Пневматична підвіска вантажного автомобіля

Головна »Пневматична підвіска вантажного автомобіля

Принцип роботи пневматичної підвіски автомобіля.

Характеристика підвіски впливає на безліч експлуатаційних якостей автомобіля: плавність ходу, комфортабельність, стійкість руху, довговічність, як самої машини, так і цілого ряду її вузлів і деталей. У важких дорожніх умовах саме можливості підвіски, а зовсім не потужність двигуна, визначають середні і максимальні швидкості руху.
Досвід експлуатації вантажних автомобілів показує, що на нерівних дорогах середня швидкість руху падає на 35-40%, витрата палива збільшується на 50-70%, міжремонтний пробіг зменшується на 35-40%. При цьому продуктивність автотранспорту знижується на 32-36%, а вартість перевезень зростає на 50-60%. До цього слід додати втрати, зумовлені перевитратою металу, палива, гуми і додатковими витратами робочої сили. Для зменшення цих втрат можна або покращувати дороги, що дорого, або удосконалювати підвіски автомобіля, що ще дорожче, але в перерахунку на тисячі автомобілів виявляється дешевше.

Все ж і дороги з рівною поверхнею пред'являють до підвіски дуже жорсткі вимоги. Адже швидкості постійно зростають, а вимоги до керованості і стійкості автомобілів і автопоїздів посилюються. Розміщення трисекційних пневмоелементи.

в балансирной підвісці задніх мостів автомобіля Tatra-815

Аналіз конструкцій автомобілів показує, що ваговий коефіцієнт використання автомобіля, який визначається відношенням корисного навантаження до власної ваги, безперервно збільшується. Прагнення до мінімального власної ваги, збільшення вагового коефіцієнта використання автомобіля і максимальної комфортності призводить до того, що підвіски зі сталевими ресорами вже не

завжди здатні вписуватися в вимоги до них. У багатьох випадках підвіска повинна забезпечувати:

- максимальну плавність ходу при відсутності значних взаємних зсувів підресорених і безпружинних частин автомобіля;

- мінімальний просвіт між кузовом (шасі) і осями;

- сталість висоти підніжки або рівня підлоги при зміні навантаження.

При лінійних характеристиках традиційних пружних елементів не вдається домогтися прийнятної частоти власних коливань, що дорівнює 90-120 хв-1, що змушує конструкторів звертатися до пружним елементам з нелінійної, прогресивною характеристикою: пневматичним або гідропневматичним, що володіє цілим рядом достоїнств.

По-перше, ці пружні елементи мають більшу енергоємність в основному робочому діапазоні і при великих прогинах, а значить, забезпечують зниження амплітуди коливань, зменшення кількості енергії, що поглинається амортизаторами, спрощують регулювання. При цьому в підвісках зі сталевими пружними елементами прогресивна характеристика досягається тільки за рахунок сильного ускладнення конструкції.

Друге гідність - легкість автоматичного регулювання жорсткості і динамічного ходу підвіски відповідно до умов навантаження, що дозволяє отримати велику плавність ходу і поліпшити інші експлуатаційні якості. При однакових розмірах пружного елемента підвіска дозволяє мати високий ступінь уніфікації для автомобілів різної вантажопідйомності зі значною різницею у величині підресорених мас. Це третє гідність. По-четверте, пневмоелементи мають надзвичайно високу довговічність, недосяжну для сталевих пружних елементів. Наприклад, балони автобусів GMC виходжують до 1 млн. Км.

Постійне положення кузова полегшує забезпечення правильної кінематики підвіски і рульового приводу, знижується центр ваги автомобіля і, отже, підвищується його стійкість. При будь-якому навантаженні забезпечується належне положення фар, що підвищує безпеку руху в нічний час. Це - п'ять. По-шосте, для поліпшення стійкості автомобіля при гальмуванні на пневмоподвеску часто покладається ще одна функція: точно регулювати гальмівні зусилля на колесах в залежності від зміни навантажень на них.

Підвіска сучасного (вантажного) автомобіля складається з трьох основних вузлів:
1. Пружні елементи, що сприймають динамічні навантаження між кузовом або рамою автомобіля і дорожнім полотном.
2. Елементи, що гасять коливання підвіски.
3. Вузол, який відповідає за стабілізацію автомобіля відносно площини дороги.

