Характеристика пневмоподвесок

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

пневматический подвеска автобус подрессоренный

Введение

1. Характеристика пневмоподвесок

2. Описание и принцип работы на примере автобусов и грузовых автомобилей

3. Классификация

4. Актуальность пневматических подвесок

Заключение

Введение

Пневматические упругие элементы (пневмоподушки или пневморессоры) постепенно вытесняют стальные рессоры из конструкций подвесок современных грузовиков, прицепов и автобусов. В 1955 г. концерн Continental AG первым в Европе начал разработку пневматики для подвесок автобусов и железнодорожных вагонов. Сегодня практически невозможно себе представить современную модель магистрального тягача без пневмоподушек и интеллектуальной подвески, способной подстраиваться под рабочие условия, по мере необходимости изменяя высоту подрессоренной части транспортного средства. Разумеется, эксплуатация более сложной системы пневморессор требует дополнительных знаний и грамотного подхода к обслуживанию. Поэтому в начале немного теории о пневморессорах.

Как известно, упругий элемент подвески служит для уменьшения динамических нагрузок, обусловленных главным образом действием части веса автомобиля, приходящегося на колеса. При наезде колеса на неровность дороги упругий элемент подвески сжимается, значительно смягчая удар, передаваемый от колеса на кузов. Разжимаясь, он сообщает кузову колебания, которым, при подборе соответствующих характеристик подвески в целом, можно придать желаемый характер. Отличной плавностью хода считается такая, при которой подрессоренная часть совершает колебания с частотой 1-1,3 Гц, хорошей - примерно до 2 Гц. По физиологическим параметрам это соответствует обычной ходьбе пешком (60-70 и 120 шагов в мин. соответственно).

1. Характеристика пневмоподвесок

Основной характеристикой упругого устройства является жесткость, представляющая собой отношение нагрузки к статическому прогибу под ее воздействием. Чем жестче упругий элемент, тем меньше он проседает под воздействием внешней нагрузки. Рессоры, даже если они изготовлены из легких композиционных материалов, имеют один серьезный недостаток - их упругая характеристика неизменна, в то время как загрузка автомобиля меняется. Чтобы выдержать максимальную загрузку автомобиля, рессоры должны быть достаточно жесткими. Соответственно в порожнем состоянии плавность хода получается недостаточной. Установка относительно мягкой рессоры с подрессорником - только частичное решение проблемы. В пневмоподвеске упругие элементы с системой регулирования обеспечивают переменную жесткость, реагирую на изменение нагрузки. Полезная нагрузка, воспринимаемая пневморессорой, прямо пропорциональна площади окружности и внутреннему давлению. Если автомобиль загружен частично, в баллонах устанавливается низкое давление воздуха, а при полной загрузке - высокое. Повышение давления производится автоматически с помощью специальных датчиков уровня кузова. Благодаря этому прогиб остается в заданных значениях, но жесткость увеличивается пропорционально нагрузке. Разберем по составным частям пневматический упругий элемент.

Начнем с резиновой оболочки, наиболее интересной с точки зрения технологической проработки. Наружная поверхность «рукава» покрыта специальным составом, который защищает баллон от влияния наружной среды: высокой температуры, ультрафиолетовых лучей и химических воздействий. Под ним находятся два слоя тканевого корда, завулканизированные в эластомерном материале и составляющие каркас пневмобаллона. Полиамидные нити, расположенные особым образом, придают пневмобаллону исключительную прочность при сохранении гибкости. Под тканевым каркасом расположен еще один, герметизирующий слой элластомера. Верхняя и нижняя часть «рукава» заканчивается отбортовкой с применением стальной проволоки. Эта конструкция отвечает за надежную фиксацию и герметичность пневмобаллона в соединении с другими частями подвески. Синтетический каучук и другие, высокотехнологичные элластомерные материалы позволяют уверенно выдерживать изделиям рабочие температуры от -40 до +70оС.

Сравнительно простую конструкцию представляет собой «пневморукав», фиксирующийся на посадочных местах верхней пластины и поршня с помощью конического соединения. Простота конструкции в том, что в ней, как правило, меняют только один резиновый элемент. Угол конуса в месте посадки стандартный - 5о, а его высота и наличие специального фиксирующего приспособления в виде носика зависит от области применения подушки. Фиксирующие приспособления используют в случае, если пневмоподушка длительное время может работать под минимальным давлением. Например, седельный тягач, движущийся без прицепа. В пневмоподушках автобусов, с их относительно постоянной подрессоренной массой, таких ухищрений не требуется, и бортовое кольцо прекрасно чувствует себя на гладком конусе, а процесс замены происходит, как правило, гораздо легче, чем в первом случае, и напоминает отделение бортового кольца от диска в бескамерной шине.

