблюдаться преждевременный износ резиновой втулки ушка рессоры, а также пальца крепления ушка рессоры и сопряженной с ним металлической втулки.

Гладкие рессорные пальцы при небольшом износе шли­фуют под ремонтный размер. При этом сопряженную деталь (втулку) заменяют новой с отверстием соответствующего ремонтного размера. В случае уменьшения диаметра пальца (при износе более 1,5 мм) его заменяют новым.

Износ кронштейнов крепления рессоры под торцами ушек устраняется шайбами, которые устанавливают на па­лец крепления рессоры.

После сборки осуществляют осадку рессоры на стенде под определенной нагрузкой, приложенной вдоль оси цен­трального болта. Наряду с дробеструйной обработкой пла­стическая осадка является одной из мер упрочнения поверх­ностного слоя металла рессорных листов. Нагрузка осадки должна соответствовать напряжению в наиболее нагружен­ном листе, равному 100–120% предела текучести материала многолистовой рессоры или 110–130% — малолистовой. При этом, во избежание поломки, должно быть обеспечено свободное продольное перемещение опор концов рессоры при ее прогибе во время осадки.

При повторной (контрольной) осадке той же нагрузкой в рессоре не должно возникать остаточных деформаций. Если же они наблюдаются, то это свидетельствует о потере упру­гости листов, и такая рессора подлежит отбраковке.

Поэтому нагрузку осадки, особенно при использовании специальных видов термообработки, обычно указывают в технических требованиях на листе со сборочным чертежом рессоры.

Далее на стенде проверяют соответствие данным техни­ческой документации стрелы выгиба рессоры в свободном состоянии (без приложения нагрузки), а также контроль­ной стрелы при заданной величине контрольной нагрузки. Контрольная стрела определяется средней величиной двух значений: при нагрузке и разгрузке рессоры. При этом раз­грузка рессоры должна производиться от усилия, превыша­ющего контрольное на величину, указанную в технической документации. Контрольную нагрузку рекомендуется уста­навливать равной статической нагрузке на рессору, опреде­ленной для автотранспортного средства с полной массой.

При этом следует обратить внимание на следующие основные показатели. Отклонение контрольной стрелы вы­гиба рессоры от значения, указанного на чертеже, не долж­но превышать ±5 мм. Отклонения от номинальных значений жесткости рессоры не должны превышать ±6% — для рес­сор 1-го класса; ±8% — для рессор 2-го класса. Для рессор 2-го класса и рессор 1-го класса с оттянутыми концами до­пускается увеличение отклонений стрелы выгиба под кон­трольной нагрузкой до ±10 мм при условии последующей сортировки рессор на две размерные группы. Разность зна­чений стрел выгиба рессор под нагрузкой в каждой группе не должна превышать 10 мм.

Как правило, в составе одной подвески рессоры разных групп не устанавливают. В противном случае будет наблю­даться крен автотранспортного средства в сторону рессоры с меньшей контрольной стрелой, особенно заметный у по­рожнего автомобиля.

Следует напомнить о том, что ГОСТ Р 51585–2000 уста­навливает два класса рессор. К первому из них относятся рессоры легковых автомобилей, автобусов, троллейбусов, листы которых выполняются из проката повышенной точ­ности. При этом используется только высококачественная рессорно-пружинная сталь. Второй класс объединяет рессо­ры грузовых автомобилей, прицепов и полуприцепов, изго­товленные из проката обычной или повышенной точности. Причем рессоры автобусов и троллейбусов с использовани­ем листов рессор грузовых автомобилей допускается изго­товлять по второму классу.

Таким образом, можно выделить три основных направ­ления, связанных с повышением долговечности рессор.

Первое из них включает мероприятия конструктивного характера, реализуемые на этапе проектирования рессоры. К основным из них, в частности, относятся надлежащий вы­бор рессорного проката; определение радиусов рессорных листов, их поперечного сечения и продольного профиля; учет при выполнении расчетов не только вертикальной контрольной нагрузки на рессору, но и нагрузок, связанных с особенностями установки рессоры в составе подвески кон­кретной модели автомобиля; учет эксплуатационных нагру­зок и, в частности, статистических характеристик микропро­филя дороги. Обо всем этом не следует забывать и инженеру, руководящему выполнением ремонтных работ.

Второе направление неразрывно связано с совершен­ствованием технологии изготовления рессорных листов, а также процесса сборки рессоры. Здесь в первую очередь следует обратить внимание на улучшение качества проката; надлежащее выполнение требований технологического про­цесса термообработки; осуществление мер, направленных на поверхностное упрочнение рессорных листов. Следует обратить внимание на расчет нагрузки, при которой осу­ществляется пластическая осадка. Иначе вместо повышения долговечности можно достигнуть противоположного эф­фекта — потери упругих свойств рессоры или даже поломки ее листов.

И, наконец, третье направление мероприятий по повы­шению долговечности связано с надлежащим выполнением требований по эксплуатации, ремонту и техническому об­служиванию рессор.

При эксплуатации, прежде всего, следует учитывать ха­рактер дорожного покрытия, не допускать перегрузки ав­томобиля, резкого трогания с места и резких торможений. В ходе выполнения ТО необходимо своевременно выявлять поломанные листы и заменять их новыми; обращать вни­мание на наличие характерного межлистового скрипа го­ворящего о необходимоти обновления графитной смазки; проверять и в случае необходимости подтягивать соответ­ствующие резьбовые соединения, контролируя динамоме­трическим ключом величину момента затяжки.

При выполнении ремонта требуется обратить внимание на соблюдение указанных выше показателей отдельных ли­стов и рессоры в целом. Следует подчеркнуть, что правку ли­стов в горячем состоянии, их качественную термообработку, дробеструйное упрочнение на практике можно осуществить лишь в условиях авторемонтного завода или предприятия, т. е. при наличии специального оборудования, которое в условиях обычного автосервиса, как правило, отсутствует.

Таким образом, повышение долговечности рессор явля­ется комплексной задачей, сочетающей при своем решении ряд мероприятий конструктивного, технологического и эксплуатационно-ремонтного характера.