Оптимiзацiя параметрiв динамiчноi системи пiдресорювання корпуса БТР

ВСТУП

Розвитку бронетранспортерiв (БТР) в останнi часи придiляiться значна увага у багатьох краiнах. Хоча на розробку машин цього класу значний вплив маi конструкцiя танкiв, однак розвиток деяких властивостей БТР йде своiми шляхами, що витiкаi iз призначення та особливостей iх бойового застосування.

Бронетранспортери отримали достатньо широке застосування вже пiд час другоi свiтовоi вiйни. Вони використовувались в мотопiхотних пiдроздiлах, для розвiдки, встановлення на них рiзного озброiння, в тому числi й зенiтного, транспортування гармат та розташування боiприпасiв на самому бронетранспортерi, в якостi штабних та рiзних спецiальних машин. За типом рушiя розрiзняють бронетранспортери колiснi, гусеничнi та напiвгусеничнi.

Гусеничний рушiй забезпечуi простоту конструкцii в цiлому, високу проходимiсть в рiзних умовах руху та значну живучiсть на полi бою. Але вiн значно поступаiться колiсному рушiю по термiну роботи та коефiцiiнту корисноi дii, що вiдображаiться на витратi палива, запасi ходу та потребуi максимальноi потужностi двигуна.

Колiсний рушiй, крiм того, працюi безшумно та дозволяi рухатись по штучним дорогам. Важливою обставиною при використаннi колiсного рушiя на БТР i також наявнiсть широкоi виробничоi бази тАУ автомобiльноi промисловостi.

За сучасними поглядами, БТР повиннi бути пристосованi до руху через дiлянки радiоактивного, хiмiчного та бактерiального зараження мiсцевостi.

Для пiдвищення рухливостi вiйськ необхiдно, щоб БТР був плаваючим та авiа транспортабельним.

Також дуже важливою особливiстю БТР i його здатнiсть ефективно вирiшувати бойовi завдання в будь-яких дорожнiх умовах. При русi по шосе бронетранспортер розвиваi максимальну швидкiсть 90 км/годину. Його прохiднiсть на пересiченiй мiсцевостi близька до прохiдностi гусеничноi машини. Тому велике значення мають властивостi й характеристики пiдвiски.

Пiдвiска колiсноi машини виконуi одночасно кiлька важливих функцiй, вiд ii конструкцii й робочих характеристик залежать керованiсть, стiйкiсть та плавнiсть ходу. Так, на динамiчнiсть, стiйкiсть i керованiсть колiсноi машини впливають кiнематичнi характеристики пiдвiски. Надiйнiсть багато в чому залежить вiд надiйностi колiс i пiдвiски, тому що вони знаходяться ближче всього до дороги й пiддаються найважчим умовам експлуатацii. Вiд властивостей пiдвiски залежить фiзiологiчний й емоцiйний стан водiя й пасажирiв, оскiльки вiбрацii, швидкi й рiзкi змiни положення тiла сильно стомлюють людину, вiдомо, що утома прямо залежить вiд змiн прискорення й частоти коливань. Також вiд властивостей пiдвiски залежiть ефективнiсть ведення вогню з ходу, що i однiiю з найголовнiших задач БТР.

Основна проблема конструювання пiдвiсок полягаi в тому, що вимоги до пiдвiски з боку стiйкостi, керованостi й комфортностi виявляються суперечливими. Так, з одного боку, пiдвiска повинна бути по можливостi бiльше м'якоi, щоб виключити вiдрив колiс вiд дорожнього полотна при наiздi на нерiвнiсть, а також збiльшити комфортнiсть автомобiля для пасажирiв i водiя, забезпечити якiсть перевезених вантажiв. З iншого боку, пiдвiска повинна бути по можливостi бiльш жорсткою, щоб збiльшити стiйкiсть i керованiсть колiсноi машини, а саме - щоб не виникали небезпечнi крени на поворотах, не було рiзких коливань корпуса при розгонi й гальмуваннi, при швидкому руху по пересiчноi мiсцевостi.

Властивостi пiдвiски визначаються ii характеристиками, основнi з яких описують пружнiсть пружини й в'язкiсть амортизатора залежно вiд рiзних фаз iхнього руху. У бiльшостi звичайних автомобiлiв характеристики пiдвiски вибираються в результатi пошуку компромiсу мiж суперечливими вимогами стiйкостi, керованостi й комфортностi. Характеристики пiдвiски оптимiзують з погляду середньостатистичних умов, у яких буде працювати даний автомобiль. Розраховуiться усереднене значення маси автомобiля з урахуванням можливоi ваги його вантажу, оцiнюiться й ураховуiться характер й якiсть дорожнього покриття тих дорiг, для яких розробляiться даний автомобiль, вимоги до динамiчних властивостей даного автомобiля, що залежать вiд його призначення. Характеристики таких пiдвiсок не змiнюються в процесi експлуатацii автомобiля, якщо не вважати на змiни, пов'язанi iз зносом деталей пiдвiски.

Однак очевидно, що пiдвiска, оптимiзована у всьому дiапазонi умов експлуатацii БТР, виявляiться неоптимальною в кожнiй з конкретних поточних дорожнiх ситуацiй, що вiдрiзняються вiд розрахунковоi середньостатистичноi. Так, при русi колiсноi машини по порiвняно гладкiй дорозi оптимальноi i бiльше жорстка пiдвiска, при русi цього ж автомобiля по нерiвнiй дорозi хотiлося б, щоб пiдвiска ставала бiльш м'якою. При русi по прямiй дiлянцi дороги можна мати бiльш м'яку пiдвiску, що збiльшуi плавнiсть ходу, а при проходженнi поворотiв, при розгонi й гальмуваннi пiдвiска повинна ставати бiльш твердою, щоб забезпечити стiйкiсть автомобiля, не допускати великого крену, тим бiльше - перекидання. Хотiлося б також змiнювати твердiсть пiдвiски при змiнi ваги вантажу. РД й багато iнших факторiв, вiд яких можуть залежати бажанi оптимальнi в поточних умовах характеристики пiдвiски (прискорення автомобiля, радiус повороту й т.п.).

Вже давно були проведенi спроби конструювання пiдвiсок, якi дозволяли б керувати iхнiми характеристиками вручну або автоматично. Наприклад, водiiвi надаiться можливiсть налаштовувати пiдвiску перед виконанням конкретноi поiздки вiдповiдно до ii планованих властивостей. Так, у деяких автомобiлях можна змiнювати висоту клiренсу (дорожнього просвiту), або жорсткiсть пiдвiски, вибираючи iз двох-трьох варiантiв - спортивного (жорстка пiдвiска) або звичайного (м'яка пiдвiска). Так само iснують варiанти систем керування якi працюють на основi електронних схем або контролерiв, що реалiзують значення параметрiв пiдвiски по деякому детермiнованому закону. Такi системи вимагають оснащення пiдвiски певними датчиками, i виконавчими пристроями. Контролер встановлюi фiксоване вiдображення показникiв датчикiв у заздалегiдь визначенi команди виконавчим пристроям, що реалiзують указанi значення параметрiв пiдвiски. Очевидно, що таким способом можна реалiзувати набагато бiльш складнi детермiнованi закони керування, чим за допомогою механiчних i гiдравлiчних пристроiв. Такого роду системи можуть керувати пiдвiскою швидше, чим це може робити людина-водiй, i можуть робити це бiльш точно.

Подальший розвиток рiзних систем керування характеристиками пiдвiски автомобiля i iхнiй синтез дозволить одержувати вiд автомобiля все можливе, незважаючи на стан дорiг або iхню вiдсутнiсть i так само дасть можливiсть водiiвi i його пасажирам бiльш комфортно пересуватися на транспортному засобi.

1.ОПИС ОБ'РДКТА КЕРУВАННЯ

З тих пiр, як людство почало воювати люди намагалися захистити себе та засоби пересування. Найшвидша доставка вiйськ до мiсця бою була однiiю з основних умов перемоги над противником.

В античностi на бойовi колiсницi встановлювали щити. Вразливi мiсця бойових слонiв перськоi армii так само були захищенi. Бiля десяти рокiв тому на археологiчних розкопках у Монголii був знайдений броньований вiзок, що належить, iмовiрно, Чингiз - Хановi. По сучасних мiрках його броня досить тонка, але стрiли й списи вiн витримував прекрасно. У Середнi Вiка солдати й наiзники захищали залiзним панциром не тiльки себе, але й своiх коней.

Завдяки розвитку технiки ситуацiя змiнилася тiльки наприкiнцi XРЖ столiття, а на початку XX в. на "стежку вiйни" виходить броньований автомобiль.

З початком Першоi свiтовоi вiйни вiйськам потрiбна була легкоброньована технiка, у зв'язку з тим, що бiльшiсть атак пiхоти захлиналися в кулеметних чергах. Армiям був потрiбен транспортний засiб високоi прохiдностi, що мав би гарну маневренiсть на полi бою та спроможнiй, незважаючи на вогонь супротивника, з мiнiмальними втратами доставляти збройну пiхоту прямо до переднього краю. Для рiшення подiбних завдань, вiйськовим транспортерам поряд з забезпеченням високоi прохiдностi, необхiдно було й бронювання. До цього ж часу в тактицi ведення бойових дiй вiдбулися кардинальнi змiни, що досягли свого логiчного завершення в роки Другоi свiтовоi вiйни - бойовi дii прийняли ви- сокоманеврений характер, крiм того, майже в усiх операцiях передбачалась участь танкових пiдроздiлiв, тiсно взаiмодiючих з пiхотою. У цiй ситуацii доставляти бiйцiв на поле бою у звичайних вантажiвках вже не представлялося можливим - iхня прохiднiсть не дозволяла рухатися безпосередньо за танками по пересiченiй мiсцевостi, крiм того, солдати, перебуваючи у вiдкритих кузовах, не були захищенi вiд вогню супротивника.

Перевезення пiхоти безпосередньо на бронi танкiв, крiм своii незручностi не вирiшувала проблеми по тiй же причинi. Армiям гостро була потрiбна бойова машина здатна перевозити бiйцiв пiд захистом бронi. РЖ такi машини з'явилися тАУ к кiнцю 1930- х рокiв у свiтi почав складатися новий тип бойовоi технiки - бронетранспортер (БТР).

На полi бою бронетранспортер з'явився в ходi Другоi свiтовоi вiйни й з тих пiр став незмiнним супутником пiхоти. Крiм того, виявилось, що бронетранспортери зручно використовувати й в оборонi, для охоронноi служби, ведення розвiдки й при перекиданнях вiйськ на великi вiдстанi. Таким чином, бронетранспортер виявився унiверсальною бойовою машиною.

Пiсля закiнчення Другоi свiтовоi вiйни радянськi конструктори активно прийнялися створювати рiзнi види колiсноi й гусеничноi бронетехнiки призначеноi для перевезення й прикриття пiхоти, мiнометних i артилерiйських розрахункiв, вiйськ зв'язку й забезпечення. Так на початку 1980- х рокiв пiсля успiшних заводських i державних випробувань на озброiння Радянськоi Армii був прийнятий бронетранспортер БТР-80, розроблений у КБ ГАЗА пiд керiвництвом И.С.Мухiна й Е.М.Мурашкiна. Пiдприiмством - Виробником був визначений АМЗ - Арзамаський машинобудiвний завод. Перший серiйний БТР-80 покинув заводськi цехи 24 лютого 1984 року.

Бронетранспортер БТР-80 являi собою бойову колiсну плаваючу машину, що володii озброiнням, броньовим захистом i високою рухливiстю. Вiн призначений для використання в мотострiлкових пiдроздiлах сухопутних вiйськ. Бронетранспортер БТР-80 обладнаний десятьма посадковими мiсцями для розмiщення вiддiлення в складi командира вiддiлення (машини), механiка водiя, навiдника й сьоми мотострелкiв. У башнi бронетранспортера розмiщаiться кулеметна установка, що складаiться з 14, 5-мм i 7, 62-мм кулеметiв. У корпусi i люки для стрiлянини з автоматiв. Для забезпечення внутрiшнього зв'язку мiж членами екiпажу бронетранспортер укомплектований переговорним пристроiм. На машинi застосованi пристроi, призначенi для захисту екiпажа, десанту й внутрiшнього обладнання вiд впливу ударноi хвилi й проникаючоi радiацii при вибуху ядерних боiприпасiв, для захисту вiд хiмiчноi й бiологiчноi зброi, а також для захисту вiд радiоактивного пилу при русi машини по радiоактивно зараженiй мiсцевостi. Бронетранспортер - чотиривiсна, восьмиколiсна машина з усiма ведучими колесами, здатна пересуватися за танками, переборювати з ходу окопи, траншеi й воднi перешкоди. БТР-80 обладнаний системою запуску димових гранат для постановки димових завiс iз метою маскування.

Для гасiння пожежi в машинi i протипожежне обладнання. Бронетранспортер пристосований для авiа транспортування. По розмiщенню обладнання усерединi машина умовно роздiлена на три вiддiлення: керування, бойове, силове вiддiлення

Вiддiлення керування розташоване в переднiй частинi машини. В ньому розмiщуються мiсця командира вiддiлення (машини) та механiка-водiя. Перед сидiнням механiка-водiя знаходиться кермове колесо та педалi подачi палива, гальма та зчеплення. Поряд з сидiнням знаходиться важiль перемикання передач, важiль стояночного гальма, кран керування пiдкачкою шин з показником тиску, розподiлювач керування гiдроприводом навiсного обладнання ( хвилевiдбивний щит, заслонка водомету). Також там знаходяться всi контрольно-вимiрювальнi прилади: спiдометр, тахометр, показник тиску масла в двигунi, показник температури охолоджуючоi рiдини, показники кiлькостi палива, пульт керування протипожежним обладнанням (ППО) та колективним захистом, перемикачi керування електрообладнанням та запобiжники. Позаду на спинцi сидiння закрiплена сумка з документацiiю машини. Перед сидiнням командира знаходиться радiостанцiя, пiд сидiнням тАУ пiдiгрiвач.

Бойове вiддiлення складаi обтАЩiм корпусу машини вiд спинок сидiнь командира та механiка-водiя до перегородки вiддiлення силовоi установки. В бойовому вiддiленнi розташовуються кабiна баштового модулю, що обертаiться з мiсцем оператора та мiсця для розташування десанту. В цьому вiддiленнi розташовуються: на бокових стiнках тАУ мiсця для вкладання особистоi зброi, додаткового комплекту патронiв до кулемету, укладка двох протитанкових керованих ракетних снарядiв (ПТКРС); на полу тАУ домкрати, аптечка для ремонту шин; на моторнiй перегородцi тАУ медична аптечка, рятiвнi жилети членiв екiпажу, гачки для крiплення речових мiшкiв, коробки з боiкомплектом для гранатомета, вимикач маси, iнструментальний ящик, баки з питною водою. Пiд сидiнням знаходяться калорiфери, а мiж сидiннями роздаточна коробка.

Вiддiлення силовоi установки розташоване в заднiй частинi корпусу та iзольоване вiд бойового вiддiлення герметичною перегородкою. В ньому знаходиться двигун, системи, що його обслуговують (системи живлення паливом, киснем, змащення, охолодження, випуску вiдпрацьованих газiв), паливнi баки, корпус водомету та коробка передач зi зчепленням.

Корпус i башня машини служать для розмiщення екiпажу та десанту, озброiння, агрегатiв i механiзмiв i для захисту iх вiд поразки вогнем стрiлецькоi зброi. Корпус являi собою жорстку конструкцiю, зварену зi сталевих броньових листiв. Вiн складаiться з носовоi частини, бортiв, кормовоi частини, даху й днища. У носовiй частинi розташований люк лебiдки, хвилевiдпромiнюючий щит, оглядовi люки. По бортах корпуса i амбразури, бортовi дверi десанту, люк доступу до ФВУ. У кормовiй частинi корпуса розташована заслiнка водометного рушiя, кришки заправних горловин паливних бакiв. На кришцi корпуса i люк командира, люк механiка водiя, вирiз баштовоi установки, верхнi люки бойового вiддiлення, люки над силовою установкою. У днищi машини i вхiдний отвiр водометного рушiя й отвору для зливу експлуатацiйних матерiалiв iз систем двигуна й вузлiв трансмiсii. Башня бронетранспортера - конусоподiбноi форми, зварена зi сталевих броньових аркушiв. Вона встановлена на кульковiй опорi над вирiзом у пiдбашеному листi даху корпуса машини. У переднiй частинi башнi i амбразура для установки спарених кулеметiв. Двигун - дизель, чотиритактний, 8 - цилiндровии, V- Образний, з турбокомпресорним наддувом, рiдинного охолодження. Потужнiсть двигуна - 260 л.с. На машинi може бути встановлений такий же двигун, але без турбокомпресорного наддуву потужнiстю 210 л.с. У системi живлення БТР-80 застосовуiться дизельне паливо. Система змащення - комбiнована пiд тиском i розбризкуванням, з "мокрим" картером (тобто нижня частина картера двигуна i iмнiстю для масла).

Масло в систему заправляiться через заливну горловину картера двигуна й перевiряiться щупом. Заправна iмнiсть системи - 28 л. Система охолодження - рiдинна, вентиляторна, закрита, iз примусовою циркуляцiiю охолоджувальноi рiдини. Система полегшення пуску двигуна складаiться iз двох частин: електрофакельного пристрою й пiдiгрiвника. Електрофакельний пристрiй призначений для пiдiгрiву повiтря у впускних трубопроводах двигуна пiд час його пуску. Пiдiгрiвник служить для пiдiгрiву охолоджувальноi рiдини в умовах низьких температур. Пiдiгрiвник змонтований на двигунi машини. Трансмiсiя БТР-80 - механiчна, ступiнчата. Вона складаiться з наступних агрегатiв i вузлiв: головного фрикцiона, коробки передач, роздаточноi коробки, карданних передач, мостiв, колiсних редукторiв, вузлiв приводу насоса водомета, вузлiв приводу лебiдки. Головний фрикцiон - "сухий", двухдисковий, з тертям сталi по фрикцiйному матерiалу, з гiдравлiчним приводом керування. Коробка передач - механiчна, п'ятиступiнчата, з механiчним приводом керування. Ходова частина складаiться з колiсного рушiя й пiдвiски. Колiсний рушiй складаiться з восьми ведучих колiс. Колеса знiмнi, з рознiмним ободом. Шини безкамернi, з регульованим тиском. Пiдвiска - незалежна, торсiонна, з гiдравлiчними телескопiчними амортизаторами. Водохiдний рушiй БТР-80 являi собою один водомет з осьовим насосом, розташований у кормовiй частинi машини. Керування колiсним рушiiм i водометом здiйснюiться за допомогою кермового механiзму. Поворот машини при русi на сушi здiйснюiться поворотом колiс двох переднiх мостiв, а на плаву - одночасним поворотом водяних рулiв, заслiнок i колiс. Кермовий механiзм - механiчний, з гiдравлiчним пiдсилювачем. Бронетранспортер може транспортуватися вантажними лiтаками Мул-76 i АН-22.

Таблиця 1.1 Транспортно - технiчнi характеристики БТР-80

2 ОГЛЯД СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ПРЖДВРЖСКОЮ ТА РЗХНРЖЙ РОЗВИТОК

2.1 Розвиток керованих пiдвiсок

РЖнтерес до пiдвiсок з регульованими параметрами виник давно. Три найпоширенiших пружних елементи: пружина, торсiон i ресора, маючи лiнiйнi характеристики опору навантаження, не забезпечували необхiдну комфортабельнiсть порожнього й навантаженого автомобiля, а до того ж мали обмежену енергоiмнiсть, що знижуi швидкiсть i прохiднiсть машини в рiзних дорожнiх умовах [1].

