Упругие пневматические элементы

Упругие пневматические элементы

Устройство и эксплуатация троллейбуса

Механическое оборудование троллейбусов


Наши дополнительные сервисы и сайты:


e-mail:
office@matrixplus.ru
tender@matrixplus.ru

icq:
613603564

skype:
matrixplus2012

телефон
+79173107414
+79173107418

г. С аратов

Просвещаемся Как правильно и быстро отмыть борта и днище катера от водорослей, тины, ракушечника, водного камня?

Вот так с Фаворит-К для мойки катеров можно быстро и без особых усилий отмыть днище и борта катера от любых водных отложений. Читать далее про Фаворит-К.

Статистика

Упругий пневматический элемент подвески

Упругий пневматический элемент (рис. 50) предназначен для восприятия вертикальных нагрузок, передаваемых от основания кузова на мосты, а также для смягчения ударяв при проезде неровной дороги. Он состоит из резинокордной оболочки рукавного типа (320X200, модель М-48) 6, поршня верхнего 8 и нижнего 4 фланцев, крышки 7 и буфера 5. В днище поршня 3 имеются два отверстия 2 для крепления элемента. В верхний фланец вмонтирован штуцер 9 для подачи в пневмоэлемент сжатого воздуха.

Крепление упругого пневмоэлемента осуществляется следующим образом. На управляемом мосту пневмоэлемент поршнем 3 устанавливается на приливы оси моста, которые имеют два отверстия, совпадающие с отверстиями 2 в поршне пневмоэлементов. Через эти отверстия двумя болтами осуществляется крепление внизу. Вверху штуцер 9 проходит через отверстие в плите основания кузова. На штуцер навертывается гайка. На ведущем мосту низ пневмоэлемента крепится к кронштейнам подрамника двумя болтами, а верх – аналогично управляемому мосту.

Рис. 50. Упругий элемент пневматической подвески троллейбуса ЗИУ-9Б: а -в разрезе, б – отдельные детали; 1 – болт 2 – отверстия. 3 – поршень, 4 – нижний фланец, 5 – буфер, 6 – резинокордная оболочка, 7-крышка, 8 – верхний фланец, 9 – штуцер

Двухступенчатый регулятор (JTA3-699A), представленный на рис. 51, осуществляет автоматическое поддержание положения кузова по отношению к дорожному покрытию на постоянном уровне. Регулятор крепится к основанию кузова и приводным рычагом 5, насаженным на вал 3 привода, соединяется с осью ведомого моста или подрамником на ведущем мосту.

На ведомом мосту установлен один регулятор, а на ведущем – два. К каждому регулятору ведущего моста присоединены два пневмоэлемента с соответствующей стороны- левая пара и правая пара пневмоэлементов.

К регулятору положения кузова подключены два воздухопровода: один от воздушных резервуаров .

пружина клапана, 16 – шток, 17 – кулачок, 18 – фильтр, 19 – фиксатор, 20 – масленка, 21 – к резервуару пневмоподвески, 22 – к пневмоэлементам, 23 – пластина” alt=”Рис. 51. Регулятор положения кузова троллейбуса ЗИУ-9Б: 1 – корпус регулятора, 2- сальник, 3 – вал привода, 4 – болт М8Х16, 5 – рычаг привода, 6,7 – уплотняющие кольца, 8 – впускной клапан первой ступени, 9 – впускной клапан второй ступени, 10 – пружина обратного клапана, 11 – обратный клапан, 12-пробка, 13 – распорная втулка, 14 – седло клапана, 15-> пружина клапана, 16 – шток, 17 – кулачок, 18 – фильтр, 19 – фиксатор, 20 – масленка, 21 – к резервуару пневмоподвески, 22 – к пневмоэлементам, 23 – пластина”>

Рис. 51. Регулятор положения кузова троллейбуса ЗИУ-9Б: 1 – корпус регулятора, 2- сальник, 3 – вал привода, 4 – болт М8Х16, 5 – рычаг привода, 6,7 – уплотняющие кольца, 8 – впускной клапан первой ступени, 9 – впускной клапан второй ступени, 10 – пружина обратного клапана, 11 – обратный клапан, 12-пробка, 13 – распорная втулка, 14 – седло клапана, 15- пружина клапана, 16 – шток, 17 – кулачок, 18 – фильтр, 19 – фиксатор, 20 – масленка, 21 – к резервуару пневмоподвески, 22 – к пневмоэлементам, 23 – пластина

В нейтральном положении при нормально отрегулированной высоте клапаны 8 и 9 закрыты. При данном положении пневмоэлементы разобщены с воздушными резервуарами – впуска и выпуска сжатого воздуха не происходит.

При увеличении нагрузки на троллейбус высота упругого пневматического элемента уменьшается и кузов опускается. При этом приводной рычаг 5 перемещается, поворачивая вал привода 3 регулятора. Кулачок 17, эксцентрично закрепленный на валу 3, поднимает шток 16, который открывает впускной клапан 8 первой ступени. Сжатый Вйздух из резервуаров пневмоподвески проходит через жиклер в пробке 12, отжимает обратный клапан 11 и далее через жиклер в штоке 16 проходит в воздухопровод упругого элемента. Если деформация сжатия упругого элемента увеличится, шток 16 поднимется выше и откроет впускной клапан 9 второй ступени. Сжатый воздух более свободно будет поступать в упругий элемент, наполняя его и поднимая кузов.

При уменьшении нагрузки на подвеску высота упругого элемента увеличивается и кузов троллейбуса переместится вверх. Приводной рычаг 5 повернет вал привода 3 в противоположную сторону. Шток 16 переместится вниз и откроет выпускной жиклер, соединяющий упругий элемент с атмосферой, при этом часть воздуха выйдет из пневмоэлемента через фильтр 18.

Средства для мойки


форсунок в ультразвуковых ваннах и на стендах

Дезинфицирующие средства

широкого применения

для дезинфекции на объектах железнодорожного транспорта, пищевой промышленности, ЛПУ, ветеринарного надзора

Моющие средства

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- “Фаворит К” и “Фаворит Щ”, внутренняя и наружная замывка вагонов.

Упругие элементы

В качестве упругих устройств в подвесках современных автомобилей используют металлические и неметаллические элементы. Наибольшее распространение получили металлические устройства: пружины, листовые рессоры и торсионы.

Пружина подвески автомобиля с переменной жесткостью

Наиболее широко (особенно в подвесках легковых автомобилей) применяются витые пружины, изготавливаемые из стального упругого стержня круглого сечения.
При сжатии пружины по вертикальной оси, ее витки сближаются и закручиваются. Если пружина имеет цилиндрическую форму, то при ее деформации расстояние между витками сохраняется постоянным и пружина имеет линейную характеристику. Это значит, что деформация цилиндрической пружины всегда прямо пропорциональна приложенному усилию, а пружина имеет постоянную жесткость. Если изготовить витую пружину из прутка переменного сечения или придать пружине определенную форму (в виде бочонка или кокона), то такой упругий элемент будет иметь переменную жесткость. При сжатии такой пружины вначале будут сближаться менее жесткие витки, а после их соприкосновения в работу вступят более жесткие. Пружины переменной жесткости широко применяются в подвесках современных легковых автомобилей.
К достоинствам пружин, применяемых в качестве упругих элементов подвесок, следует отнести их малую массу и возможность обеспечения высокой плавности хода автомобиля. В то же время пружина не может передавать усилия в поперечной плоскости и ее применение требует наличия в подвеске сложного направляющего устройства.

Задняя рессорная подвеска:
1 — проушина рессоры;
2 — резиновая втулка;
3 — кронштейн;
4 — втулка;
5 — болт;
6 — шайбы;
7 — палец;
8 — резиновые втулки;
9 — пружинная шайба;
10 — гайка;
11 — кронштейн;
12 — втулка резиновая;
13 — втулка;
14 — пластина серьги;
15 — болт;
16 — штанга стабилизатора;
17 — коренной лист;
18 — листы рессоры;
19 — резиновый буфер хода сжатия;
20 — стремянки;
21 — накладка;
22 — балка заднего моста;
23 — амортизатор;
24 — хомут;
25 — лонжерон рамы;
26 — кронштейн стабилизатора;
27 — серьга стабилизатора

Листовая рессора служила упругим элементом подвески еще на гужевых экипажах и первых автомобилях, но она продолжает применяться и в наши дни, правда в основном на грузовых автомобилях. Типичная листовая рессора состоит из набора скрепленных между собой листов различной длины, изготовленных из пружинной стали. Листовая рессора обычно имеет форму полуэллипса.

Способы крепления рессор:
а — с витыми ушками;
б — на резиновых подушках;
в — с накладным ушком и скользящей опорой

Листы, из которых состоит рессора, имеют различную длину и кривизну. Чем меньше длина листа, тем больше должна быть его кривизна, что необходимо для более плотного взаимного прилегания листов в собранной рессоре. При такой конструкции уменьшается нагрузка на самый длинный (коренной) лист рессоры. Листы рессоры скрепляют между собой центровым болтом и хомутами. С помощью коренного листа рессора прикрепляется шарнирно обоими концами к кузову или раме и может передавать усилия от колес автомобиля на раму или кузов. Форма концов коренного листа определяется способом крепления его к раме (кузову) и необходимостью обеспечения компенсации изменения длины листа. Один из концов рессоры должен иметь возможность поворачиваться, а другой поворачиваться и перемещаться.
При деформации рессоры ее листы изгибаются и изменяют свою длину. При этом происходит трение листов друг о друга, и поэтому они требуют смазки, а между листами рессор легковых автомобилей устанавливают специальные антифрикционные прокладки. В то же время наличие трения в рессоре позволяет гасить колебания кузова и в некоторых случаях дает возможность обойтись без применения в подвеске амортизаторов. Рессорная подвеска имеет простую конструкцию, но большую массу, что и определяет наибольшее ее распространение в подвесках грузовых автомобилей и некоторых легковых автомобилях повышенной проходимости. Для уменьшения массы рессорных подвесок и улучшения плавности хода иногда применяются малолистовые и однолистовые рессоры с листом переменного по длине сечения. Довольно редко в подвесках применяются рессоры, изготовленные из армированной пластмассы.

Торсионная подвеска. В задней подвеске автомобиля Peugeot 206 используются два торсиона, соединенные с продольными рычагами. В направляющем устройстве подвески применяются трубчатые рычаги, установленные под углом к продольной оси автомобиля

Торсион — металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Обычно торсион представляет собой сплошной металлический стержень круглого сечения с утолщениями на концах, на которых нарезаны шлицы. Встречаются подвески, в которых торсионы изготовлены из набора пластин или стержней (автомобили ЗАЗ). Одним концом торсион крепится к кузову (раме), а другим к направляющему устройству. При перемещениях колес торсионы закручиваются, обеспечивая упругую связь между колесом и кузовом. В зависимости от конструкции подвески торсионы могут располагаться как вдоль продольной оси автомобиля (обычно под полом), так и поперек. Торсионные подвески получаются компактными и легкими и дают возможность регулировки подвески путем предварительного закручивания торсионов.
Неметалические упругие элементы подвесок делятся на резиновые, пневматические и гидропневматические.
Резиновые упругие элементы присутствуют практически во всех конструкциях подвесок, но не в качестве основных, а как дополнительные, используемые для ограничения хода колес вверх и вниз. Применение дополнительных резиновых ограничителей (буферов, отбойников) ограничивает деформацию основных упругих элементов подвески, увеличивая ее жесткость при больших перемещениях и предотвращая удары металла по металлу. В последнее время резиновые элементы все чаще заменяются устройствами из синтетических материалов (полиуретан).

Упругие элементы пневматических подвесок:
а — рукавного типа;
б— двойные баллоны

В пневматических упругих элементах используются упругие свойства сжатого воздуха. Упругий элемент представляет собой баллон, изготовленный из армированной резины, в который подается под давлением воздух от специального компрессора. Форма пневмобаллонов может быть различной. Получили распространение баллоны рукавного типа (а) и двойные (двухсекционные) баллоны (б).
К преимуществам пневматических упругих элементов подвесок следует отнести высокую плавность хода автомобиля, небольшую массу и возможность поддержания постоянным уровня пола кузова, независимо от загрузки автомобиля. Подвески с пневматическими упругими элементами применяют на автобусах, грузовых и легковых автомобилях. Постоянство уровня пола грузовой платформы обеспечивает удобство погрузки и разгрузки грузового автомобиля, а для легковых автомобилей и автобусов — удобство при посадке и высадке пассажиров. Для получения сжатого воздуха на автобусах и грузовых автомобилях с пневматической тормозной системой используются штатные компрессоры, приводимые в действие от двигателя, а на легковых автомобилях устанавливают специальные компрессоры, как правило, с электроприводом (Range Rover, Mercedes, Audi).

Пневмоподвеска. На новых автомобилях Mercedes Е-класса вместо пружин стали применяться пневматические упругие элементы

Использование пневматических упругих элементов требует применения в подвеске сложного направляющего элемента и амортизаторов. Подвески с пневматическими упругими элементами некоторых современных легковых автомобилей имеют сложное электронное управление, которое обеспечивает не только постоянство уровня кузова, но и автоматическое изменение жесткости отдельных пневмобаллонов на поворотах и при торможении, для уменьшения крена кузова и клевков, что в целом повышает комфортабельность и безопасность движения.

Гидропневматический упругий элемент:
1 — сжатый газ;
2 — корпус;
3 — жидкость;
4 — к насосу;
5 — к амортизаторной стойке

Гидропневматический упругий элемент представляет собой специальную камеру, разделенную на две полости эластичной мембраной или поршнем.
Одна из полостей камеры заполнена сжатым газом (обычно азотом), а другая жидкостью (специальным маслом). Упругие свойства обеспечиваются сжатым газом, поскольку жидкость практически не сжимается. Перемещение колеса вызывает перемещение поршня, находящегося в цилиндре, заполненном жидкостью. При ходе колеса вверх поршень вытесняет из цилиндра жидкость, которая поступает в камеру и воздействует на разделительную мембрану, которая перемещается и сжимает газ. Для поддержания необходимого давления в системе используется гидравлический насос и гидроаккумулятор. Изменяя давление жидкости, поступающей под мембрану упругого элемента, можно изменять давление газа и жесткость подвески. При колебаниях кузова жидкость проходит через систему клапанов и испытывает сопротивление. Гидравлическое трение обеспечивает гасящие свойства подвески. Гидропневматические подвески обеспечивают высокую плавность хода, возможность регулировки положения кузова и эффективное гашение колебаний. К основным недостаткам такой подвески относится ее сложность и высокая стоимость.

Lisa-898 › Блог › Пневматическая подвеска (общая информация)

Пневматическая подвеска (обиходное название – пневмоподвеска) – вид подвески, обеспечивающий регулирование уровня кузова относительно дороги за счет применения пневматических упругих элементов. В настоящее время пневматическая подвеска устанавливается в качестве опции на некоторых моделях автомобилей бизнес-класса и больших внедорожниках (например, Volkswagen Touareg, Audi Q7).

По своей сути пневмоподвеска не является отдельным видом подвески автомобиля, т.к. реализована со многими конструкциями подвесок (МакФерсон, многорычажная подвеска и др.). В настоящее время пневмоподвеску используют на своих автомобилях многие автопроизводители: Audi, Bentley, BMW, Lexus, GM, Ford, Land Rover, Mercedes-Benz, SsangYong, Subaru, Volkswagen. Некоторые конструкции подвесок имеют собственные названия, например, Airmatic Dual Control от Mercedes-Benz.

Основными преимуществами пневматической подвески являются комфортабельность, геометрическая проходимость и безопасность автомобиля. Пневмоподвеска, как правило, применяется в комбинации с автоматически регулируемыми амортизаторами. Такая конструкция называется адаптивная пневмоподвеска.

Пневматическая подвеска имеет следующее общее устройство:

• пневматические упругие элементы на каждое колесо;
• модуль подачи воздуха;
• ресивер;
• регулируемые амортизаторы (в адаптивной подвеске);
• система управления.

