V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

ПНЕВМОПОДВЕСКА, АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ. Севрюгина Н.С. Манжула А.В. Савлук А.И. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. ШуховаБелгород, Россия PNEUMOSUSPENSION BRACKET, ANALYSIS AND PERSPECTIVE CONSTRUCTIVE DECISIONS. Sevryugina N.S. Manzhula A.V. Savluk A.I. Belgorod Shukhov State Technological UniversityBelgorod, Russia Развитие конструкции легкового автомобиля привело к необходимости разработки и применения регулируемых подвесок. Можно назвать несколько основных причин, которые заставили инженеров использовать регулируемые подвески на легковых автомобилях. Во-первых, это связано со значительными изменениями нагрузки на подвеску. Произошло снижение собственной массы автомобилей при повышении их грузоподъемности, особенно малолитражных, малогабаритных и компактных легковых автомобилей. Увеличение массы нагруженного автомобиля по сравнению с порожним достигает ста и более процентов. Во-вторых, существенно повысились скорости движения легковых автомобилей. Появилась необходимость изменения положения кузова и «ужесточения» подвески для повышения устойчивости и управляемости В-третьих, не утратила своего значения проблема повышения плавности хода и комфортабельности движения в различных дорожных условиях. Необходимость повышения плавности хода остро ощущается на отечественных автомобилях, эксплуатация которых происходит в весьма разнообразных дорожных и климатических условиях. И наконец, в-четвертых, при использовании регулируемых подвесок стало возможным получить дополнительные преимущества и удобства по сравнению с обычной подвеской. Легко можно сохранять или принудительно изменять положение кузова и колес относительно дороги. Например, постоянный просвет улучшает работу фар, особенно при дальнем свете, регулирование обеспечивает возможность подъема кузова для преодоления препятствий, подъем и опускание колес для монтажа и демонтажа шин без домкрата. Основным элементом пневматической подвески является регулируемая пневморессора. Распространение пневморессор на автомобилях связано с их преимуществом по сравнению с другими упругими элементами: простотой регулирования основных показателей и изменения характеристик подвески. Регулирование пневматической подвески производится за счет подвода или отвода жидкости или газа в пневморессоры. В результате такого регулирования легко можно изменять положение кузова и колес, жесткость подвески и частоту собственных колебаний кузова. Грузоподъемность пневморессоры обеспечивается давлением сжатого воздуха (или газа), а жесткость — объемом, в котором этот воздух находится. Изменение грузоподъемности при загрузке или разгрузке автомобиля компенсируется повышением или понижением давления сжатого воздуха в пневморессоре. Пневморессоры изменяют жесткость в зависимости от частоты колебаний кузова и колес. С увеличением скорости движения жесткость подвески возрастает. В подвеске легковых автомобилей обычно используются стальные упругие элементы. Стальные упругие элементы имеют самые разные конструктивные исполнения, среди которых самое широкое распространение получили винтовые пружины. Существуют понятия подрессоренные массы автомобиля (кузов с трансмиссией и частично ходовая часть) и неподрессоренные массы автомобиля (колёса с тормозными механизмами, а также частично массы ходовой части и приводных валов). Жесткость и эффективность демпфирования системы подрессоривания обуславливают частоту собственных колебаний кузова автомобиля Благодаря тому, что давление воздуха в пневматических упругих элементах регулируется в зависимости от нагрузки, достигается изменение жёсткости пропорционально величине подрессоренной массы. В результате этого частота собственных колебаний кузова и, вследствие этого, комфорт в движении остаются почти неизменными вне зависимости от нагрузки. Конструкции регулируемых пневморессор весьма разнообразны, работы по их совершенствованию все время продолжаются, постоянно предлагаются новые схемы и конструктивные решения. Однако все виды регулируемых пневморессор можно разделить на два основных типа: телескопические поршневые рессоры и пневморессоры, выполненные на основе резино-кордных оболочек (РКО). Общая конструкция пневморессоры на основе РКО предусматривает корпус гидравлического амортизатора, на который закреплена РКО. На корпусе гидравлического амортизатора закреплена РКО, выполненная в виде рукава, который при перемещении подвески обкатывается по корпусу. Конструкция рукава с кордным каркасом, наружным защитным и герметизирующим слоями резины напоминает устройство шины. Рабочий объем сжатого воздуха заключен между РКО и стаканом. К пневморессоре может быть подключен дополнительный объем. Подвод сжатого воздуха в пневморессору осуществляется через штуцер. Способ изменения давления сжатого воздуха (или газа) влияет на характеристику пневморессоры. При неподвижном поршне подвод жидкости увеличивает давление газа в результате уменьшения его объема, при этом его масса остается неизменной. Если подводить в пневморессору сжатый воздух, то давление возрастет из-за увеличения массы воздуха, а объем, который он занимает, останется