Последние два года на спецмашины и не только на них стали устанавливать гидропневматические стойки нового поколения. Теперь они выполняют роль не только гасителей колебаний, но и роль упругого элемента. Грузовику с такой стойкой не требуются ни рессоры, ни пружины, ни торсионы. Это здорово облегчает конструкцию. Характеристики таких гидропневматических стоек можно менять из кабины, варьируя клиренс, жесткость, ход подвески и даже наклонять автомобиль влево-вправо или вперед-назад. Такие стойки хорошо вписываются в конструкцию автомобиля с независимой подвеской колес, и такому вездеходу уже не грозит диагональное вывешивание колес в сложных дорожных условиях. Гидропневматические стойки нового поколения начали устанавливать на свою технику такие производители, как Ginaf и Terberg. Пока робко эти стойки предлагают производители прицепной техники на подвеске полуприцепов. Скорее всего, эта конструкция получит дальнейшее распространение и более широкое применение.

Третий, обязательный элемент подвески, о котором необходимо сказать - это стабилизаторы продольной и поперечной устойчивости (стабилизаторы крена). Главная их задача - выровнять автомобиль относительно плоскости дороги при кренах последнего и обеспечить максимально плотный контакт колеса с дорогой. Если раньше стабилизаторы ставили на рессорные грузовики только на передний мост, то из-за возрастания скоростей и нагрузки следующим шагом стало повсеместное их применение на ведущих мостах. Слабым звеном стабилизаторов являются пластиковые втулки, которые требуют периодической замены и ухода. В российских условиях они не выхаживают больше 200 тыс. км. Можно обойтись и без них, но, как показывает мой опыт, в таком случае повышенному износу подвержены реактивные тяги, пальцы рессор и далее по списку.

2. Описание и принцип работы на основе примеров автобусов и грузовых автомобилей

Преимущество пневмоподвески перед рессорной подвески, это плавность хода, возможность регулировки высоты рамы, а это очень удобно при погрузке-разгрузке автомобиля и при сцепке-расцепке автопоезда.

Данная система все чаще встречается в современных автомобилях, а особенно на грузовых, их условно можно разделить на три основных типа по способу управления:

- полностью электронная пневмоподвеска на Mercedes, MAN, Renault, DAF, Scania;

- электромеханическая подвеска встречается на Volvo, Scania;

- подвеска с механическим управлением, встречается на старых моделях тягачей и на прицепах.

Изначально воздух в пневмоподвеску поступает после заполнения контуров рабочей и стояночной тормозных систем, таков принцип работы практически у всех грузовых автомобилей. В пневматической системе подвески обязательно присутствуют два перепускных клапана, первый клапан без обратного потока, он открывает воздух к пневмоподушкам и при достижении давления в системе около 8 атмосфер, второй перепускной клапан, с обратным потоком, пропускает воздух от подушек в ресивер пневмоподвески при достижении давления 10 атмосфер. Воздух в первую очередь попадает в пневморессоры, а уже потом в ресивер, а после заполнения ресивера пользуется этим запасом в обратную сторону.

В подвеске с электромеханическим или просто механическим управлением воздух сначала попадает на вход клапана уровня рамы. Этот прибор расположен на раме и шарнирно с помощью регулируемой тяги соединен с мостом автомобиля. Он служит для автоматической регулировки подвески в транспортном положении, а более сложный вариант выполняет также функцию автоматического ограничения высоты подвески при максимальном подъеме. В зависимости от положения рамы относительно моста клапан может открыть путь воздуха к подушкам, перекрыть воздух, или соединить пневмобаллоны с атмосферой и выпустить часть воздуха. На задней оси могут устанавливаться два клапана, в таком случае правая и левая сторона регулируются отдельно. Обозначения выводов: вход 11, выход к пневмобаллонам 21 и 22, атмосфера 3. В более сложной конструкции дополнительные выводы 12 и 23 работают в устройстве ограничения максимальной высоты подъема, а при подаче воздуха на вывод 4 уровень шасси подрастает на 75-85 мм выше транспортного положения (удобно при установке цепей противоскольжения). Примером использования клапана такой конструкции служит пневмоподвеска с механическим управлением Scania. Про неисправности клапанов мы еще расскажем, а пока идем дальше.

Между клапаном и непосредственно пневмоподушками устанавливается кран ручной регулировки уровня. Он может быть механическим, с рычагом переключения, или электропневматическим с пультом управления в кабине. Этот прибор имеет три положения: транспортное (при котором пневмоподушки соединены непосредственно с клапаном уровня пола), подъем кузова (при котором пневмоподушки соединяются с воздушным ресивером) и опускание кузова (при котором воздух из подушек выходит в атмосферу). Рукоятка механического крана имеет промежуточное положение - СТОП, в котором перекрываются выводы из пневмобаллонов. Кран ручного управления имеет довольно простое устройство и его подробное описание не имеет смысла. Заметим, что сейчас на грузовиках это «чудотехники» встречается крайне редко, только на старых моделях, а вот прицепы с пневмоподвеской имеют этот кран в стандартной комплектации.