Застосувати замiсть пружин стиснене повiтря як пружний елемент на легковому автомобiлi спробували ще 77 рокiв тому. В 1931р. з'явився автомобiль тАЬRicottiтАЭ з резинокордними балонами замiсть кручених пружин у переднiй пiдвiсцi. Причому кожен такий елемент складався iз чотирьох секцiй. Подальшi експерименти, проведенi в 30-40-х роках рядом фiрм, успiху не принесли.

Однак в 1953р. корпорацiя General Motors першою у свiтi освоiла випуск мiських автобусiв на пневмопiдвiсцi. Тут зiграла роль та обставина, що вимога сталостi висоти кузова автобуса над дорогою iншими засобами виконати не вдавалося. Першим легковим автомобiлем масового виробництва на пневматичнiй пiдвiсцi був тАЬCitroen DS19тАЭ, випуск якого почався в 1955 р. Нiби у вiдповiдь на цю винятково вдалу конструкцiю, в 1956 р. американська компанiя тАЬPackardтАЬ запропонувала модель iз регульованою пiдвiскою, у якiй жорсткiсть торсiонiв змiнювалася в результатi iхнього закручення електродвигунами [9].

З 1957 р. пневмопiдвiски стали замовленим обладнанням на легкових автомобiлях багатьох фiрм США, а в 1961р. почалося виробництво моделi MercedesBenz 300 SE, також iз пневмоелементами замiсть гвинтових пружин. Але йшли роки, i iнтерес до цього дорогого й ненадiйного пристрою згас. Через тридцять рокiв вiн вiдродився у зв'язку з розробкою й впровадженням у життя електронних керуючих систем, що замiнили механiчнi регулятори. Крiм того, саме вдосконалювання конструкцii автомобiля пiдштовхнуло фахiвцiв до того, щоб знову розгорнути роботи з регульованих пiдвiсок. РЗхня актуальнiсть обумовлена й масовим переходом на переднiй привiд (як вiдомо, при такому компонуваннi навантаження на задню вiсь змiнюiться в значних межах), i збiльшеними швидкостями руху по автомагiстралях. З'явилася потреба змiстити центр ваги автомобiля вниз i пiдвищити за допомогою електронiки здатнiсть машини опиратися крену на поворотах.

2.2 Огляд iснуючих систем керування пiдвiскою

2.2.1 Система Hydractive

Законодавцями ВлмодиВ» на iнтелектуальнi пiдвiски стали конструктори ВлCitroenВ», що вперше використали гiдропневматичнi пружнi елементи в моделi DC-19 (серiйний випуск якого почався в 1955 р.). У верхнiй частинi ii стiйок замiсть пружин установлена сфера, що усерединi роздiлена мембраною на двi частини. Угорi перебуваi стиснений газ, а знизу - рiдина. Камера зi стисненим газом працюi як пневматичний пружний елемент, а рiдина служить для передачi зусилля до мембрани. Клапани в гiдравлiчнiй частинi дозволяють реалiзувати функцii амортизатора. Принципова схема гiдропневматичноi пiдвiски представлена на Рисунку 2.1.

Згодом така схема пiдвiски застосовувалася на бiльшостi автомобiлiв марки ВлCitroenВ» й увесь час вдосконалювалася. Схема передньоi пiдвiски автомобiля Ситроен представлена на Рисунку 2.2. На ньому добре видна конструкцiя передньоi пiдвiски McPherson i рейкового рульового керування. Всi деталi й вузли змонтованi на пiдрамнику. У верхнiй частинi стiйок - ВлсфериВ» iз стислим азотом.

.

1-важiль пiдвiски; ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа 4 тАФ ВлСфераВ»;

2-поршень гiдроцилiндра; ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа 5-масло LHM;

3-корпус гiдроцилiндра; ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа 6 тАУ стислий азот.

Рисунок 2.1. - Принципова схема гiдропневматичноi пiдвiски

Рисунок 2.2- Схема передньоi пiдвiски автомобiля ВлСитроенВ»

Сфера входить до складу так званого пружнього елемента (Рисунок.2.3), що складаiться з вiдкритого знизу цилiндра, у якому ковзаi поршень iз вiдносно довгою спiдницею. У верхнiй половинi сферичноi частини перебуваi стислий азот, що робить амортизуючу роботу. Для запобiгання вспiнюванню зазначена газова порожнина вiддiлена мембраною вiд рiдини, що заповнюi нижню пiвкулю й цилiндр. Сили передаються штовхальником, що вгорi маi сферичне з'iднання з поршнем, а внизу опираiться на поперечний важiль передньоi пiдвiски або поздовжнiй важiль задньоi. При ходi стиску рiдина продавлюiться поршнем через клапан амортизатора, а при ходi вiдбою газ продавлюi стовп рiдини через клапан назад униз. Для бiльшого ходу пружнi елементи встановлюють в осi повороту важеля, збоку вiд якого крiпиться штанга стабiлiзатора. Стабiлiзатори як передньоi, так i задньоi пiдвiсок мають великий дiаметр i запобiгають надмiрному бiчному крену кузова.

