УДК 62

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА ДЛЯ БЮДЖЕТНОГО АВТОМОБИЛЯ

Худайбердин Айрат Рустемович1, Шишкина Анна Федоровна2
1Филиал Уфимского государственного авиационного технического университета в г. Стерлитамаке, студент направления «Электроэнергетика и электротехника»
2Филиал Уфимского государственного авиационного технического университета в г. Стерлитамаке, доцент кафедры естественно-научных и общепрофессиональных дисциплин, кандидат технических наук

Аннотация
В статье описан процесс разработки и изготовления пневматической подвески, адаптированной под бюджетный автомобиль. Рассматриваются преимущества использования пневмоподвески, подробно описывается расчет элементов устройства.

Ключевые слова: клиренс, пневматическая подвеска, пневмоподушка, сильфон


AIR SUSPENSION FOR BUDGET CAR

Hudayberdin Ayrat Rustemovich1, Shishkina Anna Fedorovna2
1Branch Ufa State Aviation Technical University in Sterlitamak, student direction «Power and Electrical Engineering»
2Branch Ufa State Aviation Technical University in Sterlitamak, assistant professor of science and general professional disciplines, Ph.D.

Abstract
This article describes the design and manufacture of air suspension, adapted to the budget car. Discusses the advantages of using the air suspension, describes in detail the calculation of all elements of the device.

Keywords: air bag, air suspension, bellows, ground clearance


Библиографическая ссылка на статью:
Худайбердин А.Р., Шишкина А.Ф. Пневматическая подвеска для бюджетного автомобиля // Современная техника и технологии. 2015. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/04/6423 (дата обращения: 26.05.2017).

В настоящее время популярной становится установка на автомобили пневматической подвески (пневмоподвески), которая позволяет регулировать клиренс. Наибольшее распространение такой вид подвески получил в автомобилях бизнес-класса и больших внедорожниках, например, Audi Q7, Volkswagen Touareg. Ряд производителей автомобилей, например, Bentley, BMW, Ford, Lexus и другие, используют в своих моделях пневмоподвеску не как отдельный вид подвески, а в составе конструкций других подвесок (например, многорычажной).

Перечислим преимущества использования пневмоподвески:

  • появляется возможность быстро изменять клиренс автомобиля;
  • улучшается сцепление автомобиля с дорогой;
  • управление пневмоподвесками (накачка, изменение давления) доступно прямо из салона автомобиля;
  • пневмоподвески позволяют максимально использовать грузоподъемность автомобиля и даже допускают небольшой перегруз;
  • повышается проходимость автомобиля по бездорожью;
  • снижается износ покрышек;
  • снижается расход топлива.

Таким образом, благодаря пневматической подвеске можно изменить клиренс автомобиля, повысить его грузоподъемность, улучшить управляемость, и в целом обеспечить комфорт и безопасность.

Как было сказано выше, пневматическая подвеска используется чаще всего на автомобилях бизнес-класса. Цель данной работы состояла в том, чтобы адаптировать пневмоподвеску под использование на бюджетном автомобиле. В качестве опытного образца был выбран Chevrolet Lanos. Для данной модели характерен невысокий клиренс, поэтому при движении по сельской местности и грунтовым дорогам происходит задевание дна автомобиля о неровности проезжей части. Это может привести к значительным повреждениям, дорогому ремонту и возникновению аварийных ситуаций.

При выполнении работ ставились задача сделать недорогую пневмоподвеску своими руками без потери функциональности [1]. За основу была взята схема, приведенная на рис. 1. Помимо выбранной четырехконтурной пневмоподвески сущеествуют также одно- и двухконтурные. Одноконтурная пневмоподвеска позволяет регулировать высоту сразу четырех колес, двухконтурная – отдельно высоту передней и задней оси. Преимущество четырехконтурной подвески заключается в возможности регулировки высоты каждого колеса отдельно.

