Пневматическая подвеска автомобиля
18.12.2013 #Пневмоподвеска # Подвеска
Пневматическая подвеска автомобиляПневматическая подвеска автомобиля, которая широко используется на грузовиках, прицепах, а также легковых автомобилях бизнес-класса, имеет множество неоспоримых преимуществ, основным среди которых можно считать возможность регулировки клиренса автомобиля в зависимости от сложившейся ситуации.
Пневматическая подвеска автомобиля представляет собой разновидность подвески, клиренс (высота кузова автомобиля по отношению к дорожному полотну) которой может регулироваться. Особенно часто на сегодняшний день пневмоподвеска устанавливается на грузовики, а также на полуприцепы. Что касается легковых автомобилей, то пневматическая подвеска широко применяется на машинах, которые относятся к бизнес-классу.
Пневматическая подвеска имеет упругие элементы, представляющие собой пневматические упоры на каждом из колес. Пневмоподвеска, не считающаяся отдельным видом автомобильной подвески, может быть смонтирована на любой из существующих конструкций, будь то подвеска МакФерсона, многорычажная подвеска или упругая балка.
Установка пневматической подвески подразумевает замену штатных упругих элементов (пружины, рессоры или торсионы) на резиновые армированные пневматические баллоны, в которых в качестве упругого тела выступает сжатый воздух, нагнетающийся в пневмосистеме. Основным назначением пневматической подвески считается обеспечение повышенного уровня комфорта и безопасности во время вождения.
Устройство пневматической подвески
На сегодняшний день существует три типа пневмоподвесок:
— одноконтурная,
— двухконтурная,
— четырехконтурная.
Одноконтурные системы, как правило, устанавливают на одну из осей автомобиля, как на переднюю, так и на заднюю.
Двухконтурная подвеска устанавливается на одну или на две оси. В первом случае становится возможной независимая регулировка колес. Двухконтурная система, осуществляющая управление двумя осями, аналогична двум одноконтурным подвескам.
Четырехконтурная подвеска считается наиболее функциональной, так как позволяет производить регулировку пневмоподпора на каждом колесе. Обязательным элементом такой системы является электронный блок управления с датчиками, автоматически регулирующий давление в пневматических элементах.
Пневматическая подвеска включает следующие составляющие:
— Упругие пневматические элементы на каждое из колес, которые играют роль исполнительного механизма подвески. Упругие элементы регулируют и поддерживают клиренс, изменяя высоту кузова за счет увеличения или уменьшения воздушного давления в пневмоэлементах.
— Компрессор, выступающий основным конструктивным элементом пневматической подвески, отвечает за подачу воздуха, который предварительно сжимается, в ресивер и в исполнительные механизмы.
— Воздушный ресивер осуществляет регулировку клиренса в небольших пределах без компрессора, а также обеспечивает быструю работу адаптивных подвесок.
— Воздушные магистрали отвечают за соединение всех механизмов пневмодвески в единую слаженную пневматическую систему.
— Электронные датчики отслеживают положение и наклон кузова автомобиля по отношению к дороге, рассчитывают ускорение и прочие важные параметры.
— Блок управления обрабатывает сигналы датчиков, отвечая за автоматическую или ручную регулировку подвески.
Принцип работы пневматической подвески
Пневматическая подвеска дает возможность отрегулировать клиренс автомобиля не только в ручном, но и в автоматическом режиме. Ручной режим подразумевает самостоятельную регулировку водителем дорожного просвета машины.
В автоматическом режиме, как правило, функционируют адаптивные подвески, поддерживающие необходимый клиренс и жесткость амортизаторов в зависимости от таких параметров, как скорость, наклон, ускорение автомобиля и т.д.
Преимущества и недостатки пневматической подвески
Пневмоподвеска имеет ряд важных преимуществ:
— Адаптивность, которая отражается в широком диапазоне настроек жесткости и клиренса, а также допустимых нагрузок на ось.
— Управляемость проявляется в возможности быстрой настройки давления в пневмобаллонах, что позволяет значительно уменьшить крен автомобиля при поворотах.
— Настраиваемость подвески под ситуацию на дороге согласно пожеланиям водителя.
— Индивидуальность пневмоподвески заключается в возможности моментального изменения клиренса без ущерба управляемости, комфорту и безопасности.
— Практичность состоит полном использовании грузоподъемности автомобиля, что особенно актуально для пикапов, фургонов и грузовиков.
Пневматическая подвеска имеет несколько недостатков, самым неприятным из которых является ее плохая ремонтопригодность. Например, пневматические стойки в случае выхода из строя приходится только менять, так как ремонту они не подлежат. Кроме этого, на долговечности пневмоподвески отрицательно отражаются дорожные реагенты и пониженные температуры.
Другие статьи
#Планка генератора
Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля14.09.2022 | Статьи о запасных частях
В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.
#Переходник для компрессора
Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем31.08.2022 | Статьи о запасных частях
Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора.
#Стойка стабилизатора Nissan
Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»22.06.2022 | Статьи о запасных частях
Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.
#Ремень приводной клиновой
Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования15.06.2022 | Статьи о запасных частях
Вернуться к списку статей
Пневматическая подвеска – устройство, принцип работы
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 включает пневматические упругие элементы на каждое колесо, модуль подачи воздуха, ресивер и систему 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.
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 устройствам относятся датчики уровня кузова, ускорения кузова, температуры компрессора, давления в системе, а также переключатель режимов работы.
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 (для создания давления), выпускной клапан (для сброса давления), переключающий клапан (для поддержания 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.
Очаровательные колеса с пневматической подвеской привносят новый взгляд на одну из старейших проблем человечества
Мы миримся со многим из наших пневматических шин, от проколов и разрывов до порезов и неизбежности относительно частых, неудобных замен и гигантских куч резинового мусора. Нынешняя технология кажется давно назревшей для революционного пересмотра, если вы извините за каламбур, и все же, несмотря на десятки увлекательных попыток заново изобрести колесо, похоже, пока ничего не нашло поддержки. Мальчик, я в ударе здесь.
Новейшая идея, попавшая на наши столы, представляет собой убедительное экономическое обоснование, а также предлагает некоторые интересные динамические возможности.
Познакомьтесь с колесом с пневматической подвеской (ASW) от компании Global Air Cylinder Wheels из Чендлера, штат Аризона.
Колеса с пневмоцилиндрами Global
Как и обычная пневматическая шина, ASW имеет пневматическую подвеску, но в данном случае не на накачанной камере. Это полная замена ступицы и колеса, которая отделяет внешний протектор и обод от ступицы с помощью набора эксцентрично установленных пневматических цилиндров.
Эти воздушные амортизаторы настраиваются так, чтобы обеспечить любой уровень прогиба шины по вашему выбору: от сверхжесткого до более мягкого и мягкого, чем может выдержать обычная спущенная шина. Точно так же вы можете спроектировать любую степень бокового изгиба, подходящую для вашего приложения, и даже любой желаемый уровень изгиба крутящего момента, что позволяет колесу немного изгибаться на оси перед тем, как оно повернется. Это позволяет ему действовать как мягкая муфта крутящего момента и дает чуть больше сцепления в очень сложных условиях, прежде чем колесо пробуксовывает, а также немного изолирует трансмиссию от разрушительных сил крутящего момента в неровной местности.
Global Air Cylinder Wheels
Что касается гусениц, то нет предела. Гусеницы крепятся болтами непосредственно к внешнему ободу по частям, и есть множество вариантов на выбор, в том числе ряд предварительно формованных вариантов дорожного восстановления от таких компаний, как Michelin, которые крепятся болтами в секциях, или множество сверхпрочных шин. промышленные варианты, в которых используются детали из полиуретана, уретана или стали в различных конфигурациях для серьезного бездорожья.
Крупномасштабные операции по добыче полезных ископаемых – где доллары имеют наибольшее значение
Компания нацелилась на крупные операции по добыче полезных ископаемых, чтобы сдвинуть дело с мертвой точки; рынок, где время — деньги, расходы можно спроецировать на десятилетия, а гигантские шины с малым пробегом для огромного оборудования могут стоить десятки тысяч долларов каждая.
Caterpillar
Возьмем гигантский карьерный самосвал Caterpillar 797F (на фото выше), высота которого составляет более 25 футов (7,6 м), а вес — 1 375 000 фунтов (623 700 кг). Каждая из шести чудовищных шин 59/80R63 для большого Cat имеет высоту более 13 футов (4 м), весит около 12 000 фунтов (5 440 кг) и стоит около 38 000 долларов США каждая.
Сделав кучу предположений об использовании, вы готовы купить комплект из шести этих огромных колес в год плюс запасную часть, что дает вам 10-летний бюджет на шины примерно в 2,66 миллиона долларов на грузовик. (Эти цифры взяты из собственных сравнительных таблиц компании ASW, в которых используются цены на резиновые шины в размере 110 000 долларов США за каждую с 2009 года.. Согласно нашим исследованиям, эти шины теперь намного дешевле.)
Комплект колес ASW, напротив, обойдется вам дороже, но прослужит примерно в 13 раз дольше — вплоть до срока службы самого грузовика.
Ваш первый комплект из шести колес в этом случае обойдется вам примерно в 1,705 миллиона долларов, но в течение 10 лет вам, вероятно, потребуется только две замены протектора по цене около 55 000 долларов за штуку, что дает вам 10-летний бюджет в 1,815 миллиона долларов и экономия 845 000 долларов.
Глобальные колеса воздушного цилиндра
Все становится еще лучше в пользу системы противолодочной обороны, если принять во внимание проколы, разрывы, возгорание шин и то, как долго грузовик должен простаивать каждый год, пока меняются эти чудовищные шины. Гусеницы ASW крепятся на болтах и откручиваются, их можно заменить с помощью очень небольшого механизма, даже не поднимая колеса домкратом, и делать их по частям во время смены смен и обеденных перерывов, поэтому грузовик никогда не выходит из строя из-за шин. Они также могут доставлять гораздо дешевле, поскольку вся сборка может быть разбита на части, которые легко помещаются в обычный транспортный контейнер.
Не говоря уже о том, что они практически неуязвимы для саботажа, так как их нельзя разрезать, а их внутренние механизмы защищены как от злонамеренных действий, так и от грязи, пыли и воды большими металлическими крышками. Так что их тоже можно сделать пуленепробиваемыми для боевых машин.
Колеса с пневматической подвеской: дизайн пуленепробиваемого колеса для военной техникиGlobal Air Cylinder Wheels
Небольшие приложения, такие как инвалидные коляски
Команда Global Air Cylinder Wheels также прислала нам серию видеороликов, в которых подробно описываются преимущества гораздо меньшего масштаба ASW для инвалидных колясок. Из-за встроенного эффекта подвески вы, вероятно, ощутите больший комфорт при езде, а также значительно превосходящую способность преодолевать неровную поверхность без отрыва колес и потери устойчивости.
Эффект подвески также значительно упрощает для пользователя в инвалидной коляске преодоление крутых бордюров, как при опускании, так и при движении задним ходом, так как эффект подвески снижает крутизну упражнения.
На данный момент неясно, потеряете ли вы какую-либо энергию движения вперед из-за изгиба крутящего момента, но это можно настроить в системе, если это необходимо в любом случае. Также неясно, сколько на данный момент будет стоить пара противолодочных машин размером с инвалидную коляску. Мы предполагаем, что они недешевы по сравнению с обычным ободом и шиной. Вот раздражающе рекламное видео, в котором обычные колеса инвалидной коляски сравниваются с противолодочной установкой на бордюрах и травянистой неровной местности.
Колеса с пневматической подвеской
Кажется очевидным, что колеса с пневматической подвеской вряд ли в ближайшее время станут заменой автомобильным шинам. Но его уникальный набор возможностей, кажется, предлагает некоторые убедительные преимущества в определенных приложениях, и мы с нетерпением ждем, как будут развиваться дела.
Источник: Global Air Cylinder Wheels
КАК ЭТО РАБОТАЕТ — Global Air Cylinder Wheels®
ЧТО ТАКОЕ AIR SUSPENSION WHEEL®?
ПОВТОРНОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ КОЛЕСА
Air Suspension Wheel® (ASW) – это буквально новое изобретение колеса. Это революционно новая конструкция, заменяющая чрезвычайно экологичные резиновые шины для горнодобывающей промышленности Off-the-Road (OTR).
СЛУЖИТ ТОЛЬКО СРОКИ АВТОМОБИЛЯ
Внедорожные резиновые шины для добычи полезных ископаемых обычно служат только от шести до девяти месяцев из-за их интенсивного использования. С другой стороны, Air Suspension Wheels® спроектированы таким образом, чтобы служить столько же, сколько и само транспортное средство, и, следовательно, экономить до 60% затрат. Они также безопаснее, прочнее и на 100 % подлежат вторичной переработке.
КАК ЭТО РАБОТАЕТ?
ASW сочетает в себе внутреннюю стальную ступицу с внешним стальным барабаном, которые соединены двенадцатью заполненными азотом воздушными цилиндрами и шестью масляными амортизаторами, обеспечивающими подвеску.
На внешний барабан устанавливаются стальные или полиуретановые гусеницы с индивидуальным болтовым креплением. Гусеницы с болтовым креплением заменяются по отдельности.
«ASW — это самая крупная инновация в сфере OTR/грузовиков с момента появления радиальных шин более 20 лет назад».
Brownfield Engineering, Австралия
НЕРАЗРУШИМАЯ
Высокопрочная ковкая сталь
Конструкции внутреннего колеса и внешней шины изготовлены из высокопрочной ковкой стали, сваренной и соединенной болтами. выдерживать экстремальные условия. Air Suspension Wheel® был разработан с коэффициентом безопасности от 100 до 200%.
Высокоэффективные баллоны с азотом
Баллоны с азотом, соединяющие обод и барабан, имеют двунаправленное движение и имеют номинальное давление 2500 фунтов на квадратный дюйм и давление разрыва 10000 фунтов на квадратный дюйм. Цилиндры герметично закрыты от грязи, пыли, камней и воды. Кроме того, цилиндры имеют внутреннюю смазку и уплотнены высокоэффективными эластомерными уплотнениями.
Ботинки с цельным полиуретановым или стальным протектором
Ботинки с цельным протектором рассчитаны на срок службы в три-пять раз дольше, чем шины OTR. Они не перегреваются и мало деформируются, к тому же отсутствует чувствительность к неравномерному износу протектора.ASW могут быть оснащены башмаками с полиуретановым протектором твердостью от Duro A55 до D85. Также в наличии огнеупорная обувь.
МИНИМАЛЬНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
При минимальном обслуживании ASW служит столько же, сколько и автомобиль.Цилиндры нуждаются в ежегодной проверке с уплотнениями, рассчитанными на три года. Пневматические баллоны рассчитаны на десять лет, а грязезащитное уплотнение колеса рассчитано на четыре года.
Башмаки с полиуретановым протектором с болтовым креплением монтируются индивидуально и легко заменяются во время остановки дозаправки. Для специальных применений, таких как загрузчики, которые перемещаются рядом с печами, могут быть поставлены стальные гусеницы, что делает колесо высокотермостойким.
БЕЗ ПЕРЕГРЕВ, БЕЗ ПРОРЫВОВ
Стальная конструкция отводит тепло от обуви с протектором. При сжатии/разжатии протектора выделяется незначительное количество тепла.Таким образом, ASW не может взорваться или перегреться, что делает его безопасным для рабочих и исключает простои из-за отказа шины.
ЛЕГКАЯ ТРАНСПОРТИРОВКА
Большие колеса Air Suspension Wheel® с размерами обода R51, R57 и R63 можно разрезать на три сегмента, поэтому в стандартный транспортный контейнер ISO можно поместить до трех колес, что снижает стоимость транспортировки. .
ЛУЧШЕ, ЧЕМ РЕЗИНОВЫЕ ШИНЫ OTR ПО ВСЕМУ АСПЕКТУ
САМАЯ НИЗКАЯ ЧАСОВАЯ СТОИМОСТЬ
Колеса с пневмоподвеской® имеют самую низкую расчетную стоимость часа в отрасли. Прогнозируемая экономия затрат на час составляет до 60% по сравнению с обычными шинами OTR, потому что:
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Структура ASW спроектирована так, чтобы служить столько же, сколько и само транспортное средство.
ASW может быть сдан в аренду и амортизирован в течение 10 лет с остаточной стоимостью 15%.СОКРАЩЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПРОСТОЯ
ASW является самовыравнивающимся, самобалансирующимся, и нет необходимости во вращении.
ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА
Потенциальная экономия топлива от 3 до 6 % благодаря:— Ступица ведет колесо
— Цилиндры накапливают энергию торможения
— Меньшая площадь контакта с землей снижает сопротивление качению
СНИЖЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СТОИМОСТИ
ASW можно транспортировать сегментированными в контейнерах ISO, что снижает транспортные расходы. Нет затрат на регулирование окружающей среды.
САМОЕ БЕЗОПАСНОЕ КОЛЕСО В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
БЕЗ ПРОРЕЗОВ БОКОВИНЫ БЕЗ ПОЖАРА БЕЗ ПЕРЕГРЕВА БЕЗ ВЫРЫВОВ 901 03 БЕЗ БОКОВОГО КАЧАНИЯ МЕНЬШЕ БУРСОВОГОСАМОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ КОЛЕСО
81% ОТ РЕЗИНОВЫЕ ШИНЫ OTR УТИЛИЗИРУЮТСЯ НА МЕСТЕ
Одна (1) гигантская резиновая внедорожная (OTR) горнодобывающая шина весом 13 000 фунтов содержит 500 галлонов возобновляемого смешанного масла, 4 000 фунтов технического углерода, 2 000 фунтов стали и свыше 3 млн куб.