Устройство электропневматического крана, устанавливаемого на современные грузовики, немного сложнее. Функции подъема, опускания и транспортного положения осуществляются комбинацией из двух электромагнитных клапанов. В исходном положении без подачи напряжения на соленоиды воздух свободно проходит от клапана уровня рамы к пневмоподушкам. При включении режима ручной регулировки от пульта управления идут команды на подъем (под напряжением два соленоида) или опускание (один соленоид). Для ограничения максимальной высоты подъема на раме устанавливается индуктивный датчик. При наличии пневмоподвески на передней оси, ею управляет отдельный электропневматический кран.

На Scania система выглядит несколько иначе. Ручное управление реализуется с помощью трех электромагнитных клапанов. Первый клапан срабатывает при включении ручного режима - он перекрывает магистраль выхода клапана уровня рамы. Второй клапан работает при подъеме подвески, он соединяет ресивер сжатого воздуха с подушками. Третий клапан служит для выпуска воздуха в атмосферу при опускании. Максимальная высота при ручном подъеме ограничивается с помощью уже известного нам клапана уровня пола, но более сложной конструкции. Воздух поступает на вход под номером 12 и через открытый клапан и выход 23 направляется к подушкам. В положении соответствующем максимально допустимой высоте (оно регулируется), клапан закрывается, прекращая подъем.

Сознательно оставим напоследок рассказ о системе электронного управления пневмоподвеской и перейдем к описанию пневмоподвески грузовика с колесной формулой 6х2. Конструкция усложняется наличием дополнительного моста-ленивца. Этот мост может находиться как позади ведущего моста, так и впереди него. В исправном состоянии давление воздуха в пневморукавах ведущего и поддерживающего мостов одинаково. Это позволяет равномерно распределить нагрузку по осям и вписаться в законодательные нормы. Для справки приведем данные весовых ограничений для некоторых стран.

Для уменьшения сопротивления качению и снижения износа шин поддерживающий мост часто делают подъемным. Функционально это выполняется следующим образом. Электромагнитный клапан, установленный в пневмомагистрале, перекрывает подачу воздуха в подушки и выпускает находящийся в них воздух в атмосферу. Одновременно подается воздух в подушку подъема моста. Для компенсации проседания подвески за счет увеличения нагрузки на ведущую ось в работу вступают пневмоцилиндры клапанов уровня пола. Удлиняя тягу, соединяющую клапан с ведущим мостом, они позволяют сохранить подвеске транспортное положение. Нагрузку на ось легко определить по величине давления в пневмоподушках. По конструкторским задумкам любая система должна автоматически распознавать перегрузку ведущего моста и реагировать на нее. С этой целью в пневмоподвеске 6х2 обязательно устанавливают датчик перегрузки, который в данном случае представляет собой обычный контакт. Если при подъеме тележки достигается максимальная нагрузка на ведущую ось, срабатывает датчик давления и через несколько секунд (в системе работает реле времени для фильтрации кратковременных нагрузок) мост автоматически опустится. На груженом автомобиле подъем тележки функционирует только в режиме увеличения тягового усилия. Мост поднимается на несколько секунд и автоматически опускается. Функцию увеличения тягового усилия можно расписать подробнее. В зависимости от законодательных норм в части ограничения осевых нагрузок существуют различные варианты специальных исполнений. Например, в некоторых упрощенных вариантах мост не приподнимается, а для увеличения тягового усилия просто выпускается воздух из подушек. Или еще один вариант - воздух из подушек не выпускается, а просто перекрывается одновременно с подачей воздуха в пневмоподушку подъема моста. Мост поднимается до тех пор, пока противодавление не станет слишком сильным. Увеличение нагрузки на ведущих колесах обеспечено, и налицо явная экономия воздуха и энергии компрессора.

Размещение трехсекционных пневмоэлементов в балансирной подвеске задних мостов автомобиляTatra-815в балансирной подвеске задних мостов автомобиля Tatra-815.

Tatra B-815.

Татра T815 -- семейство грузовиков, производящееся чешской компаний «Tatra» с 1983 года. Все грузовики семейства имеют традиционную для этого производителя хребтовую раму и независимую подвеску колес, предлагаются в вариантах 4x4, 6x6, 8x8, 10x8, 10x10, 12x8 и 12x12, а также могут оснащаться дизельными двигателями воздушного или жидкостного охлаждения мощностью 230--610 киловатт (310--820 л.с.). Изначально автомобиль разрабатывался для замены «Татры» T813 и предназначался для работы в сложных дорожных условиях или на бездорожье, однако в настоящее время также выпускаются и дорожные версии грузовика.

Подвеска современного (грузового) автомобиля состоит из трех основных узлов:

1. Упругие элементы, воспринимающие динамические нагрузки между кузовом или рамой автомобиля и дорожным полотном.

2. Элементы, гасящие колебания подвески.

3. Узел, отвечающий за стабилизацию автомобиля относительно плоскости дороги.

Интересная конструкция подвески с точки зрения снижения нагруженности кузова применена на автобусах фирм Ван-Холл (рисунок 1) и Вольво (Б59). Если на автобусе Б59 (рисунок 2) направляющие устройства, как подвески управляемых колес, так и ведущих колес выполнены в виде треугольных подрамников (А-образная тяга 1), шарнирно подсоединенных передней частью к раме автобуса, то в автобусе Ван-Холл подвеска управляемых колес - обычная. Боковые усилия воспринимают поперечные рычаги. На подрамнике закреплены мосты, а в задней части на траверсе установлены амортизаторы и рукавные упругие элементы.

Интересная конструкция подвески с точки зрения снижения нагруженности кузова применена на автобусах фирм Ван-Холл (рисунок 1) и Вольво (Б59). Если на автобусе Б59 (рисунок 2) направляющие устройства, как подвески управляемых колес, так и ведущих колес выполнены в виде треугольных подрамников (А-образная тяга 1), шарнирно подсоединенных передней частью к раме автобуса, то в автобусе Ван-Холл подвеска управляемых колес - обычная. Боковые усилия воспринимают поперечные рычаги. На подрамнике закреплены мосты, а в задней части на траверсе установлены амортизаторы и рукавные упругие элементы.

Интересная конструкция подвески с точки зрения снижения нагруженности кузова применена на автобусах фирм Ван-Холл (рисунок 1) и Вольво (Б59). Если на автобусе Б59 (рисунок 2) направляющие устройства, как подвески управляемых колес, так и ведущих колес выполнены в виде треугольных подрамников (А-образная тяга 1), шарнирно подсоединенных передней частью к раме автобуса, то в автобусе Ван-Холл подвеска управляемых колес - обычная. Боковые усилия воспринимают поперечные рычаги. На подрамнике закреплены мосты, а в задней части на траверсе установлены амортизаторы и рукавные упругие элементы.

Рисунок 1. Пневматическая подвеска ведущих колес автобуса Ван-Холл: 1 - амортизатор; 2 - диафрагменный упругий элемент; 3 - траверса; 4 - поперечная тяга; 5 - стабилизатор поперечной устойчивости; 6 - А-образная тяга; 7 - регулятор положения кузова

Рисунок 2. Пневматическая подвеска управляемых колес автобуса Б59 фирмы Вольво: 1 - А-образная тяга; 2 - поперечная тяга; 3 - траверса; 4 - рукавный упругий элемент; 5 - запчасти

Высота пола салона автобуса существенно снижена, угол поворота управляемых колес увеличен до 60 градусов. Следует подчеркнуть, что едва ли использование четырех упругих элементов в подвеске ведущих колес автобуса Ван-Холл целесообразнее, чем двух в подвеске автобуса фирмы Вольво. Отметим, что подвеска туристского автобуса Б58 с двойными баллонами (два баллона в передней подвеске и четыре сзади) не могла быть использована для перспективного городского автобуса Б59 большей вместимости, поскольку являлась неудачным усовершенствование рессорной подвески с листовыми рессорами. В целом подвески городских, пригородных и туристских автобусов фирмы Вольво оказались неунифицированными.

3. Классификация

Различают два типа пневматических упругих элементов:

-- с переменной эффективной площадью, зависящей от перемещения опорных фланцев элемента (обычно резино-кордные);

-- поршневого типа, у которых в процессе деформации эффективная площадь остается постоянной.

Наибольшее распространение получили резино-кордные двойные пневмобаллоны. Такой баллон устанавливается между опорными фланцами (пластинами) подвески и крепится к ним с помощью винтов, при этом буртики оболочки зажимаются между фланцами, герметизируя внутреннюю полость. Кольцо ограничивает радиальное расширение, обеспечивает правильное складывание оболочек при сжатии, способствует повышению несущей способности и износостойкости баллона. Собственная частота колебаний при увеличении статической нагрузки несколько уменьшается, тем медленнее, чем выше давление газа, а потому плавность хода пустого и наполненного людьми автобуса не может быть одинаковой.

Долговечность баллонов определяется не только их собственной конструкцией и качеством полиамидных материалов и резины, но также и конструкцией направляющего аппарата подвески. Его кинематика должна быть такой, чтобы баллоны работали только на сжатие. Число слоев корда (обычно это нейлон и капрон) равно двум -- четырем. Внутренний слой резины должен быть не только воздухонепроницаемым, но и маслостойким. Внешний слой должен сопротивляться воздействию лучей солнца, озона, бензина -- для него применяют неопрен.

Таким образом, пневмобаллон состоит из нескольких слоев прорезиненной кордной ткани (каркас) с внутренним герметизирующим и внешним защитным слоями.

Пневматический упругий элемент целесообразно применять в двух случаях: когда подрессоренная масса при загрузке автомобиля меняется в широких пределах (задние подвески грузовых автомобилей, в том числе седельных магистральных тягачей, автобусов, прицепов), или когда к плавности хода предъявляются особые требования, для выполнения которых необходимо регулирование характеристики подвесок.

В этом случае параллельно пневмобаллонам часто устанавливают дополнительные пневморезервуары, обеспечивающие более пологую характеристику упругого элемента.

На графике приведены характеристики различных пневмоэлементов. По мере сжатия простого баллона растет не только давление воздуха в нем, но и его эффективная площадь, поэтому жесткость подвески увеличивается (кривая 1) При дополнительных резервуарах подвеска на двухсекционных баллонах обеспечивает частоту колебаний подрессоренных масс не более 80 мин-1(кривая 2). Трехсекционные баллоны позволяют снизить эту частоту еще на 10-15%.

Стремление уменьшить габариты упругого элемента, собственную частоту колебаний и емкость дополнительных резервуаров привело к развитию конструкций с пневмоэлементами рукавного и диафрагменного типа (кривая 3).

Передняя независимая подвеска автобуса Mercedes-Benz 0404

Рукавные упругие элементы, подобно баллонам, устанавливают между опорными фланцами (пластинами) и крепят к ним болтами. Характеристика рукавных элементов по сравнению с характеристиками баллонов, особенно в районе больших деформаций, более пологая. Однако с увеличением деформации из-за малого исходного объема жесткость элемента интенсивно возрастает. Для снижения жесткости рукавные элементы можно также снабжать дополнительными резервуарами. Малая разница между площадью поперечного сечения оболочки и эффективной площадью позволят создавать рукавные пневмоэлементы большой грузоподъемности с относительно малыми по сравнению с баллонами поперечными размерами. По массе рукавные элементы также меньше баллонов. Основным их недостатком является меньшая долговечность, что обусловлено изгибом и перекатыванием резино-кордной оболочки при деформации, а также их высокая чувствительность к смещениям в поперечной плоскости и перекосам поршня. Общим недостатком пневматических упругих элементов баллонного и рукавного типов является необходимость включения в конструкцию подвески специальных, как правило, громоздких, ограничителей хода сжатия и отбоя, а также устройства, гасящего вертикальные колебания.

Подвеска передней оси грузовиков Scania 4-го поколения серии G.

В последнее время пневмоподвеска в комбинации с системой электронного контроля за уровнем пола грузовой платформы (ELC) помогает водителю и грузчикам при погрузо-разгрузочных работах. Она позволяет приподнять передок трехосного грузовика на 220 или опустить на 80 мм. Пневмобаллоны задней оси способны поднять кузов над обычным уровнем относительно дороги на 134 мм и опустить его на 100. Подобное «горизонтирование» автомобиля, управляемое с выносного пульта, решает проблему стыковки высот полов грузовой платформы и склада, позволяя тележкам, автокарам и погрузчикам беспрепятственно въезжать прямо в кузов грузовика.

Пневмоподвески также «прижились» на задних осях седельных магистральных тягачей. Обеспечивая подъем и опускание задней части рамы со сцепным устройством, они облегчают процессы сцепки-расцепки.

Пневмоподвески широко применяются на городских и междугородных автобусах, причем спереди пневмоэлементы являются составной частью как зависимых, так и независимых по кинематике подвесок.

На данный момент на грузовиках используются разнообразные конструкции подвески автомобиля и инженерные решения упругих элементов. В первую очередь, это сами покрышки автомобиля, которые эффективно поглощают мелкие неровности дорожного полотна. Чем больше колесо и меньше давление в нем, тем большее препятствие автомобиль преодолевает без большого воздействия нагрузки на раму. Большегрузные карьерные самосвалы с их огромными колесами вообще обходятся без дополнительных элементов подвески, так как их покрышки эффективно гасят дорожные неровности. Тихоходные колесные тракторы и спецтехника в виде упругого элемента довольствуются только воздухом в покрышках.

Вторыми по возрасту и частоте применения на современной технике упругими элементами являются рессоры. Они бывают разной конструкции, имеют разную технологию изготовления, но именно они наиболее массово применяются на современных грузовиках, и их можно встретить как на магистральных тягачах, так и на строительной технике, развозных городских машинах, военных и гоночных грузовиках. Если раньше на грузовики устанавливали толстые пакеты коротколистовых рессор, то на современных машинах количество рессор значительно уменьшили, вплоть до одной на некоторых моделях, а длину увеличили, что улучшило плавность хода и снизило вес конструкции. Если европейские производители предпочитают длинные рессоры, то их коллеги в США короткие. Поэтому грузовики с Североамериканского континента более жесткие на ходу.

Баллон пневматической подвески с обкатывающей диафрагмой с металлической частью (беспоршневые пневматические подвески с металлической частью).

Чаще используется в грузовиках и тягачах. То есть, применяется при транспортировке тяжелых грузов. Наряду с этим, также используется в некоторых видах автобусов. Имеет в верхней части обжимной элемент, на котором находятся соединительные части, используемые для соединения с раструбом и шасси, для обеспечения ввода и вывода воздуха (стержни, центровочные штыри и т.п.). Соединение данного изделия с поршнем, находящимся на оси, осуществляется посредством нижней емкости, вулканизированной с привариванием к нижней каучуковой части подвески или посредством распорного металлического элемента, установленного непосредственно на вулканизированную подвеску. Данные изделия могут изготавливаться как в цилиндрической, так и в конусообразной форме. Данная характеристики, касающаяся формы подвески, определяется на стадии проектирования и непосредственно зависит от размещения шасси транспортного средства.

Независимые пневматические подвески.

Единственным отличием независимых пневматических подвесок от баллонов пневматической подвески с обкатывающей диафрагмой с металлической частью является наличие в независимых пневматических подвесках металлического или пластикового поршня. В некоторых видах подвесок объем поршня используется в качестве воздушного резервуара с целью увеличения комфорта передвижения. Также этот вид подвесок может изготавливаться с встроенным вкладышем или без него.

Пневматические подвески с пневмоэлементами рукавного типа.

Пневматические подвески, классифицирующиеся на группы с одним, двумя и тремя пневмоэлементами рукавного типа, быстро вытесняют пневматические цилиндры в промышленности.

Благодаря большей рабочей высоте, необходимости в меньшей площади для установки, простоте использования и низким затратам на техническое обслуживание, пневматические подвески с пневмоэлементами рукавного типа, наряду с предупреждением вибрации в транспортных средствах и механизмах, также обеспечивают высокую эффективность в решении вопросов компрессии и подвешивания.

Пневматические подвески для водительских кабин.

Пневматические подвески для водительских кабин используются в кабинах грузовиков и тягачей для обеспечения подвешивания в 4 точках. Обеспечивают больший комфорт, в сравнении с их «предками» - стальными пружинными амортизаторами. При замещении стальных пружин в традиционных амортизаторах пневматическими подвесками, такое решение, которое мы можем назвать «гибридом», в большой степени предупреждает возникновение вибрации.

Пневматические подвески для водительских кресел.

Пневматические подвески для водительских кресел предоставляют альтернативу подвешивания, которая, снижая вибрацию, позитивно воздействует на самый главный аспект автомобиля - то есть на водителя, увеличивает комфорт передвижения, а также предупреждает недомогания в области поясницы и спины, с которыми зачастую сталкиваются водители. Одновременно с этим, также обеспечивает удержание кресла водителя на требуемой высоте.

В последнее время начали активно применяться пневмоподушки с неразъемным соединением резиновой и металлической части. Такое соединение избежать саморазборки подушки при аварийном ходе подвески, а кроме того, упрощает монтаж, для которого требуется только гаечный ключ. Разновидностью неразъемного варианта является баллон с привулканизированной верхней тарелкой. Такая конструкция уменьшает материалоемкость изделия и делает его удобным для монтажа. Конструктивно очень интересен пневмобаллон ContiTech 4713N, устанавливаемый на Volvo FH12. Он имеет завальцованную верхнюю тарелку и дополнительное стопорное кольцо на конусе нижнего поршня, удерживающее соединение при минимальном давлении. При сборке на заводе это кольцо одевают перед завальцовкой верхней тарелки. В запасных частях можно приобрести «полуфабрикат» такого баллона без нижнего поршня. Но вот как поставить стопорное кольцо на место при сборке в «домашних» условиях? Ответ прост: «домашние» условия изготовителем не предусмотрены. Если нет опыта, лучше действовать наверняка: приобретать и менять такой элемент в сборе со стаканом.

Еще одна интересная тема - многосекционный пневмобаллон (гармошка), состоящий, как правило, из двух секций. Пневморукав делится на равные секции металлическим опоясывающем кольцом, позволяющим уменьшить диаметр. Резиновая часть обычно крепится к верхнему и нижнему основанию с помощью прижимных колец и болтов. В свое время такую конструкцию очень активно использовали в подвесках городских автобусов. По сравнению с «односкатным» пневмобаллоном такой упругий элемент более уверенно чувствует себя на малой высоте и позволяет достичь сравнительно больших величин прогиба. Сейчас он чаще применяется на прицепах или в промышленном оборудовании. Несколько слов о конструкции поршня-стакана. По форме он может быть цилиндрическим, коническим или с вогнутыми стенками. Специальная форма вогнутых стенок позволяет уменьшить трение и циклические нагрузки, возникающие в результате трения при минимальном давлении. Аналогичная цель достигается при уменьшении наружного диаметра контура пневмобаллона от середины вниз. Такую конструкцию имеют преимущественно пневмподушки тягача.

Для увеличения комфортности подвески часто используется внутренний объем поршня. Дополнительный объем воздуха, находящийся внутри герметичного поршня особой конструкции, изменяет коэффициент упругости и расширяет «зону комфорта». Объяснение этому можно найти в формулах частоты естественных колебаний, но это уже область инженерных расчетов. Что касается материала, то пластиковые поршни, применяемые в последнее время все чаще, ничем не уступают металлическим, но выигрывают в массе. Резиновый буфер, расположенный внутри большинства конструкций, предотвращает смыкание верхней тарелки с поршнем при отсутствии давления. Теперь об обещанном производственном процессе изготовления пневморессор. Он напоминает изготовление автомобильных шин в уменьшенном масштабе. На начальном этапе резина сырец раскатывается в виде тонкого слоя. Далее происходит намотка полиамидного корда. Нити корда располагаются в пневморессоре под особым углом. За это отвечает специальная «портновская» операция - ленту режут под особым углом, а затем соединяют по месту разреза. От правильности подбора углов будет зависеть дальнейшее трение пневморукава на изгибах при скатывании. А значит прочность и долговечность. При сборке предварительно заготовленные ленты наматывают на шаблонную болванку в соответствии с последовательностью расположения слоев. Затем одевают бортовые кольца по краям, и изделие закладывается в индивидуальную форму для вулканизации. Завальцовку металлической тарелки и сборку поршня производят на последнем этапе. Во время поездки на фирму ContiTech AG автору удалось наблюдать всю последовательность превращения резиновой основы в полноценное изделие ContiTech. Отлаженный до мелочей технологический процесс заканчивается серьезными испытаниями определенного количества образцов из каждой партии перед отправкой заказчику. Репутация крупного конвейерного поставщика обязывает искать новые конструктивные решения для выполнения заказов автостроителей. Из последних разработок заинтересовала пневмоподушка с встроенным датчиком перемещения подвески. Такая подушка должна решить эксплуатационные проблемы, связанные с выходом из строя датчиков, расположенных на раме.

Сегодня уже все основные производители большегрузной техники в Европе перешли на использование системы электронного управления пневмоподвеской. Исключение составляют только американские грузовики, на которых и по сей день сохраняется пневмомеханика. С этим не поспоришь - за океаном своя концепция автомобилестроения. Полноценный рассказ о пневморессорах не получается без отдельного обобщенного описания характерных отказов. К основным причинам выхода из строя упругих элементов относятся:

* потеря герметичности вследствие чрезмерного растяжения, возникающего из-за неисправности ограничителей. Предельное значение хода подвески (и соответственно, подушки) - важный конструктивный параметр;

* воздействие химических веществ. Парадоксально, что основным веществом, сокращающим срок службы пневмобаллона, является смазка, наносимая на детали автомобиля, в особенности лишняя;

* усталость и старение проявляются в виде трещин резинового рукава; они является следствием длительной работы и постоянных циклических нагрузок, которые испытывает баллон. Оригинальные детали по уже изложенным причинам при хорошем уходе служат исключительно долго, и дело редко доходит до появления естественной усталости пневмобаллона.

В то же время от механического износа, вызванного контактом с посторонними предметами, деталями автомобиля, а также дорожной грязью, накапливающейся на боковой поверхности поршня, изготовитель защитить не сможет. Смотреть за этим - это уже «дело хозяйское». При монтаже нового пневмобаллона для обеспечения его долгой работоспособности советуем обратить внимание на исправность механизма регулировки уровня, амортизаторов и ограничителей хода подвески. Кроме того, нужно проверить также шарнирные элементы подвески на предмет отсутствия перекосов и возможного попадания смазки от агрегатов на резиновые части пневмобаллона. Для установки пневмобаллона с коническим уплотнением желательно использовать специальную пасту или мыльный раствор. Процедуру монтажа такой рессоры может облегчить подвод сжатого воздуха от внешнего источника непосредственно на вход установленной подушки. Гарантией прочной посадки служит характерный хлопок.ъ

При монтаже подушки в сборе рекомендуется использовать новые крепежные болты, поскольку существует вероятность разрушения старого крепежа. В процессе эксплуатации пневмобаллон постепенно меняет свою форму. В большинстве случаев он уменьшается в длине, увеличиваясь при этом в диаметре. По этой причине определение модели пневмобаллона с помощью наружних размеров привести к ошибке.

Пневматические подвески разрабатываются в соответствии с такими определенными условиями, как нагрузка, характеристики и отклонения буферной пружины. В грузовых автомобилях, как правило, используются пневматические подвески двух типов: Баллон пневматической подвески с обкатывающей диафрагмой и пневматическая подвеска с пневмоэлементами рукавного типа.

Баллон пневматической подвески с обкатывающей диафрагмой (стандартная пневматическая подвеска без металлической части).

Как правило, используется в автобусах. Баллон пневматической подвески с обкатывающей диафрагмой оснащен конусообразными углублениями для простоты демонтажа или установки баллона на поршень и опорный фланец. В автобусах вопрос комфорта передвижения поставлен более остро, чем в других транспортных средствах.

А это означает, что оригинальная высота транспортного средства (высота посадки пассажира) должна оставаться постоянно на одном и том же уровне, независимо от действующей нагрузки.

4. Актуальность пневматических подвесок

Характеристика подвески влияет на множество эксплуатационных качеств автомобиля: плавность хода, комфортабельность, устойчивость движения, долговечность, как самой машины, так и целого ряда ее узлов и деталей. В тяжелых дорожных условиях именно возможности подвески, а вовсе не мощность двигателя, определяют средние и максимальные скорости движения.

Опыт эксплуатации грузовых автомобилей показывает, что на неровных дорогах средняя скорость движения падает на 35-40%, расход топлива увеличивается на 50-70%, межремонтный пробег уменьшается на 35-40%. При этом производительность автотранспорта снижается на 32-36%, а стоимость перевозок возрастает на 50-60%. К этому следует добавить потери, обусловленные перерасходом металла, топлива, резины и добавочными затратами рабочей силы. Для уменьшения этих потерь можно или улучшать дороги, что дорого, или совершенствовать подвески автомобиля, что еще дороже, но в пересчете на тысячи автомобилей оказывается дешевле.

Все же и дороги с ровной поверхностью предъявляют к подвеске очень жесткие требования. Ведь скорости постоянно растут, а требования к управляемости и устойчивости автомобилей и автопоездов ужесточаются.

При линейных характеристиках традиционных упругих элементов не удается добиться приемлемой частоты собственных колебаний, равной 90-120 мин-1, что вынуждает конструкторов обращаться к упругим элементам с нелинейной, прогрессивной характеристикой: пневматическим или гидропневматическим, обладающим целым рядом достоинств.

Во-первых, эти упругие элементы имеют большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, а значит, обеспечивают снижение амплитуды колебаний, уменьшение количества энергии, поглощаемой амортизаторами, упрощают регулировку. При этом в подвесках со стальными упругими элементами прогрессивная характеристика достигается только за счет сильного усложнения конструкции.

Второе достоинство -- легкость автоматического регулирования жесткости и динамичного хода подвески в соответствии с условиями нагружения, что позволяет получить большую плавность хода и улучшить другие эксплуатационные качества. При одинаковых размерах упругого элемента подвеска позволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс. Это третье достоинство. В-четвертых, пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов. Например, баллоны автобусов GMC выхаживают до 1 млн. км.

Постоянное положение кузова облегчает обеспечение правильной кинематики подвески и рулевого привода, снижается центр тяжести автомобиля и, следовательно, повышается его устойчивость. При любой нагрузке обеспечивается надлежащее положение фар, что повышает безопасность движения в ночное время. Это -- пять. В-шестых, для улучшения устойчивости автомобиля при торможении на пневмоподвеску часто возлагается еще одна функция: точно регулировать тормозные усилия на колесах в зависимости от изменения нагрузок на них. Практически пневмоподвеска делает это более точно, чем механические системы регулирования тормозного давления и не обладает недостатком электронных систем, допускающих сбои в работе в условиях повышенной влажности. И, наконец, благодаря ей увеличивается срок службы автомобиля в целом.

Итог получается достаточно простым: учитывая, что стоимость изготовления пневмоподвесок почти сравнялась со стоимостью рессорных подвесок, применение первых позволяет получить большой технико-экономический эффект.

Пневмоподвеска широкое распространение в Европе и США получила лет 30-40 назад. Главное ее преимущество по сравнению с рессорной в меньшем весе, ее расходные материалы дешевле, и грузовик имеет лучшую плавность хода. Заводская цена грузовика с пневмоподвеской выше, чем машины с рессорной, но замена подушки в процессе эксплуатации дешевле, чем целой рессоры. Кроме того, грузовики с пневмоподвеской меньше разбивают асфальт дорог, поэтому магистральные тягачи чаще всего комплектуются пневмобаллонами. Минус такой подвески в том, что она требует дополнительных воздушных кранов и трубок и более мощного воздушного компрессора. Эта система боится влаги и дорожной грязи, поэтому на строительной технике чаше применяют рессорную подвеску. Правда, есть голландские производители тяжелой строительной техники Terberg и Ginaf, которые активно применяют пневмоподвеску собственной конструкции на самосвалах.

Заключение

При движении по неровностям дороги на колёса грузового автомобиля действуют ударные нагрузки. Эти нагрузки через систему подрессирования и направляющие элементы передаются на кузов автомобиля. Одна из задач подвески -- демпфирование (искусственное подавление колебаний) этих нагрузок. При рассмотрении конструкции системы подрессоривания следует всегда различать её упругие демпфирующие элементы.

Благодаря их совместному действию достигаются:

- Безопасность

- Сохраняется постоянный контакт колеса с дорогой, имеющий большое значение для эффективной работы тормозов и точности рулевого управления.

- Комфорт.

Под этим понятием подразумевается защита пассажиров от воздействия колебаний, угрожающих их здоровью или создающих неприятные ощущения, а также сохранение целостности перевозимого груза.

Надёжность работы.

Под этим понятием подразумевается защита кузова и агрегатов автомобиля от высоких ударных и вибрационных нагрузок.

При движении автомобиля его кузов испытывает не только поступательные перемещения вверх и вниз, но и колебания вокруг продольной, поперечной и вертикальной осей и вдоль них.

Наряду с кинематикой подвески, система подрессоривания также оказывает существенное воздействие на эти перемещения и колебания.

Поэтому правильный подбор упругих демпфирующих элементов подвески (компонентов системы подрессоривания) имеет важное значение.

Размещено на Allbest.ru