В. Мамедов. "Основные Средства" № 8 / 2002
Пневматические подвески грузовиков
Принципиальная схема пневматической подвески с резино-кордными упругими элементами и автоматическим регулированием положения кузова: 1 - упругий элемент; 2 - ось автомобиля; 3 - рама автомобиля; 4 - дополнительный воздушный резервуар; 5 - воздуховод; 6 - регулятор положения кузова; 7 - компрессор; 8 - резервуар
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.
 Независимая
передняя подвеска среднетоннажного грузовика фирмы Commer с пневмоэлементами: 1 - поперечный рычаг; 2 - продольный рычаг; 3 - кронштейн - нижняя опора пневмоэлемента; 4 - двухсекционный
пневмоэлемент
Анализ конструкций автомобилей показывает, что весовой коэффициент использования автомобиля, определяемый отношением полезной нагрузки к собственному весу, непрерывно увеличивается. Стремление к минимальному собственному весу, увеличению весового коэффициента использования автомобиля и максимальной комфортности приводит к тому, что подвески со стальными рессорами уже не всегда способны вписываться в предъявляемые к ним требования. Во многих случаях подвеска должна обеспечивать:
-
максимальную плавность хода при отсутствии значительных взаимных смещений подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля;
-
минимальный просвет между кузовом (шасси) и осями;
-
постоянство высоты подножки или уровня пола при изменении нагрузки.
 Размещение трехсекционных пневмоэлементов в балансирной подвеске задних мостов автомобиля Tatra-815
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:
-
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;
-
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;
- 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;
- 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;
- благодаря ей увеличивается срок службы
автомобиля в целом.
 Задняя подвеска двух мостов грузовика Scania
Итог получается достаточно простым: учитывая, что стоимость изготовления пневмоподвесок почти сравнялась со стоимостью рессорных подвесок, применение первых позволяет получить большой технико-экономический эффект.
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).
Рукавныеупругие 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.
 Передняя независимая подвеска автобуса Mercedes-Benz 0404
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.
Жаль, что в нашей стране наметилось отставание в создании современных конструкций пневмоподвесок,
и это еще более обидно в связи с тем, что в 50-х годах советские исследователи были в лидерах изучения особенностей работы пневмоэлементов, а первый городской автобус с ними, ЛиАЗ-677, получил «путевку в жизнь» еще 40 лет назад.
По материалам: http://www.os1.ru/
Смотрите также:
|