Пневматический упругий элемент выполняет основную функцию подвески – поддержание определенного уровня кузова автомобиля. Это достигается путем изменения давления и соответствующего ему объема воздуха в упругих элементах.

Схема пневматического упругого элемента

Пневматический упругий элемент состоит из корпуса с направляющей, манжеты и поршня. Конструктивно пневматический упругий элемент может изготавливаться со встроенным амортизатором или устанавливаться отдельно. Упругий элемент, объединенный с амортизатором, имеет название пневматическая стойка (по аналогии с амортизаторной стойкой подвески МакФерсон).

Манжета пневматического упругого элемента изготавливается из прочного многослойного эластомера. В некоторых конструкциях упругих элементов применяется дополнительные пневмоаккумуляторы. Для поддержания давления при утечке воздуха в упругом элементе может устанавливаться клапан остаточного давления.

Модуль подачи воздуха служит для питания упругих элементов воздухом. Он включает электродвигатель, компрессор и осушитель воздуха. Конструктивно в модуль включен блок электромагнитных клапанов системы управления подвеской.

Ресивер представляет собой резервуар для воздуха и обеспечивает регулирование дорожного просвета при движении на небольшой скорости без включения компрессора, а также корректировку положения кузова на стоянке.

Конструкция и работа элементов адаптивной подвески рассмотрена в отдельной статье.

Модуль подачи воздуха и пневматические стойки образуют пневматическую систему подвески. Система может быть открытой или закрытой (замкнутой). Предпочтительной является замкнутая пневматическая система, обеспечивающая минимальные потери воздуха, а значит экономию энергии на его создание.

Создание и регулирование давления в пневматической системе подвески осуществляется с помощью электронной системы управления, которая включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.

К входным датчикам относятся:

• переключатель режимов ;
• датчики уровня кузова;
• датчики ускорения кузова;
• датчик температуры компрессора;
• датчик давления в системе.

С помощью переключателя на панели приборов осуществляется ручное регулирование уровня кузова. Датчики отслеживают параметры работы системы и преобразуют их в электрические сигналы.

Блок управления преобразует электрические сигналы входных датчиков в управляющие воздействия на исполнительные устройства. В своей работе блок управления взаимодействует с блоками системы управления двигателем, системы курсовой устойчивости.

В системе управления пневматической подвески используются следующие исполнительные устройства:

• клапаны пневматических упругих элементов (создание давления);
• выпускной клапан (сброс давления);
• переключающий клапан (поддержание давления в ресивере);
• реле включения компрессора.

Конструктивно все клапаны сосредоточены в блоке электромагнитных клапанов, расположенном в модуле подачи воздуха.
Принцип работы пневматической подвески

В пневматической подвеске реализовано, как правило, три алгоритма управления:

• автоматическое поддержание уровня кузова;
• принудительное изменение уровня кузова;
• автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости движения.

Автоматическое поддержание определенного уровня кузова в пневматической подвеске осуществляется независимо от степени загруженности автомобиля. Датчики уровня кузова постоянно измеряют расстояние от колес до кузова. Результаты измерений сравниваются с заданной величиной. При расхождении показаний электронный блок управления задействует необходимые исполнительные устройства: клапаны упругих элементов для подъема, выпускной клапан для опускания подвески.

Принудительное изменение высоты кузова обычно предусматривает три уровня: номинальный, повышенный и пониженный. Номинальный уровень используется для передвижения по обычным дорогам со скоростью до 100 км/ч. Пониженный уровень применяется для высокоскоростного движения. Повышенный уровень нужен для передвижения вне дорог и реализуется на скорости до 40 км/ч. Уровни кузова устанавливаются водителем с помощью переключателя. В конструкции пневмоподвески больших внедорожников предусмотрен дополнительный уровень для посадки пассажиров и погрузки багажа, который реализуется на неподвижном автомобиле.

Автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости обеспечивает устойчивость автомобиля в движении. При увеличении скорости программа управления подвеской переводит уровень кузова последовательно от повышенного к номинальному и далее, с ростом скорости, к пониженному. При снижении скорости система переводит положение кузова из пониженного в номинальное.

Применение амортизаторов с регулируемой степенью демпфирования значительно расширяет характеристики пневматической подвески, позволяя помимо высоты кузова изменять жесткость подвески в зависимости от условий движения.

Металлические, резиновые и пневматические элементы подвески

Избегая технических терминов, можно сказать, что подвеска необходима для того, чтобы снизить влияние неровностей дорог на кузов автомобиля. Для этого в конструкции подвески предусмотрены упругие элементы. К ним относятся пружины, рессоры, и резиновые элементы (отбойники, буфера, сайлент-блоки). Так же существуют пневматические и гидропневматические упругие элементы.

Металлические упругие элементы

Пружины

Пружины, как упругий элемент подвески, на сегодняшний день используются в подавляющем большинстве легковых автомобилей. Выполненные из металлического прутка круглого сечения, они имеют постоянную характеристику жесткости и прекрасно справляются с возложенной на них задачей. Витки равномерно сближаются по мере того, как возрастает нагрузка, и возвращаются в исходное положение при ее снятии.

Если есть необходимость в переменной жесткости, тогда пружины выполняются из прутка различного диаметра (на определенных участках), или в форме бочонка (некоторые витки уже). В этом случае, когда пружина будет получать нагрузку, первыми будут сближаться витки меньшего диаметра (толщины).

