Теория пневморессор

Пневматические упругие элементы (пневмоподушки или пневморессоры) постепенно вытесняют стальные рессоры из конструкций подвесок современных грузовиков, прицепов и автобусов. В 1955 г. концерн Continental AG первым в Европе начал разработку пневматики для подвесок автобусов и железнодорожных вагонов. Сегодня практически невозможно себе представить современную модель магистрального тягача без пневмоподушек и интеллектуальной подвески, способной подстраиваться под рабочие условия, по мере необходимости изменяя высоту подрессоренной части транспортного средства. Разумеется, эксплуатация более сложной системы пневморессор требует дополнительных знаний и грамотного подхода к обслуживанию. Поэтому в начале немного теории о пневморессорах.

Как известно, упругий элемент подвески служит для уменьшения динамических нагрузок, обусловленных главным образом действием части веса автомобиля, приходящегося на колеса. При наезде колеса на неровность дороги упругий элемент подвески сжимается, значительно смягчая удар, передаваемый от колеса на кузов. Разжимаясь, он сообщает кузову колебания, которым, при подборе соответствующих характеристик подвески в целом, можно придать желаемый характер. Отличной плавностью хода считается такая, при которой подрессоренная часть совершает колебания с частотой 1–1,3 Гц, хорошей – примерно до 2 Гц. По физиологическим параметрам это соответствует обычной ходьбе пешком (60–70 и 120 шагов в мин. соответственно).

Основной характеристикой упругого устройства является жесткость, представляющая собой отношение нагрузки к статическому прогибу под ее воздействием. Чем жестче упругий элемент, тем меньше он проседает под воздействием внешней нагрузки. Рессоры, даже если они изготовлены из легких композиционных материалов, имеют один серьезный недостаток – их упругая характеристика неизменна, в то время как загрузка автомобиля меняется. Чтобы выдержать максимальную загрузку автомобиля, рессоры должны быть достаточно жесткими. Соответственно в порожнем состоянии плавность хода получается недостаточной. Установка относительно мягкой рессоры с подрессорником – только частичное решение проблемы. В пневмоподвеске упругие элементы с системой регулирования обеспечивают переменную жесткость, реагирую на изменение нагрузки. Полезная нагрузка, воспринимаемая пневморессорой, прямо пропорциональна площади окружности и внутреннему давлению. Если автомобиль загружен частично, в баллонах устанавливается низкое давление воздуха, а при полной загрузке – высокое. Повышение давления производится автоматически с помощью специальных датчиков уровня кузова. Благодаря этому прогиб остается в заданных значениях, но жесткость увеличивается пропорционально нагрузке. Разберем по составным частям пневматический упругий элемент.

Начнем с резиновой оболочки, наиболее интересной с точки зрения технологической проработки. Наружная поверхность «рукава» покрыта специальным составом, который защищает баллон от влияния наружной среды: высокой температуры, ультрафиолетовых лучей и химических воздействий. Под ним находятся два слоя тканевого корда, завулканизированные в эластомерном материале и составляющие каркас пневмобаллона. Полиамидные нити, расположенные особым образом, придают пневмобаллону исключительную прочность при сохранении гибкости. Под тканевым каркасом расположен еще один, герметизирующий слой элластмера. Верхняя и нижняя часть «рукава» заканчивается отбортовкой с применением стальной проволоки. Эта конструкция отвечает за надежную фиксацию и герметичность пневмобаллона в соединении с другими частями подвески. Синтетический каучук и другие высокотехнологичные элластомерные материалы позволяют уверенно выдерживать изделиям рабочие температуры от –40 до +70оС.

Сравнительно простую конструкцию представляет собой «пневморукав», фиксирующийся на посадочных местах верхней пластины и поршня с помощью конического соединения. Простота конструкции в том, что в ней, как правило, меняют только один резиновый элемент. Угол конуса в месте посадки стандартный – 5о, а его высота и наличие специального фиксирующего приспособления в виде носика зависит от области применения подушки. Фиксирующие приспособления используют в случае, если пневмоподушка длительное время может работать под минимальным давлением. Например, седельный тягач, движущийся без прицепа. В пневмоподушках автобусов, с их относительно постоянной подрессоренной массой, таких ухищрений не требуется, и бортовое кольцо прекрасно чувствует себя на гладком конусе, а процесс замены происходит, как правило, гораздо легче, чем в первом случае, и напоминает отделение бортового кольца от диска в бескамерной шине.

В последнее время начали активно применяться пневмоподушки с неразъемным соединением резиновой и металлической части. Такое соединение избежать саморазборки подушки при аварийном ходе подвески, а кроме того, упрощает монтаж, для которого требуется только гаечный ключ. Разновидностью неразъемного варианта является баллон с привулканизированной верхней тарелкой. Такая конструкция уменьшает материалоемкость изделия и делает его удобным для монтажа. Конструктивно очень интересен пневмобаллон ContiTech 4713N, устанавливаемый на Volvo FH12. Он имеет завальцованную верхнюю тарелку и дополнительное стопорное кольцо на конусе нижнего поршня, удерживающее соединение при минимальном давлении. При сборке на заводе это кольцо одевают перед завальцовкой верхней тарелки. В запасных частях можно приобрести «полуфабрикат» такого баллона без нижнего поршня. Но вот как поставить стопорное кольцо на место при сборке в «домашних» условиях? Ответ прост: «домашние» условия изготовителем не предусмотрены. Если нет опыта, лучше действовать наверняка: приобретать и менять такой элемент в сборе со стаканом.

Еще одна интересная тема – многосекционный пневмобаллон (гармошка), состоящий, как правило, из двух секций. Пневморукав делится на равные секции металлическим опоясывающем кольцом, позволяющим уменьшить диаметр. Резиновая часть обычно крепится к верхнему и нижнему основанию с помощью прижимных колец и болтов. В свое время такую конструкцию очень активно использовали в подвесках городских автобусов. По сравнению с «односкатным» пневмобаллоном такой упругий элемент более уверенно чувствует себя на малой высоте и позволяет достичь сравнительно больших величин прогиба. Сейчас он чаще применяется на прицепах или в промышленном оборудовании. Несколько слов о конструкции поршня-стакана. По форме он может быть цилиндрическим, коническим или с вогнутыми стенками. Специальная форма вогнутых стенок позволяет уменьшить трение и циклические нагрузки, возникающие в результате трения при минимальном давлении. Аналогичная цель достигается при уменьшении наружнего диаметра контура пневмобаллона от середины вниз. Такую конструкцию имеют преимущественно пневмподушки тягача.

Для увеличения комфортности подвески часто используется внутренний объем поршня. Дополнительный объем воздуха, находящийся внутри герметичного поршня особой конструкции, изменяет коэффициент упругости и расширяет «зону комфорта». Объяснение этому можно найти в формулах частоты естественных колебаний, но это уже область инженерных расчетов. Что касается материала, то пластиковые поршни, применяемые в последнее время все чаще, ничем не уступают металлическим, но выигрывают в массе. Резиновый буфер, расположенный внутри большинства конструкций, предотвращает смыкание верхней тарелки с поршнем при отсутствии давления. Теперь об обещанном производственном процессе изготовления пневморессор. Он напоминает изготовление автомобильных шин в уменьшенном масштабе. На начальном этапе резина сырец раскатывается в виде тонкого слоя. Далее происходит намотка полиамидного корда. Нити корда располагаются в пневморессоре под особым углом. За это отвечает специальная «портновская» операция – ленту режут под особым углом, а затем соединяют по месту разреза.

От правильности подбора углов будет зависеть дальнейшее трение пневморукава на изгибах при скатывании. А значит прочность и долговечность. При сборке предварительно заготовленные ленты наматывыют на шаблонную болванку в соответствии с последовательностью расположения слоев. Затем одевают бортовые кольца по краям и изделие закладывается в индивидуальную форму для вулканизации. Завальцовку металлической тарелки и сборку поршня производят на последнем этапе. Во время поездки на фирму ContiTech AG автору удалось наблюдать всю последовательность превращения резиновой основы в полноценное изделие ContiTech. Отлаженный до мелочей технологический процесс заканчивается серьезными испытаниями определенного количества образцов из каждой партии перед отправкой заказчику. Репутация крупного конвейерного поставщика обязывает искать новые конструктивные решения для выполнения заказов автостроителей. Из последних разработок заинтересовала пневмоподушка с встроенным датчиком перемещения подвески. Такая подушка должна решить эксплуатационные проблемы, связанные с выходом из строя датчиков, расположенных на раме.

Сегодня уже все основные производители большегрузной техники в Европе перешли на использование системы электронного управления пневмоподвеской. Исключение составляют только американские грузовики, на которых и по сей день сохраняется пневмомеханика. С этим не поспоришь – за океаном своя концепция автомобилестроения. Полноценный рассказ о пневморессорах не получается без отдельного обобщенного описания характерных отказов. К основным причинам выхода из строя упругих элементов относятся:

•потеря герметичности вследствии чрезмерного растяжения, возникающего из-за неисправности ограничителей. Предельное значение хода подвески (и соответственно, подушки) – важный конструктивный параметр;
•воздействие химических веществ. Парадоксально, что основным веществом, сокращающим срок службы пневмобаллона, является смазка наносимая на детали автомобиля, в особенности лишняя;
•усталость и старение проявляются в виде трещин резинового рукава; они является следствием длительной работы и постоянных циклических нагрузок, которые испытывает баллон. Оригинальные детали по уже изложенным причинам при хорошем уходе служат исключительно долго, и дело редко доходит до появления естественной усталости пневмобаллона.
В то же время от механического износа, вызванного контактом с посторонними предметами, деталями автомобиля а также дорожной грязью, накапливающейся на боковой поверхности поршня, изготовитель защитить не сможет. Смотреть за этим – это уже «дело хозяйское». При монтаже нового пневмобаллона для обеспечения его долгой работоспособности советуем обратить внимание на исправность механизма регулировки уровня, амортизаторов и ограничителей хода подвески. Кроме того, нужно проверить также шарнирные элементы подвески на предмет отсутствия перекосов и возможного попадания смазки от агрегатов на резиновые части пневмобаллона. Для установки пневмобаллона с коническим уплотнением желательно использовать специальную пасту или мыльный раствор. Процедуру монтажа такой рессоры может облегчить подвод сжатого воздуха от внешнего источника непосредственно на вход установленной подушки. Гарантией прочной посадки служит характерный хлопок. При монтаже подушки в сборе рекомендуется использовать новые крепежные болты, поскольку существует вероятность разрушения старого крепежа. В процессе эксплуатации пневмобаллон постепенно меняет свою форму. В большинстве случаев он уменьшается в длине, увеличиваясь при этом в диаметре. По этой причине определение модели пневмобаллона с помощью наружних размеров привести к ошибке. Стараясь не выходить за журнальный формат, мы сделали попытку собрать по возможности полезную информацию, которая может пригодиться водителю в дороге и в гараже.

Михаил Ожерельев

Пневмоподвеска. Что такое пневмоподвеска?

В общем случае под пневмоподвеской понимается замена или добавление  штатных упругих элементов подвески (пружин, рессор или торсионов) на армированные резиновые пневмобаллоны, в которых роль упругого тела выполняет сжатый воздух, нагнетаемый из пневмосистемы.

Зачем это нужно?
Пневмоподвеска имеет по крайней мере пять важных преимуществ перед штатной:
  •  Управляемость. Большинство пневмобаллонов имеют прогрессивную характеристику – чем больше они сжимаются, тем их жесткость становится выше. Таким образом прогрессивность характеристики пневмоэлементов и возможность быстрой настройки давления в них прямо из салона автомобиля дает широчайший диапазон рабочих характеристик пневмоподвески. При повышенных требованиях к управляемости пневматические упругие элементы могут устанавливаться совместно со спортивными амортизаторами, а так же с более жесткими стабилизаторами поперечной устойчивости.
  •  Настраиваимость. Каждый водитель имеет собственное виденье того, как его автомобиль должен ехать и управляться. С пневматической подвеской эти пожелания зачастую могут быть легко реализованы без замены компонентов подвески. Изменяя давление в системе, вы можете добиться того, что один и тот же автомобиль будет мягким и комфортным, жестким и собранным или где-то посередине.
  •  Индивидуальность. Пожалуй самое эффектное свойство пневмоподвески это возможность быстрого изменения клиренса в очень широких пределах. Вы можете прямо из салона максимально занизить свой автомобиль как настоящий американский лоурайдер, вернуть в комфортное среднее положение или максимально поднять. Многие считают что только для американских лоурайдеров и существует пневмоподвеска, но на самом деле лоурайдеры представляют лишь маленькую долю рынка пневмоподвесок. Куда более типичное применение – это установка пневмоподвески для получения возможности быстрого изменения клиренса автомобиля, без какого либо ущерба управляемости, надежности и универсальности. Независимо от того, как низко изначально стоит автомобиль, пневмоподвеска позволяет легко и быстро увеличить клиренс для переезда лежачего полицейского, парковки на бордюре, заезда на дачу, проезда сугроба зимой или бездорожья летом. А затем вы так же быстро можете вернуться в среднее комфортное положение или эффектно опустить машину максимально низко.
  • Практичность. Пневмоподвеска позволяет более полно использовать грузоподъемность автомобиля и даже допускает легкий перегруз без ущерба комфорту и безопасности водителя и окружающих. Это свойство особенно актуально для пикапов и легких коммерческих грузовиков и фургонов. Пневмоподвеска так же помогает решить проблему излишней жесткости подвески на джипах и кемперах, облегчить буксировку тяжелых прицепов и авто-дач .
  • Надежность. Надежность пневмоподвесок доказана миллионными пробегами тяжелых грузовиков на протяжении последних семидесяти лет. На заводских испытаниях пневмобаллоны выдерживают десятки миллионов циклов, что эквивалентно сорока- пятидесяти годам эксплуатации. Если пневмобаллон не трется о кузов и элементы подвески, и не нагревается от близко расположенных выхлопных труб, то он способен пережить автомобиль. В  условиях СНГ с пониженными температурами и реагентами на дорогах нужно применять влагоуловители и подогрев комплекта зимой, а так же лучше промывать подушки на мойке, это избавит от поломок.Более распространенная проблема это утечки воздуха через соединительные элементы или негерметичные клапаны, но это скорее проблема некачественного монтажа всей системы.
Как видно, все эти преимущества позволяют широко использовать пневмоподвеску на различных автомобилях для решения самых разнообразных задач – улучшить комфорт и безопасность, скорректировать управляемость, расширить возможности передвижения зимой и по плохим дорогам, улучшить внешний вид.
По материалам журнала Hot Rod

Пневматические упругие элементы

В пневматических подвесках используют резинокордные упругие элементы. Статическое давление воздуха в пневмобалонных элементах 0,5…0,6 МПа, в диафрагменных 0,7…1,5МПа.

Применяются пневмобаллоны двух-, трех- и односекционные. У пневмобаллона усилие на ходе сжатия растет, увеличивается внутренне давление и, следовательно, жесткость, поэтому необходимо применение дополнительного резервуара.

Схемы резинокордных элементов: а) двухсекционная пневмоподушка(или пневмобаллон); б) диафрагменный с направляющей; в)диафрагменный без направляющей; г) рукавный.

Диафрагменные пневматические упругие элементы обеспечивают низкие частоты, имеют меньшие размеры, меньшую массу и меньшей емкости резервуар.

Пневмобалонные элементы применяют на грузовых автомобилях; на автобусах применяются как балонные, так и диафрагменные элементы; на легковых автомобилях преимущественно распространены диафрагменные и рукавные упругие элементы. Рукавные элементы обладают большей гибкостью, что создает удобство компоновки.

Пневмобаллон, или пневмоподушка, компактен, герметичен и долговечен.  Но для достижения низкой частоты собственных колебаний требует применение дополнительны резервуара воздуха.

Диафрагменные элементы обеспечивают низкую частоту колебаний при меньшем объеме воздуха.

Главная

demo

Начиная с сентября 2007 года, наша компания занимается серийным производством и монтажом  комплектов пневмоподушек  для усиления рессорной подвески  малотоннажных грузовиков, автофургонов с гидробортами, эвакуаторов, пассажирских городских и междугородних микроавтобусов таких производителей как: Mercedes-Benz, Ford, Iveco, Volkswagen, Renault, Peugeot и других.

Что такое что такое вспомогательная пневмосистема усиления рессорной подвески?airsuspensionbag

Дополнительно к уже существующей на Вашем автомобиле системе рессор и амортизаторов устанавливаются пневмоподушки. Этот вариант пневматической подвески является наиболее эффективным и доступным по цене и с успехом решает основные проблемы рессорной подвески. При монтаже  комплекта вспомогательной пневмосистемы усиления рессорной подвески на автомобиль, не изменяется штатное расположение элементом подвески, не подвергаеются обработке детали кузова Вашего автомобиля ,  не требуется дополнительных согласований с органами ГАИ.

 

Установив вспомогательную  пневмосистему усиления рессорной подвески, Вы получаете:

высокую степень эффективности эксплуатации транспорта: автомобиль всегда способен эксплуатироваться при максимальной  загрузке.

новый уровень комфорта и управляемости : “мягкий ход”,  боковую и продольную устойчивость.

исключена поломка рессор ввиду того, что пневмоподушки вспомогательной пневмосистемы усиления, принимают на себя часть веса автомобиля, поддерживая при этом нормальный клиренс. Все пиковые нагрузки эффективно поглащаются пневмоподушками,  рессоры работают в идеальных условиях.

короткий срок окупаемости пневмокомплекта и большой ресурс пневмоподушек.

-Вы получаете безусловную гарантию на установленное оборудование.