В прошлой статье я осветил тему изготовления мотора и трансмиссии для самодельного ретроавтомобиля в масштабе 1:5 и остановился на колесах. Это неспроста, колёса — это важный элемент, который задавал тон всей комнате размеры всего автомобиля. Именно от них зависел масштаб, так как я не мог сделать покрышки сам, а значит, размеры авто будут определяться тем, что сумею добыть. Разумеется, я не хотел покупать ничего дорогостоящего. Так как судьбы моих проектов всегда туманны, то чем меньше вложений — тем лучше. Вдруг вообще ничего не удастся? Такое не раз бывало. Поэтому я глядел по сторонам в надежде найти подходящего донора. Им могла стать брошенная тележка из супермаркета или, что было более вероятно, детская коляска. Так и произошло — я проходил стажировку в Риме и, проезжая через пустырь, из окна автобуса я заметил коляску. Скажу, наверное, прописную истину, но Рим — очень грязный город.
Теперь, зная параметры резины и имея на руках некоторые чертежи ГАЗ М-1, я мог просчитать размеры рамы и элементов кузова. Тут наблюдательный читатель может заметить, что задний мост, про который я рассказывал в предыдущей статье, можно было рассчитать, только зная все остальные размеры. И он будет прав — хронологически я делал его после нахождения колес, но тематически его было удобнее описать вместе с остальной трансмиссией.
❯ Изготовление колёс
Правда, раз уж я начал про колёса, то рама машины пока подождёт. К тому же, вроде бы я сделал колеса раньше рамы. Есть у меня такая дурацкая особенность — делать в первую очередь то, что интересно. Так вот, колёса я всегда хотел сделать с деревянными спицами и ободами. Это анахронизм для «Эмки», на тот момент уже использовались штампованные диски, но я делаю не точную копию, а машину «по мотивам». Мне Рабинович в трубку напел, да. Поэтому я могу позволить себе некоторую свободу.
Для изготовления колёс были закуплены сосновые рейки и брус. Из реек прямоугольного сечения я планировал вытачивать обода, а брус шел на спицы. Как из плоских реек сделать круглый обод? Теоретически, можно их гнуть, но это хлопотно и у меня нет опыта, поэтому я выбрал другой путь. Я нарезал рейки на куски и при помощи 3D-печатной оправки склеил из них шестигранник из трёх слоев внахлёст. Такая склейка гарантировала прочность при дальнейшей обработке на токарном станке.
После застывания клея, я слегка подпилил углы, так как заготовки не могли вращаться в токарном, хотя и зажимались. И началась довольно пыльная работа по обточке ободов, по окончании которой получились весьма симпатичные колечки.
Брусья тоже были нарезаны на короткие кусочки так, чтобы с одного торца образовался клин в 60 градусов (6 спиц). Этими клиньями они должны сходиться в центре колеса. Кстати, это была не совсем тривиальная задача, так как зажать эти мелкие заготовки в нашу цеховую пилу было просто так нельзя, и я напечатал для этого специальную оправку.
Ещё одна оправка понадобилась для придания спицам круглой формы. Это я уже делал дома на своем маленьком токарном станке.
Затем шла склейка спиц. Чтобы сделать это правильно, я опять задействовал 3D-принтер и напечатал приспособу. После склейки я немного обточил торцы спиц на токарнике, чтобы, во-первых, попасть в размер, а во-вторых, чтобы эти концы имели округлую форму и входили в обод.
Теперь обе части колеса можно было склеить между собой, благо тут уже не нужны были оправки. Следующими операциями были торцевание ступиц и вырезание полукруглых канавок на наружных сторонах ободов под резину. Последнюю операцию я сначала сделал на одном ободе, а потом соорудил эрзац-копир и скопировал профиль первого обода на все остальных.
Затем я отшлифовал все грубые поверхности наждачной, снял фаски на ободах, просверлил шесть отверстий под шпильки ступиц и окрасил колеса чем-то вроде морилки, чтобы придать дереву более благородный тон и защитить его от атмосферных воздействий. Следом я выточил алюминиевые накладки-шайбы, которые непосредственно контактировали с гайками и прижимали колеса к ступицам. Из эстетических соображений для закрытия центральных частей ступиц я выточил специальные декоративные гайки-крышки из латуни.
