Грузовики на независимой подвеске
пневматическая подвеска грузового автомобиля
Принцип работы пневматической подвески автомобиля.
Характеристика подвески влияет на множество эксплуатационных качеств автомобиля: плавность хода, комфортабельность, устойчивость движения, долговечность, как самой машины, так и целого ряда ее узлов и деталей. В тяжелых дорожных условиях именно возможности подвески, а вовсе не мощность двигателя, определяют средние и максимальные скорости движения. Опыт эксплуатации грузовых автомобилей показывает, что на неровных дорогах средняя скорость движения падает на 35-40%, расход топлива увеличивается на 50-70%, межремонтный пробег уменьшается на 35-40%. При этом производительность автотранспорта снижается на 32-36%, а стоимость перевозок возрастает на 50-60%. К этому следует добавить потери, обусловленные перерасходом металла, топлива, резины и добавочными затратами рабочей силы. Для уменьшения этих потерь можно или улучшать дороги, что дорого, или совершенствовать подвески автомобиля, что еще дороже, но в пересчете на тысячи автомобилей оказывается дешевле.
в балансирной подвеске задних мостов автомобиля Tatra-815 Анализ конструкций автомобилей показывает, что весовой коэффициент использования автомобиля, определяемый отношением полезной нагрузки к собственному весу, непрерывно увеличивается. Стремление к минимальному собственному весу, увеличению весового коэффициента использования автомобиля и максимальной комфортности приводит к тому, что подвески со стальными рессорами уже не всегда способны вписываться в предъявляемые к ним требования. Во многих случаях подвеска должна обеспечивать: - максимальную плавность хода при отсутствии значительных взаимных смещений подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля; - минимальный просвет между кузовом (шасси) и осями; - постоянство высоты подножки или уровня пола при изменении нагрузки. При линейных характеристиках традиционных упругих элементов не удается добиться приемлемой частоты собственных колебаний, равной 90-120 мин-1, что вынуждает конструкторов обращаться к упругим элементам с нелинейной, прогрессивной характеристикой: пневматическим или гидропневматическим, обладающим целым рядом достоинств. Во-первых, эти упругие элементы имеют большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, а значит, обеспечивают 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. Второе достоинство - 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 подвеска позволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс. Это третье достоинство. В-четвертых, пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов. Например, баллоны автобусов GMC выхаживают до 1 млн. км.
Подвеска современного (грузового) автомобиля состоит из трех основных узлов: 1. Упругие элементы, воспринимающие динамические нагрузки между кузовом или рамой автомобиля и дорожным полотном. 2. Элементы, гасящие колебания подвески. 3. Узел, отвечающий за стабилизацию автомобиля относительно плоскости дороги. На данный момент на грузовиках используются разнообразные конструкции подвески автомобиля и инженерные решения упругих элементов. В первую очередь, это сами покрышки автомобиля, которые эффективно поглощают мелкие неровности дорожного полотна. Чем больше колесо и меньше давление в нем, тем большее препятствие автомобиль преодолевает без большого воздействия нагрузки на раму. Большегрузные карьерные самосвалы с их огромными колесами вообще обходятся без дополнительных элементов подвески, так как их покрышки эффективно гасят дорожные неровности. Тихоходные колесные тракторы и спецтехника в виде упругого элемента довольствуются только воздухом в покрышках. Вторыми по возрасту и частоте применения на современной технике упругими элементами являются рессоры. Они бывают разной конструкции, имеют разную технологию изготовления, но именно они наиболее массово применяются на современных грузовиках, и их можно встретить как на магистральных тягачах, так и на строительной технике, развозных городских машинах, военных и гоночных грузовиках. Если раньше на грузовики устанавливали толстые пакеты коротколистовых рессор, то на современных машинах количество рессор значительно уменьшили, вплоть до одной на некоторых моделях, а длину увеличили, что улучшило плавность хода и снизило вес конструкции. Если европейские производители предпочитают длинные рессоры, то их коллеги в США короткие. Поэтому грузовики с Североамериканского континента более жесткие на ходу. Пневмоподвеска широкое распространение в Европе и США получила лет 30-40 назад. Главное ее преимущество по сравнению с рессорной в меньшем весе, ее расходные материалы дешевле, и грузовик имеет лучшую плавность хода. Заводская цена грузовика с пневмоподвеской выше, чем машины с рессорной, но замена подушки в процессе эксплуатации дешевле, чем целой рессоры. Кроме того, грузовики с пневмоподвеской меньше разбивают асфальт дорог, поэтому магистральные тягачи чаще всего комплектуются пневмобаллонами. Минус такой подвески в том, что она требует дополнительных воздушных кранов и трубок и более мощного воздушного компрессора. Эта система боится влаги и дорожной грязи, поэтому на строительной технике чаше применяют рессорную подвеску. Правда, есть голландские производители тяжелой строительной техники Terberg и Ginaf, которые активно применяют пневмоподвеску собственной конструкции на самосвалах. Пневмоподушки не имеют жесткой связи с рамой грузовика, и чтобы мост не «гулял», в конструкции подвески автомобиля применяют продольные и поперечные реактивные тяги. Это тоже усложняет и удорожает конструкцию.
Следует отметить, что современные производители грузовой техники широко применяют комбинированную подвеску, состоящую из рессор и пневмоэлементов. На Североамериканском континенте на строительной технике широко применяются резиновые цельнолитые подушки как упругий элемент. Такая подвеска значительно легче рессорной, и у нее нет недостатков, присущих пневмоподвеске. Цена резиновой подвески не сильно отличается от рессорной. Зато она достаточно жесткая, и без пневмоподвески сиденья водителю не обойтись. К сожалению, такой тип подвески почти не распространен в Европе. Торсионы применяются в основном на военной технике. Правда, на знаменитых грузовиках марки Tatra в некоторых строительных моделях торсионы применяются широко как самостоятельно, так и в комбинации с пневмобаллонами. На легких развозных грузовиках японских и корейских производителей переднюю независимую подвеску иногда выполняют на торсионах. Пружины применяются в основном на полноприводных машинах повышенной проходимости с независимой подвеской колес. В немецкой армии достаточное количество грузовиков MAN, имеющих колесную формулу 6х6 и независимую пружинную подвеску всех колес. Для того чтобы гасить раскачку грузовика в конструкции автомобиля применяются амортизаторы. Они могут быть как одностороннего, так и двухстороннего действия. На данный момент амортизаторы, как правило, гидравлические. На европейских автобанах и в европейском климате амортизаторы «живут» 300-400 тыс. км. На наших дорогах нагрузка на подвеску возрастает в несколько раз. Российские ямы и морозы могут «убить» амортизаторы и за 10 тыс. км: они текут, разбиваются резиновые втулки или отрываются «уши». Спортивные грузовики, машины спецназначения и военная техника комплектуются гидропневматическими стойками. Это не новое изобретение, так как на военной технике они используются давно. Но сравнительно недавно эти стойки стали применять и на гражданской технике. Гидропневматические стойки являются своего рода активными амортизаторами, эффективно воспринимающие повышенные нагрузки и гасящими колебания большой амплитуды. Они могут менять свою жесткость и другие характеристики в зависимости от условий эксплуатации. Применяются они, как правило, на грузовиках с рессорной подвеской. Такие машины с такой подвеской выдерживают прыжки с трамплина и полеты на несколько десятков метров без последствий для грузовика. Российский КамАЗ-4911 великолепно продемонстрировал возможности такой подвески на всевозможных ралли-рейдах и демонстрациях военной техники.
Третий, обязательный элемент подвески, о котором необходимо сказать - это стабилизаторы продольной и поперечной устойчивости (стабилизаторы крена). Главная их задача - выровнять автомобиль относительно плоскости дороги при кренах последнего и обеспечить максимально плотный контакт колеса с дорогой. Если раньше стабилизаторы ставили на рессорные грузовики только на передний мост, то из-за возрастания скоростей и нагрузки следующим шагом стало повсеместное их применение на ведущих мостах. Слабым звеном стабилизаторов являются пластиковые втулки, которые требуют периодической замены и ухода. В российских условиях они не выхаживают больше 200 тыс. км. Можно обойтись и без них, но, как показывает мой опыт, в таком случае повышенному износу подвержены реактивные тяги, пальцы рессор и далее по списку.
Если лет пять назад на мостах с пневмоподвеской стабилизаторы поперечной устойчивости устанавливались в обязательном порядке, то внедрение электроники в современных грузовиках позволило отказаться от железных конструкций стабилизаторов. Теперь электроника следит за этим и, перегоняя воздух в пневмобаллонах, выравнивает крен автомобиля. Те же функции выполняют и гидропневматические стойки нового поколения. Мир подвески грузовых автомобилей очень разнообразен, и применение тех или иных ее типов зависит от назначения автомобиля, национального менталитета и кошелька клиента. Но мы постарались в этой статье рассмотреть наиболее распространенные варианты, чаще всего встречающиеся на дорогах, и немного рассказали о перспективных разработках, которые, вполне возможно, в скором будущем появятся на коммерческих автомобилях.
t-k-service.ru
Подвеска грузового автомобиля
На грузовых автомобилях встречаются несколько видов подвески. Для каждого вида подвески характерны свои конструкционные особенности и характеристики эксплуатации. Подвеской называется комплект деталей, которые крепят колеса автомобиля к кузову. Сам механический узел включает в себя несколько элементов. За счет элементов подвески снижается уровень вибрации при пересечении автомобилем дороги с неровностями. От эффективности работы подвески зависит не только гашения вибрации, но и уровень гашения шума извне, который возникает при вождении автомобиля.
Особенности конструкции подвески грузовых авто
Подвеска грузового автомобиля эталонного типа должна иметь облегченную конструкцию и должна быть выполнена из прочных материалов. Основная задача подвески заключается в недопущении крена, который превышает уровень предельного наклона автомобиля. Раскачка кузова не должна превышать предельных значений при экстренном торможении и преодолении поворотов.
Кинематические характеристики колес и рулевое управление должны соответствовать эксплуатационным характеристикам подвески грузового автомобиля. За счет качества подвески обеспечиваются оптимальная регуляция углов колес. Все автомобильные подвески для грузовых автомобилей делятся на:
При выборе подвески для установки на грузовой автомобиль необходимо учитывать упругость основного элемента. Встречаются также пружинные подвески и рессорные, гидропневматические и пневматические, торсионные подвески для грузовых автомобилей.
У всех перечисленных видов подвесок для грузовых автомобилей имеются свои преимущества эксплуатации. Но в зависимости от дорожных условий и особенностей автомобиля могут встречаться и недостатки эксплуатации подвески.
При создании модификации автомобиля все достоинства и недостатки подвески учитываются конструкторами. На сегодняшний день можно отметить, что производители грузовых автомобилей используют разные типы подвесок на передние и задние колеса автомобилей. Наиболее удачным видом подвески считается конструкция Макферсона. Эта конструкция подвески используется еще с 50-х годов прошлого столетия.
Отличительная черта данного типа подвески заключается в дешевизне производства. Компактная однорычажная конструкция используется и в современных грузовых автомобилях. В подвеске имеется стабилизатор поперечной устойчивости и стойка с амортизаторами внутри пружин. Стойка выполнена в форме свечи и верхушкой крепится к кузову грузового автомобиля. В нижней части стойка крепится к поворотному кулаку. Грузовые автомобили с таким типом подвески можно встретить практически у всех мировых производителей.
Виды подвесок грузовых автомобилей
Однако кинематические характеристики подвески Макферсона оставляют желать лучшего. При смене колеи движения наблюдаются ощутимые вибрации, ходовое движение подвески вверх и вниз имеет несовершенные характеристики. Наиболее часто при производстве грузовых автомобилей используются подвески с двумя продольными или поперечными рычагами. В зависимости от хода самой подвески отмечаются значительные изменения развала.
Дешевое производство таких подвесок позволяет их повсеместно использовать в современных грузовых автомобилях. Классическая схема подвески используется чаще и подразумевает наличие облегченной конструкции и высоких кинематических характеристик. Такой тип подвески отлично справляется с задачами регуляции крена и кивков. Однако для установки такого типа подвески необходимо наличие большого свободного пространства.
Рычажная схема в подвесках используется для того, чтобы не допускать переход колес в определенные плоскости. У такого типа подвески имеется несколько преимуществ, в частности, при наличии такой подвески на грузовом автомобиле отмечается хорошая управляемость. Но у такого типа подвески имеется высокая цена, что обуславливает ее использование на больших грузовых автомобилях коммерческого типа. Такая подвеска имеет большой вес и большой размер. Для снижения веса подвески используются различные инженерные решения, в частности, широко стал применяться сплав алюминия для облегчения веса подвески. В таком типе подвески используются либо амортизаторы, либо пневматические элементы.
В торсионной подвеске используется длинный стержень, основной элемент работает на кручение. В конструкции такой подвески имеется пружина, которая монтируется на переднюю ось и напрямую связана с рычагом. Простота и надежность функционирования такой подвески – это основные преимущества эксплуатации такого типа подвески на грузовых автомобилях. Конец торсиона может крепиться к кузову в любом месте. При езде на автомобиле это позволяет добиться равномерного распределения нагрузок. В результате при ударе о неровную поверхность гасятся даже сильные вибрационные шумы. Гидропневматический тип подвески широко используется в автомобильной отрасли.
Эксплуатация подвески
Для сохранения эксплуатационных характеристик подвески в процессе использования автомобиля следует проводить постоянный осмотр подвески и использовать услуги сервиса для диагностики проблем с подвеской. В процессе эксплуатации автомобиля подвеска подвергается высоким нагрузкам, которые могут привести к необходимости замены отдельных элементов подвески.
Система подвески в грузовом автомобиле имеет сложную конструкцию и перед каждым рейсом следует проверять подвеску не предмет механических повреждений. Каждые 2-3 тысячи километров следует проводить тщательный осмотр подвески.
В автомобиле подвеска является наиболее уязвимой системой, особенно это касается интенсивных условий эксплуатации автомобиля. Производителями грузовых автомобилей допускается использование в ремонте и обслуживании подвески только оригинальных запчастей. Решить некоторые проблемы с подвеской позволяет внешний тюнинг автомобиля.
carsaround.ru
Пневматические подвески грузовиков
В. Мамедов
В позапрошлом номере мы начали разговор о подвесках, использующихся на коммерческом транспорте. В нем речь шла о наиболее распространенных типах подвесок с металлическим упругим элементом. Сегодня продолжаем тему рассказом о пневмоподвесках.
Принципиальная схема пневматической подвески с резино-кордными упругими элементами и автоматическим регулированием положения кузова: 1 – упругий элемент; 2 – ось автомобиля; 3 – рама автомобиля; 4 – дополнительный воздушный резервуар; 5 – воздуховод; 6 – регулятор положения кузова; 7 – компрессор; 8 – резервуар
Характеристика подвески влияет на множество эксплуатационных качеств автомобиля: плавность хода, комфортабельность, устойчивость движения, долговечность, как самой машины, так и целого ряда ее узлов и деталей. В тяжелых дорожных условиях именно возможности подвески, а вовсе не мощность двигателя, определяют средние и максимальные скорости движения.
Опыт эксплуатации грузовых автомобилей показывает, что на неровных дорогах средняя скорость движения падает на 35 – 40%, расход топлива увеличивается на 50 – 70%, межремонтный пробег уменьшается на 35 – 40%. При этом производительность автотранспорта снижается на 32 – 36%, а стоимость перевозок возрастает на 50 – 60%. К этому следует добавить потери, обусловленные перерасходом металла, топлива, резины и добавочными затратами рабочей силы. Для уменьшения этих потерь можно или улучшать дороги, что дорого, или совершенствовать подвески автомобиля, что еще дороже, но в пересчете на тысячи автомобилей оказывается дешевле.
