Расчёт необходимой грузоподъёмности подушки. Расчет пневмоподвески автомобиля
Дипломная работа - Устройство пневмоподвески автомобиля
Введение
При движении по неровностям дороги на колёса автомобиля действуют ударные нагрузки. Эти нагрузки через систему подрессирования и направляющие элементы передаются на кузов автомобиля. Одна из задач подвески — демпфирование этих нагрузок.
При рассмотрении конструкции системы подрессоривания следует всегда различать её упругие и демпфирующие элементы.
Благодаря их совместному действию достигаются:
Безопасность
Сохраняется постоянный контакт колеса с дорогой, имеющий большое значение для эффективной работы тормозов и точности рулевого управления.
Комфорт
Под этим понятием подразумевается защита пассажиров от воздействия колебаний, угрожающих их здоровью или создающих неприятные ощущения, а также сохранение целостности перевозимого груза.
Надёжность работы
Под этим понятием подразумевается защита кузова и агрегатов автомобиля от высоких ударных и вибрационных нагрузок.
При движении автомобиля его кузов испытывает не только поступательные перемещения вверх и вниз, но и колебания вокруг продольной, поперечной и вертикальной осей и вдоль них.
Наряду с кинематикой подвески, система подрессоривания также оказывает существенное воздействие на эти перемещения и колебания.
Поэтому правильный подбор упругих и демпфирующих элементов подвески (компонентов системы подрессоривания) имеет важное значение.
Система подрессоривания
В качестве несущих компонентов системы подрессоривания выступают упругие элементы, расположенные между подвеской и кузовом. Эта система дополняется шинами и сиденьями, имеющими собственную упругость.
Упругие элементы могут быть выполнены из стали, резины/эластомеров, а также использовать в качестве рабочего тела газы/ воздух. Возможно и комбинированное использование перечисленных материалов.
В подвеске легковых автомобилей обычно используются стальные упругие элементы. Стальные упругие элементы имеют самые разные конструктивные исполнения, среди которых самое широкое распространение получили винтовые пружины.
Пневматическая подвеска, используемая уже в течение долгого времени на грузовых автомобилях, благодаря своим достоинствам всё больше входит в употребление и на легковых автомобилях.
Существуют понятия подрессоренные массы автомобиля (кузов с трансмиссией и частично ходовая часть) и неподрессоренные массы автомобиля (колёса с тормозными механизмами, а также частично массы ходовой части и приводных валов).
Жесткость и эффективность демпфирования системы подрессоривания обуславливают частоту собственных колебаний кузова автомобиля
Неподрессоренные массы
Неподрессоренные массы стараются уменьшить, чтобы минимизировать их влияние на характеристику колебаний (частоту собственных колебаний кузова). Кроме того, благодаря малой инерции таких масс снижаются ударные нагрузки на неподрессоренные узлы конструкции и значительно улучшается характеристика работы подвески. Эти факторы ведут к заметному повышению комфорта в движении.
Примеры снижения величин неподрессоренных масс:
· Алюминиевый колесный диск с пустотелыми спицами
· Узлы шасси (поворотный кулак, корпус ступичного подшипника, рычаг подвески и т. д.) из алюминия
· Тормозной суппорт из алюминия
· Оптимизированные по массе шины
· Оптимизация массы деталей ходовой части (например, ступиц колёс)
Колебания
Если подрессоренная масса будет выведена из положения равновесия некоторой силой, то в упругом элементе возникнет восстанавливающая сила, которая позволит массе выполнить движение возврата. При этом масса «проскакивает» положение равновесия, и при этом вновь возникает восстанавливающая сила. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока из-за сопротивления воздуха и внутреннего трения в упругом элементе колебания не затухнут.
Частота собственных колебаний кузова
Колебания характеризуются величиной амплитуды и частотой. При настройке ходовой части особое значение имеет частота собственных колебаний кузова. Частота собственных колебаний неподрессоренных масс находится для автомобиля среднего класса в пределах 10-16 Гц. Путём соответствующей настройки подвески частота собственных колебаний кузова (подрессоренной массы) доводится до 1-1,5 Гц
Частота собственных колебаний кузова в основном определяется характеристиками упругих элементов (жёсткостью) и величиной подрессоренной массы.
Большая масса или мягкие упругие элементы обуславливают низкую частоту собственных колебаний кузова и большой ход подвески (амплитуду).
Небольшая масса или жёсткие упругие элементы обуславливают высокую частоту собственных колебаний кузова и малый ход подвески.
В зависимости от индивидуальной восприимчивости частота собственных колебаний кузова ниже 1 Гц может вызывать тошноту. Частоты более 1,5 Гц ухудшают комфортность езды, а, начиная с величины около 5 Гц, ощущаются как вибрация.
Определение
| Колебания | Перемещение массы (кузова) вверх и вниз. |
| Амплитуда | Наибольшее отклонение колеблющейся массы от положения равновесия (амплитуда колебаний, ход подвески). |
| Период | Время одного колебания. |
| Частота | Число колебаний (периодов) за единицу времени (секунду). |
| Частота собственных колебаний кузова | Число колебаний подрессоренной массы (кузова) за единицу времени (секунду). |
| Резонанс | Масса «подталкивается» некоторой силой синхронно с ритмом своих колебаний, из-за чего увеличивается амплитуда (раскачивание). |
Настройка частоты
В зависимости от размеров двигателя и оборудования осевая нагрузка (подрессоренные массы) одной модели автомобиля варьируется очень сильно.
Чтобы сохранять высоту кузова (т. е., внешний облик) и частоту собственных колебаний кузова, которая определяет динамику движения, почти одинаковыми для всех вариантов, в соответствии с осевой нагрузкой на передней и задней осях устанавливаются различные комбинации упругих элементов и амортизаторов.
Так, например, частота собственных колебаний кузова для AudiA6 настраивается на 1,13 Гц на передней оси и на 1,33 Гц на задней оси (расчётные величины).
Жёсткость упругих элементов, таким образом, является решающим фактором для величины частоты собственных колебаний кузова.
Степень демпфирования колебаний амортизатором не оказывает заметного влияния на величину частоты собственных колебаний кузова. Она влияет лишь на то, насколько быстро затухнут колебания (постоянная затухания).
В стандартной ходовой части без регулирования дорожного просвета задняя ось, как правило, настроена на более высокую частоту собственных колебаний кузова. Это сделано из расчета, что при загрузке автомобиля в основном увеличивается нагрузка на заднюю ось, что автоматически понижает частоту собственных колебаний.
Параметры упругих элементов
Характеристика упругого элемента (жёсткость)
При построении графика в координатах сила-ход мы получим графическую характеристику упругого элемента.
Жёсткость упругого элемента — это отношение действующей силы к ходу. Жёсткость упругих элементов измеряется в Н/мм
Она даёт представление о том, является ли упругий элемент мягким или жёстким.
Если жёсткость упругого элемента является постоянной на протяжении всего хода, то он имеет линейную характеристику.
Мягкой упругий элемент обладает пологой характеристикой, а жёсткий упругий элемент отличается крутой характеристикой.
Винтовая пружина становится более жёсткой при:
· увеличении диаметра прутка;
· уменьшении диаметра пружины;
· уменьшении числа витков.
Если жёсткость упругого элемента растёт вместе с увеличением его деформации, то он имеет прогрессивную характеристику.
Винтовые пружины с прогрессивной характеристикой можно отличить по:
a) неравномерному шагу витков;
b)конической форме навивки;
c) переменному диаметру прутка;
d)комбинации двух упругих элементов (пример см. на следующей странице).
Основы теории пневматическойподвески
Пневматическая подвеска с регулированием дорожного просвета
Такая пневматическая подвеска является регулируемой.
При использовании пневматической подвески регулирование дорожного просвета не связано с дополнительными техническими ухищрениями, поэтому интегрируется в общую систему настроек. Основные достоинства регулирования дорожного просвета:
· Статический ход сжатия упругого элемента (пневмобаллона) не зависит от нагрузки и всегда одинаков
· Уменьшаются габариты колёсных ниш, обусловленные величиной свободного перемещения колёс. Это благоприятно сказывается на общем использовании объёма кузова автомобиля.
· Кузов автомобиля может иметь более мягкое подрессоривание, что повышает уровень комфорта в движении.
· Сохранение полного хода сжатия и отбоя упругого элемента при любых нагрузках.
· Сохранение полного дорожного просвета при любых нагрузках.
· При загрузке не изменяются углы установки колес.
· Не увеличивается Cx (коэффициент аэродинамического сопротивления), нет ухудшения внешнего вида.
· Меньший износ шаровых опор благодаря небольшим углам наклона пальцев.
· При необходимости возможна более высокая нагрузка.
Неизменное (расчётное) положение кузова автомобиля (подрессоренной массы) поддерживается путём регулировки давления в пневмобаллонах.
Статический ход сжатия благодаря регулированию давления всегда остаётся одинаковым и его не требуется принимать в расчёт при конструировании колесных ниш.
Sстат=0
Другой особенностью пневматической подвески с функцией регулирования дорожного просвета является то, что частота собственных колебаний кузова остаётся почти постоянной при изменении массы автомобиля.
Помимо принципиальных достоинств системы регулирования дорожного просвета, её внедрение на пневматической подвеске обеспечивает важнейшее преимущество.
Благодаря тому, что давление воздуха в пневматических упругих элементах регулируется в зависимости от нагрузки, достигается изменение жёсткости пропорционально величине подрессоренной массы. В результате этого частота собственных колебаний кузова и, вследствие этого, комфорт в движении остаются почти неизменными вне зависимости от нагрузки.
Следующим преимуществом является обусловленная принципом действия прогрессивная характеристика пневматического упругого элемента.
При помощи полностью несущей пневматической подвески обеих осей (Audiallroadquattro) можно регулировать величину дорожного просвета автомобиля:
обычное положение для движения в городе;
пониженное положение для езды на высокой скорости для улучшения динамики и уменьшения силы сопротивления воздуха;
повышенное положение для движения по пересеченной местности и по плохим дорогам.
«Полностью несущая» означает:
Системы регулирования дорожного просвета часто представляют собой комбинацию стальных или газонаполненных упругих элементов с гидравлическим или пневматическим устройством регулирования. Величина усилия, воспринимаемого такой подвеской, слагается из суммы усилий, воспринимаемых работающими упругими элементами. Поэтому такую подвеску называют «частично несущей» (Audi 100/AudiA8).
