Автомобили

Книга самодеятельного конструктора автомобилей

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Несколько раньше, чем багги, получили распространение малые спортивные автомобили-карты. Вначале они носили название го-карты, что по-английски означает бегающие повозки. Изобрели их совершенно случайно. Американские летчики во время дежурства на аэродроме приспособили к тележке для перевозки багажа мотоциклетные двигатели и начали совершать на них поездки по летному полю. Затем, сделав несколько подобных колясок, стали проводить на них соревнования-гонки. Так зародился картинг, который быстро стал распространяться по всему миру.

Популярность этого технического вида спорта объясняется тем, что постройка карта тоже доступна почти каждому. Его легче устанавливать два двигателя, имеющих в сумме объем не выше установленного. Применение впрыска топлива и наддува воспрещается. Можно форсировать двигатель, но без замены его деталей.

Глушитель, установка которого обязательна, должен располагаться сзади места водителя на высоте не более 450 мм от поверхности земли. Тип карбюратора и их количество может быть произвольными. Система зажигания любая, но обязательно снабженная удобно расположенным выключателем. Двигатель должен быть снабжен защитным экраном, оберегающим водителя от ожогов о нагретые части. Рама только металлическая. В отличие от других автомобилей, на картах не разрешается установка какого-либо кузова, обтекателей, ветрового стекла. Для обеспечения достаточной прочности при малой массе раму изготавливают из стальных бесшовных горяче- и холоднокатаных труб. Допускается также брать стальные электросварные трубы. Рекомендуемые трубы, которые можно применять для изготовления рамы карта, приведены в табл. 37.

Особенностью картов является то, что они не имеют подвески, кузова и электрооборудования, кроме системы зажигания. Конструкция их обычно включает в себя следующие агрегаты ( 147): раму, руль с рулевым управлением простейшего типа без зубчатых, червячных и реечных передач, двигатель (одноцилиндровый) с воздушным охлаждением, бензобак, глушитель, сиденье, обеспечивающее гонщику боковую опору, силовую передачу от двигателя на один или оба задних колеса, тормоз, четыре колеса на подшипниках качения, обутые в пневматические шины, блок органов управления и защитную платформу. Федерация автомобильного спорта СССР установила требования к спортивным автомобилям формулы К (картам), а также классификацию их. По этой классификации они подразделяются на шесть классов  (табл. 36): три международных и три всесоюзных.

Федерация автомобильного спорта установила также технические требования к картам. Двигатель может быть только двухтактным, не превосходящим установленный объем.

Для посадки гонщика и защиты его на карте должна быть платформа во всю ширину, начинающаяся от педалей и доходящая до сиденья, окаймленная таким образом, чтобы ноги водителя не могли с нее соскользнуть. В платформе может быть сделана перфорация с отверстиями не выше 10 мм. Карты имеют ограничения по высоте 700 мм и по длине 1820 мм. Минимальная база 1010 мм, максимальная— 1270 мм. Колея не менее 2/з базы.

Для обеспечения безопасности детали трансмиссии должны быть надежно защищены щитком, закрывающим верхнюю часть цепи и шестерни. При спущенных шинах никакая часть карта с сидящим в ней водителем не должна (даже временно) касаться дороги.

Тормозные устройства любого типа, приводимые в действие одной педалью, должны действовать по крайней мере на задние колеса. Нормально накачанное колесо может иметь диаметр в пределах 222. . .441 мм. На автомобилях классов Б и Д разрешается установка колес от мотороллеров.

Коснемся немного рекомендаций по проектированию и изготовлению картов. Как правило, двигатель размещается сзади сиденья ближе к ведущему колесу или оси и смещен несколько в сторону, чтобы цепная передача от двигателя на ось не созда-

вала больших изгибающих нагрузок. Вторым обстоятельством, вынуждающим смещать двигатель несколько в сторону, является лучшее охлаждение его потоком встречного воздуха и лучшее наполнение камеры сгорания. Если двигатель располагается непосредственно за сиденьем, то следует делать специальные каналы забора воздуха. При установке и закреплении двигателя на раме необходимо предусмотреть устройство, позволяющее его несколько смещать для регулирования натяжения цепной передачи от ведомого вала коробки передач на заднюю ось или заднее колесо.

В классах А, Е, С можно строить карты, не имеющие коробки передач, но при этом потребуется двигатель со сцеплением, который, к сожалению, наша промышленность не выпускает. Отсутствие коробки передач позволило бы несколько облегчить конструкцию карта, что для спортивных автомобилей имеет немаловажное -значение.

Бак для горючего обычно тоже размещается позади сиденья. При этом, если двигатель расположен справа, бак следует размещать слева, чтобы равномернее распределить нагрузку на колеса. Между двигателем и баком для горючего обязательно наличие свободного пространства. Если они располагаются очень близко, то разделяются несгораемой перегородкой. Такая же несгораемая перегородка должна быть между двигателем и спинкой сиденья водителя, хотя задняя сторона спинки в большинстве случаев и является такой несгораемой перегородкой и поэтому должна обязательно изготавливаться из огнестойкого материала.

В большинстве случаев привод от двигателя идет на два колеса, но установка дифференциала на картах не разрешается, а передача осуществляется с помощью звездочек и мотоциклетных цепей.

Если двигатель смещен от центра в сторону, то для равномерного распределения нагрузки на колеса карта следует несколько смещать в противоположную сторону сиденье, которое для удобства посадки гонщика делается с небольшим наклоном (примерно 6... 8°). Основание сиденья можно изготовить либо из алюминиевого листа, либо из стеклопластика. При этом желательно, чтобы форма сиденья, его нижняя часть и спинка повторяли формы человеческого тела. Этим будет снижаться удельное давление на тело гонщика, а следовательно, обеспечиваться комфорт посадки. Чтобы получить поверхность, повторяющую форму человека, используется влажный песок. Отпечаток на нем человеческого тела можно затем повторить в гипсовом слепке, который и послужит формой для изготовления сиденья.

Сверху сиденье, имеющее твердое основание, оклеивается губчатой резиной или поролоном толщиной около 20 мм и покрывается дерматином или кожзаменителем. Иногда же для простоты сиденье изготавливается просто из брезента, края которого армированы проволокой. Закрепляется такое брезентовое полот-

но в двух частях: вверху спинки сиденья и в передней части основания сиденья. Высота спинки сиденья должна быть не менее 500 мм.

Кроме удобной посадки сиденье вместе со спинкой должно обеспечивать гонщику боковую опору, чтобы он мог удержаться в нем на поворотах. Нижняя часть сиденья не должна выходить за пределы самой нижней части карта.

Высота самой нижней части карта определяется следующим образом. У карта спускается воздух из шин и на спущенных шинах ни одна часть конструкции карта, исключая диски колес, не должна касаться поверхности дороги.

Расположение сиденья по длине карта должно быть таким, чтобы посадка гонщика при полусогнутых ногах была удобной и не затрудняла управление педалями. Кроме сиденья, удобную посадку гонщика обеспечивает конструкция рамы. Согнутые в коленях ноги гонщика обычно опираются па стойки верхней опоры вала руля. Окончательно удобство посадки определяется экспериментально, а поэтому закрепление положения сиденья на раме карта лучше всего производить после проверки удобства посадки гонщика.

Рама карта обязательно должна быть цельнометаллическая. По конструкции рамы бывают двух типов: пространственные (ферменные) и плоские. Первые получили большее распространение.

Верхняя стойка руля и боковые элементы рамы, как уже отмечалось, должны обеспечивать удобное положение ног гонщика. Продольные лонжероны рамы соединяются несколькими поперечинами. На концах передней поперечины укрепляются опоры поворотных кулаков передней оси. На задней поперечине устанавливаются гнезда для подшипников задней оси. Одна из средних поперечин служит основанием для установки сиденья.

При изготовлении рамы особое внимание следует уделять одинаковому расстоянию между центрами осей передних и задних колес правой и левой сторон карта, а также строгой перпендикулярности осей основных поперечин продольным лонжеронам рамы. Поэтому перед окончательной сваркой рамы, прихватив ее заготовленные элементы, следует произвести выверку собранной конструкции. И только после обеспечения перпендикулярности элементов и точности размеров базы колес обеих сторон можно произвести окончательную сварку.

На конце рулевого вала обычно устанавливается рычаг (сошка), который с помощью шарнирного соединения и рулевой тяги соединен с одним из рычагов поворотных кулаков. Соединение поворотных рычагов на поворотных кулаках осуществляется поперечной рулевой тягой, которая вместе с поворотными рычагами образует рулевую трапецию. Рулевая трапеция строится так же, как у микролитражных автомобилей. Все элементы рулевой-i рапеции необходимо расположить под полом так, чтобы ее ниж-

ние точки не оказались ниже любой точки рамы карта, определяемой по указанному выше методу. В конструкции рулевого управления можно применять разрезную поперечную тягу, когда на конце рулевого вала устанавливаются два рычага (две сошки). Только в этом случае построение трапеции сложнее и ее кинематику обязательно надо проверить на чертеже.

Штурвал управления (рулевое колесо) изготавливается из трубы и может иметь как форму обыкновенного автомобильного рулевого колеса, так и более упрощенную форму в виде части окружности, но обязательно с замкнутым контуром. Следует помнить, что рулевое управление велосипедного типа не допускается; оно обязательно должно иметь форму штурвала. Плечо рулевого колеса (штурвала управления) должно быть не меньше 200 мм. Рулевой вал достаточно установить в двух скользящих подшипниках, располагаемых по возможности ближе к нижнему и верхнему его концам. Эти подшипники можно изготовить из капрона или какой-либо пластмассы.

Шарнирное соединение тяг и рычагов рулевого управления выполняется довольно просто. К концу тяг на стержень привариваются проушины. Стержень необходим для того, чтобы сделать узел регулировки длины тяг. В качестве упругого элемента, являющегося одновременно втулкой под шкворневый винт, может служить резиновая втулка, изготовленная из пробки. В качестве материала для труб тяг, стержней, шкворней лучше всего брать низколегированную сталь. Можно применять и обычные автомобильные шарнирные соединения.

Как и у микролитражных автомобилей, в картах немалое значение имеет правильный выбор углов стабилизации колес. Развал колес у картов не делается, так как в их конструкции отсутствует элемент подвески. Наклон шкворней в продольном направлении делается, как правило, назад и составляет 6... 8°. Поперечный наклон шкворней следует делать в пределах 6. . .9°. При этом чем меньше диаметр колеса, тем больше следует принимать значения углов стабилизации.

Ступицы, к которым прикрепляются диски колес и тормозные барабаны, устанавливаются на оси на подшипниках качения. На колесах передней оси в ступицах размещаются два подшипника. Для этих целей можно применять подшипники № 202 и 203. Все соединения рулевого привода и крепления ступиц колес должны быть тщательно зашплинтованы.

Задняя ось обычно изготавливается как одно целое, и ступицы колес насаживаются непосредственно на ее концы. Сама же ось вращается в подшипниках, устанавливаемых в гнездах или корпусах, которые приварены к задней поперечине рамы. Если же привод выполнен на одно колесо, что рекомендуется делать только у картов первого класса, задняя ось соединяется со ступицей колес через подшипники. Отсутствие дифференциала в при-

воде приводит к тому, что на повороте одно из колес задней оси проскальзывает и это может послужить причиной заноса. Однако для картов, имеющих низкий центр тяжести и довольно значительное расстояние между колесами в поперечном направлении, такие заносы неопасны. Опытные гонщики на поворотах, наоборот, стараются использовать занос и ускорить поворот.

Подшипники для задней оси или для ступиц колес задней оси применяются примерно те же, что и для передней оси. Обычно это подшипники № 202, 203 и 204. На концах оси, где протачивается резьба под гайку крепления колес, следует нарезать с одной стороны правую резьбу, а с другой левую, чтобы гайки самопроизвольно не откручивались.

Если колеса задней оси имеют тормозные барабаны, для установки задней оси достаточно всего двух подшипников. Иногда на колесах задней оси тормозных устройств не делают, а тормоз устанавливают непосредственно на ось. В этом случае потребуется три подшипника: два по концам оси и один рядом с тормозным механизмом или со звездочкой привода. Это необходимо потому, что натяжение цепи или действие тормозного устройства, особенно если в качестве последнего применен ленточный тормоз, создает для оси опасный изгибающий момент.

При установке тормозов на все четыре колеса применяют тормоза барабанного типа от мотороллера или мотоцикла. Для картов с двигателем рабочим объемом до 50 см3 можно ограничиться тормозами только на два колеса. На передние колеса в любом случае придется ставить тормоза барабанного типа. На задние же колеса можно установить один тормоз непосредственно на приводную ось. Наилучшим в этом случае был бы тормоз дискового типа, но он очень сложен по конструкции. Проще по конструкции и изготовлению тормоз ленточного типа, однако такой тормоз создает дополнительный изгибающий момент на задней оси. Поэтому ленточный тормоз следует располагать ближе к опоре (подшипнику). Этим можно уменьшить величину изгибающего момента.

На картах применяется привод тормозов только механического типа. Для одновременного приведения в действие тормозов правых и левых колес необходимо в конструкции привода предусмотреть уравнители.

На картах устанавливаются следующие органы управления: рычаг переключения передач, рычаг стояночного тормоза, педали управления газом, сцеплением и тормозами, а также выключатель зажигания. Расположение педалей обычное: слева педаль сцепления, затем — педаль тормоза и справа педаль газа. Ход педалей должен быть ограничен специальными регулируемыми упорами. Привод от педалей к соответствующим механизмам осуществляется тросами в оболочках.

При создании микролитражных автомобилей-картов необходимо   строго   придерживаться   изложенных   выше   требований

и рекомендаций. Тщательная подготовка всех узлов и деталей, обеспечение их надлежащей прочности при наименьшей массе, продуманное размещение агрегатов (равномерное распределение массы по колесам), обеспечение удобной посадки — все это позволит вам на своем спортивном автомобиле добиться неплохих результатов.

После изготовления карта его рама испытывается. Для испытания рамы на прочность на сиденье водителя помещается груз 200 кг. При этом не должно наблюдаться поломок или деформаций элементов рамы и сварных соединений.

Картинг считается летним видом спорта. Но в последние годы были проведены гонки на льду, которые показали, что картингом можно заниматься круглый год. С 1965 года стали проводиться зимние первенства СССР по этому виду спорта. Для зимних гонок шины обычного карта оборудуются шипами длиной не более 28 мм, подобными тем, что используются на мотоциклах при гонках на льду.

На задних колесах шипы устанавливаются в несколько рядов, а на передних достаточно одного ряда. При этом в конструкции карта следует предусмотреть съемные защитные элементы, предохраняющие водителя от соприкосновения с шинами. Такими элементами являются защитные ограждения на колесах, которые свариваются из стальных труб 0 15... 16 мм и покрываются полосой мягкого алюминия толщиной 1 мм.

Автостроители спортивных моделей предприняли попытку установить на картах не бензиновый, а электрический двигатель. Это показало, что такие машины обладают рядом преимуществ. Они бесшумны, при движении не выбрасывают вредные отработанные газы. Поэтому соревнования на них можно проводить на крытых площадках и в помещениях. При создании электрокарта используется обычный карт, но вместо бензинового двигателя устанавливается электродвигатель.

Первый в нашей стране электрокарт был создан в Харьковском автомобильно-дорожном институте ( 148). На «ХАДИ-электро» установлен электродвигатель постоянного тока Р-2500 (мощностью 2,5 кВт с номинальной частотой вращения 1800 об/мин). При напряжении 24 В он потребляет ток до 100 А. Для его питания сзади сиденья водителя установлена аккумуляторная батарея напряжением 24 В. Чем больше емкость батареи, тем продолжительнее будет пробег без ее подзарядки.

Привод на колесо осуществляется цепной передачей. На валу двигателя установлена ведущая звездочка (12 зубьев), а на оси ведомая (27 зубьев). Они соединены цепью с шагом 127,5 мм. Для дистанционного включения двигателя используется контактор К-600. Включение электрической цепи происходит при нажатии на педаль. Электрокарт ХАДИ развивает скорость до 50 км/ч.

Примерно такую же конструкцию электрокарта создали на

Моздокской СЮТ Северо-Осетинской АССР ( 149). На нем установлена аккумуляторная батарея 6СТ-132 и электромотор, в качестве которого использован стартер мощностью 1,6 кВт и напряжением 12 В от автомобиля ЗИЛ-130. Стартер доработан для обеспечения лучшего охлаждения, чтобы он мог работать десятки минут, а не секунд. Электродвигатель установлен сбоку и соединен с задней осью цепной передачей. Для обдува электродвигателя использован центробежный вентилятор от автомобиля ГАЗ-51.

В электрокарте Курского дворца пионеров и школьников применен двигатель СТ-8 (тоже автомобильный стартер) последовательного возбуждения. Мощность его 0,98 кВт, частота вращения вала 1500 об/мин. Средний потребляемый ток 100 А при напряжении 12 В.

На карте А. Ластовкина ( 150) установлен реверсивный электродвигатель с последовательным возбуждением типа МУ-1000. Этот двигатель может работать в длительном режиме при напряжении 12 В и в кратковременном — при напряжении 18 В. Мощность его 1,7 кВт, частота вращения ротора 6000 об/мин. Средний потребляемый ток 135 А при напряжении 24 В. В качестве источника тока применена не обычная кислотная аккумуляторная батарея, а батарея, собранная из щелочных серебряно-цинковых элементов СЦК-45 (15 банок). Размеры батареи 432 X 129 мм. Масса около 150 кг. Продолжительность работы двигателя 15 мин при номинальном токе разряда 135 А. Для улучшения характеристик движения на карте применена четырехступенчатая коробка передач. Можно использовать коробку передач от мотоцикла «Восход». Двигатель включается дистанционно с помощью контактора К.М.-200Д.

Желающие более подробно ознакомиться с конструкцией картов могут воспользоваться литературой, приведенной в приложении.