прежним. В первом случае увеличивается частота собственных колебаний кузова и плавность хода автомобиля ухудшается, во втором - частота собственных колебаний кузова и плавность хода сохраняются. Способность пневморессор с РКО сохранять автомобилю плавность хода независимо от того, нагруженный он или порожний, имеет большое значение. такие пневморессоры используют на автобусах и грузовых автомобилях, грузоподъемность которых значительно изменяется. Поршневые пневморессоры применяют на легковых автомобилях, изменение грузоподъемности у которых невелико. Улучшить характеристику поршневой пневморессоры при изменении давления сжатого газа можно, подключая дополнительные пневматические упругие элементы. Регулируемые пневморессоры позволяют увеличивать жесткость подвески при движении автомобиля с большой скоростью по хорошей дороге или с малой скоростью по бездорожью. Для изменения жесткости пневморессор используют дополнительный объем для сжатого воздуха или дополнительный пневматический упругий элемент. Если к пневморессоре с РКО подсоединить дополнительный объем, то жесткость ее уменьшится, подвеска будет мягкой. При отключении дополнительного объема произойдет повышение жесткости подвески. Более простым языком - отличие пневмоподвески от пружинной – это нелинейная зависимость величины сжатия и силы сопротивления. То есть, пневматическая подвеска значительно мягче при малых перемещениях (небольшие ямки и стыки в асфальте) и значительно жёстче при проезде лежачих полицейских, что даёт уверенность не удариться бампером после его проезда. На графиках представлены зависимости величины сжатия и силы сопротивления пневморессоры и упругого элемента пружинной подвески. Одноконтурная система (рис.1) является простейшей системой управления и используется для установки на одну ось. Подача воздуха происходит в оба пневмоэлемента, которые находятся в едином воздушном пространстве. Такая компоновка используется, например, на пикапах и легких грузовиках, где пневмоэлементы выполняют роль дополнительных упругих элементов для повышения грузоподъемности. Рисунок 1 - одноконтурная система 1 - компрессор, 2 - ресивер, 3 - пневматический клапан, 4 - воздушная магистраль, 5 - пнемоэлементы. Двухконтурная система (рис.2) может устанавливаться как на одну, так и на обе оси автомобиля. Рисунок 2 - двухконтурная система В случае установки на одну ось получается система с независимыми контурами на каждое колесо. В случае с пикапами, легкими грузовиками и прочими машинами, в которых перевозят грузы, помимо повышения грузоподъемности появляется дополнительная возможность скомпенсировать неравномерное распределение груза в кузове или багажнике. Также двухконтурная система лучше справляется с кренами при движении. Управляется такая система с помошью двух пневматических кнопок-клапанов или с помощью пневмораспределителей с электрическим управлением. Рисунок 3 - четырехконтурная система Также возможно использование автоматического уровня пола. Получается два независимых контура со своими датчиками и клапанами, которые контролируют каждый свой контур и при необходимости вносят корректировки. Если двухконтурная система ставится на обе оси, то по сути получается две одноконтурные системы, каждая на своей оси. Управление аналогичное тому, которое используется в одноконтурных системах. Для удобства использования и облегчения контроля давления в контурах на такие системы устанавливается двухстрелочный манометр. Четырехконтурная система (рис.3) устанавливается на обе оси автомобиля. В такой системе каждый пневмоэлемент является независимым от других и управляется отдельно. Системы этого типа бывают только ресиверные. По управлению существует масса вариантов. Простые, с упралением пневматическими кнопками, с пневмораспределителями, управляемыми электропереключателями или с цифровыми контроллерами. Контроль клиренса может осуществляться по манометрам, цифровым индикаторам или контроллерами, работающими как по давлению в пневмоэлементах с индикацией на цифровом табло, так и по датчикам клиренса (таким контроллерам средства отображения вообще не нужны). При установке четырехконтурной системы на пневмокнопках получается простая система без лишней электрики, но довольно медленная. Скорость подъемаопускания может варьироваться в пределах 5-15 сек. Без дополнительных функций, автоматики. Таким образом, можно сделать вывод о том, что пневмоподвеска имеет ряд преимуществ по сравнению с пружинной. Основными из них являются: широкий диапазон настройки жесткости, клиренса и допустимой нагрузки на ось, долговечность при правильном монтаже и эксплуатации, повышение управляемости, повышение комфорта, выранивание кузова относительно дороги при неправильной загрузке и т.д. Список используемой литературы 1. http://udtuning.ru/masterskaya/pnevmopodveski/primenenie/ 2. http://airride.ru/o-pnevmopodveskah 3. И.Н. Успенский А.А. Мельников «Проектирование подвески автомобиля»// Москва: Изд-во «Машиностроение», 1976. - 165с. 4. Ротенберг Р.В «Подвеска автомобиля»// Москва: Изд-во «Машиностроение», 1972. - 385 с. 5. Й. Раймпель «Шасси автомобиля»// Москва: Изд-во «Машиностроение» 1983. - 232 с.

Код для цитирования: Скопировать