7.4. Пневматические упругие элементы

Пневматические упругие элементы (пневмоэлементы) широко применяются в современных подвесках:

  • автобусов, для которых задаются высокие требования к плавности хода и обеспечивается возможность регулирования высоты уровня пола;
  • грузовых автомобилей, прицепов и полуприцепов, у которых в процессе эксплуатации значительно изменяется масса подрессоренных частей и обеспечивается возможность регулирования высоты грузовой платформы и прицепного устройства;
  • легковых (в том числе, внедорожных) автомобилей, для которых задаются высокие требования к плавности хода и к величине дорожного просвета.

 

В пневматических упругих элементах используются упругие свойства сжатого воздуха (или газа), за счет изменения давления которого, можно регулировать жесткость подвески. К преимуществам пневматических упругих элементов подвесок относятся обеспечение хорошей плавности хода, небольшая масса и возможность поддержания и изменения уровня пола кузова, высоты грузовой платформы и прицепного устройства независимо от загрузки автомобиля (автобуса).

Все виды регулируемых пневмоэлементов можно разделить на три основных типа: рукавные (телескопические поршневые пневморессоры), баллонные (пневмобаллоны) и диафрагменные (рисунок 7.17).

poyasneniya_pkio45_01

Рис. 7.17: Схемы пневматических упругих элементов

а – двухсекционного пневмобаллона; б и в – диафрагменных пневмоэлементов с направляющей и без направляющей, соответственно; г – рукавного (пневморессоры)

 

В настоящее время в подвесках легковых автомобилей применяют преимущественно рукавные, в подвесках грузовых автомобилей – баллонные и подвесках автобусов – баллонные и диафрагменные пневмоэлементы.

 

В конструкции пневморессор поршень крепится к оси или к продольному рычагу подвески и имеет возможность вертикального перемещения внутри воздушной полости резинокордной оболочки (манжеты).

Пневморессора может иметь встроенный амортизатор. Упругий элемент, объединенный с амортизатором, имеет название пневматическая стойка (по аналогии с амортизаторной стойкой подвески Макферсон).

Пневматическая стойка (рисунок 7.18) состоит из корпуса 7 с направляющей 1, манжеты 3 и поршня 6. Манжета, выполненная в виде рукава, закреплена на корпусе гидравлического амортизатора, который при перемещении подвески обкатывается по корпусу. Рабочий объем сжатого воздуха заключен в воздушной полости 8 между манжетой 3 и корпусом 7. Манжета имеет прочный кордный каркас с наружным защитным и внутренним герметизирующим слоями резины. Подвод сжатого воздуха в пневморессору осуществляется через штуцер (на рисунке не показан).

poyasneniya_pkio45_02

В некоторых конструкциях пневморессор для изменения характеристики упругости применяются пневмоаккумуляторы (дополнительные резервуары сжатого воздуха). Способ изменения давления сжатого воздуха влияет нахарактеристику пневморессоры. Для поддержания давления при утечке воздуха в пневморессоре может устанавливаться клапан остаточного давления.

Преимуществом пневморессоры по сравнению с пневмобаллоном является бóльшая гибкость, что создает удобства при компоновке пневмоподвески, а также обеспечение стабильной несущей способности в более широком диапазоне величин ходов подвески.

Малая разница между площадью поперечного сечения оболочки и эффективной площадью позволят создавать рукавные пневмоэлементы большой грузоподъемности с относительно малыми по сравнению с пневмобаллонами поперечными размерами. Их масса также ниже, чем пневмобаллонов.

Основным недостатком рукавных пневмоэлементов является меньшая долговечность, что обусловлено изгибом и перекатыванием манжеты при деформации, а также их высокая чувствительность к смещениям в поперечной плоскости и перекосам поршня.

Баллонные пневмоэлементы (пневмобаллоны) изготавливаются в виде резинокордных оболочек, содержащих прорезиненный каркас из двухслойного корда диагональной конструкции. Их конструкция подобна конструкции диагональных шин. Корд выполняется из синтетических нитей (нейлон, капрон). Наружный защитный слой оболочки должен сопротивляться воздействию солнечных лучей, озона, бензина – для него применяют неопрен. Внутренний герметизирующий слой изготавливают из воздухонепроницаемой и маслостойкой резины. Толщина оболочки 3…5 мм.

Пневмобаллоны, имея тороидальную форму, которая удобна при массовом производстве, компактны, обеспечивают хорошее использование площади поперечного сечения и высокую грузоподъемность. Простота и надежность их герметизации способствуют долговечности в процессе эксплуатации. Они бывают одно-, двух- и 3.секционными. Наибольшее распространение получили двухсекционные (двойные) пневмобаллоны (рисунок 7.19), которые состоят из оболочки с двумя бортами по краям, усиленными стальными проволочными кольцами. Баллон присоединяется к опорным фланцам с помощью стальных фасонных прижимных колец с болтами. В средней части оболочка перетянута стальным разделительным (бандажным) кольцом, которое ограничивает радиальное расширение баллона, обеспечивает правильное складывание оболочек при сжатии, способствует повышению несущей способности и износостойкости баллона.

Грузоподъемность двойных пневмобаллонов обычно составляет 2…3 т.

Максимальное внутреннее давление пневмобаллона не превышает 0,8 МПа, рабочее давление – 0,3…0,5 МПа, минимальное давление не ограничивается. В пневмоподвесках пневмобаллоны располагают вертикально в количестве от двух (передние подвески) до четырех (задние подвески).

poyasneniya_pkio45_03

Рис. 7.19: Двухсекционные (двойные) пневмобаллоны

 

Диафрагменные пневмоэлементы по сравнению с пневмобаллонами обеспечивают подвеске более низкие частоты собственных колебаний при меньшем объеме воздуха, имеют меньшие размеры, меньшую массу и резервуар меньшей емкости. Их рабочее давление составляет 0,7…1,5 МПа.

К недостаткам диафрагменных пневмоэлементов по сравнению с пневмобаллонными относится меньшая грузоподъемность при одинаковых давлении воздуха и габаритных размерах, а также значительное увеличение жесткости при динамических нагрузках.

 

Долговечность пневмобаллонов определяется не только их собственной конструкцией и качеством полиамидных материалов и резины, но также и конструкцией направляющего устройства подвески. Его кинематика должна быть такой, чтобы пневмобаллоны работали только на сжатие.

Когда к плавности хода автомобиля (автобуса) предъявляются специальные требования, для их выполнения необходимо регулирование характеристики подвески. В этом случае параллельно пневмобаллонам, как правило, устанавливают дополнительные резервуары сжатого воздуха, обеспечивающие более пологую характеристику упругого элемента, но усложняющие и утяжеляющие конструкцию.

На графике (рисунок 7.20) приведены характеристики упругости пневмоэлементов. По мере сжатия простого двойного пневмобаллона возрастает не только давление воздуха в нем, но и его эффективная площадь, поэтому жесткость подвески увеличивается (кривая 1), что является общим недостатком пневмобаллонов.

poyasneniya_pkio45_04

Рис. 7.20: Характеристики упругости пневмоэлементов (Р – нагрузка на пневмоэлемент; ƒ – деформация пневмоэлемента):

1 – двойного пневмобаллона; 2 – двойного пневмобаллона с дополнительными резервуарами сжатого воздуха; 3 – рукавного пневмоэлемента;

 

При дополнительных резервуарах сжатого воздуха подвеска на двойных пневмобаллонах обеспечивает частоту колебаний подрессоренных масс не более 80 мин-1 (кривая 2). Трехсекционные баллоны позволяют снизить эту частоту еще на 10…15%.

Характеристика рукавного пневмоэлемента (кривая 3) по сравнению с характеристиками пневмобаллонов, особенно в районе больших деформаций, более пологая. Однако с увеличением деформации из-за малого исходного объема рукавных пневмоэлементов их жесткость интенсивно возрастает. Для снижения жесткости рукавные пневмоэлементы также снабжают пневмоаккумуляторами.

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о