Рисунок 2.3 - Компактний пружний елемент, установлюваний фiрмою ВлСитроенВ» у переднiй i заднiй пiдвiсках автомобiля

На Рисунку 2.3 умовно позначенi наступнi компоненти: А - азот; 1 - штовхальник; 2 - повернення витокiв; 3 - поршень; 4 - пiдведення рiдини; 5 - верхня пiвкуля; 6 - пробка наповнювального отвору; 7 - мембрана; 8 - нижня пiвкуля; 9 - амортизатор; 10 - цилiндр;11 - сухар; 12 - ущiльнювальний комплект; 13 - ущiльнювальний чохол.

В 1989 роцi на мiжнародний ринок надiйшов ВлСитроен ХМВ» iз системою електронного керування пiдвiскою-Hydractive. РЗi вiдмiнна риса - миттiве регулювання характеристик пiдвiски (робота в ВлжорсткомуВ» й Влм'якомуВ» режимах). ВлКомфортнийВ» режим забезпечуi комфортабельнiсть i зручнiсть керування. При цьому пiдвiска маi бiльшу гнучкiсть i помiрну амортизацiю. ВлСпортивнийВ» режим полiпшуi стiйкiсть автомобiля й безпеку. Пiдвiска в цьому випадку характеризуiться меншою гнучкiстю, але краще захищаi пасажирiв i водiя вiд несприятливих впливiв хитання, поштовхiв i ривкiв на нерiвнiй дорозi.

Для керування жорсткiстю пiдвiски, на додаток до звичайного ВлсферiВ» й амортизуючого клапану на колесо, додано ще по однiй допомiжнiй ВлсферiВ», установленiй на регуляторi твердостi. (Рисунок. 2.4)

Рисунок 2.4 - Схема керування жорсткiстю пiдвiски

На Рисунку 2.4 1 - регулятор твердостi; 2 - додатковi гiдропневматичнi балони; 3 й 4 - гiдропневматичнi балони вiдповiдно переднього й заднього мостiв; 5 й 8 - вiдповiдно основнi й додатковi гiдроамортизатори; 6 - мiкропроцесор; 7 - датчики; 9 - електроклапан

Якщо до гiдропневматичного елемента додати ще один гiдропневматичний балон i гiдроамортизатор, то збiльшуiться його гнучкiсть (бiльше обсяг газу, а отже, знижуiться амортизацiя (рiдина проходить через два отвори). Це - Влм'якийВ» режим роботи пiдвiски.

Пiдвiска переводиться в ВлспортивнийВ» режим у результатi вiдключення гiдроамортизатора краном (регулятор жорсткостi). При цьому зменшуiться ii гнучкiсть (менше обсяг газу), отже, збiльшуiться амортизацiя (рiдина проходить через один отвiр).

Електронне керування регулятором жорсткостi здiйснюi мiкропроцесор 6 , що одержуi iнформацiю вiд датчикiв 7 кута повороту й кутовоi швидкостi кермового колеса, положення дросельноi заслiнки, тиску в гальмовiй системi, крену кузова, швидкостi автомобiля.

У пам'ять мiкропроцесора закладений ряд граничних параметрiв та iхнiх сполучень, отриманих на основi тривалих випробувань автомобiлiв. Цi данi порiвнюють iз одержуваноi вiд датчикiв iнформацiiю, i мiкропроцесор вибираi вiдповiдний режим пiдвiски. Причому гiдравлiчна система включаiться негайно (час спрацьовування менш 0,05 с), випереджаючи динамiчну реакцiю автомобiля, що особливо важливо при швидкiй iздi по звивистiй дорозi.

По командах мiкропроцесора регулятор жорсткостi за допомогою електроклапана 9 пiдключаi або вiдключаi третiй гiдропневматичний балон, вибираючи режим пiдвiски.

ВлМ'якийВ» режим пiдвiски: при пiдключеному живленнi електроклапан вiдкриваi доступ до високого тиску з головного акумулятора в трубки живлення регуляторiв жорсткостi. При цьому тиск у робочiй системi дорiвнюi тиску в головному акумуляторi. Золотник регуляторiв жорсткостi з'iднуi три гiдропневматичних балони. Рiдина циркулюi вiд гiдроцилiндрiв пiдвiски до балонiв через гiдроамортизатори та назад.

ВлСпортивнийВ» режим пiдвiски: при вiдключеному живленнi електроклапан 9 закритий, трубки живлення регуляторiв жорсткостi з'iднанi, рiдина циркулюi з поверненням у бак. При цьому тиск дорiвнюi нулю. Золотник регуляторiв жорсткостi перебуваi в положеннi, що перешкоджаi проходженню рiдини мiж двома основними й додатковими гiдропневматичними балонами.

Робота пiдвiски залежить вiд одержуваноi вiд датчикiв iнформацii й переробки ii мiкропроцесором, що при виявленнi якого-небудь вiдхилення (вiд попередньо уведених даних) подасть команду на перехiд в ВлспортивнийВ» режим.

Датчик кута повороту й кутовоi швидкостi кермового колеса iнформуi про досягнення граничних значень цих параметрiв. У цей момент вiдбуваiться перехiд в ВлспортивнийВ» режим. Пiдвiска залишаiться в даному режимi доти, поки кут повороту кермового колеса не буде нижче граничного значення. У результатi хитання зменшуiться й сповiльнюiться з однiii сторони завдяки переходу пiдвiски в ВлспортивнийВ» режим, з iншого боку - припиненню сигналiв елементiв пiдвiски правого й лiвого бортiв.

Датчик тиску в гальмiвнiй системi iнформуi про досягнення еталонного його значення, коли вiдбуваiться перехiд в ВлспортивнийВ» режим. Пiдвiска залишаiться в такому режимi до падiння тиску нижче заданоi межi.

Датчик крену (коливання) кузова реiструi поворот торсiонного вала. Перехiд в ВлСпортивнийВ» режим вiдбуваiться при досягненнi певного рiвня крену кузова.

Датчик швидкостi автомобiля iнформуi про ii значення, коли необхiдно визначити данi, застосовуванi при переходi в ВлспортивнийВ» режим по сигналах iнших датчикiв, а також для забезпечення бiльшоi чутливостi до повороту кермового колеса на великiй швидкостi або до крену (коливанню) кузова на малiй швидкостi руху автомобiля.

На панелi приладiв розташованi перемикачi, за допомогою яких водiй може вибрати одну iз двох програм: SPORT або AUTOMATIC.

При роботi iз програми SPORT напруга на електроклапанi вiдсутня. Пiдвiска працюi в ВлжорсткомуВ» режимi. Однак при розгонi для зрiвняння тиска в елементах пiдвiски обох мостiв автоматично мiняiться режим. У режимi AUTOMATIC живлення подане на електроклапан. Пiдвiска працюi в Влм'якомуВ» режимi. Але залежно вiд зчитаноi датчиками iнформацii мiкропроцесор видаi або не видаi команду на перехiд в ВлжорсткийВ» режим. У результатi i можливiсть забезпечення комфорту бiльшоi частини шляху й тимчасовий перехiд в ВлжорсткийВ» режим при вiдповiдних умовах.

2.2.2 Безперервне керування демпфуванням (CDC)

Цю систему активно застосовуi фiрма Opel на своiх останнiх версiях автомобiля Astra. В основу електронноi системи керування демпфiруванням входять чотири двухтрубних амортизатори з газовим пiдпором i регульованими електромагнiтними клапанами. Вони встановленi збоку в нижнiй частинi амортизатора й усерединi самого поршня, безупинно й точно управляють характеристиками амортизаторiв з урахуванням стану дорожнього покриття, iндивiдуального стилю водiння, швидкостi, вертикального прискорення кожного колеса, кута повороту керма.

Система CDC використовуi принцип ВлSkyhookВ». Принцип ВлSkyhookВ» полягаi в тому, щоб пiдтримувати кузов у максимально стiйкому станi за рахунок змiнного демпфiрування, незалежно вiд умов руху. Для цього, система використовуi як опорну крапку Влтак би мовитиВ» уявну вiртуальну площину (наприклад небо над автомобiлем), що зберiгаiться як обчислювальна модель у блоцi керування системи CDC. Цiль полягаi в тому, щоб утримувати кузов автомобiля наскiльки це можливо горизонтально, щодо цiii площини. Всi вертикальнi перемiщення компенсуються в максимально можливому ступенi приведенням у дiю амортизаторiв. На пiдставi сигналiв вiд датчикiв прискорення керуючий модуль системи CDC у режимi реального часу за допомогою спецiальноi матрицi параметрiв розраховуi оптимальнi характеристики амортизаторiв для кожного окремого колеса. Компоненти системи (CDC) показанi на Рисунку 2.5.

Рисунок 2.5 - Розташування компонентiв системи (CDC)

На Рисунку 2.5 позначенi наступнi компоненти системи (CDC): 1 тАФ переднiй правий датчик на кузовi (прискорення кузова); 2 тАФ правий датчик пружинноi стiйки (прискорення колеса);3 тАФ блок керування CDC; 4 тАФ переднiй лiвий датчик на кузовi (прискорення кузова); 5 тАФ заднiй датчик на кузовi (прискорення кузова); 6 тАФ заднiй амортизатор CDC; 7 тАФ лiвий датчик пружинноi стiйки (прискорення колеса); 8 тАФ передня пружинна стiйка CDC

2.2.3 Магнiтний контроль перемiщення (MRC)

Трохи iнший пiдхiд застосувала фiрма Delphi. В амортизаторах цiii фiрми використана технологiя MRC (Magnetic Ride Control - магнiтний контроль перемiщення), у нiй вiдсутнi вище описанi способи регулювання характеристик. В основi цiii технологii стоiть магнито-реологiчна рiдина, що працюi як звичайне масло, але в нiй утримуються магнiтнi частки iз спецiальним покриттям, що перешкоджаi iхньому злипанню. Розмiр цих часток тАУ трохи бiльше мiкрона, i iхня кiлькiсть у рiдинi близько 30% вiд усього обсягу. Змiну перетерпiв i сам амортизатор. Тепер у його поршень убудований електромагнiт, струм у якому змiнюi окремий контролер, а проведення до поршня йдуть усерединi штока. Контролер посилаi струм на котушку, що створюi магнiтне поле. Пiд дiiю поля магнiтнi частки вибудовуються Влу лiнiюВ», тим самим збiльшуючи в'язкiсть масла в областi отворiв. Тому такий амортизатор працюi тихiше, структура масла бiльше ВлоднорiднаВ», а не ВлскуйовдженаВ», як у звичайних амортизаторах. Час реакцii менше, нiж в описаних вище електронних системах, приблизно в 10 разiв. РЖ характеристики мiняються не схiдчасто, як у випадку з FSD, а постiйно залежно вiд ходу пiдвiсок, швидкостi обертання колiс, положення кермового колеса й температури самого масла.

2.2.4 Система пневматичного пiдресорювання

Фiрма ВлМiцубiсiВ» в 1984 роцi випустила ВлГалант - ройалВ». Це передньопривiдний автомобiль, що маi позаду пiдвiску зi зв'язаними важелями, а попереду пiдвiску на напрямних пружинних стiйках. На вiдмiну вiд iнших конструкцiй, тут в обох пiдвiсках усерединi пружин розмiщений частково несучий пневматичний елемент. Вiн складаiться з допомiжноi порожнини й пневматичного дiафрагменого балона, що вiдкриваiться по корпусi стiйки й маi усерединi звичайний гумовий додатковий пружний елемент. У верхнiй частинi цього вузла змонтований електропневматичний клапан, що може перемикати пiдресорювання з Влм'якогоВ» на ВлжорсткеВ» [8].

При рiзких поперечних кренах кузова або при iнтенсивному розгонi, або раптовому гальмуваннi сенсор пускаi в хiд цей клапан й у частки секунди здiйснюiться поворот керуючоi штанги, розмiщеноi усерединi порожнього штока. За допомогою золотника штанга перекриваi постiйний дросель у клапанi амортизатора, а також перекриваi з'iднання мiж допомiжною порожниною й пружним пневмобалоном. На Рисунку 2.6 наведений розрiз по пружинi й вузлу пневматичного пiдресорювання.

Амортизатор працюi по двотрубнiй схемi; мiж основними допомiжними клапанами перебуваi постiйний дросель, що перекриваiться поворотним золотником при перемиканнi з м'якого регулювання на жорстке. Тодi амортизаторна рiдина додатково протiкаi через допомiжний клапан i демпфiрування пiдвищуiться.

У цей час пружна робота вiдбуваiться тiльки цим балоном, так що при ВлжорсткомуВ» регулюваннi жорсткiсть пiдвiски зростаi приблизно на 50 %. Внаслiдок чого зменшуються бiчнi й поздовжнi крени кузова. Цьому сприяi також пiдвищення демпфiрування, що становить приблизно 15%.

Перемикання з м'якого регулювання на тверде може вiдбуватися автоматично або вручну.

Рисунок 2.6 - Розрiз по пружинi та вузлу пневматичного пiдресорювання

На рисунку 2.6 прийнятi наступнi позначення:

1-шток;ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа 6-клапан амортизатора;

2-керуюча штанга;ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа 7-основний клапан;

3-елемент керування;ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа 8-запасний. клапан;

4-допомiжна порожнина;ВаВаВаВа 9-допомiжний клапан;

5-пневмобалон;

2.2.5 Система керування активною гiдравлiчною пiдвiскою, розроблена фiрмою ВлЛотусВ»

Фiрмою ВлЛотусВ» була розроблена пiдвiска, що встановлювалася на автомобiлях ВлФормула IВ». Основою всiii системи був гiдронасос, що приводиться у дiю вiд одного з распредвалiв.

З п'яти прецизiйних клапанiв змiнювання застосовуваноi пропускноi здатностi, один клапан приiднаний до насоса, а чотири - обслуговують пружнi елементи колiс. Виконуючи роль iнтерфейсу мiж електронiкою й гiдравлiкою, клапани по командi змiнюють твердiсть гiдроелемента. Гiдравлiчний акумулятор пiдтримуi тиск у системi на крутих поворотах, коли оберти двигуна рiзко падають. Вiн з'iднаний трубками високого тиску з гiдравлiчними пружними елементами кожного колеса.

На Рисунку 2.7 наведений приклад функцiональноi схеми активноi гiдравлiчноi пiдвiски.

1 тАУ датчик положення поршня в гiдроцилiндрi; 2 тАУ гiдроцилiндр колеса;3 тАУ датчик тиску; 4,6 тАУ сервоклапана; 5 тАУ ресивер; 7 тАУ насос; 8 тАУ масляний бак; 9 тАУ д

Вместе с этим смотрят:

Конструкция тепловоза ТЭП70

Мост автомобиля

Обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве

Органiзацiя маршрутних автобусних перевезень пасажирiв на прикладi ВАТ "Атасс-Борiспiль"

Организация перевозки грузов железнодорожным транспортом