В итоге получились весьма прочные колёса, хотя, я не проводил испытаний на максимальную нагрузку. Единственным местом, которое теоретически могло бы вызывать опасения, является склейка спиц с ободом, но при желании и его можно значительно усилить, просверлив отверстия от поверхности обода до примерно 2/3 спиц и вклеив туда штифты на эпоксидную смолу. Но я очень сомневаюсь, что это реально понадобится. Само шасси весит меньше десяти килограммов, вместе с кузовом и прочими необходимыми вещами, я сомневаюсь, что дотянет до двадцати. Одно колесо по ощущениям вытянет килограмм двадцать вертикальной нагрузки, а учитывая, что их четыре — хватит на всё за глаза.
❯ Изготовление рамы
На этом с колёсами я закончил и теперь с чистой совестью могу рассказать об изготовлении рамы. Рама у автомобиля обычно металлическая, но в 30-е и 40-е могла ещё быть и деревянной (всякие Хорьхи, Вандереры и прочие Мерседесы с BMW старых моделей). Я все же решил делать раму из металла, для чего надо было сделать выкройку и шаблон для разметки. Я загнал имеющиеся у меня чертежи в КОМПАС 3D, обвёл и отмасштабировал. Затем я их по частям распечатал и склеил воедино. Печатал я две проекции: вид сбоку и вид сверху. Вернее, вид сбоку не был уже проекцией, он был скорее развёрткой, так как все длины там истинные, а не как на чертеже. Итак, боковую часть я сделал, чтобы обводить на материале заготовки (я выпросил у нашего завхоза несколько помятую полочку от какого-то стеллажа), а вот вид сверху нужен был для изготовления картонного шаблона, чтобы правильно изогнуть лонжерон. По окончании чертёжных работ я взялся за разметку, а затем и за болгарку.
Как сделать лонжерон сложной формы со швеллерным профилем в условиях кустарного производства? Надо делать его выкройку, что мы уже осветили, и дальше соединять. Но чем соединять? В прошлой статье я уже упоминал, что сваркой у нас в мастерской пользоваться было нельзя, у нас нет сварочных постов. Поэтому я использовал пайку для чего купил в Китае полкило православного свинцового припоя, а параллельно изготовил паяльную кислоту путем растворения стаканчика от солевой батарейки в соляной кислоте (не найти в наших широтах паяльную кислоту). После чего я сел за пайку и через некоторое время лонжероны были готовы.
Может возникнуть вопрос — а насколько прочно такое соединение? Думаю, что для нагрузок, которым будет подвергаться машина, эта прочность достаточна. Несмотря на четырёхступенчатую коробку, я думаю, что в окончательном варианте модель будет двигаться небыстро и динамические нагрузки будут ненамного больше статических. К тому же раньше и рамы велосипедов собирали при помощи пайки, правда, паяли твёрдым припоем, а не оловом, он прочнее. Но и нагрузки больше. Я тоже был бы не прочь твёрдым припоем паять, но кислородным концентратором я тогда ещё не обзавёлся, а твёрдый припой без кислородной горелки — это мучение.
Следующим этапом я принялся за траверсы — поперечины, соединяющие лонжероны в единую раму. Они имеют несложную форму, и я просто выгнул их в тисках из листа. Затем всё так же было припаяно к продольным элементам.
Из приведенного выше оригинального чертежа видно, что кроме трёх траверс, в центре рамы есть ещё и крестовина, которая улучшает работу рамы на скручивание. Однако я тогда подумал, что машина не будет настолько сильно нагружена, что такая структура окажется необходимой, ведь получившаяся рама по ощущениям выходила весьма жёсткой, в том числе и на кручение. Конкретных данных, а тем более расчётов жёсткости у меня нет, но визуальная деформация вручную была не слишком заметной при разумных усилиях, приложенных к раме. К тому же, кузов будет в некотором роде работать как несущий, хотя бы частично, просто в силу масштаба. В результате я не стал делать крестовину. В данный момент у меня уже есть сомнения по поводу этого решения, так как есть некоторая вероятность, что машина будет вынуждена таскать груз в 15-20 кг, а эти нагрузки будут гнуть раму сильнее, чем я предполагал изначально. Подозреваю, что я ещё впаяю туда этот элемент.
❯ Подвеска и рулевая трапеция
Итак, у меня была рама, мотор с трансмиссией и колеса. Теперь это всё надо было как-то поженить, что, кстати, является вполне себе термином профессионального жаргона на автопроизводстве для сходной операции. Для этого на мотор я установил два кронштейна, а к передней траверсе припаял проушины. Третью точку крепления я разместил в задней части коробки передач. Во всех случаях болты, проходящие через кронштейны, были помещены в куски резиновых трубок, что имитировало сайлентблоки. Сайлентблоки служат для снижения вибрации, передающейся на элементы рамы и кузова.
Для закрепления мостов я сделал подвеску, что можно видеть на предыдущем фото. У «Эмки» она спереди и сзади зависимая, на листовых рессорах. Так сделал и я — закупил стальные линейки и нарезал их аккуратно на полосы болгаркой. Резал медленно, чтобы не перегреть: в противном случае они бы потеряли свои пружинные свойства. Концы одного «листа» каждой моей рессоры я нагрел и свернул в трубочку. К раме я припаял дополнительные проушины в местах крепления рессор. И вот с одного конца они вставлялись в эти проушины, а с другого между рессорой и рамой крепилась ещё одна деталь. Её назначение было дать рессоре немного свободного хода, ведь её длина при деформации будет меняться и если её крепить жёстко, то или она не будет работать, или будет гнуть раму, что недопустимо. В моей конструкции там, на самом деле две детали — половинки звена от велосипедной цепи.
Для соединения заднего моста с рессорами я изготовил скобы (их можно видеть на фото рамы), которыми стянул вместе эти детали. В принципе, тут я ничего нового не придумал, именно так всё устроено в реальной машине.
Спереди же, очевидно, всё немного по-другому, ведь колеса там должны поворачиваться, задавая направление. Крепление рессор тут, конечно, принципиально не отличается, но зато тут есть балка переднего моста, на которой расположены оси-шкворни, на которых и вращаются управляемые колеса. Шкворни... Уверен, владельцы старых «Волг» знают, что это такое. Сам регулярно шприцевал их нигролом (закачивал внутрь густую чёрную смазку, пока не потечёт снизу) после дождей и длительных пробегов. А ещё я знатно повеселился, узнав, что шкворень по-английски будет kingpin! Такое вот злодейство.
Так вот, балку моста я вырезал из четырёхмиллиметровой стали и к концам припаял блоки шкворней. В этих блоках есть вертикальные отверстия под сами шкворни и пазы под оси колёс. Последние выточены из кругляка и слегка подфрезерованы, чтобы встать в эти пазы. Кроме того, к ним под углом припаяны изогнутые планки. Эти планки соединены длинной балкой (у меня это 4 мм кругляк с резьбой на концах для регулировки схождения) и формируют рулевую трапецию. Она нужна, чтобы при прохождении поворота колёса поворачивали по разным радиусам: внутреннее колесо по меньшему, дальнее — наоборот по большему. Это, как и дифференциал, служит для улучшения управляемости, уменьшения износа резины и повышению общего комфорта езды.
Уилсон Фиск шкворень. Видны также: а) пластина крепления переднего моста к рессоре с винтами; б) балка рулевой трапеции с регулировочной резьбой и контргайкой
На осях колёс зафиксированы фланцы, на которых потом будут крепиться тормозные колодки (видны на фото выше), а на подшипниках вокруг осей свободно вращаются тормозные барабаны и прикрученные к ним колёса.
Собранная рулевая трапеция отлично работала при повороте от руки, ровно так, как и требовалось от аналогичного узла на реальной машине. Рессоры тоже удовлетворительно пружинили. Я считаю их вариантом, близким к идеальному для такой модели как у меня. Если жёсткости будет не хватать, я просто добавлю ещё листов. Кроме того, не так давно я сообразил, что есть ещё один прекрасный бесплатный материал для таких рессор, возможно, даже лучше, чем линейки. Это — пружинное основание от плоских дворников. Найти выкинутые дворники в мусоре рядом с автомагазинами не составит труда. Но это на будущее.
❯ Рулевой редуктор
А где же рулевой механизм? Трапеция, да, есть, а чем она в движение приводится? Ничем пока, окончательный привод я не сделал ещё. Как мы знаем, в современной машине обычно используют рейку. Я могу так сделать. У меня есть металлическая рейка под модуль 1, и я могу нарезать соответствующую шестерню, но это будет не вполне аутентично. У ГАЗ М-1, как у типичного представителя автомобилей 30-х годов, был рулевой редуктор. Внутри него стоял сектор червячного колеса, приводимый в движение, собственно, червяком, от которого и шёл вал к рулю машины. Могу я такое сделать сам? С нуля — нет. Можно изготовить псевдо-червячную пару на токарном станке, зажав метчик в патрон и нарезая им свободно вращающуюся заготовку шестерни. Но этим способом нельзя нарезать червячное колесо с глубоким профилем зуба из достаточно твёрдого материала (любой мягкий металл для метчика, скажем М16 при такой нарезке будет уже мучением для небольшого станка). Крупный зуб и прочный материал нужны, чтобы выдержать существенное усилие, которым подвергается механизм.
Можно, конечно, взять готовую пару. Например, от мотора дворников, более того, сейчас такая у меня даже есть (на момент экспериментов с рулевым управлением — не было) и в будущем я рассмотрю такую возможность. Но тогда, когда я проводил описываемые мною работы, я попытался сделать другую, оригинальную конструкцию. Её суть заключалась в следующем — на винте с довольно мелким шагом, который был зафиксирован от осевого перемещения, скользила гайка. У этой гайки были длинные рога, которые давили на эксцентрик, по форме очень напоминающий мотоциклетный коленвал. За счёт его эксцентриситета на выходном валу этого, хм, «редуктора» появлялся момент, который за счёт прикреплённого к валу рычага, создавал силу, передаваемую через тяги на рулевую трапецию.
Но работать всё это вместе просто отказалось. Усилие на рулевом валу было чудовищным, а перемещение выходного рычага — недостаточным. Я думаю, что проблема была в размерах эксцентрика и общем трении в узле. Получалось, что да, я получал большой выигрыш в силе за счёт использования пары винт-гайка, который тут же нивелировался малым плечом эксцентрика (порядка 6 мм). Проблему трения можно было бы частично устранить, например, применением бронзы для материала гайки, посадив винт и эксцентрик на подшипники. Однако это, как и увеличение плеча эксцентрика сильно увеличат и размеры механизма, и совсем не факт, что он впишется в габариты кузова моего автомобиля. Поэтому на тот момент я демонтировал этот узел и так пока и оставил машину без рулевого привода.
❯ Испытания шасси
Первые испытания шасси моего автомобиля проходили без рулевого управления. Чтобы шасси не «убежало» вдаль в случайном направлении я заклинил трапецию в крайнем положении, просто примотав её проволокой, так, что конструкция была обречена бегать по кругу. В качестве источника питания для батарейного зажигания (генератор у меня не предусмотрен конструкцией) была использована батарейка на 4,5 вольта, которую я, как ни странно, нашёл живой и тоже в универовском мусоре. Бензин использовал как всегда — зажигалочный, чёрт его знает, какое у него октановое число, хотя мне, если честно по барабану. И вот, что получилось:
Как понятно из того, что я сказал в ролике, шасси бегало на второй передаче, пока не выжрало из карбюратора весь бензин. Остальные пробеги у меня не сохранились «на плёнке», но я так же пробовал тестировать на первой и третьей передачах. На первой оно не так резво бегало, но меньше сказывался перепад высоты (он там есть, хотя не особо заметен на камеру), а вот с третьей передачей ехало только вниз, наверх уже не вывозило. Четвёртую передачу не тестировал по понятным причинам, а вот почему не пробовал заднюю? Уже и не помню, наверное, просто в голову не пришло.
В целом шасси доказало свою работоспособность, оставив меня довольным аки слон. Да, не все передачи были достаточно тяговиты, но, как я писал в предыдущей статье, ещё можно поиграться с передаточным числом главной передачи. Скорость упадёт, но тяга вырастет, а второе мне явно нужнее: я не болид делаю. Считаю, что для первого практического теста это неплохой результат. Я уже знаю, что надо исправлять и к чему стремиться. На этом данную статью я завершаю, а в следующей я поговорю о кузове и моих соображениях насчёт его изготовления в условиях кустарной мастерской.
Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩
