Меню Рубрики

Установка пневморессор на грузовик

tropu › Блог › Пневмо-подвеска в дополнение к рессорам.

Хочу коснуться темы пневмоподвесок. У меня в машине установлены на каждую подушку отдельный ресивер. И я постоянно вынужден оправдывать их наличие. То мастеру который устанавливает мне пневму, то экспертам которые уже переставили кучу подушек и вовсю вопят что и так все клево! Но тут я считаю во всю преобладает эффект ошибки выжившего когда с ресиверами есть только я и никто не знает какого это — с ресиверами. Предлагаю чуть вспомнить курс школьной физики.
Все расчеты упрощены для понимания и не претендуют на большую точность.
Коснусь я сегодня мостовых рессорных машин. Для безрессорных ситуация другая, потому что там один упругий элемент а тут их два. Первый это рессора, которая имеет нелинейную жесткость, т.е. Чем больше мы ее прогибаем тем она сильнее нам сопротивляется. Это стоит учитывать при установке баллонов.
Предположим баллоны имеют диаметр 15 см (площадь опоры подушки 176,7 см), в полностью сжатом состоянии 4 см, в нормальном (когда автомобиль стоит) 14 см. Тогда получается что:
объем подушки в нормальном состоянии равен 2,47литра
объем подушки в полностью сжатом состоянии равен 0,71 литра
Предположим я в машину гружу 800 кг как по паспорту. А подушками выставляю уровень как на пустой машине. По 400кг на подушку. Итак давление в подушке нужно выставить 400кг / 176,7 см2 = 22 bar
Еще важно вспомнить закон Бойля-Мариота. Его суть в том что давление помноженное на объем есть величина постоянная.
Это все нам пригодится позже.
Подушку ставят с целью выровнять положение уровня рамы при полной загрузке автомобиля ну и что бы было комфортно. С комфортом не всегда получается потому что нет ресиверов. Рассмотрим подробнее ситуацию без ресиверов.
Предположим сжалась одна из подушек полностью — яма или вывешивание, неважно. Значит объем уменьшился до 0,71л. И согласно закону Бойля-Мариота давление стало (22*2,47)/0,71 = 76 bar. Чтобы достичь этого вам нужно приложить к подушке 400*76/22 = 1381кг. Не забываем что еще упругость рессоры тут присутствует. А она в сжатом состоянии тоже имеет весьма приличное усилие, которое серьезно возрастает вэтом положении.
В итоге подвеска работает в гораздо меньшем возможном диапазоне на сжатие и вы чувствуете как сыпется позвоночник в трусы и не покидает ощущение арматур вместо рессор.
А теперь предположим мы подключили к подушке ресивер литров на 5. Желательно шлангом потолще. Теперь у нас в нормальном состоянии 7.47л., а в сжатом 5.71л.
По старой схеме считаем давление в сжатом состоянии: (22*7,47)/5,71 = 28,71 bar. Давление выросло всего на 25%. И усилие требуемое на сжатие подушки равно 400*28,71/22 = 522 кг.
Таким образом подушки с ресивером практически равномерно дополняют работу рессоры во всем ее диапазоне работы. Чем больше объем ресиверов тем равномернее дополнительное усилие баллонов. Ключевой момент — толстые шланги между ресивером и подушкой чтобы это было как один объем.

Все проверено на личном опыте путем проб и ошибок, когда мечты о мягком ходе были разбиты тупым вкатыванием подушек к рессорам. Жду физиков и математиков в комменты.

источник

Доработка конструкции грузовиков

Технологии производства постоянно совершенствуются и появляются все больше возможностей, в том числе и для доработки автомобиля.

Давайте для начала проясним, что любой автомобиль — это продукт, созданный в содружестве инженерных мыслей, маркетинга и дизайна. Итак, в автомире все устроено по принципу: в предсерийном автомобиле на выставке в приоритет идет дизайн, в номинации «Двигатель года» важна инженерная составляющая, а вот в серийном автомобиле именно маркетинг берет на себя основную «скрипку».

Несложно догадаться, что продукт идущий в серию теряет часть самых передовых мыслей создателей, так как большинство этих самых передовых решений нецелесообразно внедрять в потоковый продукт. Как итог – совершенный продукт с выставки по пути до конвейера теряет часть оригинальных черт и мыслей и становиться вполне обычным, зачастую ничем не примечательным. Сделано это не только для уменьшения итоговой стоимости автомобиля, но и для снижения возможных рисков, связанных с поломкой и гарантией.

Помимо этого, готовый серийный продукт производитель адаптирует под конкретный рынок, таким образом он теряет или приобретает те или иные части конструкции и варианты исполнения. С одной стороны, таким образом получается продукт, приспособленный для «жизни» в конкретном регионе, с другой стороны даже в рамках имеющейся конструкции мы можем недополучить нужные нам опции и вариации. К примеру – многие производители на рынок России ввозят автомобили максимально удешевленные (лишенные стабилизаторов поперечной устойчивости, блокировки дифференциала, кондиционера и т. д.) да, — это удешевляет продукт, но автомобиль теряет часть потребительских свойств.

Читайте также:  Установки для перегонки бензина

Для максимально гибкой адаптации автомобиля под конкретные задачи как раз-таки и служат доработки конструкции.

Мы остановимся, лишь на тех доработках, которые актуальны и главное безопасны для грузовиков, остальные оставим за бортом нашего внимания.

Виды доработок конструкции

Доработки конструкции можем разделить на:

Дооборудование автомобиля тем, что есть на этом автомобиле на других рынках (стабилизатор, коробка отбора мощности, мкпп 6 ступеней, кондиционер и т. д.)

Все остальные изменения, это доработки, которые чаще всего необратимо меняют свойства и характеристики автомобиля и к ним необходимо подходить очень внимательно и грамотно, т.к. любое изменение влияет на безопасность. Исходя из того, что каждый выпускаемый в серию автомобиль производитель проектировал, изготавливал, испытывал и адаптировал не один месяц и год, при всех за и против, это все-таки гармоничный продукт, т.е. мощность двигателя соответствует ходовым и грузоподъемным возможностям шасси, и любое изменение в этой конструкции меняет баланс. Чаще всего при внесении изменений в одно из звеньев «цепи» готового авто, автоматически появляется необходимость вносить коррективы в остальные для полной балансировки. Остерегайтесь сервисов, где готовы выполнить любое ваше желание не вникая в возможность дальнейших последствий изменения конструкции. Только грамотный специалист с большим опытом точно знает, что и где можно изменить, а что лучше не трогать вовсе.

Доработка, подготовка автомобиля к перегрузу.

Это наиболее востребованная доработка при эксплуатации грузовиков.

Связана она с тем, что с одной стороны в нашей стране пока еще недостаточно контролируется сфера доставки грузов, с другой стороны желание «перегрузить» это ментальное желание большинства перевозчиков России.

Для начала хочу развеять миф – ни одна из мер (усиление рессор, установка пневмоподвески и т.д.) не меняет грузоподъемность автомобиля, ни паспортную, ни фактическую. Эти меры лишь снижают риск безвозвратно повредить конструкцию, и что главное, снизить риск возникновения аварийных ситуаций на дорогах при перегрузе.

Итак, стоит задача сохранить жизнеспособность автомобиля и его безопасность, и при этом автомобиль должен перевозить больше положенного.

Мы призываем владельцев не перегружать автомобили, а уж если не удается этого избежать, то позаботьтесь об окружающих и о себе – подготовьте автомобиль.

  • Автомобиль должен быть полностью исправен.
  • Усиление рессор позволяет при перегрузе сохранить способность автомобиля остаться послушным, однако, обратная сторона этого проявиться в сложности управления пустого транспортного средства.

Сразу хотим оговориться, мы говорим о пневмоподвеске, которую устанавливают в дополнение к штатной (чаще всего) рессорной подвеске грузовика, а не взамен неё, именно за счет этого и появляются дополнительные возможности сохранить безопасность при эксплуатации автомобиля.

Такой вид доработки автомобиля позволяет:

  • уменьшить нагрузку на штатную подвеску;
  • перераспределить нагрузку на раму автомобиля более равномерно;
  • нивелировать последствия неправильного распределения груза;
  • при установке пневмоподвески с несколькими контурами конструкция позволяет очень гибко располагать груз в отсеке, корректировать клиренс и распределение нагрузки избирательно.

В конечном итоге все эти меры противостоят перегрузам и позволяют автомобилю оставаться безопасным даже при очень жестких условиях работы.

Резюмируя призываем: «Если, вы сознательно идете на нарушение правил перевозки грузов, то позаботьтесь о безопасности, подготовьте свой автомобиль»! А наша команда с удовольствием поможет сделать это правильно, последовательно и безопасно. Позвоните нашему мастеру, мы можем помочь Вам в решении любых вопросов доработки конструкций грузовых автомобилей.

источник

Воздух против стали

Пневматические рессоры используются на транспортных средствах давно, очень давно: эксплуатация вагона-конки с пневматическими упругими элементами началась в 1847 г.

Первые упоминания о пневматических подвесках в патентных архивах США относятся к 1880 г. В 1888 г. Данлоп не только изготовил первую пневматическую шину, но и предложил первую пневматическую подвеску для автомобиля. Однако лишь в 1909 г. появился автомобиль Коуей с пневматической подвеской, да и то только на выставке.

На рубеже 20-30-х годов прошлого века французские, итальянские и чешские автомобильные компании выпустили ряд моделей с пневматической подвеской, как правило, телескопического типа — то есть без применения резинокордовой оболочки. Пневмопружины телескопического типа, несмотря на свою дороговизну, отличались плохой герметичностью, а применение пневморезиновых элементов сдерживалось их небольшой долговечностью вследствие несовершенства технологии изготовления.

Подвеска подкатной тележки Doll, использующейся в скандинавских сцепках

За океаном североамериканская компания Firestone Tire & Rubber начала свои эксперименты с пневматическими двухгофровыми пневмобаллонами в начале 30-х годов. Через несколько лет экспериментальные работы дошли до полевых испытаний. В 1935-1939 гг. несколько опытных автомобилей Бьюик и Плимут были оснащены пневматическими рессорами.

Резинокордовый пневмобаллон, по существу, представляет собой бескамерную шину. Камерная и бескамерная шины должны существенно отличаться между собой. Дело в том, что воздух проходит через резину. Конечно, автомобильные камеры стараются делать из более воздухонепроницаемой резины, но воздух все равно проходит. В камерной покрышке воздух, прошедший через резину камеры, просто выходит наружу. Шина постепенно спускает, и только. В бескамерной шине воздух может накапливаться в стенках, приводя к расслоению резины и корда. Поэтому баллон пневмоподвески был для резинотехнической промышленности 30-х годов большим достижением.

Передняя независимая подвеска Volvo с двойными поперечными рычагами для тяжелых грузовиков обеспечивает отличное сцепление колеса с дорогой и управляемость на ухабах и ямах

За период до 1938 г. в США было выпущено около 50 различных типов пневматических подвесок. Однако резинокордные элементы с хлопчатобумажным кордом не могли обеспечить высокий ресурс пневмоподвеске.

В 1938 г. компании Firestone удалось заинтересовать крупнейшего в США производителя автобусов — концерн Дженерал Моторс — в установке пневматической подвески на разрабатываемые модели. Мировая война задержала внедрение нового типа подвески. Первый автобус с пневматической подвеской был протестирован только в 1944 г. В ходе этих испытаний были задокументированы неоспоримые преимущества пневмоподвески — в плавности хода прежде всего.

Наиболее часто используемый круглый пневмобаллон

Потребовалось еще несколько лет интенсивных исследований и испытаний, прежде чем в 1953 г. на конвейер были поставлены первые автобусы GM с пневматическими пружинами. В условиях реальной эксплуатации пневмоподвеска продемонстрировала высокие эксплуатационные качества и надежность. Даже после пробега в 1 млн миль пневматические элементы не требовали замены. Вслед за автобусами пневматические подвески стали появляться на грузовиках. Средняя наработка на отказ пневмобалона составляла 1 млн км, в то время как стальные рессоры выходили из строя примерно после 200 тыс. км. Секрет успеха резинокордовых оболочек заключался в применении нейлонового корда — синтетического полиамидного волокна, изобретенного американской компанией DuPont.

В Европе в 1955 г. немецкие фирмы Континенталь и Метцлер на выставке в Германии показали первые образцы пневмоподвесок. В конце 1957 г. в Германии был запущен в производство автобус MAN 760 UO1 с пневматическими пружинами. Немцы знали толк в полиамидных волокнах. Еще в 1943 г. в Германии было создано промышленное производство поликапролактама, из которого делали корд для авиационных шин, парашютный шелк, буксировочные тросы для планеров. Наличия одного только синтетического корда для создания высокопрочной оболочки пневмобаллона — мало. Нужна еще технология, увеличивающая сцепление каучука с кордом.

Экспериментальная ось BPW ECO Vision на карбоновой основе

В США в 1957 г. были представлены несколько моделей тяжелых грузовиков, имевших в стандартном исполнении пневматическую подвеску передней и задних осей. В декабре 1958 г. на выставке в Чикаго GMC показала тягач модели DLR 8000 с кабиной над двигателем, передняя подвеска которого была не только пневматической, но и независимой. До этого тяжелые грузовики с независимой подвеской производила (и производит) в Европе лишь компания TATRA.

В Советском Союзе работы по пневматическим подвескам велись лишь после внедрения таких систем на Западе. Круглые двойные пневматические баллоны размером 250×200 отечественного производства (НИИШП) установили в заднюю ось автобуса ЗИЛ-158. Благодаря применению пневматики удалось получить плавность хода, соизмеримую с увеличением листовой рессоры более чем в 1,5 раза. Правда, такая замена привела бы к тому, что кузов автобуса без нагрузки поднялся бы на 20 см. При стендовых испытаниях пневморессора НИИШП, созданная совместно с НАМИ, выдержала 6 млн циклов без выхода из строя. Для каркаса пневмобаллонов использовали капроновый корд 14К, имеющий прочность 14-15 кг.

Комбинированная — рессора-пневмобаллон — подвеска сохраняет геометрическую жесткость, но обеспечивает лучшую плавность хода

Пневматические подвески конструкции НАМИ устанавливались на автомобили ЗИЛ-164, представляющие собой ходовую лабораторию. Пневмобаллоны устанавливались также в задней подвеске автобуса ЛАЗ-695, получившего обозначение ЛАЗ-695Э.

Испытания, проведенные совместно с автозаводом им. Лихачева, показали, что экспериментальный ЗИЛ-164 может быстрее передвигаться по плохой дороге, чем ГАЗ-51 и новый грузовик ЗИЛ-130. Автобус ЛАЗ-695Э прошел по булыжной дороге плохого качества 25 тыс. км.

НАМИ-ЛиАЗ-158М тоже был на пневмоходу

В первых пневматических подвесках применялись круглые пневмобаллоны, состоящие из одного, двух, или нескольких расположенных друг над другом элементов торообразной формы. Использовались удлиненные пневмобаллоны с закругленными торцами, также состоящие из двух-трех «этажей», и диафрагменные пневматические упругие элементы в различных вариантах. Пневмобаллоны с резинокордовыми оболочками круглой формы используются по сегодняшний день. Они обладают большой долговечностью и грузоподъемностью, компактны и удобны для массового производства.

ЛиАЗ-677 01 на пневмоходу стал родоначальником самых массовых городских автобусов в СССР, прозванных в народе «скотовозами». Но для своего времени это была прогрессивная машина

Однако пневматические рессоры баллонного типа имеют ряд недостатков. Динамическая и статическая жесткости круглого пневмобаллона значительно отличаются. Пневмобаллоны круглой формы не обеспечивают собственные колебания с частотой ниже 1,3-1,5 Гц даже при использовании значительных дополнительных объемов воздуха.

Дело в том, что грузоподъемность пневматической рессоры определяется произведением давления на эффективную площадь. У круглого баллона эффективная площадь значительно зависит от радиуса закругления оболочки — она растет с увеличением деформации. Также с увеличением деформации растет давление в баллоне. Увеличение сразу двух множителей при сжатии не позволяет получить малые частоты колебаний и поэтому приходится применять дополнительный объем.

Для дополнительного объема воздуха первоначально использовали пространство внутри полой оси. В силу технологической сложности и недостаточной надежности от этого решения вскоре отказались. Совсем недавно к забытому решению вернулась компания BPW, предложившая оси Eco Vision.

Удлиненные пневмобаллоны уже не используются. Их преимуществом была небольшая ширина, которая позволяла устанавливать пневматическую подвеску вместо обычных многолистовых рессор. Баллоны длиной 1,7 м позволяли по технологиям того времени обеспечить нагрузку до 10 т. Но при равных площадях круглого и удлиненного баллонов грузоподъемность круглого будет в 1,5 раза выше. Удлиненные баллоны сложны в производстве, им тоже требуются дополнительные объемы воздуха.

Схема гофрированного двухэтажногобаллона

В настоящее время широкое распространение получили диафрагменные элементы трубчатого типа — «рукава». В таких пневматических рессорах изменение объема, а значит, и пропорциональное увеличение давления, изменяется аналогично тому, как это происходит в 2-3-секционных круглых баллонах, а изменение эффективной площади происходит по-другому — увеличивается только в крайних положениях. Поэтому пневматические подвески этого типа имеют малые собственные частоты и не нуждаются в применении больших дополнительных объемов. Однако пневморессоры диафрагменого типа предъявляют повышенные требования к резино-кордовой оболочке, так как она подвергается большему изгибу. Конструктивные особенности таких рессор не позволяют снизить минимальное давление меньше 3 бар, так как при низком давлении оболочка не будет нормально облегать основание.

Пневмобаллоны также служат для подъема или опускания осей автомобиля или прицепа. Амортизирующей роли при этом они никакой не несут

Первые отечественные опытные диафрагменные упругие элементы были созданы на кафедре Колесные машины МВТУ им. Баумана и в ОКБ Ленинградского шинного завода. Они получили обозначение Д 330-90 и были установлены в задней подвеске автомобиля ГАЗ-63. Пневморессора обеспечивала ход 200-250 мм и полную статическую нагрузку в 1,5-2 т. Такая грузоподъемность была избыточной для ГАЗ-63. При минимальной статической нагрузке давление в упругом элементе было меньше 2 бар.

Тандемная пневмоподвеска широко применяется на американских грузовиках

Велись в СССР опытные работы по независимым подвескам тяжелых грузовиков. Так, в 1957 г. начались работы по проектированию независимой передней торсионной подвески для 10-тонного грузовика ЯАЗ-210Е. Работа велась для повышения плавности хода и проходимости тяжелых автомобилей ЯАЗ. Грузовик прошел испытания пробегом 15 тыс. км. Был выявлен ряд конструкционных недостатков подвески и установлена необходимость проектирования специального рулевого управления. Также требовалось принять меры по предотвращению скручивания лонжеронов рамы.

В 1960 г. пневмоподвеска была установлена на автобус ЛАЗ-698 «Карпаты», созданный в единственном экземпляре Львовским автобусным заводом совместно с НАМИ. Автобус к тому же имел переднюю независимую подвеску.

Вариант пневмоподвески Hendrickson PRIMAAX с продольными рычагами

В том же 1960 г. Ликинским автобусным заводом был создан экспериментальный образец ЛиАЗ-Э676 (НАМИ-ЛиАЗ-158М), также спроектированным при участии НАМИ. Автобус представлял собой модернизированный ЗИЛ-158, отличавшийся сдвоенными дверьми спереди и сзади, накопительной площадкой сзади. Кузов был сделан несущим с замкнутыми лонжеронами. Изменения в конструкции кузова предусматривали установку пневматической подвески. В последующие 3 года завод подготовит последовательно 3 опытных образца городского автобуса большой вместимости ЛиАЗ-Э677. Запуск автобуса в производство займет еще несколько лет.

В ленивцах грузовиков используется, как правило, 3-4 пневмобаллона, несущие разную функциональную нагрузку

Интерес зарубежных производителей грузовиков к пневматическим подвескам подогревался, в первую очередь, улучшением технико-эксплуатационных характеристик грузовика. Поскольку применение регулируемой пневматической подвески позволяло уменьшить высоту шасси за счет уменьшения статического прогиба рессор, то это при ограничении габарита по высоте позволяло увеличить объем полуприцепа примерно на 3 м³. Также применение пневморессор позволяет увеличить грузоподъемность где-то на 0,5 т. Такие преимущества оправдывали увеличение начальной стоимости грузовика из-за установки пневмоподвески, особенно дорогой в начальный период освоения таких систем.

источник