Плюсом пружины, как упругого элемента, является простота изготовления, а значит конечная стоимость продукта, и ее малый вес. Но поскольку ей не под силу передавать усилия в поперечной плоскости, она требует от подвески автомобиля наличия сложных направляющих устройств. Что в свою очередь сказывается как на цене, так и на весе всего узла.

Рессоры

Ещё одним упругим элементом подвески автомобиля являются листовые рессоры. По причине большого веса, в сравнении с теми же пружинами, рессоры в основном используются в подвеске грузовых автомобилей. Рессора состоит из металлических листов (в очень редких случаях из армированной пластмассы), различной длины и формы, соединенных между собой болтом по центру, и хомутами ближе к краям. Будучи равными по ширине, каждая пластина, в зависимости от длины, имеет различную степень выгнутости. Это обеспечивает рессоре необходимые характеристики. Самая длинная (коренная) пластина крепится к кузову или раме автомобиля.

Существует несколько основных способов крепления рессоры к кузову:

  • с помощью витых ушек;
  • скользящая опора и накладные ушки;
  • резиновые подушки.

Каждый из способов крепления имеет свои особенности и характеристики. Общее требованию к любому из перечисленных методов крепления — концы пластин должны иметь возможность перемещаться и поворачиваться. В процессе работы рессорной подвески, происходит трение листов друг о друга. Это требует применения дополнительной смазки, или наличия антифрикционных прокладок.

Резиновые упругие элементы подвески автомобиля

Данные элементы играют вспомогательную роль в работе подвески, тем не менее, их так же можно отнести к упругим элементам. Они в первую очередь помогают избегать ударов металлических частей подвески друг о друга, тем самым максимально снижая уровень шума. Так же увеличивают жесткость основных элементов и ограничивают степень их деформации.

Резиновые элементы отлично справляются с работой, как на сжатие, так и на отбой. Так, к примеру, полиуретановые отбойники, установленные в стойке амортизатора, прекрасно работают на отбой.
Различная форма, как и в случае с пружиной, задает рабочие характеристики резинового элемента. Форма конуса позволяет обеспечить плавные характеристики, сначала сжимается тонкая, верхняя часть, чем ближе к толстой части, тем более упругой становится резина.

Сегодня часто встречаются отбойники ступенчатой формы, имеющие чередующиеся тонкие и толстые части. Это позволяет в значительной степени увеличить его рабочий ход.

Пневматика и гидропневматика

Пневмоподвеска используется как в легковом, так и в грузовом и пассажирском транспорте. Пневматический упругий элемент, позволяет изменять жесткость подвески в зависимости от дорожной ситуации, загруженности автомобиля. В современных автомобилях, пневматической подвеской управляет электроника, которая способна самостоятельно следить за ее работой, и изменять ее жесткой в зависимости от ситуации.

Пневматические элементы

Пневматические элементы (пневмобаллоны), изменяют свою жестокость за счет давления воздуха, создаваемого внутри компрессором. Баллоны выполнены из маслостойкой и воздухонепроницаемой резины, содержат корд и металлические нити, что придает им большую жестокость и надежность. Отсюда и название — резинокордные упругие элементы. Толщина стенок такого баллона обычно составляет от 3 до 5 мм.

Гидропневматические элементы

Данный упругий элемент обеспечивает наибольший комфорт для водителя и пассажиров автомобиля, так как отлично справляется с функцией гашения колебаний подвески. Гидропневматический упругий элемент — это камера, имеющая две полости. Одна из них наполнена газом, а другая жидкостью, которые, как известно, имеют различную степень сжатия. Через сложную систему мембран и клапанов, жидкость и газ взаимодействует в различной степени (в зависимости от ситуации), что и обеспечивает необходимый комфорт и упругость подвески автомобиля.

Повсеместное распространение данной подвески ограничено, пожалуй, лишь ее высокой стоимостью.

Прогресс не стоит на месте, а инженеры с каждым годом все ближе и ближе к тому, чтобы создать идеальную по всем характеристикам подвеску, которая будет отвечать всем необходимым требованиям. Возможно не за горами тот день, когда нахождение в салоне автомобиля (при езде по самому жуткому бездорожью), по комфорту можно будет сравнить с сидением на мягком диване.
” alt=””>

Устройство и принцип работы пневмоподвески

В современном автомобиле почти не осталось механических или электрических систем в чистом виде. Комплексное использование разных источников энергии и различных вариантов ее поглощения — вот формула автомобиля сегодня. Едва ли не самой показательной в этом плане будет пневматическая подвеска. Здесь переплелось все — пневматика, механика, электроника. Каждый элемент пневматической подвески работает на комфорт и управляемость, а как именно — узнаем прямо сейчас.

Особенности пневмоподвески автомобиля

Пневматическая подвеска в чистом виде существует только в теории. На практике так называют достаточно сложный комплекс механизмов и узлов разных типов. В этой подвеске пневматическим остается только сам упругий элемент, который заменяет классические пружины, рессоры или торсионы. Тем не менее это позволяет пневмоподвеске получить массу преимуществ перед другими конструкциями. Основное — плавность хода и возможность регулировки клиренса автомобиля.

Общий вид пневматической подвески Mercedes ml350

Реализация пневмосистемы невозможна без заимствования элементов подвесок других типов: МакФерсон, многорычажной подвески (Multilink), адаптивной и гидропневматической. Пневмоподвеска имеет достаточно высокую стоимость, поэтому в основном она находит применение на автомобилях премиум-сегмента. Хотя несколько десятилетий назад предпринимались попытки использовать ее на массовых моделях, таких как Ситроен СХ.

