Устройство пневматической подвески автомобиля. Пневматические упругие элементы подвески

В пневматических упругих элементах подвески автомобиля в качестве рабочего тела применяется какой-либо газ, чаще всего воздух. Преимуществом такой подвески является прогрессивность характеристики и обеспечение автоматического регулирования положения кузова автомобиля по высоте. Первые опыты по использованию сжатого воздуха, заключенного в цилиндре, уплотненном рабочим поршнем, не удались. Устройство не имело необходимой герметичности, поршень требовал периодической смазки. В настоящее время применяются исключительно пневмобаллоны в виде мехов или диафрагменные устройства.

В воздушных упругих элементах подвески в качестве рабочего тела используется воздух. Если объем воздуха уменьшится вдвое, то соответственно вдвое увеличится и его давление. Это справедливо во всех случаях, если процесс происходит изотермически, т. е. если температура в начале и в конце процесса сжатия воздуха остается постоянной. Однако в действительности газы при сжатии нагреваются, поэтому давление воздуха растет не линейно, а более интенсивно. Если же помимо всего прочего объем, в котором сжимается воздух, хорошо теплоизолирован, т. е. процесс сжатия близок к адиабатическому, увеличение давления происходит максимально интенсивно. Если же теплоизоляция недостаточна, часть тепла сжимаемого газа рассеивается в окружающее пространство, сжатие происходит по политропе. Этот случай наиболее характерен для реальной эксплуатации автомобилей. Расчетные формулы для определения давления и температуры воздуха в процессе сжатия даны в приложении.

Сжатый воздух чаще всего заключают в резиновые камеры различной формы. На рис. 1 изображено несколько типов таких камер: а — круглый пневмобаллон с двумя гофрами, т. е. гофрированный упругий элемент сильфонного типа; б — пневмобаллон прямоугольного сечения; такая форма очень удобна для размещения на шасси автомобиля; в — диафрагменный упругий элемент; г — комбинированный пневмобаллоно-диафрагменный упругий элемент.

Рис. 1. Несколько типов пневматических элементов подвески автомобиля

а — пневмобаллонный круглый: б — пневмобаллонный овальный;
в — диафрагменный; г — комбинированный.

Широко применяются пневмобаллоны с двумя гофрами. Характеристики таких устройств приведены на рис. 2. Для каждой кривой указаны рабочие давления пневмобаллона в среднем (ненагруженном) положении; кривые построены для пневмобаллонов с определенным количеством заключенного в них воздуха либо для пневмобаллонов, имеющих вспомогательный резервуар со сжатым воздухом объемом 5 л (штрихпунктирная линия) или 10 л (штриховая линия). Рабочее давление воздуха в пневмобаллоне обычно равно около 0,6 МПа.

Рис. 2. Характеристика пневмобаллонного элемента подвески

Комбинируя формы кожуха и центрального штока, можно получить необходимые характеристики устройства, что является преимуществом диафрагменных упругих элементов. По мере прилегания диафрагмы к внутренней поверхности кожуха площадь ее рабочей поверхности увеличивается, в результате чего к концу рабочего хода жесткость пружины резко увеличивается. Пример диафрагменного упругого элемента показан на рис. 3.

Рис. 3. Диафрагменный упругий элемент автомобиля Кадиллак

Диафрагменные упругие элементы имеют полость для запаса сжатого воздуха. Характеристика упругого элемента подвески автомобиля Кадиллак (изображенного на предыдущем рисунке) приведена на рис. 4.

Рис. 4. Характеристика упругого элемента

В центральном положении подвеска имеет минимальную жесткость; ближе к концу рабочего хода ее жесткость резко возрастает.

Иногда пневматический упругий элемент оснащают системой автоматического регулирования положения кузова автомобиля по высоте. По мере нагружения автомобиля и опускания его относительно исходного, среднего положения в упругий элемент подвески через три регулировочных клапана поступает воздух из ресивера. При разгрузке автомобиля воздух из упругого элемента частично выпускается в атмосферу. Количество воздуха в ресивер постоянно поддерживается компрессором, работающим от двигателя. Для обеспечения необходимой высоты кузова автомобиля достаточно трех регулировочных клапанов: один устанавливают на переднем, два других — на заднем мосту. При установке четырех клапанов возможен случай, когда весь вес автомобиля будет восприниматься только двумя упругими элементами, диагонально расположенными относительно друг друга, а два других останутся ненагруженными.

Схема замкнутого соединения пневматических упругих элементов показана на рис. 5.

Рис. 5. Замкнутая схема соединения пневматических элементов подвески

1 — регулятор давления (10,5 кгс/см²); 2 — выпуск; 3 — подвод; 4 — передний клапан установки положения кузова по высоте; 5 — предохранительный клапан низкого давления; 6 — обратный клапан низкого давления; 7 — фильтр; 8 — компрессор; 9 — обратный клапан высокого давления;
10 — правый задний клапан установки высоты кузова; 11 — баллон сжатого воздуха высокого давления; 12 — баллон сжатого воздуха низкого давления; 13 — обратный клапан низкого давления; 14 — вентиль для подъема автомобиля.

В систему входят два ресивера сжатого воздуха — высокого и низкого давления. Таким образом, система регулирования воздуха автономна и попадание в нее из окружающего воздуха влаги, которая зимой является причиной замерзания вентилей, исключено.

Пневматический упругий элемент не гасит возникающие в подвеске колебания, в связи с чем в подвеску автомобиля приходится включать амортизатор, как правило, телескопический.

Если оба упругих элемента подвески одного моста подсоединены к общему регулировочному клапану, то при прохождении автомобилем поворота воздух свободно перетекает из одного упругого элемента в другой и ничто не препятствует крену автомобиля. Этот нежелательный, а иногда опасный крен можно устранить, установив в воздушной магистрали упругих элементов Р четыре обратных клапана. В этом случае воздух свободно поступает в упругие элементы, но перетекать из одного в другой уже не может. Для того чтобы регулировочный клапан при разгоне и торможении двигателя не срабатывал слишком быстро, его дополнительно оснащают дросселем, который замедляет открытие клапана от 0,5 до 20 с. Время замедления должно быть больше половины периода собственных колебаний автомобиля, чтобы предотвратить галопирование машины. Необходимо предусмотреть и то, чтобы при поднятии колеса, например для замены шины, регулировочный клапан не выпустил воздух из ресивера.

Объем воздушной полости пневматических упругих элементов при регулировании положения кузова по высоте остается постоянным, изменяется только давление, а значит и количество воздуха в нем. В этом случае частота собственных колебаний подвески также остается постоянной. Пневматическую подвеску часто применяют на автобусах (рис. 6); все большее применение она находит и в легковых и грузовых автомобилях.

Рис. 6. Задняя пневматическая подвеска автобуса SM11

Продолжение на следующей странице>>>

Еще об устройстве, ремонте, обслуживании и эксплуатации автомототехники

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: