Задней подвеской с воздушными рессорами

Пнемоподвеска vs рессорная: какой тип и в каких случаях лучше?

При выборе автомобиля важно правильно оценить не только внешний вид, комплектацию и динамику, но также обратить внимание на тип используемой подвески.

Для начала важно понимать функциональное назначение устройства. Итак, подвеска отвечает за такие важные параметры транспортного средства, как:

  • проходимость
  • управляемость
  • комфортабельность
  • надежность эксплуатации

Пневматическая и рессорная подвески имеют свои преимущества и недостатки. Чтобы сделать правильный выбор, который идеально подойдет конкретной марки автомобиля с учетом особенностей эксплуатации, необходимо оценить положительные и отрицательные стороны обоих типов устройств.

Общие сведения

Автоподвеска представляет собой комплект деталей, узлов и крепежа, при помощи которых кузов соединяется с ходовой частью.

Независимо от типа конструкции подвеска состоит из следующих функциональных элементов:

  • Обеспечивающих упругость. Предназначены для восприятия и передачи вертикальных нагрузок, возникающих при движении по неровным участкам дорожного полотна.
  • Направляющих. От них зависит характер перемещения колес, передача моментов разносторонних нагрузок.
  • Амортизирующих. Обеспечивают мягкое гашение колебаний, проявляющихся под воздействием разнонаправленных сил.

Подвеска на основе рессор: преимущества и недостатки

Рессорная подвеска представляет собой достаточно простую конструкцию: основу составляют рессоры из нескольких слоев упругой стали, изогнутой как лук. Устанавливаются рессоры попарно, вдоль или поперек кузова.

Современные рессоры существенно изменились: количество листов уменьшилось, появились однолистовые устройства, которые нашли применение в конструкции некоторых видов малогабаритных автофургонов.

Плюсы рессорной подвески:

  1. Конструктивная простота. Достаточно установить 2 рессоры и 2 амортизатора, чтобы обеспечить эффективную работу системы. Никаких допустройств в данном случае не требуется.
  2. Компактные размеры. Данный параметр применим к грузовым автомобилям.
  3. Гашение колебаний подвески осуществляется в том числе за счет внутреннего трения между листами рессор. Обеспечивается снижение нагрузки на амортизаторы, увеличивается их эксплуатационный ресурс.
  4. Легкость и дешевизна изготовления, ремонтопригодность.

Минусы рессорной подвески:

  1. Возможность использования только в зависимых типах подвески, которые сейчас применяются достаточно редко.
  2. Большой вес (применительно к легковым маркам автомобилей).
  3. Ограниченный эксплуатационный ресурс, повышенный износ стальных листов.
  4. Сухое трение между листами требует периодической смазки или установки специальных прокладок, что усложняет техническое обслуживание (ТО) и эксплуатацию.
  5. Жесткая конструкция при малой нагрузке не обеспечивает достаточный уровень комфорта.
  6. Нет возможности проводить какие-либо регулировки подвески, менять заданные технические характеристики.

Пневмоподвеска: достоинства и недостатки

В качестве упругого элемента используется сжатый воздух, которым наполнен пневмобаллон (прочная емкость с стенками на основе синтетических волокон). Во время езды параметры давления в баллонах могут меняться в зависимости от особенностей дорожного полотна и траектории движения. В этом случае пневмобаллон работает как амортизатор, смягчая ударную нагрузку на кузов автомобиля. Современные системы управления позволяют менять давление в каждом баллоне по-отдельности.

Пневмоподвеска дает возможность изменять клиренс, который при движении на высоких скоростях обеспечивает снижение центра тяжести автомобиля. А при езде по бездорожью, наоборот, клиренс увеличивается, повышая проходимость ТС.

Преимущества пнематической подвески:

  1. Малый собственный вес
  2. Возможность изменения жесткости
  3. Поддержание постоянного клиренса независимо от массы перевозимого груза
  4. Доступность автоматической регулировки клиренса
  5. Компактность (в одной пневмоподушке реализованы упругий и гасящий элементы конструкции)
  1. Сложность конструкции
  2. Высокая стоимость системы
  3. Небольшой эксплуатационный ресурс (по сравнению с другими вариантами) при установке на легковые автомобили и внедорожники.

Применение с учетом типов транспортных средств

Рессорная подвеска оптимально подойдет для коммерческого транспорта и грузовых автомобилей. Доступная цена и ремонтопригодность, а также отсутствие высоких требований к комфорту во время езды делают данный тип подвески наиболее предпочтительным.

Читайте также:  Геометрические размеры передней подвески ваз

Пневматика может использоваться на всех типах современных автомобилей от седанов и хэтчбеков до тяжелых грузовиков. Эффективность работы системы доказана. Единственный минус – высокая стоимость оборудования.

Подведем итог

Каждый из рассмотренных выше типов подвески по-своему хорош и полезен. Но при сравнении рессор и пневамтики очевидные преимущества на стороне второго решения, несмотря на высокую стоимость и достаточно сложную конструкцию такой системы.

При этом любую подвеску, независимо от выбора, важно поддерживать в идеальном техническом состоянии: своевременно обслуживать, смазывать и производить регулировки, менять неисправные детали.

Источник

Воздух против стали

Пневматические рессоры используются на транспортных средствах давно, очень давно: эксплуатация вагона-конки с пневматическими упругими элементами началась в 1847 г.

Первые упоминания о пневматических подвесках в патентных архивах США относятся к 1880 г. В 1888 г. Данлоп не только изготовил первую пневматическую шину, но и предложил первую пневматическую подвеску для автомобиля. Однако лишь в 1909 г. появился автомобиль Коуей с пневматической подвеской, да и то только на выставке.

На рубеже 20-30-х годов прошлого века французские, итальянские и чешские автомобильные компании выпустили ряд моделей с пневматической подвеской, как правило, телескопического типа — то есть без применения резинокордовой оболочки. Пневмопружины телескопического типа, несмотря на свою дороговизну, отличались плохой герметичностью, а применение пневморезиновых элементов сдерживалось их небольшой долговечностью вследствие несовершенства технологии изготовления.

Подвеска подкатной тележки Doll, использующейся в скандинавских сцепках

За океаном североамериканская компания Firestone Tire & Rubber начала свои эксперименты с пневматическими двухгофровыми пневмобаллонами в начале 30-х годов. Через несколько лет экспериментальные работы дошли до полевых испытаний. В 1935-1939 гг. несколько опытных автомобилей Бьюик и Плимут были оснащены пневматическими рессорами.

Резинокордовый пневмобаллон, по существу, представляет собой бескамерную шину. Камерная и бескамерная шины должны существенно отличаться между собой. Дело в том, что воздух проходит через резину. Конечно, автомобильные камеры стараются делать из более воздухонепроницаемой резины, но воздух все равно проходит. В камерной покрышке воздух, прошедший через резину камеры, просто выходит наружу. Шина постепенно спускает, и только. В бескамерной шине воздух может накапливаться в стенках, приводя к расслоению резины и корда. Поэтому баллон пневмоподвески был для резинотехнической промышленности 30-х годов большим достижением.

Передняя независимая подвеска Volvo с двойными поперечными рычагами для тяжелых грузовиков обеспечивает отличное сцепление колеса с дорогой и управляемость на ухабах и ямах

За период до 1938 г. в США было выпущено около 50 различных типов пневматических подвесок. Однако резинокордные элементы с хлопчатобумажным кордом не могли обеспечить высокий ресурс пневмоподвеске.

В 1938 г. компании Firestone удалось заинтересовать крупнейшего в США производителя автобусов — концерн Дженерал Моторс — в установке пневматической подвески на разрабатываемые модели. Мировая война задержала внедрение нового типа подвески. Первый автобус с пневматической подвеской был протестирован только в 1944 г. В ходе этих испытаний были задокументированы неоспоримые преимущества пневмоподвески — в плавности хода прежде всего.

Наиболее часто используемый круглый пневмобаллон

Потребовалось еще несколько лет интенсивных исследований и испытаний, прежде чем в 1953 г. на конвейер были поставлены первые автобусы GM с пневматическими пружинами. В условиях реальной эксплуатации пневмоподвеска продемонстрировала высокие эксплуатационные качества и надежность. Даже после пробега в 1 млн миль пневматические элементы не требовали замены. Вслед за автобусами пневматические подвески стали появляться на грузовиках. Средняя наработка на отказ пневмобалона составляла 1 млн км, в то время как стальные рессоры выходили из строя примерно после 200 тыс. км. Секрет успеха резинокордовых оболочек заключался в применении нейлонового корда — синтетического полиамидного волокна, изобретенного американской компанией DuPont.

