Малые спортивные автомобили - карты [1970 Геслер В.М.

В последние годы очень быстро стал завоевывать популярность новый вид технического спорта - картинг - соревнование на специальных микролитражных автомобилях-картах. Вначале эти автомобили назывались "го-карты", что в дословном переводе с английского означает "бегающая повозка" или "детская коляска". Появились карты, как и некоторые другие изобретения, случайно. Несколько американских летчиков во время дежурства на аэродроме приспособили к тележке для перевозки багажа мотоциклетный двигатель и начали совершать поездки по летному полю. Понравилось. Сделали еще несколько таких колясок и организовали гонки на них. Так появился картинг, который быстро стал распространяться по странам мира.

Чем же можно объяснить популярность картинга? По всей вероятности, его широкой доступностью различным слоям населения. Автомобиль-карт легко изготовить своими силами. Его можно собрать из деталей и агрегатов мотоциклов, мотороллеров и мотоколясок, выпускаемых промышленностью.

В конструкцию картов (рис. 62) входят следующие агрегаты: двигатель мотоцикла (мотороллера) с коробкой передач и сцеплением, колеса, рулевое колесо с рулевым валом и трапецией, рама, сиденье, тормоза, топливный бак, электроприборы системы зажигания, органы управления сцеплением, коробкой передач и тормозами, а также дроссельной заслонкой карбюратора. Карты не имеют подвески, электрооборудования (кроме системы зажигания), а также кузова. Однако наличие выключателя зажигания и глушителя шума выхлопа обязательно.

Рис. 62. Конструкция гоночного автомобиля-карта: 1 - ведущее колесо; 2 - ведомая звездочка привода; 3 - цепь привода; 4 - двигатель; 5 - задняя ось; 6 - глушитель; 7 - бензобак; 8 - тормоз; 9 - сиденье; 10 - рама; 11 - рулевой штурвал; 12 - вал рулевого штурвала; 13 - пол; 14 - шкворень; 15 - поворотная цапфа; 16 - педаль сцепления; 17 - рулевая трапеция; 18 - педаль тормоза; 19 - педаль газа; 20 - переднее колесо; 21 - рычаг переключения передач; 22 - узел крепления двигателя; 23 - коробка передач

По спортивной классификации карты делят на шесть классов: три международных (А, В, С) и три всесоюзных (Б, Д, Е).

На картах можно развивать скорость до 100 км/час и более. Однако из-за того, что нет подвески, движение на высоких скоростях неустойчивое, а отсутствие кузова создает опасность для жизни гонщиков. Поэтому трасса соревнований составляется так, чтобы прямолинейные участки на ней были небольшой длины и гонщики не смогли бы развивать высоких скоростей.

Мы уже отмечали, что на картах разрешена установка только двухтактных двигателей от серийных мотороллеров, мотоциклов с ограничением рабочего объема.

Как правило, двигатель размещают сзади сиденья, ближе к ведущему колесу или оси, и смещают несколько в сторону, чтобы цепная передача от двигателя на ось не создавала больших нагрузок. Вынужденное смещение двигателя несколько в сторону вызвано и тем, что он будет хорошо охлаждаться потоком встречного воздуха и хорошо наполнится камера сгорания. Если двигатель расположен непосредственно за сиденьем, тогда следует сделать специальное устройство для забора воздуха. При установке и закреплении двигателя на раме необходимо предусмотреть устройство, позволяющее несколько смещать его для регулировки натяжения цепной передачи, передающей вращение от ведомого вала коробки передач на заднюю ось или заднее колесо, положение которых не регулируется.

Можно строить карты без коробки передач, но тогда потребуется двигатель со сцеплением, который нашей промышленностью пока не выпускается. Отсутствие коробки передач позволило бы несколько облегчить конструкцию карта, что для спортивных автомобилей имеет немаловажное значение.

Бак для горючего обычно устанавливают позади сиденья. Если двигатель расположен справа, то бак следует установить на левой стороне, чтобы нагрузка на колеса была равномерной. Между двигателем и баком для горючего обязательно должно быть свободное пространство. При близком расположении двигателя и бака необходимо разделить их несгораемой перегородкой.

Такая же перегородка должна быть между двигателем и спинкой сиденья водителя, хотя задняя сторона спинки в большинстве случаев и является несгораемой перегородкой, она должна обязательно изготавливаться из огнеупорного материала.

Привод от двигателя через коробку передач передается, как мы уже отмечали, на одно либо оба задних колеса. И хотя в большинстве случаев он передается на два колеса, установка дифференциала на картах не разрешается. Осуществляется передача с помощью звездочек и мотоциклетных цепей.

Если двигатель находится не в центре, то для равномерного распределения нагрузки на колеса сиденье гонщика следует смещать несколько в противоположную сторону. Для удобства посадки гонщика сиденье наклоняют примерно на 6-8°. Основание его можно изготовить из алюминиевого листа либо стеклопластика.

Сиденье, имеющее твердое основание, оклеивают губчатой резиной или поролоном и покрывают дерматином либо кожзаменителем. Иногда для простоты его изготавливают из брезента, края которого армированы проволокой. Закрепляют такой брезент в двух частях: вверху спинки сиденья и в передней части его основания. 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 при появлении на поворотах центробежной боковой силы. Нижняя часть сиденья не должна выходить за пределы самой нижней части шасси карта.

Высота наиболее низкой части карта определяется следующим образом. Спускается воздух из шин, и в этом положении 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 в коленях ногах была удобной и не затрудняла управление педалями. Кроме сиденья, удобную посадку гонщика обеспечивает конструкция рамы. Согнутые в коленях ноги гонщика обычно опираются на стойки верхней опоры вала руля. Удобство посадки определяется экспериментально, а поэтому закреплять сиденья на раме карта лучше всего после проверки удобства посадки гонщика.

Рама карта обязательно должна быть цельнометаллической. В настоящее время рамы обычно изготавливают сварными из труб. По конструкции они бывают пространственными (форменными) и плоскими. Первые широко распространены. Для изготовления рамы используют тонкостенные трубы диаметром 30-35 мм. Лучше всего применять трубы из легированной стали. Можно использовать цельнотянутые трубы из стали 20, но тогда рама будет менее прочной.

После изготовления карта испытывают его раму. Для этого на сиденье водителя кладут груз весом 200 кг. Если нет поломок или деформаций элементов рамы и сварных соединений, значит, рама прочная.

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

При изготовлении рамы особое внимание следует удалить 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 вначале заготовленные элементы ее, следует произвести выверку собранной конструкции. И только после обеспечения перпендикулярности элементов и точности размеров базы колес обеих сторон можно произвести сварку.

Пол карта можно делать сплошным или из перфорированных листов, но с небольшими отверстиями.

Рулевое управление в картах прямого типа. В нем нет зубчатых, червячных и реечных передач, не допускается применение тросов и цепей. Устройство рулевого управления следующее. На конце рулевого вала установлен рычаг (сошка), который с помощью шарнирного соединения и рулевой тяги соединен с одним из рычагов поворотных кулаков. Соединяются поворотные рычаги на поворотных кулаках посредством поперечной рулевой тяги, которая вместе с поворотными рычагами образует рулевую трапецию. Построить рулевую трапецию можно по тому же методу, который был приведен при рассмотрении рулевых управлений микролитражных автомобилей.

Все элементы рулевой трапеции необходимо расположить под полом так, чтобы ее нижние 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 колеса устанавливают два рычага (две сошки). Только в этом случае построить трапецию 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 - в виде полуокружности. Следует помнить, что устанавливать 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. Подшипники для него можно изготовить из капрона или пластмассы.

Шарнирное соединение тяг и рычагов рулевого управления выполняют довольно просто. К концу тяг на стержень приваривают проушины. Стержень необходим для того, чтобы сделать узел регулировки длины тяг. В качестве упругого элемента, являющегося одновременно втулкой под шкворневой винт, может служить резиновая втулка, изготовленная из пробки. Трубы тяг, стержней, шкворней лучше всего делать из низколегированной стали. Можно применять и обычные автомобильные шарнирные соединения.