Подвески с регулированием дорожного просвета (на задней оси) и Audiallroadquattro (на задней и передней осях) имеют несущие пневматические упругие элементы и поэтому называются «полностью несущие».
Конструкция пневматического упругого элемента
На легковых автомобилях в качестве упругих элементов используются пневмобаллоны рукавного типа.
При малых габаритах такая конструкция обеспечивает большую деформацию упругого элемента.
Пневматический упругий элемент состоит из:
· Верхней крышки корпуса
· Резинокордного рукавного элемента
· Поршня (нижней крышки корпуса)
· Зажимного кольца
Наружный и внутренний слои изготавливаются из высококачественного эластомера. Материал устойчив к любым атмосферным воздействиям и является маслостойким. Внутренний слой воздухонепроницаемый.
Каркас воспринимает усилия, возникающие благодаря внутреннему давлению в пневмобаллоне.
Высококачественный эластомер и корд из полиамидной нити позволяют рукавному элементу легко раскатываться и обеспечивают минимальное трение (чувствительность) в этом упругом элементе.
Требуемые характеристики обеспечиваются в диапазоне температур от -35°C до +90°C.
Крепление манжеты (рукавного элемента) между верхней крышкой корпуса и поршнем осуществляется металлическими зажимными кольцами. Зажимные кольца запрессовываются в условиях производства.
Рукавный элемент раскатывается по поршню.
В зависимости от принятой кинематической схемы подвески оси пневмобаллоны могут устанавливаться отдельно от амортизаторов или вместе с ними (пневматическая амортизаторная стойка).
Пневмобаллоны не должны сжиматься или разжиматься, когда в них нет давления, так как при этом манжета не может правильно раскатываться по поршню (возможны её повреждения).
На автомобиле с пневмобаллонами, в которых отсутствует давление, перед тем, как приподнимать или опускать его (например, при помощи подъёмника или домкратов), в пневмобаллонах с использованием диагностического тестера необходимо создать давление.
Амортизатор с пневматическим регулированием демпфирования
Для того, чтобы поддерживать постоянной степень демпфирования и, тем самым, ходовые качества при изменении нагрузки от частичной до полной, в пневматической подвеске с регулированием дорожного просвета, а также в 4-уровневой пневматической подвеске автомобиля на задней оси устанавливаются амортизаторы с бесступенчатой, изменяющейся в зависимости от нагрузки характеристикой.
Благодаря пневматической подвеске, наряду с сохранением постоянной частоты собственных колебаний кузова, удаётся также достигать почти не зависящей от нагрузки характеристики колебаний кузова автомобиля.
Этими конструктивными мероприятиями достигается хороший комфорт при движении с частичной нагрузкой, одновременно при полной нагрузке колебания кузова достаточно эффективно гасятся.
В этом случае речь идёт о так называемом амортизаторе PDC (PneumaticDampingControl = пневматическое регулирование демпфирования). Усилие демпфирования может варьироваться в зависимости от давления в пневмобаллоне.
Изменение усилия демпфирования осуществляется при помощи отдельного клапана PDC, встраиваемого в амортизатор. Он соединен шлангом с пневматическим упругим элементом.
Пропорциональное нагрузке давление в пневматическом упругом элементе изменяет гидравлическое сопротивление клапана PDC, т. е. усилие демпфирования при отбое и сжатии.
Чтобы сгладить скачки давления в пневматическом упругом элементе (при сжатии и отбое), во входной воздушный канал клапана PDC встроен дроссель.
Устройство и принцип действия
Клапан PDC изменяет гидравлическое сопротивление между рабочими камерами 1 и 2. Рабочая камера 1 с помощью отверстий соединена с клапаном PDC. При низком давлении в пневматическом упругом элементе (условия нагрузки — снаряженный или имеющий небольшую частичную нагрузку автомобиль) клапан PDC имеет малое гидравлическое сопротивление, благодаря чему часть масла направляется в обход соответствующего демпфирующего клапана. Тем самым уменьшается усилие демпфирования.
Гидравлическое сопротивление клапана PDC находится в определённой зависимости от управляющего давления (давления в пневматическом упругом элементе). Усилие демпфирования зависит от гидравлического сопротивления соответствующего клапана демпфирования (сжатия/отбоя), а также клапана PDC.
Работа при ходе отбоя и высоком давлении в пневматическом упругом элементе
Управляющее давление, а, следовательно, и гидравлическое сопротивление клапана PDC высоки. Большая часть масла (в зависимости от величины управляющего давления) должна дросселироваться через поршневой клапан, усилие демпфирования повышается.
Работа при ходе отбоя и низком давлении в пневматическом упругом элементе
Поршень идет вверх, часть масла дросселируется через поршневой клапанный узел, другая часть перетекает через отверстия в рабочей зоне 1 к клапану PDC. Поскольку управляющее давление (давление в пневматическом упругом элементе) и, следовательно, гидравлическое сопротивление клапана PDC малы, то усилие демпфирования уменьшается.
Работа при ходе сжатия и низком давлении в пневматическом упругом элементе
Поршень уходит вниз, рассеивание энергии обеспечивается донным клапанным узлом и, в некоторой степени, гидравлическим сопротивлением движению поршня. Часть вытесняемого штоком поршня масла дросселируется через донный клапанный узел в компенсационную камеру. Другая часть перетекает туда через отверстия в рабочей камере 1 к клапану PDC. Поскольку управляющее давление (давление в пневматическом упругом элементе) и, следовательно, гидравлическое сопротивление клапана PDC малы, то усилие демпфирования уменьшается.
