Пневматические подвески грузовиков
В позапрошлом номере мы начали разговор о подвесках, использующихся на коммерческом транспорте. В нем речь шла о наиболее распространенных типах подвесок с металлическим упругим элементом. Сегодня продолжаем тему рассказом о пневмоподвесках.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
Источник статьи: http://os1.ru/article/7102-pnevmaticheskie-podveski-gruzovikov
Подвески полуприцепов: устройство, типы и особенности
Полуприцеп – это незаменимая техника, которая используется для перевозки тяжеловесных грузов. Важными являются все характеристики, влияющие на его надежность, грузоподъемность. Если стоит вопрос о покупке полуприцепа, нужно обращать внимание на такой элемент как подвеска. Она отвечает за важную функцию, от которой зависит сохранность груза и в целом работоспособность транспорта.
Что такое подвеска автопоезда
Обязательный механизм, снижающий вибрацию, которая появляется при езде по бездорожью, называется подвеской. Кроме того, она уменьшает уровень акустического загрязнения, образующегося при передвижении транспортного средства.
Задача механизма – исключение повышения показателей крена выше допустимого уровня, который определяется производителем.
Подвеска отвечает за гашение колебаний и наклонов, которые появляются при переезде через крутые повороты или из-за экстренного торможения.
Составные части (независимо от типа):
- Упругие детали, гарантирующие плавную езду на дорогах с любым покрытием.
- Элементы, соединяющие ходовую часть с колесами.
- Комплектующие, погашающие колебания.
- Стабилизаторы, уменьшающие боковые крены в поворотах.
Разновидности подвесок грузовиков
Независимо от вида грузового автомобиля, нижняя их часть представлена почти идентичным набором компонентов. Практически все автопоезда оснащаются подвеской пневматического или рессорного типа.
Пневматическая
Ее изобрели около сорока лет назад. Она уверенно занимает позицию лидера, поскольку большинство грузовых транспортных средств оснащены именно ею. Подвески пневматического типа не предназначены для работы в экстремальных условиях. Они гарантируют плавную езду грузовой машины без вреда для покрытия дороги.
При таком типе подвески рама авто соединяется с мостом посредством пневмоподушки – резинового упругого компонента, обеспечивающего подавление колебаний. Расходниками в таком случае становятся пневмобалон и амортизаторы. На случай разрыва пневмоподушки есть страховочный трос, который нельзя снимать.
Пневматические подвески предпочтительно используются для дальних рейсов на магистралях. Такой вид подвески характерен для полурессор и интегрированных рычагов.
Рессорная
Рессоры существуют уже сотни лет. Впервые они появились во времена карет. С годами механизмы модернизировались и совершенствовались. Грузовые автомобили, которые эксплуатируются в сложных условиях работы, ездят по бездорожью, как правило, предполагают использование рессорной подвески.
Располагаются они над мостом, удерживая ось полуприцепа. На фуре также крепятся ушки крайних рессор, которые гарантируют безопасность установки и плавность хода. Во время движения они берут на себя практическую всю нагрузку. Рессоры можно назвать несущим узлом. Недостатком является то, что она имеет жесткую установку, поэтому не все грузы способны ее выдержать.
Подвеска рессорного типа легко справляется с бездорожьем, поскольку листы для нее делают из надежной стали. Ее чаще всего используют для местных перевозок на спецтехнике.
Дополнительные типы
Рессорные и пневматические – самые распространенные типы подвесок, однако в редких случаях используются и другие:
- Торсионная (резино-жгутовая). Простая подвеска для прицепов весом до 2500 кг. Уменьшает колебательные движения груза, имеет минимальное расстояние между рамой и осью прицепа, гарантирует отличные амортизирующие свойства. Не требуют подшипников и смазки. Недостаток – малый запас хода, поэтому чаще встречается только во внедорожниках.
- Пружинная. Имеет большой ход, гарантирует плавную транспортировку благодаря способности пружин воспринимать большие нагрузки. Несмотря на это, не часто используется на грузовых авто.
Особенности устройства подвески
Разные компании, выпускающие подвески, могут предлагать механизмы с одинаковой длиной оси, но разным ходом. Надежность и эксплуатационные свойства грузовиков зависят не только от типа и длины оси. Ход подвески имеет не менее весомое значение, поскольку она обеспечивает сохранность техники и груза. Наиболее распространенные оси – SAF и BPW. Последняя имеет круглую балку, используется чаще других. Такими подвесками оснащаются многие автоприцепы.
При покупке грузового транспорта важно обращать внимание на местоположение подушки:
- На оси. Самый надежный способ. Чем выше уровень расположения амортизатора и кронштейна, тем лучше эксплуатационные свойства механизма.
- Возле оси.
- На раме.
В разных конструкциях наклон амортизатора отличается. Предпочтительным является вертикальное расположение. Чем больше угол наклона, тем сложнее технике проходить по бездорожью.
Качество подвески имеет не менее важное значение. Если во время езды появляется меньше вибраций, значит транспортное средство проработает дольше. При выборе автопоезда нужно учитывать, что дешевые ТС могут привести к большим расходам по причине поломок, а также неудобства во время эксплуатации.
Выбор подвесок должен основываться на различных критериях, о которых мы упоминали выше. Помимо этого, стоит ориентироваться на заводы, выпускающие механизмы. Чтобы сделать удачную покупку достаточно предварительно проконсультироваться со специалистами.
Источник статьи: http://gronax.ru/news/stati/152696/