Все же и дороги с ровной поверхностью предъявляют к подвеске очень жесткие требования. Ведь скорости постоянно растут, а требования к управляемости и устойчивости автомобилей и автопоездов ужесточаются.
Независимая передняя подвеска среднетоннажного грузовика фирмы Commer с пневмоэлементами: 1 – поперечный рычаг; 2 – продольный рычаг; 3 – кронштейн – нижняя опора пневмоэлемента; 4 – двухсекционный пневмоэлемент
Анализ конструкций автомобилей показывает, что весовой коэффициент использования автомобиля, определяемый отношением полезной нагрузки к собственному весу, непрерывно увеличивается. Стремление к минимальному собственному весу, увеличению весового коэффициента использования автомобиля и максимальной комфортности приводит к тому, что подвески со стальными рессорами уже не всегда способны вписываться в предъявляемые к ним требования. Во многих случаях подвеска должна обеспечивать:
– максимальную плавность хода при отсутствии значительных взаимных смещений подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля;
– минимальный просвет между кузовом (шасси) и осями;
– постоянство высоты подножки или уровня пола при изменении нагрузки.
При линейных характеристиках традиционных упругих элементов не удается добиться приемлемой частоты собственных колебаний, равной 90 – 120 мин-1, что вынуждает конструкторов обращаться к упругим элементам с нелинейной, прогрессивной характеристикой: пневматическим или гидропневматическим, обладающим целым рядом достоинств.
| Размещение трехсекционных пневмоэлементов в балансирной подвеске задних мостов автомобиля Tatra-815 |
Во-первых, эти упругие элементы имеют большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, а значит, обеспечивают 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.
Второе достоинство – 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 подвеска позволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс. Это третье достоинство. В-четвертых, пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов. Например, баллоны автобусов GMC выхаживают до 1 млн. км.
Постоянное положение кузова облегчает обеспечение правильной кинематики подвески 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. Это – пять. В-шестых, для улучшения устойчивости автомобиля при торможении на пневмоподвеску часто возлагается еще одна функция: точно регулировать тормозные усилия на колесах в зависимости от изменения нагрузок на них. Практически пневмоподвеска делает это более точно, чем механические системы регулирования тормозного давления и не обладает недостатком электронных систем, допускающих сбои в работе в условиях повышенной влажности. И, наконец, благодаря ей увеличивается срок службы автомобиля в целом.
| Задняя подвеска двух мостов грузовика Scania |
Итог получается достаточно простым: учитывая, что стоимость изготовления пневмоподвесок почти сравнялась со стоимостью рессорных подвесок, применение первых позволяет получить большой технико-экономический эффект.
Различают два типа пневматических упругих элементов:
– с переменной эффективной площадью, зависящей от перемещения опорных фланцев элемента (обычно резино-кордные);
– поршневого типа, у которых в процессе деформации эффективная площадь остается постоянной.
Наибольшее распространение получили резино-кордные двойные пневмобаллоны. Такой баллон устанавливается между опорными фланцами (пластинами) подвески и крепится к ним с помощью винтов, при этом буртики оболочки зажимаются между фланцами, герметизируя внутреннюю полость. Кольцо ограничивает радиальное расширение, обеспечивает правильное складывание оболочек при сжатии, способствует повышению несущей способности и износостойкости баллона.
Собственная частота колебаний при увеличении статической нагрузки несколько уменьшается, тем медленнее, чем выше давление газа, а потому плавность хода пустого и наполненного людьми автобуса не может быть одинаковой.
Долговечность баллонов определяется не только их собственной конструкцией и качеством полиамидных материалов и резины, но также и конструкцией направляющего аппарата подвески. Его кинематика должна быть такой, чтобы баллоны работали только на сжатие. Число слоев корда (обычно это нейлон и капрон) равно двум – четырем. Внутренний слой резины должен быть не только воздухонепроницаемым, но и маслостойким. Внешний слой должен сопротивляться воздействию лучей солнца, озона, бензина – для него применяют неопрен. Таким образом пневмобаллон состоит из нескольких слоев прорезиненной кордной ткани (каркас) с внутренним герметизирующим и внешним защитным слоями.
 |
Пневматический упругий элемент целесообразно применять в двух случаях: когда подрессоренная масса при загрузке автомобиля меняется в широких пределах (задние подвески грузовых автомобилей, в том числе седельных магистральных тягачей, автобусов, прицепов), или когда к плавности хода предъявляются особые требования, для выполнения которых необходимо регулирование характеристики подвесок. В этом случае параллельно пневмобаллонам часто устанавливают дополнительные пневморезервуары, обеспечивающие более пологую характеристику упругого элемента.
На графике приведены характеристики различных пневмоэлементов. По мере сжатия простого баллона растет не только давление воздуха в нем, но и его эффективная площадь, поэтому жесткость подвески увеличивается (кривая 1) При дополнительных резервуарах подвеска на двухсекционных баллонах обеспечивает частоту колебаний подрессоренных масс не более 80 мин-1(кривая 2). Трехсекционные баллоны позволяют снизить эту частоту еще на 10 – 15%.