Работа при ходе сжатия и высоком давлении в пневматическом упругом элементе
Управляющее давление и, следовательно, гидравлическое сопротивление клапана PDC высоки. Большая часть масла (в зависимости от величины управляющего давления) должна пройти через донный клапанный узел, усилие демпфирования повышается
Заключение
Достоинства пневмоподвески
· пневмоподвеска имеет большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, обеспечивая снижение амплитуды колебаний, уменьшение количества энергии, поглощаемой амортизаторами, упрощают регулировку. При этом в подвесках со стальными упругими элементами прогрессивная характеристика достигается только за счет сильного усложнения конструкции;
· легкость автоматического регулирования жесткости и динамичного хода подвески в соответствии с условиями нагружения, что позволяет получить большую плавность хода и улучшить другие эксплуатационные качества;
· при одинаковых размерах упругого элемента пневмоподвескапозволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс;
· пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов;
· постоянное положение кузова облегчает обеспечение правильной кинематики пневмоподвески и рулевого привода, снижается центр тяжести автомобиля и, следовательно, повышается его устойчивость;
· при любой нагрузке обеспечивается надлежащее положение фар, что повышает безопасность движения в ночное время; точная регуляция тормозных усилий на колесах в зависимости от изменения нагрузок на них;
Итог получается достаточно простым: учитывая, что стоимость изготовления пневмоподвесок почти сравнялась со стоимостью рессорных подвесок, применение первых позволяет получить большой технико-экономический эффект.
www.ronl.ru
4.3 Расчет пневматических приводов
-Приведите схему управления с тормозным золотником конструкции ЭНИМС
-Как устроен фильтр конструкции БВ «Колибр» с двухступенчатой очисткой воздуха?
Расчет при установившемся движении Задачи расчета пневмоприводов по существу теже, что и при расчете
гидроприводов, но отличается метод их решения. Во-первых,в расчетах используется массовый расход сжатого воздуха (кг/с) вместо объемного
м | 3 |
( | с ) в гидроприводах.Во-вторых,плотность воздуха существенно |
зависит от давления, поэтому если давление вдоль потока вследствие трение уменьшается, то уменьшается и плотность, а скорость, наоборот, увеличивается. И в третьих, в потоках газа при больших давлениях может наступить так называемая критическая скорость близкая к скорости звука (сверхзвуковое течение), при этом, если скорость потока больше скорости звука, то массовый расход остается постоянным. В потоках жидкости такое явление имеет место только при безнапорном движении под большим уклоном (уклон больше критического) Уравнение массового расхода в трубопроводе при политропном процессе (формула Сан-Венана)приведено в пункте 1.6 (формула
3.1)
Методика расчета скорости в пневмоцилиндре представлена в методических указаниях к задаче 2 контрольного задания, заимстванного из [8].
Расчет при неустановившемся движении более сложный. В этом случае различают три фазы всего процесса:
- подготовительная фаза, в течение которой воздух заполняет одну из полостей силового цилиндра при неподвижном поршне;
- фаза движения начинается с момента страгивания силового цилиндра и началом торможения (при наличии тормозного устройства) или остановки
поршня при соприкосновении с неподвижным упором;
49
- заключительная фаза начинается с момента включения тормозного устройства и заканчивает в момент начала подготовительной фазы ( в односторонних пневмоцилиндры). В пневмоцилиндрах двойного действия одновременно с наполнением рабочей полости цилиндра происходит опорожнение нерабочей полости.
Расчетные зависимости, необходимые для определения давления в рабочей полости, скорости и времени перемещения поршня на стр. 345-357[8].
Вопросы для самопроверки:
-В чем заключается особенность расчета пневмоприводов при установившемся движении?
-Приведите формулу Сен-Венанамассового расхода газа при политропном движении
-Что называется критическим отношением давлений газа?
-Какой коэффициент учитывает гидравлическое сопротивление трубопровода в формуле Сен-Венана?
-Как влияет на скорость движения пневмопривода изменения приложенной нагрузки?
-Каким три фазы рассматриваются при расчете пневмоприводов при неустановившемся движении?
-Какие параметры процессы определяются при неустановившемся движении?
Заключение
Вы завершили изучение дисциплины «Гидропневмопривод станков и станочных комплексов». Проверьте уровень усвоения материала ответив на вопросы тренировочных тестов. Оптимальное время на ответы можно определить из расчета 5 минут на один вопрос.
50
dm dt
Математическая формулировка
dK |
| |
| F | |
dt | ||
( K - вектор количества |
движения, F - главный вектор, т.е. равнодействующее внешних сил). Гидравлическое уравнение применительно к двум контрольным сечениям одномерного потока
0 ρθ(v2 v1 )= F (v1,v2 - средниескорости)
- сохранение массы (инерции) Математическая формулировка закона:
0
( m- масса контрольного объема жидкой среды) Гидравлическое уравнение применительно к двум контрольным сечениям одномерного потока
ρVS =ρVS ,кгс | при | con | |
1 2 | 2 2 |
| |
(несжимаемая жидкость) |
| ||
| VS =VS ;V S=Q | - объемный расход | |
| 1 1 2 2 | ||
| , |
|
|
| м3 |
|
|
| с |
|
|
|
| ||
- сохранение энергии | В гидромеханике потенциальная | ||
| кинетическая энергии потока | ||
| выражаются через и плотность. | ||
| Плотность потенциальной | ||
| энергииln= ρgz,H/ м2 | ,плотность | |
| кинетической энергии |
| |
| ln= ρv22,H/ м2 |
|
|
| Баланс энергии, выражающий закон | ||
| сохранения для двух контрольных | ||
| сечений потока вязкой жидкости с | ||
| 59 |
|
|
studfiles.net
7.4. Расчет пневматического привода
Производительность компрессора в л/мин определяется по формуле:
(7.15)
где: d - диаметр цилиндра, мм;
S - ход поршня,мм;
n - частота вращения вала компрессора, об/мин;
i - число цилиндров; h=0,6 - коэффициент подачи.
Значения d и S берутся по чертежу компрессора.
В тормозном механизме с равным перемещением колодок (рис.7.3.)
Рис. 7.3. Схема расчета пневматического привода
Момент на валике разжимного кулака Mв (без учета трения) и усилие на штоке тормозной камеры –PШТопределяются по формулам:
(7.16)
.
Давление воздуха в полости тормозной камеры - P0, усилие на поршень тормозного крана - P и усилие на тормозной педали Pп определяются по формулам:
(7.17)
.
Необходимые для поверочного расчета размеры, площади и усилия, указанные на рис. 7.3, берутся по чертежам приборов тормозной системы автомобилей. Для грузовых автомобилей усилие на тормозной педали не должно превышать 700 Н.
7.5. График оптимального соотношения тормозных сил
При оптимальном соотношении тормозных сил на колесах передней и задних осей автомобиля тормозной путь - минимальный. Соотношение тормозных сил, близкое к оптимальному, обеспечивается регуляторами, установленными на автомобилях (ВАЗ, АЗЛК, КамАЗ и др.).
Тормозные силы на осях Pт1 и Pт2 определяются по формулам:
(7.18)
(7.19)
Расчет производится при j равном: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0.
|
| График Pт2=F(Pт1) (рис 7.4) строится для груженого автомобиля и автомобиля без груза. Для автомобилей ВАЗ- 2101 и КамАЗ-5320 значения расчетных параметров приведены в табл. 7.2. |
Рис. 7.4. График распределения тормозных сил
Соотношение тормозных сил при отсутствии регулятора (постоянное соотношение) определяется по формуле:
(7.20)
и наносится на график в виде прямой линии. Значения Mт1 и Mт2 для передних и задних колес определяются по формулам, приведенным ранее.
Таблица 7.2
| Марка | Груженный автомобиль | Автомобиль без груза | ||||||
| автомобиля | Вес в Н | a, м | b, м | hg, м | Вес в Н | a, м | b, м | hg, м |
| ВАЗ-2101 | 13450 | 1,3 | 1,14 | 0,56 | 9450 | 1,09 | 1,33 | 0,58 |
| КамАЗ-5320 | 15000 | 2,44 | 1,4 | 1,3 | 6900 | 1,6 | 2,22 | 0,96 |
8. Подвеска автомобиля
8.1. Измерители плавности хода автомобиля
Основными измерителями плавности хода (ОСТ 37001) являются:
для легковых автомобилей - среднеквадратичные значения виброускорений низкой и высокой частот;
для грузовых автомобилей - допустимая по уровню вибронагруженности автомобиля предельная скорость на неровной дороге.
Низкая частота колебаний автомобиля должна лежать в пределах:
- легковые автомобили - 0,8-1,2 Гц;
- грузовые автомобили - 1,2-1,5 Гц.
Собственная низкая частота колебаний автомобиля определяется:
, [1/c]. (8.1)
Число колебаний в минуту (техническая частота):
, [кол/мин], (8.2)
где: f - статический прогиб, см.
Конструктивно низкая частота колебаний определяется:
, (8.3)
где 2Ср - жесткость передней или задней подвески, кН/м;
mп - величина подрессоренной массы, кН.
Таблица 8.1
| ВЕЛИЧИНА ЖЕСТКОСТИ ПОДВЕСОК, кН/м (числитель - передняя, знаменатель - задняя) | |
| Легковые автомобили | Грузовые автомобили |
| ВАЗ - 2101...........42/36 | ГАЗ - 53А.....................184/720 |
| М- 12..................42,5...46,5/42,5 | ЗИЛ - 130......................260/714 |
| ГАЗ - 24................44,6/45,2 | МАЗ - 500А..................406/644 |
| ЗИЛ - 114..............41,5/76,0 | ЛАЗ - 697......................256/410 |
Высокая частота колебаний автомобиля, связанная с частотой колебаний неподрессоренных масс, должна лежать в пределах:
- легковые автомобили – 8-12 Гц;
- грузовые автомобили - 6,5-9 Гц.
Конструктивно высокая частота колебаний определяется:
, (8.3)
где: 2Сш - жесткость шин;
mн - неподрессоренная масса.
Таблица 8.2
| ВЕЛИЧИНА ЖЕСТКОСТИ ШИН, кН/м (числитель - передние-2См, знаменатель - задние-SСм) | |
| Легковые автомобили | Грузовые автомобили |
| ВАЗ - 2101..................310/380 | ГАЗ - 53А....................1020/2440 |
| М - 412.........................412/412 | ЗИЛ - 130.....................1286/3236 |
| ГАЗ - 24......................400/400 | МАЗ - 500А...................960/1920 |
| ЗИЛ - 114....................545/660 | ЛАЗ - 697....................2340/4600 |
studfiles.net
Расчёт необходимой грузоподъёмности подушки - F.A.Q. и статьи
Давно хотел написать, что-то подобное, но как-то не получалось. Сейчас думаю тоже не очень получится, но кому нужно, тот поймёт.Очень многие пневмостроители, даже которые не первый день в теме, делают одни и те-же ошибки В основном, не правильно подбирают подушки и всвязи с этим возникают вопросы и неудовлетворение проделаной работой. Всвязи с этим, я решил начать писать эту статью, с надеждой всем вместе поставить точки над i . Одним понять как это работает, а другим поделиться опытом. "Дайте точку опоры и я переверну земной шар"Помните в школе изучали?
Вы спросити какое отношение это имеет к нашему вопросу? А непосредственное.Расмотрим, два основных типа подвесок, со стороны взаимодействия упругого элемента на колесо.
На этом рисунке изображены 2 вида взаимодействия упругого элемента на колесо, Первый с взаимодействием через рычаг.
Допустим нагрузка на колесо равно 500 кг тут можно легко расчитать какая нагрузки будет на пружину (подушку) при L1=L2.
В этом случае по законам физики нагрузка на пружину будет вдвое больше чем на колесо. Если по этому рисунку пружину смещать
к колесу, то нагрузка на пружину, будет приближаться к 500 кг, При смещении пружины в противоположную сторону, нагрузка на пружину будет наоборот возрастать.
И будет приближаться к бесконечности.
Если пружина на рычажной подвеске, опирается непосредственно в месте крепления колеса и нагрузка на неё рафна нагрузке на колесо (для простоты, не будем учитывать неподрессоренные массы) То можно считать что у такой подвески коэффмициент (назовём его) пересчёта равен 1. Если пружина упирается посреди рычага и L1=L2 то коэффициент пересчёта будет равен 2, при приближении пружины к колесу коэффициент будет приближаться к 1, а в противоположную, как выше писалось к бесконечности.
Второй вид взаимодействия упругого элемента с подвеской, это непосредственный. В таком виде подвесок, коэффициент пересчёта не применяется. К ним можно отнести зависимую мостовую подвеску без примения рычагов и подвески "Макферсон"
Из выше сказанного можно посчитать какая нагрузка будет на наш упругий элемент. Тут опять допускаются ошибки. Если при приминении пружин, их характеристика линейна, имеется смысл, приминения пружин с запасом по грузоподъёмности. (что-бы не пробивало, при загрузке, на неровной дороге..) Нам на пневме, это не нужно, так как подушки имеют прогрессивную характеристику, и чем больше пробой, тем больше давление в подушке и выше её грузоподъёмность.
" Но веть она взорвётся из-за сильного перегруза при поподании в яму" возрозят некоторые, и будут не правы. Для того, что-бы взорвать исправную подушку, нужно давление, за 30 атмосфер (некоторые производители указывают и вовсе 42!!!)
При подборе подушек, в первую очередь, нужно смотреть ни какая крутая подушка у Васи из пендосии, а на её характеристики, представленные производителем.
Кроме её диаметра, мин и макс высоты, самым важным ,считаю, это её грузоподъёмность на определённом давлении. Тут многие, делают опять ошибку. В характеристиках подушки пишется ездовое (рэйдовое) давление. Вот пример
По этому рисунку, можно сделать следующий вывод (подушка от Ровера) подушка расчитана на 850 кг (8,5 kn) при давлении в 7 атмосфер (рэйдовое значение) при максимальном подъёме, давление не должно быть более 8 атмосфер . Это не значит, что при 10 или 16 атмосферах она сразу взорвётся!!! Это приведено комфортное давление для данной подушки!
Если-же после установки подушки, давление в ней оказывается 2-4 атмосферы, можно начинать всё сначала , если же давление окажется от 5, до 7 то вам повезло, от 8 и выше, опять нужно задуматься о проведении некоторых работ ....
pnevmopodveska-club.ru
Расчет задней подвески
Схема действия сил
Рассмотрим силы действующие за балку заднего моста. Для расчета берем максимальные силы, действующие на задний мост. Действие сил показано на рис. 7.
Рис. 7. Схема действия сил.
При движении автомобиля в пятне контакта колеса с дорогой могут действовать три вида сил: продольные, поперечные, вертикальные. Вертикальная сила R– это сила реакции дороги на колесо, численно равная произведению ускорения свободного падения на часть массы автомобиля, приходящейся на данное колесо. Продольная сила F включает в себя силу сопротивления качения и силы реакции дороги при движении автомобиля (разгоне/торможении). Максимальная величина силы реакции дороги в пятне контакта определяется только весом, приходящимся на колесо, и коэффициентом сцепления колес с поверхностью дороги. Сила S возникает при движении автомобиля в повороте или при заносе. Ее предельное значение также определяется весом приходящимся на колесо и коэффициентом сцепления колес с поверхностью дороги.
Указанные выше, силы, нагружая балку моста и элементы подвески, передаются на кузов. Происходит это следующим образом: сила F передается через продольные рычаги, сила R передается через пружины, сила S передается через механизм Уатта.
На боковые перемещения кузова влияет только сила S, поэтому значение этой силы будет иметь определяющее значение для последующего расчета всего механизма.
Рассмотрим действие поперечной силы S на элементы подвески автомобиля. Действие этой силы показано на рис. 7.
Рис. 7. Действие боковых сил.
На каждое колесо действует сила S/2, которые в сумме дают силу S. Эта сила нагружает весь механизм Уатта. В этом механизме два одинаковых рычага находящихся на равном расстоянии, что приводит к тому, что каждый из них воспринимает силу Sт= 0,5*S. Один рычаг испытывает напряжения растяжения, другой – сжатия. Сила S передается на рычаги через поворотный элемент и ось этого элемента. Действие силы на ось показано на рис. 8.
Рис. 8. Действие силы S на ось поворотного механизма.
На мост действует сила S, которая передается на рычаги. Возникает сила реакции S', которая воздействует на ось поворотного механизма. Эта сила создает изгибающий момент. Таким образом, изгибающий момент испытывает ось и сварочный шов оси.
Исходя из представленного выше анализа действия сил, для расчета следует принять во внимание только силу S, вес автомобиля приходящийся на заднюю ось и примерные размеры элементов. Это послужит основой для всего расчета механизма.
Определение сил и усилий
Определение сил будем производить для полностью груженного автомобиля.
Полная масса автомобиля 1760 кг
Допустимая нагрузка на заднюю ось 960 кг
Коэффициент сцепления (для сухого асфальтобетонного покрытия) 0,8
Боковая сила S
Боковая сила S передается на балку моста и механизм Уатта. Такое значение силы S достигается при максимальной загрузке автомобиля, при которой механизм Уатта принимает положение элементов, указанных на рис. 7.
Сила Sт = S*0,5 и для одного рычага является сжимающей, а для другого растягивающей. При указанном выше положении рычагов, сила Sтсоздает на сам рычаг нагрузку в виде силы K
, гдеαугол между рычагом и горизонтальной плоскостью.
studfiles.net
Регулируемые и активные подвески
Содержание
1 Пневматические подвески …….................................................................. 3
1.1 Общее устройство пневмоподвески ..................................................... 7
1.1.1 Пневматические упругие элементы ............................................... 7
1.1.2 Модуль подачи воздуха ................................................................... 17
1.1.3 Бортовая пневмосистема ................................................................. 20
1.1.4 Электронная система управления ……………………………….. 23
1.2 Принцип работы пневматической подвески ....................................... 28
1.3 Особенности работы пневморессор в экстремальных условиях
эксплуатации .......................................................................................... 34
1.4 Варианты установки пневмоэлементов в подвесках автомобилей .... 37
2 Гидропневматические подвески ………………………………………... 40
2.1 Пневмогидравлические упругие элементы ...………………........….. 40
2.2 Конструкция гидропневматической подвески ……………………… 46
2.3 Гидропневматическая система поддержания уровня кузова
легкового автомобиля Nivomat ………………………………………. 58
2.3.1 Конструкция и принцип работы агрегата Nivomat ……...……… 59
2.3.2 Рабочие функции агрегата Nivomat ……………………………… 63
3 Адаптивные (активные) подвески ……………………………………… 66
3.1 Устройство адаптивных подвесок …………………………………… 66
3.1.1 Подвеска Agility Control легковых автомобилей Mercedes-Benz . 69
3.1.2 Подвеска PASM автомобилей Porsche …………………………… 71
3.1.3 Пневмоподвески с амортизаторами, имеющими пневматическое
и электронное регулирование демпфирующих свойств ………... 74
3.1.3.1 Пневмоподвеска с амортизаторами, имеющими
пневматическое регулирование демпфирующих свойств ….. 74
3.1.3.2 Пневмоподвеска с амортизаторами, имеющими
электронное регулирование демпфирующих свойств …........ 78
3.1.4 Магнитореологические регулируемые амортизаторы …..……… 83
3.1.5 Адаптивная пневматическая подвеска автомобиля Audi Q7 …… 87
3.1.5.1 Элементы адаптивной пневмоподвески автомобиля ….…….. 87
3.1.5.2 Система регулирования дорожного просвета и
демпфирующих свойств амортизаторов автомобиля ………. 91
3.1.6 Адаптивные подвески в конструкциях современных
автомобилей ……………………………………………………….. 94
3.1.6.1 Гидравлическая система Active Body Control …….…………. 96
3.1.6.2 Адаптивная пневматическая подвеска Airmatic Dual Control 100
Литература ………………………………………………………..………….105
1 Пневматические подвески
Пневматическая подвеска (пневмоподвеска) – вид подвески, обеспечивающий возможность поддержания и изменения высоты уровня пола, грузовой платформы (или рамы) и прицепного устройства относительно поверхности дороги либо дорожного просвета независимо от загрузки автомобиля за счет применения пневматических упругих элементов.
Основными преимуществами пневматических подвесок являются:
1. Адаптивность.
Пневмоподвеска обеспечивает широкий диапазон изменения её жесткости и возможность автоматического поддержания заданного уровня кузова (рамы) автомобиля относительно поверхности дороги или дорожного просвета при изменении нагрузки.
В связи с тем, что давление воздуха в пневматических упругих элементах (далее – пневмоэлементы) регулируется в зависимости от нагрузки, жёсткость пневмоподвески изменяется пропорционально величине подрессоренной массы. В результате частота собственных колебаний кузова и, вследствие этого, комфортабельность автомобиля остаются практически неизменными вне зависимости от его загрузки.
В отличие от рессор и пружин, пневмоэлементы имеют большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, и, следовательно, обеспечивают снижение амплитуды колебаний кузова и уменьшение количества энергии, поглощаемой амортизаторами.
2. Настраиваемость.
Пневмоэлементы имеют прогрессивную характеристику – чем больше они сжимаются, тем их жесткость становится выше, что в значительной степени обеспечивает возможность требуемого настраивания пневмоподвески.
Пневмоподвеска легко и быстро настраивается:
- для движения по дорогам различного состояния. При движении по неровным (разбитым) дорогам снижение давления воздуха в пневматических упругих элементах способствует повышению комфортабельности движения (плавности хода) и средней скорости движения. При движении по автомагистралям повышение жёсткости подвески обеспечивает хорошую устойчивость при движении на поворотах и, кроме того, улучшает контакт колес с поверхностью дороги, что существенно повышает безопасность движения;
- для обеспечения горизонтального положения автомобиля (автобуса) при любой степени его загрузки путем изменения давления воздуха в пнвмоэлементах (рисунки 1.1 и 1.2). Повышенная жесткость задней подвески и горизонтальное положение полностью гружёного автомобиля обеспечивают лучшую управляемость (за счёт уменьшения кренов и раскачивания) и безопасность движения. Не требуется изменения настраивания фар для правильного освещения и исключения ослепления водителей встречных транспортных средств;
Рисунок 1.1 – Настраивание пневмоподвески при неравномерной нагрузке по осям автомобиля
Рисунок 1.2 – Настраивание пневмоподвески при неравномерной нагрузке по сторонам автомобиля
- для буксирования прицепов. Пневмоподвеска позволяет точно настроить положение буксирного прибора автомобиля при буксировании прицепа и, тем самым, снизить негативное влияние прицепа на устойчивость, управляемость и тормозные свойства автопоезда (рисунок 1.3).
3. Индивидуальность и простота управления.
Наиболее эффективное свойство пневмоподвески – это возможность быстрого изменения высоты уровня пола автобуса, кузова легкового автомобиля или расположения рамы грузового автомобиля в допустимых технической характеристикой пределах. Регулированием с рабочего места водителя можно максимально снизить высоту расположения кузова (рамы), установить его в среднее (номинальное) положение или максимально поднять, например, для движения по неровным (разбитым) дорогам, преодоления участков бездорожья, то есть для изменения профильной (геометрической) проходимости автомобиля.
Рисунок 1.3 – Настраивание пневмоподвески при буксировании прицепа
Раму грузового автомобиля можно быстро приподнимать или опускать, чтобы экономить время при смене полуприцепов или использовании сменных кузовов, а также, чтобы совмещать погрузочную высоту автомобиля с высотой погрузочной площадки.
4. Практичность.
Статический и полный ход сжатия пневмоэлементов постоянен вне зависимости от нагрузки. Поэтому установка пневмоподвески способствует уменьшению габаритов колёсных ниш, обусловленных величиной свободного перемещения колёс, что благоприятно сказывается на общем использовании объёма кузова автомобиля. Кроме того, не изменяются углы установки колес и коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля.
Пневмоподвеска позволяет более полно использовать грузоподъемность автомобиля (автопоезда), обеспечивая комфортабельность и безопасность движения. Её наличие способствует экономии расхода топлива, снижению изнашивания шин, затрат на техническое обслуживание и ремонт, а также значительному снижению негативных последствий эксплуатации автомобиля с нагрузкой, превышающей предельно допускаемую.
Наличие пневмоподвески способствует снижению усталостных нагрузок её элементов. Пневмоэлементы имеют высокую долговечность (не менее 1 млн. км [3]), недостижимую для металлических (стальных) упругих элементов.
При одинаковых размерах упругого элемента пневмоподвеска позволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс.
Пневмоподвески современных легковых автомобилей, кроссоверов и классических внедорожных автомобилей имеют сложное электронное управление, которое обеспечивает не только постоянство уровня кузова или дорожного просвета, но и автоматическое изменение жёсткости отдельных пневмоэлементов. Это обеспечивает противодействие кренам автомобиля при движении на поворотах, опусканию его задней части при разгоне и её подъёму («клевкам») – при торможении, что в целом повышает комфортабельность и безопасность движения.
Кроме того, автомобили с пневмоподвеской меньше (на 15…60 %) разрушают дорожное покрытие.
В настоящее время пневмоподвески нашли широкое применение:
- на автобусах, для которых задаются высокие требования к плавности хода и обеспечивается возможность поддержания и регулирования высоты уровня пола салона для обеспечения удобства посадки и высадки пассажиров;
- на легковых (в том числе, внедорожных) автомобилях, для которых задаются высокие требования к плавности хода, безопасности движения и величине дорожного просвета;
- на грузовых автомобилях и полуприцепах, у которых в процессе эксплуатации значительно изменяется масса подрессоренных частей и обеспечивается возможность регулирования высоты грузовой платформы (или рамы) для удобства погрузки и разгрузки грузов, а также прицепного устройства.
studfiles.net