Как и у микролитражных автомобилей, в картах немалое значение имеет правильный выбор углов стабилизации колес. Развал колес не делается, так как в их конструкциях отсутствует элемент подвески. Наклоняют шкворни в продольном направлении, как правило, назад на 6-8°. Поперечный наклон шкворней должен быть в пределах 6-9°. При этом чем меньше диаметр колеса, тем больше следует принимать значение углов стабилизации.

Ступицы, к которым прикрепляют диски колес и тормозные барабаны, устанавливают на оси (цапфы) на подшипниках качения. На колесах передней оси в ступицах размещают два подшипника - № 202 и № 203. Все соединения рулевого привода и крепление ступицы колес должны быть тщательно зашплинтованы.

Заднюю ось обычно изготавливают за одно целое и ступицы колес насаживают непосредственно на ее концы. Ось вращается в подшипниках, установленных в гнездах или корпусах и приваренных к задней поперечине рамы. Только в случае привода на одно из колес заднюю ось соединяют со ступицами колес через подшипники. Отсутствие дифференциала в приводе сразу на два задних колеса 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 значительное расстояние между колесами в поперечном направлении, такие заносы не опасны. Опытные гонщики на поворотах, наоборот, стараются использовать занос для ускорения движения.

Подшипники для установки задней оси или ступиц колес задней оси можно брать примерно тех же номеров, что и 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 при движении не откручивались самопроизвольно.

Если колеса задней оси имеют тормозные барабаны, то для установки задней оси достаточно всего лишь двух подшипников. Иногда на колесах задней оси тормозных устройств не применяют, а тормоз устанавливают непосредственно на оси. В этом случае потребуется три подшипника: два по концам оси и один около тормозного механизма или звездочки привода. Это необходимо потому, что натяжение цепи или же действие тормозного устройства, особенно когда применен ленточный тормоз, создает для оси опасный изгибающий момент.

Когда тормоза устанавливают на все четыре колеса, то в качестве их применяют тормоза барабанного типа, используемые от мотороллеров или мотоциклов. На карты с рабочим объемом двигателя до 50 см³ можно устанавливать тормоза только на двух колесах. Передние колеса в любом случае должны иметь тормоза барабанного типа. На диски задних колес, как отмечалось выше, можно установить не два тормоза, а один, непосредственно на приводную ось. Наилучшим в этом случае был бы тормоз дискового типа, но он очень сложен по конструкции. Проще изготовить тормоз ленточного типа, однако он создает дополнительный изгибающий момент на задней оси. Применяя ленточный тормоз, нужно стремиться расположить его ближе к опоре, подшипнику, чтобы уменьшить величину изгибающего момента, действующего на ось. Тормоза же колодочного типа при установке на заднюю ось работают посредственно.

Во всех случаях на картах используют привод тормозов механического типа. Для одновременного действия тормозов правых и левых колес необходимо предусмотреть в конструкции привода уравнители.

На картах устанавливают следующие органы управления: рычаг переключения передач, рычаг ручного тормоза, педали управления газом, сцеплением и тормозами, а также выключатель зажигания. Педали расположены так же, как на обычном автомобиле: слева находится педаль сцепления, справа - педаль тормоза и дальше - педаль "газа" (управления дроссельной заслонкой двигателя). Ход педалей на картах должен быть ограничен специальными регулируемыми упорами. Привод от педалей к соответствующим механизмам осуществляется тросами в оболочках.

Таковы краткие требования и рекомендации, которых необходимо придерживаться при создании картов. Для зимних гонок шины карта оборудуются шипами, похожими на те, что используются на мотоциклах при гонках на льду.

На задних колесах шипы устанавливают в несколько рядов, а на передних можно и в один ряд. При этом в конструкции карта следует предусмотреть защитные элементы, предохраняющие водителя от соприкосновения с шипами.