Рис. 1. Схема четырехконтурной пневмоподвески

Для переделки подвески необходимо было подобрать упругие элементы (пневмоподушки). Подбор пневмоподушки проводится на основе расчета двух основных параметров: диаметра сильфона и величины хода пневмобаллона [2]. Диаметр пневмоподушки определяет величину нагрузки, которую она выдерживает. Максимальную нагрузку, которую способна держать пневмоподушка, можно найти как произведение рабочего давления воздуха на эффективную площадь сильфона:

M = Рвозд·Sэ,

где нагрузка на пневмоподушку (в килограммах), Рвозд – рабочее давление воздуха в пневмоподушке (в кг/см2), Sэ – эффективная площадь сильфона, выраженная в см2. Для нашего автомобиля была выбрана пневмоподушка Rubena, рабочее давление воздуха в которой порядка 7 атмосфер.

Эффективная площадь сильфона рассчитывается через площадь рабочей поверхности пневмоподушки следующим образом:

Sэ = S /1.2,

где также выражено в см2 и записывается через диаметр как:

S = πD2/4.

Подставив два последних выражения в уравнение для максимальной нагрузки, получим несложную в использовании формулу для расчета диаметра пневмоподушки:

D = 1.2·(М/ Рвозд)1/2 .

Так как рабочее давление воздуха уже известно, то для расчета диаметра пневмоподушки нужно найти величину максимальной нагрузки M. Для оценки возможной нагрузки на пневмоподушку можно поступить следующим образом: из паспорта транспортного средства выписать разрешенную максимальную массу автомобиля и разделить ее на 4  (по числу колес). Полученное число следует увеличить на 20-25% в связи с тем, что необходимо учесть следующие эксплуатационные особенности:

  • динамическая нагрузка во время движения автомобиля всегда повышается;
  • в ряде случаев автомобиль может быть перегружен;
  • в реальных условиях сложно добиться равномерного распределения нагрузки на все колеса;
  • расположение двигателя в передней части автомобиля приводит к повышению нагрузки на передние колеса.

На следующем этапе работы выполнялся расчет величины хода пневмоподушки по формуле:

ΔH = Hmax – Hmin,

где Hmax  – максимальная высота сильфона; Hmin – высота сильфона в сжатом состоянии. Полученная величина хода должна быть скорректирована таким образом, чтобы быть не меньше хода амортизатора. Тогда ход амортизатора будет использоваться полностью и пневмоподвеска не будет повреждаться при установке машины на домкрат.

После проведенных расчетов необходимо выполнить фланцы для пневмоподушки, для чего была изучена конструкция подвески выбранного автомобиля. Задача состояла в том, чтобы пневмоподушки можно было установить без лишних изменений в конструкции и при необходимости вернуть заводскую подвеску. Кроме того, важно было выбрать удобный способ подвода воздуха в подушку. Чертежи фланцев выполнялись в программе КОМПАС-3D, а затем детали были изготовлены в токарной мастерской.

Для управления готовыми пневмоподушками нужно также выполнить систему управления, в которую входят:

  • ресивер – резервуар для сжатого воздуха;
  • компрессор для накачки воздуха в ресивер;
  • блок клапанов, через которые поступает воздух в подушки;
  • пульт управления для управления блоком клапанов.

Для нашей конструкции использовался ресивер на 20 литров. Такого объема достаточно для нескольких подъемов и спусков. Компрессор использовался марки Беркут R20, поскольку он отличается хорошей производительностью. Блок клапанов было решено сделать из клапанов газового оборудования. Так как на выбранный автомобиль устанавливалась четырехконтурная пневмоподвеска, то использовалось 8 клапанов.

 

Рис. 2. Демонстрация функционирования пневмоподвески

В настоящее время разработанная и смонтированная пневмоподвеска установлена на автомобиль и полностью работоспособна (см. рис. 2, а также видеофрагмент по ссылке в конце статьи). Таким образом, результатом работы стала функционирующая пневмоподвеска, успешно адаптированная под использование на бюджетном автомобиле.

Возможности установленной пневмоподвески


Библиографический список
  1. Худайбердин А.Р., Шишкина А.Ф. Разработка пневмоподвески для бюджетного автомобиля // Молодежные инновации в машиностроении: тезисы докладов межвузовской студенческой научно-практической конференции (Ишимбай, 13 апреля, 2015 г.). Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 2015. – 210 с. – С. 37-38
  2. Портал компании “КД-Пневмо” // URL:  www.stavimpnevmo.ru


Все статьи автора «Шишкина Анна Федоровна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: