Передняя пневморессорная подвеска большого городского автобуса

1 Анализ плавности хода автобуса

Пневморессорная подвеска используется на автобусах и служит связующей деталью между кузовом и колесами. Многие автобусы, такие как ЛиАЗ, ЛАЗ и другие, оснащаются пневморессорными зависимыми передними подвесками [1].


Рисунок 1 – a - Основные узлы и агрегаты пневматических подвесок:
1- Пружины сжатия; 2- Амортизаторы; 3- Рычаги подвески; 4- Шаровые опоры;
5 - Боковые стабилизаторы.
b - Пружины сжатия с демпфирующим устройством:
1 - пружина сжатия; 2 - пневмоцилиндр; 3 - демпфирующее устройство; 4 - позиционер днища кузова; 5 - тяга; 6 - держатель пружины; 7 - резиновая подушка; 8 - пружина; 9 - тяга; 10 - крепление тяги пружины; 11 - болты крепления пружины; 12 - диафрагма ; 13 - Балка переднего моста; 14 - Амортизатор; 15 - Резиновая чашка конца пружины; 16 - Отверстие пружины; 17 - Отверстие пружины; 18 - Отверстие пружины; 19 - Натяжной болт; 20 - Гайка; 21 - Шайба; 22 - Клапан; 23 - Корпус амортизатора; 24 Опора корпуса; 25 - Опорное основание; 26 - Оболочка резиновой ленты; 27 - Буфер ограничителя подвески; 28 - Ленточное кольцо
Основное отличие от уже известных подвесок заключается в наличии упругих пневматических элементов, которые передают силы, действующие на колеса, на кузов транспортного средства с помощью пружин. Пневматические элементы подвески, вместе с гидравлическими амортизаторами, снижают вибрации кузова и обеспечивают хорошую устойчивость и плавность хода автобуса [1].
Примером такой подвески является передняя пневматическая подвеска автобусов ЛиАЗ. Она состоит из двухсекционного пневмобаллона 1 и полуэллиптической пружины 8. Пневмобаллон с демпфирующим устройством 3 размещен между опорой 13 и кронштейном в нижней части кузова автомобиля. В нижней части кузова установлены два баллона объемом 7,5 л. Каждая пружина жестко крепится к балке переднего моста болтами 11 через крышку 12, а передний и задний концы крепятся к кронштейну 6 в основании балки кузова с помощью резиновых прокладок 7 и 15 соответственно [1].
Подвеска также включает два телескопических гидравлических амортизатора 14, верхняя головка которых соединена с кронштейном кузова через резиновые втулки, а нижняя - с балкой переднего моста.
Ограничитель отдачи представляет собой петлю из стального троса, намотанного на оболочку, закрепленную на основании кузова автомобиля и прерывающуюся балкой оси. Балка переднего моста перемещается на 55 в зависимости от длины троса. Амортизатор опирается на позиционер 4 в нижней части кузова и соединен с неподрессоренной частью подвески тягами 5, 9 и кронштейном 10.
Основное преимущество пневматической подвески заключается в возможности изменения жесткости путем регулирования внутреннего давления в баллоне [1].
Пневмоцилиндр является не только упругим элементом, но и гасителем колебаний. Он состоит из резиновой оболочки 26 и бандажного кольца 28. Внутри цилиндра к опоре прикреплен резиновый буфер 27, который ограничивает давление в подвеске и опирается на точку опоры 25. Нижняя часть пневмоцилиндра соединена с кронштейном опоры моста, а верхняя часть соединена с фланцем дополнительного цилиндра 2 через демпфирующее устройство. Демпфирующее устройство сост
Для исследования колебаний и плавности хода автобуса при движении по дороге используются различные расчетные схемы, описывающие их механическую и математическую модели: пространственную и плоскую (в зависимости от задачи исследования). Однако в практике изучения колебаний двухосных транспортных средств чаще всего использовались плоские схемы расчета для трех- и двухмассовых транспортных средств, позволяющие получить достаточную информацию о колебаниях подпружиненных и подрессоренных транспортных средств, чтобы затем оценить плавность хода транспортного средства [2].
Чтобы получить линейную модель, предполагается, что [2]:
- отклонения основных координат от их статического равновесного положения колебательной системы шины малы;
- колеса автобуса имеют точечный контакт с поверхностью дороги, т.е. координаты q (t) полностью копируют микропрофиль дороги;
- нагрузочные характеристики пружинных элементов подвески и амортизаторов линейны, то есть жесткость подвески и сопротивление амортизаторов Cpi и Kpi постоянны (i = 1,2);
- шины идеализированы как модель упругого демпфирования с постоянными коэффициентами Cpi и Kpi (i = 1,2);
- все диссипативные силы подвески, включая трение, учитываются эквивалентными коэффициентами сопротивления, которые входят в коэффициент Kpi;
- характеристики и параметры подвески на правых и левых колесах одинаковы [2]

срлi=српi; сшлi=сшпi ; kрпi=kрлi ; kшлi=kшпi, (1.1)

- обобщенный коэффициент сопротивления движению автобуса постоянен, влияние микропрофиля дороги и аэродинамических сил на сопротивление движению автобуса не учитывается.
На рисунке 2 показаны конструктивные схемы системы подрессоривания автобуса, двухмассовой схемы, когда коэффициент распределения массы ε находится в диапазоне от 0,8 до 1,2. На колебательные системы накладываются двусторонние идеальные голономные связи. Уравнение Лагранжа второго рода используется для составления дифференциальных уравнений движения элементов расчетных схем [3].