На даний момент на вантажівках використовуються різноманітні конструкції підвіски автомобіля і інженерні рішення пружних елементів. В першу чергу, це самі покришки автомобіля, які ефективно поглинають дрібні нерівності дорожнього полотна. Чим більше колесо і менше тиск в ньому, тим більше перешкода автомобіль долає без великого впливу навантаження на раму. Великовантажні кар'єрні самоскиди з їхніми величезними колесами взагалі обходяться без додаткових елементів підвіски, так як їх покришки ефективно гасять дорожні нерівності. Тихохідні колісні трактори та спецтехніка в вигляді пружного елемента задовольняються лише повітрям в покришках.

Другими за віком і частоті застосування на сучасній техніці пружними елементами є ресори. Вони бувають різної конструкції, мають різну технологію виготовлення, але саме вони найбільш масово застосовуються на сучасних вантажівках, і їх можна зустріти як на магістральних тягачах, так і на будівельній техніці, розвізних міських машинах, військових і гоночних вантажівках. Якщо раніше на вантажівки встановлювали товсті пакети коротколістових ресор, то на сучасних машинах кількість ресор значно зменшили, аж до однієї на деяких моделях, а довжину збільшили, що поліпшило плавність ходу і знизило вага конструкції. Якщо європейські виробники воліють довгі ресори, то їх колеги в США короткі. Тому вантажівки з Північноамериканського континенту більш жорсткі на ходу.

Пневмопідвіска широке поширення в Європі і США отримала років 30-40 назад. Головна її перевага в порівнянні з ресорної в меншій вазі, її витратні матеріали дешевше, і вантажівка має кращу плавність ходу. Заводська ціна вантажівки з пневмопідвіскою вище, ніж машини з ресорної, але заміна подушки в процесі експлуатації дешевше, ніж цілої ресори. Крім того, вантажівки з пневмопідвіскою менше розбивають асфальт доріг, тому магістральні тягачі найчастіше комплектуються пневмобаллонамі. Мінус такої підвіски в тому, що вона вимагає додаткових повітряних кранів і трубок і більш потужного повітряного компресора. Ця система боїться вологи і дорожньої бруду, тому на будівельній техніці чаші застосовують ресорну підвіску. Правда, є голландські виробники важкої будівельної техніки Terberg і Ginaf, які активно застосовують пневмоподвеску власної конструкції на самоскидах.

Пневмоподушки не мають жорсткого зв'язку з рамою вантажівки, і щоб міст не «гуляв», в конструкції підвіски автомобіля застосовують поздовжні і поперечні реактивні тяги. Це теж ускладнює і здорожує конструкцію.

У разі застосування четирехбаллонной схеми підвіски моста крім двох (як правило) поздовжніх реактивних тяг потрібна установка поперечної (частіше V-подібної) тяги. Якщо виробник встановлює на мосту дві пневмоподушки, то в конструкції підвіски застосовують напівресор (правильно називати реактивні тяги). Жорсткість конструкції збільшується, тоді поперечна тяга ставиться одна або взагалі обходяться без неї. Саме сайлент-блоки і втулки реактивних тяг вимагають уваги і періодичного ремонту і заміни. За нормальною європейською дорогах тяги виходжують 250-350 тис. Км. У наших умовах їх навряд чи вистачить більш ніж на 200 тис. Км. Якщо позіхнув момент заміни реактивної тяги, то можна «потрапити» на ремонт хрестовин, якщо, звичайно, раніше момент сили, який не збігається з віссю автопоїзда через розбиті втулок, що не розгорне твій вантажівка поперек дороги на ожеледі.

Слід зазначити, що сучасні виробники вантажної техніки широко застосовують комбіновану підвіску, що складається з ресор і пневмоелементов.

На просторах північноамериканського континенту на будівельній техніці широко застосовуються гумові суцільнолиті подушки як пружний елемент. Така підвіска значно легше ресорної, і у неї немає недоліків, властивих пневмоподвеске. Ціна гумової підвіски не сильно відрізняється від ресорної. Зате вона досить жорстка, і без пневмопідвіски сидіння водія не обійтися. На жаль, такий тип підвіски майже не поширений в Європі.

Торсіони застосовуються в основному на військовій техніці. Правда, на знаменитих вантажівках марки Tatra в деяких будівельних моделях торсіони застосовуються широко як самостійно, так і в комбінації з пневмобаллонамі. На легких розвізних вантажівках японських і корейських виробників передню незалежну підвіску іноді виконують на торсионах.

Пружини застосовуються в основному на повнопривідних машинах підвищеної прохідності з незалежною підвіскою коліс. У німецькій армії достатню кількість вантажівок MAN, мають колісну формулу 6х6 і незалежну пружинну підвіску всіх коліс.

Для того щоб гасити розгойдування вантажівки в конструкції автомобіля застосовуються амортизатори. Вони можуть бути як одностороннього, так і двостороннього дії. На даний момент амортизатори, як правило, гідравлічні. На європейських автобанах і в європейському кліматі амортизатори «живуть» 300-400 тис. Км. На наших дорогах навантаження на підвіску зростає в кілька разів. українські ями і морози можуть «вбити» амортизатори і за 10 тис. км: вони течуть, розбиваються гумові втулки або відриваються «вуха».

Спортивні вантажівки, машини спецпризначення і військова техніка комплектуються гідропневматичними стійками. Це не новий винахід, так як на військовій техніці вони використовуються давно. Але порівняно недавно ці стійки стали застосовувати і на цивільній техніці.

Гідропневматичні стійки є свого роду активними амортизаторами, ефективно сприймають підвищені навантаження і гасять коливання великої амплітуди. Вони можуть змінювати свою жорсткість і інші характеристики в залежності від умов експлуатації. Застосовуються вони, як правило, на вантажівках з ресорної підвіскою. Такі машини з такою підвіскою витримують стрибки з трампліну і польоти на кілька десятків метрів без наслідків для вантажівки. український КамАЗ-4911 чудово продемонстрував можливості такої підвіски на всіляких ралі-рейдах і демонстраціях військової техніки.

Протягом останніх двох років на спецмашини і не тільки на них стали встановлювати гідропневматичні стійки нового покоління. Тепер вони виконують роль не тільки гасителів коливань, але і роль пружного елемента. Вантажівки з такою стійкою не потрібні ні ресори, ні пружини, ні торсіони. Це здорово полегшує конструкцію. Характеристики таких гідропневматичних стійок можна змінювати з кабіни, варіюючи кліренс, жорсткість, хід підвіски і навіть нахиляти автомобіль вліво-вправо або вперед-назад. Такі стійки добре вписуються в конструкцію автомобіля з незалежною підвіскою коліс, і такого всюдихода вже не загрожує діагональне вивішування коліс в складних дорожніх умовах. Гідропневматичні стійки нового покоління почали встановлювати на свою техніку такі виробники, як Ginaf і Terberg. Поки боязко ці стійки пропонують виробники причіпної техніки на підвісці напівпричепів. Швидше за все, ця конструкція отримає подальше поширення і більш широке застосування.

Третій, обов'язковий елемент підвіски, про який необхідно сказати - це стабілізатори поздовжньої і поперечної стійкості (стабілізатори крену). Головне їхнє завдання - вирівняти автомобіль відносно площини дороги при кренах останнього і забезпечити максимально щільний контакт колеса з дорогою. Якщо раніше стабілізатори ставили на ресорні вантажівки тільки на передній міст, то з-за зростання швидкостей і навантаження наступним кроком стало повсюдне їх застосування на провідних мостах. Слабкою ланкою стабілізаторів є пластикові втулки, які вимагають періодичної заміни і догляду. В українських умовах вони не виходжують більше 200 тис. Км. Можна обійтися і без них, але, як показує мій досвід, в такому випадку підвищеного зносу схильні реактивні тяги, пальці ресор і далі за списком.

Якщо років п'ять тому на мостах з пневмопідвіскою стабілізатори поперечної стійкості встановлювалися в обов'язковому порядку, то впровадження електроніки в сучасних вантажівках дозволило відмовитися від залізних конструкцій стабілізаторів. Тепер електроніка стежить за цим і, переганяючи повітря в пневмобаллонах, вирівнює крен автомобіля. Ті ж функції виконують і гідропневматичні стійки нового покоління.

Світ підвіски вантажних автомобілів дуже різноманітний, і застосування тих чи інших її типів залежить від призначення автомобіля, національного менталітету і гаманця клієнта. Але ми постаралися в цій статті розглянути найбільш поширені варіанти, найчастіше зустрічаються на дорогах, і трохи розповіли про перспективні розробки, які, цілком можливо, в недалекому майбутньому з'являться на комерційних автомобілях.