Пневморессоры на трехосном тягаче

Пневматические подвески получили широкое распространение в большегрузном транспорте и в автобусах, поскольку грузоподъёмность, габариты и особенности применения такой техники позволяют в полной мере реализовать все преимущества пневматики. Легковые подвески данного типа сложны по конструкции и работают, как правило, с амортизаторами регулируемого типа под управлением электроники. Такие системы называют адаптивной подвеской.

Конструкция классической пневмоподвески

За несколько десятков лет, в течение которых пневматическая подвеска устанавливалась на серийные автомобили, она успела доказать свою выносливость, работоспособность и, главное, практичность. Основные элементы пневматической подвески:

  • пневматические упругие элементы;
  • компрессор;
  • ресивер;
  • датчики положения кузова;
  • система управления.

Пневмоэлементы

Пневмобаллоны, пневматическая рессора, упругий элемент, называть их можно по-разному. Суть от этого не меняется. Задача пневмоэлемента состоит в том, чтобы эффективно воспринимать нагрузки от неровностей дороги и сохранять клиренс автомобиля на заданном уровне. Для этого ему необходимо поддерживать определённое давление воздуха и сохранять его в своём объеме. Конструктивно пневмобаллон может быть либо выполнен вместе с амортизатором, либо устанавливаться отдельно.
Если это комплексное решение, то амортизатор и пневмоподушка будут называться пневмостойкой. Она аналогична МакФерсону, только вместо пружины — резиновая камера, заполненная воздухом. Некоторые виды пневмоподушек имеют ограничительные клапаны давления, а некоторые — пневмоаккумуляторы, чтобы не так зависеть от давления, которое создаёт следующий элемент системы.

Компрессор

Его задача сводится к тому, чтобы обеспечивать все пневморессоры воздухом под заданным давлением. Это не просто компрессор, а цепь элементов, контролирующих подачу воздуха и общее давление в системе; кроме того, в конструкцию компрессора обязательно входит осушитель для предотвращения накапливания влаги в системе.

Ресивер

Ресивером называют резервуар, который служит для накопления сжатого воздуха и дальнейшего поддержания заданного давления в системе. Это необязательный элемент, однако его применение крайне желательно, тк позволяет не заставлять компрессор качать воздух постоянно. После понижения давления в ресивере до определенного предела электроника даст команду компрессору на включение.

Система управления

Электронная система управления следит за давлением в пневмобаллонах и распределяет его по каждому из них. Для этого в систему пневматической подвески интегрированы ограничительные и перепускные клапаны. Датчики контролируют работу пневмосистемы, положение кузова, скорость движения автомобиля, качество дорожного покрытия, угол поворота рулевого колеса и положение педали акселератора. На основе данных показателей система управления регулирует положения кузова автомобиля и степень демпфирования амортизаторов (в случае адаптивной подвески).

Принцип работы

Основная задача пневматической подвески — поддерживать заданный уровень высоты положения кузова над дорогой и эффективно поглощать все неровности. Системой можно управлять как в ручном, так в автоматическом режиме. И тут с каждым годом у производителя появляется все больше и больше возможностей. Данные, полученные от датчиков, передаются в систему управления, а она уже раздает команды исполнительным устройствам: подкачать и повысить давление либо стравить давление из переднего или заднего контура (или обоих сразу) и прижать кузов автомобиля к асфальту на минимально допустимое расстояние на высокой скорости. Каждая пневматическая подвеска имеет свои настройки и свое предназначение, которые зависят, в первую очередь, от типа автомобиля.

Применение пневматической подвески

Самые простые пневматические системы (что,кстати, не значит дешёвые) могут быть установлены только на заднюю ось. Часто такие решения можно встретить на универсалах и больших кроссоверах. Система предполагает периодическую повышенную нагрузку на задний мост, поэтому регулирует клиренс и жёсткость подвески в зависимости от загрузки. В основном такие схемы работают в паре с многорычажкой Multilink, но могут использоваться и со стойками МакФерсон. Причём такая пневмоподвеска позволяет максимально «опустить» автомобиль, что очень упрощает погрузку и выгрузку.

Кнопки управления пневмоподвеской Мерседес

Однако чаще всего пневматика устанавливается на все четыре колеса. Это даёт возможность более гибко управлять клиренсом. Такая схема используется не только на дорогих кроссоверах, но и на спортивных автомобилях, где каждый миллиметр дорожного просвета будет влиять на аэродинамику и, как следствие, на скорость и управляемость.

В последние годы конструкция пневматической подвески становится все более надежной, что позволяет устанавливать ее не только на дорогие автомобили премиум-сегмента. Применение пневматической подвески позволяет сделать управление автомобилем более динамичным, повысить плавность хода и уровень комфорта. Это достигается за счет возможности изменения положения кузова и степени демпфирования амортизаторов.

УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. КОЛЬЦЕВЫЕ, ТАРЕЛЬЧАТЫЕ, РЕЗИНОВЫЕ, ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ РЕССОРЫ

Кольцевые рессоры

Кольцевые рессоры представляют собой жёсткий упругий элемент, способный воспринимать достаточно высокие нагрузки при незначительных деформациях. В связи с этим кольцевые рессоры находят своё применение в поглощающих аппаратах автосцепных устройств.
Кольцевая рессора (рис.а) состоит из набора термически обработанных колец 1 и 2, соприкасающихся коническими поверхностями. Под действием нагрузки, несмотря на значительные силы трения на конусных поверхностях колец, препятствующие их относительному скольжению, они вдвигаются одно в другое. Кольца, передавая усилия своими коническими поверхностями, деформируются: внешние подвергаются упругому растяжению, а внутренние – упругому сжатию. В результате общая высота рессоры уменьшается. Так как угол конусности больше угла трения, после снятия нагрузки рессора восстанавливает свои прежние размеры за счёт сил упругости. Взаимное перемещение колец обычно незначительно (1,5–4,5 мм), вследствие чего для получения достаточного прогиба необходимо иметь большое количество колец.

Кольцевая рессора: а – рессора; б – силовая
характеристика; 1 – внутреннее кольцо; 2 – наружное кольцо

Величина работы сил трения между кольцами (рис. б), совершаемая при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки. Смазка применяется для обеспечения стабильного трения при отсутствии заклинивания.

Тарельчатые рессоры

Подобно кольцевым рессорам высокой жёсткостью при малых габаритах обладают тарельчатые рессоры (рис. а, б). Сопротивление деформации у них складывается из упругих сил и сил трения между тарелками.
Как видно из рисунка, тарельчатые рессоры состоят из упругих элементов, имеющих вид усечённого конуса с углом подъёма и внутренней высотой, соединённых попарно (рис. а) в секции так, чтобы они соприкасались точно по периметру (внутренняя и наружная кромки совпадают). Возможен и другой вариант сборки рессоры (рис. б), когда тарелки рессоры накладываются одна на другую. В результате действия силы стенки тарелок изгибаются, и угол подъёма уменьшается.
При наличии определённого числа секций можно получить необходимую величину осевой деформации (прогиб) тарельчатой рессоры. Секции тарельчатых рессор собираются обычно на центрирующих оправах или гильзах. Между тарелками иногда устанавливают шайбы (применительно к сборке по варианту рис. 9, а), которые способствуют увеличению жёсткости за счёт сил трения, развиваемых при скольжении кромок тарелок по шайбам.

Рис. 9. Тарельчатая рессора: а, б – варианты сборки рессоры

Тарелки изготовляют методом холодной или горячей штамповки из листовой кремнистой стали толщиной 0,5–10 мм с последующей термической обработкой (закалка и отпуск).
Силовая характеристика тарельчатых рессор имеет такой же вид, как и для кольцевых рессор (рис.б).

Торсионные рессоры

Торсионные рессоры представляют собой прямой стержень (торсион) 1, один конец которого укреплён на втулке 2, установленной, например, на раме тележки, а другой жёстко связан с рычагом 4, который соединяется с обрессоренной частью, например, с надрессорной балкой. Возможно соединение через торсион буксы, с рамой тележки. Второй опорой стержня 2 служит подшипник 3, также укреплённый на раме тележки. Стержень к втулке и рычагу крепится с помощью шлицевых соединений. Так как один конец вала жёстко закреплён на раме, то нагрузка, передаваемая на рычаг от надрессорной балки или буксы подвергает вал скручиванию. Вследствие деформации вала вертикальные перемещени надрессорной балки или буксы относительно рамы тележки совершаются упруго.
Торсионы изготовляются из специальной хромоникельмолибденовой стали и подвергаются тщательной термической обработке.
Следует отметить, что в отличие от витых пружин торсион испытывает деформацию чистого кручения, поэтому материал торсиона используется лучше, чем у пружины. По сравнению с винтовой пружиной из круглого прутка масса эквивалентного торсиона существенно меньше. Однако стоимость изготовления торсиона и устройств для его крепления выше, чем у пружины. Торсионные рессоры применяются в некоторых тележках заграничных вагонов.

Рис. 10. Торсионная рессора: 1 – торсион; 2 – втулка; 3 – подшипник; 4 – рычаг;
L – длина торсиона; а – плечо рычага; f – линейное перемещение
конца рычага; Р – нагрузка на торсион

Резиновые рессоры

Вследствие высокой удельной энергоёмкости и значительного внутреннего трения резины, во многих случаях целесообразно использовать её в рессорном подвешивании. В вагонах используют резиновые рессоры с различными видами деформации: сжатия (рис. а), сдвига (рис. б), а также сложного сопротивления (рис.в), когда действующая сила вызывает одновременно деформации сжатия и сдвига.
Резиновые рессоры изготовляют с металлическими армировочными пластинами 1 (рис. а), которые прочно скрепляют с резиной 2 (рис.а) вулканизацией или склеиванием.
На рис. а представлена резиновая рессора сжатия. Такие рессоры используются в тележках вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний и уменьшения шума, в поглощающих аппаратах пассажирских вагонов.

Резиновые рессоры и их силовые характеристики: а – рессора,
работающая на сжатие; б – работающая на сдвиг; в – работающая на сжатие и сдвиг;
г, д – силовые характеристики; 1 – армировочная пластина; 2 – резиновый элемент

Применение резиновых рессор позволяет существенно снизить уровень динамических нагрузок необрессоренных масс ходовых частей.
Резиновая рессора при малых деформациях (до 20 % при сжатии и до 35 % при сдвиге) имеет линейную силовую характеристику (рис. г, д), которая при больших прогибах становится нелинейной. Вследствие сил внутреннего трения резиновой рессоры жёсткость её при нагружении и разгрузке неодинакова. Поэтому диаграмма работы такой рессоры (рис. д) представляет замкнутую кривую, верхняя часть которой показывает зависимость между нагрузкой и прогибом рессоры при её нагружении, а нижняя часть – при разгрузке.
Резиновые рессоры, работающие на сдвиг (рис. б) также имеют нелинейную характеристику жёсткости, которая с увеличением деформации уменьшается.
Резиновая рессора (рис.в), воспринимающая одновременно нормальные и касательные силы, имеет вертикальную деформацию, равную геометрической сумме деформаций сжатия и сдвига.

Пневматические рессоры

Одним из современных направлений в улучшении динамических и ходовых качеств подвижного состава является применение пневматических рессор. Такими рессорами оборудованы, например, тележки ТСК-1 высокоскоростных пассажирских вагонов РТ-200. Эти рессоры способны поддерживать положение кузова на одном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки, что достигается за счёт изменения движения воздуха в рессоре. Кроме того, они имеют высокую выносливость, малую массу и обладают вибро- и шумогасящими свойствами. Недостаток пневмоподвешивания – сложность конструкции, так как его работа требует наличия источника питания рессор воздухом, системы трубопроводов и арматуры.
В рессорном подвешивании вагонов применяются пневматические рессоры баллонного (рис. а), диафрагменного (рис. б) и смешанного (рис. в) типов.

Пневматические рессоры: а – баллонного типа; б – диафрагменного типа; в – смешанного типа;
1 – резинокордная оболочка; 2, 3 – нижняя и верхняя опоры; 4 – узлы соединения с опорами; 5 – патрубок;
6 – кольцо; 7 – корпус; 8 – диафрагма; 9 – рессора; 10 – опора; 11 – трубопровод; 12 – соединительный узел;
13 – надрессорная балка; I – диафрагменная часть; II – баллонная часть

Пневморессора баллонного типа (рис. а) состоит из резинокордовой оболочки 1, нижней 2 и верхней 3 опор, опоясывающего кольца 6, узлов соединения 4 баллонов с верхней и нижней опорами. В верхней опоре имеется патрубок 5 для подвода сжатого воздуха.
На рис. б показана пневморессора диафрагменного типа, которая состоит из металлического корпуса 7, диафрагмы 8, резиновой рессоры сжатия 9, опоры 10, трубопровода подачи сжатого воздуха 11, узлов соединения диафрагмы с корпусом 12. На диафрагму 8 опирается надрессорная балка 13 тележки. В случае отказа системы подачи сжатого воздуха надрессорная балка 13 будет опираться на опору 10 через резиновую рессору 9, что предотвращает разрушение диафрагмы 8. Пневморессоры диафрагменного типа получили наибольшее распространение, так как они имеют регулируемые параметры вертикальной и горизонтальной жёсткости.
Пневморессоры смешанного типа (рис. в) имеют диафрагменную часть I и баллонную часть II.
Система пневматического подвешивания вагона (рис.ниже) обычно состоит из пневморессоры 3 с дополнительным резервуаром 1, который снабжён дросселем (калиброванным отверстием) 2, регулятора положения кузова 4, трубопровода 5, главного резервуара 6 и компрессора 7.

Пневматическое подвешивание вагона:
а – общая схема; б – положение золотника при повышении нагрузки; в – положение золотника при уменьшении нагрузки; 1 – дополнительный резервуар; 2 – дроссель; 3 – пневморессора; 4 – регулятор положения кузова; 5 – трубопровод; 6 – главный резервуар; 7 – компрессор; а – канал к пневморессоре; б – канал в золотнике; в – выемка в золотнике

При увеличении нагрузки происходит сжатие пневморессоры 3. При этом отверстие в золотнике регулятора положения кузова соединяется с каналом и сжатый воздух из главного резервуара 6 поступает в пневморессору. Кузов вагона приподнимается пневморессорой на прежнюю высоту. При уменьшении нагрузки кузов вагона поднимается вверх, при этом выточка в золотнике регулятора положения кузова соединяет пневморессору с атмосферой. Давление в пневморессоре уменьшается и кузов опускается на заданную высоту, при которой все отверстия в золотнике перекрываются (положение «перекрыша»). Таким образом, происходит автоматическое регулирование давления воздуха в пневморессоре и поддержание кузова вагона на определённой высоте при изменении его загрузки.
В пневматическом рессорном подвешивании с регулированием давления статический прогиб – понятие условное, так как высота пневморессор, благодаря работе регулятора положения кузова, остаётся неизменной, независимо от нагрузки. Поэтому в качестве этого параметра для пневматического подвешивания и упругих пневмоэлементов используется так называемый эквивалентный статический прогиб, определяемый как отношение номинальной грузоподъёмности к его номинальной жёсткости.
Для рассмотренных конструкций пневморессор характерно наличие диссипации энергии колебательного процесса при вертикальных деформациях. При колебаниях кузова вагона, во время движения по неровностям пути золотник регулятора находится в положении «перекрыша», так как перемещения кузова незначительны. Однако внутренний объём пневморессоры будет меняться. Так, например, при сжатии воздух из рессоры 3 перетекает в дополнительный резервуар 1 через дроссельное отверстие 2 и наоборот. Это обеспечивает некоторое рассеивание кинетической энергии, аналогичное гидравлическому гасителю колебаний.

Читайте также:  Ультразвуковое упрочнение (УЗУ)
Ссылка на основную публикацию