Читайте также:  Подвеска прицепа скиф 700

Схема круглого баллона

В Европе в 1955 г. немецкие фирмы Континенталь и Метцлер на выставке в Германии показали первые образцы пневмоподвесок. В конце 1957 г. в Германии был запущен в производство автобус MAN 760 UO1 с пневматическими пружинами. Немцы знали толк в полиамидных волокнах. Еще в 1943 г. в Германии было создано промышленное производство поликапролактама, из которого делали корд для авиационных шин, парашютный шелк, буксировочные тросы для планеров. Наличия одного только синтетического корда для создания высокопрочной оболочки пневмобаллона — мало. Нужна еще технология, увеличивающая сцепление каучука с кордом.

Экспериментальная ось BPW ECO Vision на карбоновой основе

В США в 1957 г. были представлены несколько моделей тяжелых грузовиков, имевших в стандартном исполнении пневматическую подвеску передней и задних осей. В декабре 1958 г. на выставке в Чикаго GMC показала тягач модели DLR 8000 с кабиной над двигателем, передняя подвеска которого была не только пневматической, но и независимой. До этого тяжелые грузовики с независимой подвеской производила (и производит) в Европе лишь компания TATRA.

ЗИС-164 на пневмоходу

В Советском Союзе работы по пневматическим подвескам велись лишь после внедрения таких систем на Западе. Круглые двойные пневматические баллоны размером 250×200 отечественного производства (НИИШП) установили в заднюю ось автобуса ЗИЛ-158. Благодаря применению пневматики удалось получить плавность хода, соизмеримую с увеличением листовой рессоры более чем в 1,5 раза. Правда, такая замена привела бы к тому, что кузов автобуса без нагрузки поднялся бы на 20 см. При стендовых испытаниях пневморессора НИИШП, созданная совместно с НАМИ, выдержала 6 млн циклов без выхода из строя. Для каркаса пневмобаллонов использовали капроновый корд 14К, имеющий прочность 14-15 кг.

Комбинированная — рессора-пневмобаллон — подвеска сохраняет геометрическую жесткость, но обеспечивает лучшую плавность хода

Пневматические подвески конструкции НАМИ устанавливались на автомобили ЗИЛ-164, представляющие собой ходовую лабораторию. Пневмобаллоны устанавливались также в задней подвеске автобуса ЛАЗ-695, получившего обозначение ЛАЗ-695Э.

Испытания, проведенные совместно с автозаводом им. Лихачева, показали, что экспериментальный ЗИЛ-164 может быстрее передвигаться по плохой дороге, чем ГАЗ-51 и новый грузовик ЗИЛ-130. Автобус ЛАЗ-695Э прошел по булыжной дороге плохого качества 25 тыс. км.

НАМИ-ЛиАЗ-158М тоже был на пневмоходу

В первых пневматических подвесках применялись круглые пневмобаллоны, состоящие из одного, двух, или нескольких расположенных друг над другом элементов торообразной формы. Использовались удлиненные пневмобаллоны с закругленными торцами, также состоящие из двух-трех «этажей», и диафрагменные пневматические упругие элементы в различных вариантах. Пневмобаллоны с резинокордовыми оболочками круглой формы используются по сегодняшний день. Они обладают большой долговечностью и грузоподъемностью, компактны и удобны для массового производства.

ЛиАЗ-677 01 на пневмоходу стал родоначальником самых массовых городских автобусов в СССР, прозванных в народе «скотовозами». Но для своего времени это была прогрессивная машина

Однако пневматические рессоры баллонного типа имеют ряд недостатков. Динамическая и статическая жесткости круглого пневмобаллона значительно отличаются. Пневмобаллоны круглой формы не обеспечивают собственные колебания с частотой ниже 1,3-1,5 Гц даже при использовании значительных дополнительных объемов воздуха.

Дело в том, что грузоподъемность пневматической рессоры определяется произведением давления на эффективную площадь. У круглого баллона эффективная площадь значительно зависит от радиуса закругления оболочки — она растет с увеличением деформации. Также с увеличением деформации растет давление в баллоне. Увеличение сразу двух множителей при сжатии не позволяет получить малые частоты колебаний и поэтому приходится применять дополнительный объем.

Для дополнительного объема воздуха первоначально использовали пространство внутри полой оси. В силу технологической сложности и недостаточной надежности от этого решения вскоре отказались. Совсем недавно к забытому решению вернулась компания BPW, предложившая оси Eco Vision.

Читайте также:  Замена передней подвески тойота карина

Удлиненные пневмобаллоны уже не используются. Их преимуществом была небольшая ширина, которая позволяла устанавливать пневматическую подвеску вместо обычных многолистовых рессор. Баллоны длиной 1,7 м позволяли по технологиям того времени обеспечить нагрузку до 10 т. Но при равных площадях круглого и удлиненного баллонов грузоподъемность круглого будет в 1,5 раза выше. Удлиненные баллоны сложны в производстве, им тоже требуются дополнительные объемы воздуха.

Схема гофрированного двухэтажногобаллона

В настоящее время широкое распространение получили диафрагменные элементы трубчатого типа — «рукава». В таких пневматических рессорах изменение объема, а значит, и пропорциональное увеличение давления, изменяется аналогично тому, как это происходит в 2-3-секционных круглых баллонах, а изменение эффективной площади происходит по-другому — увеличивается только в крайних положениях. Поэтому пневматические подвески этого типа имеют малые собственные частоты и не нуждаются в применении больших дополнительных объемов. Однако пневморессоры диафрагменого типа предъявляют повышенные требования к резино-кордовой оболочке, так как она подвергается большему изгибу. Конструктивные особенности таких рессор не позволяют снизить минимальное давление меньше 3 бар, так как при низком давлении оболочка не будет нормально облегать основание.

Пневмобаллоны также служат для подъема или опускания осей автомобиля или прицепа. Амортизирующей роли при этом они никакой не несут

Первые отечественные опытные диафрагменные упругие элементы были созданы на кафедре Колесные машины МВТУ им. Баумана и в ОКБ Ленинградского шинного завода. Они получили обозначение Д 330-90 и были установлены в задней подвеске автомобиля ГАЗ-63. Пневморессора обеспечивала ход 200-250 мм и полную статическую нагрузку в 1,5-2 т. Такая грузоподъемность была избыточной для ГАЗ-63. При минимальной статической нагрузке давление в упругом элементе было меньше 2 бар.

Тандемная пневмоподвеска широко применяется на американских грузовиках

Велись в СССР опытные работы по независимым подвескам тяжелых грузовиков. Так, в 1957 г. начались работы по проектированию независимой передней торсионной подвески для 10-тонного грузовика ЯАЗ-210Е. Работа велась для повышения плавности хода и проходимости тяжелых автомобилей ЯАЗ. Грузовик прошел испытания пробегом 15 тыс. км. Был выявлен ряд конструкционных недостатков подвески и установлена необходимость проектирования специального рулевого управления. Также требовалось принять меры по предотвращению скручивания лонжеронов рамы.

В 1960 г. пневмоподвеска была установлена на автобус ЛАЗ-698 «Карпаты», созданный в единственном экземпляре Львовским автобусным заводом совместно с НАМИ. Автобус к тому же имел переднюю независимую подвеску.

Вариант пневмоподвески Hendrickson PRIMAAX с продольными рычагами

В том же 1960 г. Ликинским автобусным заводом был создан экспериментальный образец ЛиАЗ-Э676 (НАМИ-ЛиАЗ-158М), также спроектированным при участии НАМИ. Автобус представлял собой модернизированный ЗИЛ-158, отличавшийся сдвоенными дверьми спереди и сзади, накопительной площадкой сзади. Кузов был сделан несущим с замкнутыми лонжеронами. Изменения в конструкции кузова предусматривали установку пневматической подвески. В последующие 3 года завод подготовит последовательно 3 опытных образца городского автобуса большой вместимости ЛиАЗ-Э677. Запуск автобуса в производство займет еще несколько лет.

В ленивцах грузовиков используется, как правило, 3-4 пневмобаллона, несущие разную функциональную нагрузку

Интерес зарубежных производителей грузовиков к пневматическим подвескам подогревался, в первую очередь, улучшением технико-эксплуатационных характеристик грузовика. Поскольку применение регулируемой пневматической подвески позволяло уменьшить высоту шасси за счет уменьшения статического прогиба рессор, то это при ограничении габарита по высоте позволяло увеличить объем полуприцепа примерно на 3 м³. Также применение пневморессор позволяет увеличить грузоподъемность где-то на 0,5 т. Такие преимущества оправдывали увеличение начальной стоимости грузовика из-за установки пневмоподвески, особенно дорогой в начальный период освоения таких систем.

Источник

Поделиться с друзьями