Стремление уменьшить габариты упругого элемента, собственную частоту колебаний и емкость дополнительных резервуаров привело к развитию конструкций с пневмоэлементами рукавного и диафрагменного типа (кривая 3).
| Передняя независимая подвеска автобуса Mercedes-Benz 0404 |
Рукавные упругие элементы, подобно баллонам, устанавливают между опорными фланцами (пластинами) и крепят к ним болтами. Характеристика рукавных элементов по сравнению с характеристиками баллонов, особенно в районе больших деформаций, более пологая. Однако с увеличением деформации из-за малого исходного объема жесткость элемента интенсивно возрастает. Для снижения жесткости рукавные элементы можно также снабжать дополнительными резервуарами.
Малая разница между площадью поперечного сечения оболочки и эффективной площадью позволят создавать рукавные пневмоэлементы большой грузоподъемности с относительно малыми по сравнению с баллонами поперечными размерами. По массе рукавные элементы также меньше баллонов. Основным их недостатком является меньшая долговечность, что обусловлено изгибом и перекатыванием резино-кордной оболочки при деформации, а также их высокая чувствительность к смещениям в поперечной плоскости и перекосам поршня.
Общим недостатком пневматических упругих элементов баллонного и рукавного типов является необходимость включения в конструкцию подвески специальных, как правило, громоздких, ограничителей хода сжатия и отбоя, а также устройства, гасящего вертикальные колебания.
| Подвеска передней оси грузовиков Scania 4-го поколения серии G |
В последнее время пневмоподвеска в комбинации с системой электронного контроля за уровнем пола грузовой платформы (ELC) помогает водителю и грузчикам при погрузо-разгрузочных работах. Она позволяет приподнять передок трехосного грузовика на 220 или опустить на 80 мм. Пневмобаллоны задней оси способны поднять кузов над обычным уровнем относительно дороги на 134 мм и опустить его на 100. Подобное «горизонтирование» автомобиля, управляемое с выносного пульта, решает проблему стыковки высот полов грузовой платформы и склада, позволяя тележкам, автокарам и погрузчикам беспрепятственно въезжать прямо в кузов грузовика.
Пневмоподвески также «прижились» на задних осях седельных магистральных тягачей. Обеспечивая подъем и опускание задней части рамы со сцепным устройством, они облегчают процессы сцепки-расцепки.
Пневмоподвески широко применяются на городских и междугородных автобусах, причем спереди пневмоэлементы являются составной частью как зависимых, так и независимых по кинематике подвесок.
Жаль, что в нашей стране наметилось отставание в создании современных конструкций пневмоподвесок, и это еще более обидно в связи с тем, что в 50-х годах советские исследователи были в лидерах изучения особенностей работы пневмоэлементов, а первый городской автобус с ними, ЛиАЗ-677, получил «путевку в жизнь» еще 40 лет назад.
os1.ru
Два пива
Когда я был пацаном, очень любил смотреть, как Брежнев едет из московского аэропорта Внуково по Ленинскому проспекту. Кагэбэшники в плащах и с наушниками, расставленные вдоль загодя расчищенной проезжей части, не гоняли нас, только предупреждали: «Стой позади меня!». Кортеж выглядел так: по абсолютно пустому проспекту клином неслись черные мотоциклы Днепр. За ними — штук семь одинаковых правительственных ЗИЛов без номеров (они постоянно перестраивались, чтобы не было понятно, в каком сидит Леонид Ильич), за ними — многочисленная свита и замыкающий гаишный Mercedes с зелеными мигалками. А первыми, перед мотоциклами, шли три черные легковые Татры 613 с белыми надписями «Милиция» и «ГАИ».
Я думал, что уже никогда не встречу живьем Татру 613 — ан нет. Когда мы испытывали грузовики на татровском полигоне, там дежурила скорая помощь — и знаете, какая? Уникальный реанимобиль Tatra 613RZP, созданный двадцать лет назад! До сих пор я знал о его существовании только из подслеповатой ксерокопии рекламного проспекта (помните, какими были ксероксы в девяностых?) и вырезок из давно не существующей газеты Авто... С 1991 по 1995 год Tatra 613RZP была построена только в 23 экземплярах, и этот, похоже, чувствует себя великолепно.
В Копрживнице до сих пор служит уникальная «скорая помощь» Tatra 613RZP, выпущенная около 20 лет назад
А на территории бывшего СССР до сих пор можно встретить даже знаменитые круглоносые грузовики Tatra 148. Вот свежее объявление о продаже: «Год выпуска 1982, цена $9000, полностью рабочая машина!». В 1986 году журнал «За рулем» писал: «За четыре с лишним десятилетия в СССР поставлено более 58 тысяч автомобилей Татра. Из 15 тысяч машин, которые ежегодно делают в Копрживнице, треть отправляется в нашу страну». Водители говорили: «Грузовики Magirus построили БАМ, а Tatra — Сибирь...».
В прошлом году границу России пересекли всего 95 новых Татр. Сам завод выпустил чуть больше тысячи машин. Специалисты прекрасно понимали, что традиционные татровские «воздушники» — дизели воздушного охлаждения — уже невозможно довести до грядущих норм Euro 6. С таким диагнозом в Западной Европе нынче не живут!
«Рентген» трансмиссии Единственный кардан проходит в раме-трубе, полуоси — качающиеся, на независимой подвеске. Предусмотрена блокировка межколесных и межосевых дифференциалов, возможны исполнения как с бортовыми передачами, так и без них
Впрочем, нет, живут — при условии, что маленькая фирма идет на поклон к крупному производителю, который предоставляет свои кабины и силовой агрегат. Так произошло с финской фирмой Sisu (ее партнером стал Mercedes), и тем же путем пошла Tatra: 19% ее акций купил голландский DAF.
Кстати, кому принадлежит Tatra? Сами татровцы отвечают уклончиво: мол, часть акций принадлежит американцу Брайану Адамсу, другие акции — разным бизнесменам, только 5—10% которых из самой Чехии.
Если заглянуть под машину, отлично видны хребтовая рама...
...и независимая подвеска
На самом деле основные владельцы Татры — индийцы. На сайте индийского холдинга Vectra (того, что собирает КАМАЗы) так и написано: «Vectra — крупнейший акционер консорциума Tatra Holding, который владеет заводом Tatra». И знаете, что любопытно? Другая чешская марка грузовиков, Avia, тоже принадлежит индийской фирме, Ashok Leyland.
Но все это — политика. А техника такова. Шасси модели, названной Tatra Phoenix, осталось типично татровским — с мощнейшей хребтовой рамой (толстая труба, в которой проходит единственный кардан) и качающимися полуосями. Подвеска здесь не просто независимая, но еще и с пневмоэлементами — к которым в зависимости от заказа добавляются пружины или рессоры. Причем раньше «пневматика» ставилась только сзади, а теперь еще и спереди.
Особенности шасси Tatra Phoenix
Благодаря такой подвеске Tatra избавилась от традиционной «косолапости» (когда колеса негруженых машин стояли под углом к дороге). А то раньше среди наших шоферов ходил анекдот: «Встретились танк и Tatra. Таtra говорит: «Что это у тебя на лбу выросло?» Танк ей в ответ: «А почему у тебя ноги кривые? На бочке родилась?».
«Раздатка» тоже татровская — и не потому, что она дешевле. Просто традиционные раздаточные коробки (скажем, ZF) проблематично пристыковать к раме-трубе. А вот коробки передач как раз самые обычные, той же марки ZF и тех же моделей, что у донора DAF CF85 — «ручные» либо автоматизированные AS-Tronic. Моторы PACCAR MX тоже от ДАФа — мощностью до 510 л. с., с самыми последними настройками. То же относится и к кабинам со всей начинкой.
Прежние модели с рессорной подвеской страдали «косолапостью» в ненагруженном состоянии (слева). У новых моделей с подвеской King Frame на пневмоэлементах (справа) этот недостаток ликвидирован
А вот и сами «ТатраДАФы» выстроились в ряд на заводском полигоне (похоже, чехи брали за образец наш Дмитровский, только масштабы тут меньше). Все самосвалы, почти все полноприводные: 4х4, 6х6, 8х8 и одна машина 8х6. Первым делом я взглянул на заводские таблички, приклепанные к кабинам: VIN заканчиваются цифрами 002 (экземпляр №001 уже стоит в заводском музее), 003, 004 и так далее. То есть эти машины — не просто предсерийные, а первые!
Потом полез под машины с рулеткой, чтобы измерить дорожный просвет. У большинства экземпляров он, как ни странно, невелик — всего 28 см (как у дорожных самосвалов 6х4, включая МАЗы и КАМАЗы), и шины «европейские», на 22,5 дюйма. Такой четырехосный самосвал мне и достался вначале.
На гигантских «волнах» полуоси ходят вверх-вниз, а кабина и кузов не перекашиваются!
Узнаю дафовский интерьер! И дафовский рычаг КПП с двумя удобными тумблерами (один для переключения рядов, второй для «половинок»), но с нечетко включающейся пятой передачей. На рычаг передаются легкие вибрации от мотора, но в остальном шумо-и виброизоляция отменные.
Несмотря на песок в кузове, самосвал разгоняется с завидной лихостью, но тормозить надо аккуратно: мало того что педаль (опять же, как у ДАФа) здоровенная и «напольная», так еще барабанные тормоза «хватают» неожиданно резко. И руль недостаточно информативный: его можно повернуть чуть ли не на пол-оборота, а машина не меняет курса.
Зато Tatra ведет себя настолько уверенно, что я как следует «закладывал» в поворотах. И — никаких опасных кренов. Так же лихо я влетел со скоростного кольца на дорогу, мощенную булыжником: на спидометре 60—70, а брусчатка под колесами — словно семечки, и в кабине не тряско. На самосвале с обычной рессорной подвеской я бы остался без зубов!
А если брусчатка будет крупнее? Почти то же самое — только на глубоких выбоинах Татру слегка «переставляет» из стороны в сторону. Крутой поворот, с ходу «подтыкаю» шестую... Инструктор молчит и улыбается: наверняка они тут еще не так отжигают!
Управление автоматизированной КПП ZF AS-Tronic — тоже от ДАФа
На раме обнаружилась наклейка с нижней строчкой на русском
А вот и бачок с мочевиной: моторы отвечают нормам Euro 4 и Euro 5
Еще у чехов есть участок, словно после землетрясения, — с огромными асфальтовыми волнами, через которые нужно переваливать потихоньку. Здесь-то независимая подвеска и показала себя во всей красе: там, где обычный самосвал дико перекашивал бы мосты и сильно кренился вправо-влево, Tatra только поочередно задирает полуоси, а кабина и кузов остаются практически горизонтальными.
А теперь — такой же самосвал, но на более «злобных», карьерных шинах, да еще разной размерности: спереди — 20-дюймовые, а сзади — с посадочным диаметром 24 дюйма. И клиренс больше: 37,5 см под передним мостом. Вот это для наших северов! И грузоподъемность подходящая, 33 тонны, а полная масса — все 50 тонн.
Здесь уже стояла коробка-«автомат», тоже с дафовским управлением: на панели — переключатель режимов, на подрулевом рычажке — переключение вверх-вниз. Конечно, вести машину с «автоматом», да еще без педали сцепления, очень удобно. Но электроника изрядно тупит! Во-первых, даже при легком нажатии на педаль и небольшой скорости она непомерно раскручивает двигатель, переключаясь вверх при 2200 об/мин, на границе опасной красной зоны. На лесном повороте с подъемом электроника не захотела сама включать пониженную передачу: пришлось это делать вручную, иначе самосвал встал бы на грунтовке.
А когда я имитировал неумелого водителя, включая слишком высокие, а потом слишком низкие передачи в автоматическом режиме (система это позволяет), коробка чересчур долго думала, прежде чем исправить ситуацию. Она особенно «тормозит», когда двигатель посажен до низких оборотов. Обороты ниже тысячи, машина вот-вот «помрет», а коробка все думает, думает...
У конкурентов «автоматы» реагируют намного быстрее! Но может быть, все дело в индивидуальных настройках «мозгов» КПП, о которых говорили чехи?
Мне несказанно повезло: на следующий день после моего возвращения из Чехии московский дилер ДАФа устраивал демонстрацию техники, и там как раз был четырехосный самосвал CF 85 — с точно такими же кабиной, двигателем и коробкой-«автоматом», как у Татры! Только колесная формула — не 8х8, а 8х4.autoreview.ru
Подвески грузовиков
Простейшая рессорная подвеска переднего моста грузового автомобиля ►
В. Мамедов
При создании грузового автомобиля подвеске уделяется все большее внимание. Ведь от ее совершенства зависят не только плавность хода, но и проходимость машины, безопасность движения, устойчивость, надежность, долговечность грузовика и даже расход топлива.
Как известно, грузовые автомобили работают на дорогах разных категорий: от магистральных автострад до грунтовых дорог в строительных карьерах, не говоря уже о бездорожье. В зависимости от конкретных условий конструктор выбирает величину дорожного просвета машины между поверхностью дороги и нижними точками ходовой части и ее органов. Чем хуже условия, в которых предстоит работать машине, тем просвет должен быть больше, несмотря на некоторые негативные последствия, а именно: повышение центра тяжести, снижение устойчивости и т.д.
На современных грузовых автомобилях можно встретить как зависимые, так и независимые подвески колес. При этом в силу экономической целесообразности наибольшее распространение получили рессорные подвески жестких балок мостов и только на магистральных тягачах в качестве упругих элементов прижились пневмобаллоны. Большее разнообразие конструктивных схем наблюдается на специальных военных машинах, к стоимости которых не предъявляются столь жесткие требования, как у обычных коммерческих грузовиков. На военных машинах можно встретить пружины и торсионы, гидропневматические элементы и стеклопластиковые рессоры, однако не эти транспортные средства будут объектом нашего внимания. Для нас наибольший интерес представляют действительно массовые конструкции. Начнем знакомство с самых характерных из применяемых рессорных подвесок. Оценим их «плюсы» и «минусы».
Чем хороша рессора? Тем, что это уникальное устройство (оно, между прочим, в несколько раз старше самого автомобиля. – Ред.) в подвеске играет сразу едва ли не все роли. Она и упругий элемент, и направляющий аппарат. Ее использование облегчает сборку и ремонт машины. Рессора проста по конструкции и в ремонте, но не лишена и целого ряда серьезных недостатков. К главным из них относятся: высокое межлистовое трение, способное сильно ухудшить плавность хода на хорошей дороге, а также большая материалоемкость в сочетании с технологической сложностью при производстве листов.
Листы для рессор изготавливают из дорогой, высокопрочной стали, содержащей кремний и марганец (55ГС, 55С2, 60С2), а также хром и никель (50ХГ). Чтобы рессоры могли выдерживать высокие, многократно повторяющиеся напряжения, возникающие во время прогиба, на поверхности листов после термообработки не должно быть обезуглероженных участков, трещин и других дефектов, а этого можно добиться только при довольно дорогом технологическом процессе. Предел текучести стали, идущей для изготовления листов рессоры, должен быть не менее 1 150 Н/см2. Отсюда и высокая стоимость рессоры.
Рессоры стремятся делать возможно более длинными, поскольку возникающие в них напряжения обратно пропорциональны квадрату длины. При недостаточной длине в коренном листе могут возникнуть большие напряжения, для уменьшения которых кривизну остальных листов делают такой, чтобы они воспринимали часть нагрузки коренного и нескольких следующих за ним листов, разгружая их.
Несмотря на то, что рессоры известны уже несколько столетий, их долговечность, обусловленная начальными напряжениями, сложным напряженным состоянием, динамическим и повторяющимся воздействием разнообразных сил, остается невысокой. По сравнению с торсионами и пружинами рессора работает в менее благоприятных условиях; ее усталостная прочность в 4 раза меньше, чем у торсиона. В настоящее время при эксплуатации в хороших дорожных условиях (асфальтовое покрытие) долговечность рессор магистральных грузовиков составляет 100 – 150 тыс. км пробега, но в плохих условиях (грунтовые дороги, работа на стройках) она падает вдвое и доходит до 10 – 15 тыс. км в случае применения рессор, изготовленных ремонтными предприятиями.
Листы рессоры имеют в свободном состоянии разную кривизну, поэтому уже при сборке в них появляются начальные напряжения (наибольшие в коротких листах). Рессора, являющаяся упругим и направляющим элементом подвески, испытывает изгиб в вертикальной плоскости, прогиб от вертикальных сил, воспринимает продольные силы и их моменты, а также осевое сжатие от продольных сил, изгиб в горизонтальной плоскости от боковых сил и кручение от их моментов. Самым напряженным является коренной лист, поэтому его делают или толще остальных, или для усиления ставят два-три коренных листа.
Для увеличения долговечности рессор применяют некоторые приемы, к которым относятся:
а) разгрузка рессоры от некоторых действующих сил. Для уменьшения скручивания рессоры концы ее заделывают в резиновые опорные подушки, а введением дополнительного упора ограничивают изгибающий момент, действующий на рессору при торможении. Дополнительные тяги (соединяющие мост и раму) в настоящее время устанавливаются на большинстве рессорных передних подвесок, концы рессор при этом крепят к кузову двумя стремянками;
б) уменьшение напряжений в рессоре. Это достигается ограничением средних амплитуд колебаний колеса относительно кузова введением дополнительно упругих элементов (например, резиновых, работающих на старте) и достаточного увеличения сопротивления амортизаторов. Напряжения могут быть уменьшены изменением формы поперечного сечения листов, что вызывает перераспределение нормальных напряжений. Последнее требует пояснения.
В напряженной рессоре верхняя часть сечения работает на растяжение, нижняя – на сжатие. При прямоугольном сечении рессоры расстояние от нейтральной линии до наиболее удаленных точек (верхних и нижних) одинаково, поэтому одинаковы и наибольшие рабочие напряжения – растягивающие и сжимающие. Поломки рессор чаще всего бывают усталостного происхождения. При переменных напряжениях пределы выносливости стали становятся разными: меньшими при растяжении и большими при сжатии. В связи с этим были предложены сечения листов, при которых наибольшие напряжения растяжения меньше, чем наибольшие напряжения сжатия. Если сечение имеет кромки или одну канавку, то нейтральная линия смещается вверх, расстояние до наиболее удаленных точек сечения уменьшается, соответственно падают напряжения расстояния;
в) упрочнение рессоры. Усталостные разрушения рессорного листа начинаются с очагов, возникающих на поверхности, испытывающей растягивающие напряжения, или в углах сечения. В связи с этим широкое применение получило поверхностное упрочнение дробеструйной обработкой часто одного коренного листа со стороны, испытывающей растяжение. Эффект от обдувки значительно повышается при использовании межлистовых прокладок. Межлистовое трение приводит к появлению зон с высокими контактными напряжениями, что в условиях колебаний вызывает задиры на поверхности листов и в конечном счете появление очагов общего разрушения. Это явление ослабляется при введении межлистовых прокладок.
Коррозия в процессе эксплуатации автомобиля значительно ослабляет эффект поверхностного упрочнения. Именно это объясняет то, что некоторые владельцы «Волг» рессоры задней подвески заключают в чехлы. Срок службы рессорной подвески ограничивается в большой степени износом шарниров. Применение резиновых и пластмассовых втулок, устанавливаемых в шарнирах, способно эту проблему снять, но только для не тяжелой техники (обычно до 6 т полной массы).
Недостатком рессор является их линейная характеристика жесткости (т.е. прогиб пропорционален прикладываемому усилию), в то время как желательно иметь прогрессивное увеличение жесткости по мере прогиба. Некоторого изменения жесткости рессоры можно достичь установкой серьги с наклоном (на легких и средних грузовиках) или за счет цилиндрической задней опоры (на тяжелых грузовиках). Но оба способа позволяют реализовать нелинейность лишь в очень малых пределах.
Изменение жесткости рессорной подвески чаще всего достигают введением подрессорника или нижней дополнительной (иногда однолистовой) рессоры, делающей характеристику подвески прогрессивной (жесткость ступенчато увеличивается при ходе колеса вверх).
Трение в рессоре в прошлом позволяло обходиться без специальных амортизаторов в подвеске грузовых автомобилей, что удешевляло машину и упрощало уход за ней. В настоящее время скорости движения грузовиков выросли настолько, что для обеспечения безопасности движения и плавности хода установка амортизаторов стала необходима, так же, как и борьба с трением в листах рессор. Причин две: из-за неблагоприятного закона изменения трения и нестабильности его величины при эксплуатации. При малых толчках, когда сила, передающаяся через рессору, меньше силы трения между листами, рессора «блокируется», неровности компенсируются только шинами, и плавность хода значительно ухудшается. Те же силы трения при колебаниях большой амплитуды не способствуют достаточному их затуханию. У рессор, работающих без смазки, сила трения может достигать 25% от упругой силы рессоры. Для обеспечения хорошей плавности хода автомобиля сила трения не должна превышать 5 – 8%. Замечено, что в грузовых автомобилях с высокой посадкой водителя силы межлистового трения вызывают крайне неприятные колебания головы водителя вдоль продольной оси машины.
Для уменьшения межлистового трения изготовители применяют малолистовые рессоры (в том числе однолистовые переменной толщины и ширины), листы специальной формы, вводят смазку и вставки между листами.
os1.ru
