1. Основные направления повышения эффективности функционирования подвесок автобусов

Значительная часть пассажироперевозок как в нашей стране, так и за рубежом осуществляется автобусами. В России в 1997 году автобусный парк составил 650000 единиц. Возрастающий пассажиропоток может потребовать увеличения этого числа на 40-50% к 2000 году. Поэтапная замена рессорных подвесок автотранспортных средств для перевозки пассажиров на пневматические подвески привела к существенному улучшению защиты пассажиров от динамических воздействий, возникающих при движении автобуса по различным типам дорог, т.е. к улучшению плавности хода [16, 29]. Это обусловило, в то же время, рост средних скоростей движения на всех типах дорог. В условиях всё возрастающей плотности транспортного потока задача обеспечения подвеской автобуса не только высокой плавности хода, но и высокой безопасности движения выходит на передний план.

1.1. Обзор методов проектирования подвесок автотранспортных средств

Наиболее полно исследованы свойства и методы создания нерегулируемых подвесок [16, 23, 24, 29, 32, 41, 45, 83, 84, 89, 93, 102, 108], состоящих из пассивных упругих и демпфирующих элементов, обладающих линейными или нелинейными характеристиками. Большой вклад в развитие теории расчетов нерегулируемых систем

подрессоривания внесли: Агеев М.Д., Аксёнов П.В., Беленький Ю.Б., Бидерман В.Л., Бородин В.П., Верещака В.А., Галашин В.А., Горелик A.M.,

Густомясов А.Н., Дербаремдикер А.Д., Елисеев Б.М., Конев А.Д., Кузнецов Ю.И., Литвинов A.C., Морозов Б.И., Райхлин Р.И., Пархиловский И.Г., Певзнер Я.М., Платонов В.Ф., Прутчиков O.K., Ротенберг Р.В., Силаев A.A., Синев A.B., Устименко B.C., Фурунжиев Р.И., Хачатуров A.A., Яценко H.H. и др.

Под пассивными элементами обычно понимают элементы, которые не требуют для своего функционирования подвода энергии извне. Задача оптимизации подвески сводится в этом случае к выбору характеристик её элементов, минимизирующих обобщенный критерий, связывающий воедино характеристики подвески с эксплуатационно-техническими качествами транспортной машины. В большинстве работ в качестве критерия оптимизации принимается один из показателей плавности хода, как то: среднеквадратичные значения вертикальных координат, скоростей, ускорений и т.д. К примеру в работе Пархиловского И.Г. [62] за критерий оптимальности принимается минимум дисперсий вертикальных ускорений при ограничениях вероятностей пробоя подвески и отрыва колес от грунта. Недостатком данной работы является решение задачи только для одномассовой модели.

Основополагающей работой по анализу линейных систем подрессоривания является монография Ротенберга Р.В. [83]. В связи с тем, что динамические расчеты системы подрессоривания на основе линейной теории не могут в полной мере отражать колебательные свойства реальных транспортных машин и обеспечить необходимую точность определения параметров колебаний зачастую используются

нелинейные математические модели. Наиболее широко известные методы расчета подвесок, обладающих существенно нелинейными характеристиками, приведены в работах Певзнера Я.М., Елисеева Б.М., Пархиловского И.Г. и др. [33, 63, 65, 67].

В работе Густомясова А.Н. [29] применяется статистический метод исследования результатов расчёта дифференциальных уравнений, описывающих вертикальные колебания автомобиля. Автором предлагается проведение машинного эксперимента для нахождения параметров вибронагруженности автомобиля. Результаты расчётов на ЭВМ дифференциальных уравнений подвергаются статистическому анализу для нахождения: вероятности отрыва колёс от грунта, среднеквадратичных значений ускорений, скоростей и координат произвольных точек подрессоренной и неподрессоренных масс.

Анализ опубликованных работ показывает, что система подрессоривания на пассивных элементах имеет ограниченные возможности [16, 93] и что дальнейшее повышение скоростей движения автомобилей и улучшение плавности хода можно достичь путем регулирования характеристик подвески в зависимости от возмущающего воздействия. Дело в том, что подвеска с нерегулируемыми характеристиками является оптимальной "в общем" , но не является оптимальной для конкретного режима движения. В отличие от такой подвески подвеска с регулируемыми характеристиками может обеспечить оптимальные характеристики для большинства условий движения. Регулирование может быть осуществлено с помощью системы

управления, которая может включать механические, электрические и др. звенья. Структурная схема системы управления подвеской, типы её исполнительных элементов, законы управления и алгоритмы непосредственно влияют на эффективность применяемой регулируемой подвески. В связи с широким распространением электронных и микропроцессорных элементов в различных системах управления [18, 19, 55, 82, 92, 93, 100] появилась реальная возможность управлять подвеской автомобиля быстрее и точнее.

В работе Бородина В.П. [16] была предложена статически регулируемая пневматическая система подрессоривания. Автором было предложено ступенчатое регулирование статического объема газа в пневморессорах в зависимости от типа дороги и массы автомобиля, а также отмечена возможность регулирования пневмоподвески в зависимости от скорости движения автомобиля. В работе приводятся математические модели колебаний автомобиля с линейной и нелинейной подвесками и общая методика оптимизации параметров подвески. Автором предлагается проводить расчет в два этапа, определяя сначала оптимальные значения нерегулируемых параметров, а затем законы изменения регулируемых параметров системы подрессоривания. Предлагаемые подходы были проверены автором на опытных образцах грузовых автомобилей с пневматической подвеской.

В работе Соколова A.B. [93] проводится анализ и исследования двух систем управления - для статического и динамического регулирования и алгоритмы их функционирования.

Многие исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными, показывают, что требуемые параметры плавности хода и устойчивости движения колесных машин могут быть получены путем применения активной подвески, которая изменяет свои характеристики постоянно в зависимости от условий движения и характеристик автомобиля. Однако активные подвески работают при значительном подводе энергии извне и не могут быть реализованы в серийных образцах из-за высокой себестоимости и больших затрат энергии. В качестве примера на рисунке 1.1 показана упрощённая схема активной пневмоподвески одного колеса.

В настоящее время в АТС широко используются гидропневматические, пневматические и гидравлические регулируемые подвески. Последние нашли распространение на сверхтяжёлых автомобилях, где требуется большая жёсткость упругого элемента, например на некоторых моделях карьерных самосвалов БелАЗ. Кроме этого существуют опытные образцы автомобилей с гидравлической подвеской и динамическим регулированием. В этом случае возможно точное отслеживание профиля дороги по сигналу прибора,

образмеривающего неконтактным методом микропрофиль перед автомобилем.

Гидропневматическая подвеска нашла широкое распространение на легковых автомобилях. Примером может служить первая серийная гидропневматическая подвеска автомобиля Ситроен ДС-19. В настоящее время регулируемые гидропневматические подвески применяются на легковых автомобилях фирм Citroen, Mitsubishi, Mercedes Benz [77].

На автобусах, грузовых автомобилях и прицепах классов М2, МЗ, N2, N3, 03, 04 широко применяются пневматические подвески [77], что обусловлено в первую очередь низкой массой, прогрессивной характеристикой, позволяющей существенно снизить вибронагруженность автомобиля по сравнению с листовой рессорой, просто организовать балансирные связи, а также значительно улучшить устойчивость и управляемость АТС. Наибольшее распространение в грузовых автомобилях, прицепах и автобусах получили пневморессоры с резинокордными оболочками (РКО) рукавного типа, имеющими больший ресурс и ход подвески по сравнению с РКО других типов при достаточной простоте технологии изготовления. За счёт подбора формы поршня можно изменять характеристику пневморессоры с целью минимизации вибронагруженности транспортного средства. На рисунках 1.2 и 1.3 приведены фотографии передней и задней пневматических подвесок автобуса ГолАЗ 5225 с механическим регулированием уровня пола. На фотографиях 1.2 -1.3 использованы следующие обозначения: 1 - РКО

рукавного типа, 2 - амортизатор, 3 - механический регулятор уровня пола, 4,5 - продольный и поперечный рычаги подвески.

Для реализации большего числа функций регулирования, как, к примеру, так называемой функции "книлинга" ( kneeling) на автобусах, а также для реализации управления уровнями пола по скорости и управления поддерживающим мостом на других транспортных средствах используется электронное регулирование пневмоподвески. На рисунках 1.4 и 1.5 представлены компоненты комплексной системы регулируемой пневмоподвески полуприцепа и его антиблокировочной системы тормозов. Идентичные агрегаты находят своё применение на автобусах и грузовых автомобилях. На фотографиях 1.4-1.5 использованы следующие обозначения: 1 - пневматическая рессора с РКО рукавного типа, 2 -амортизатор, 3 - электронный блок управления (БУ) антиблокировочной системы тормозов (АБС) и регулируемой пневматической подвески (РПП), 4 - модулятор давления АБС, 5 - клапанный блок регулирования подачи газа в пневморессоры системы РПП, 6 - датчик уровня кузова системы РПП.

Поскольку регулирование пневморессоры изменением массы газа не является достаточным для реализации многих функций управления (к примеру при регулировании по типу дорожного полотна ) то появились образцы транспортных средств с дополнительным соединяемым с пневморессорой объёмом, подключение которого уменьшало жёсткость рессоры. Однако увеличенная масса такой подвески, повышенный расход воздуха, большие затраты на создание быстродействующих клапанов и повышенные требования к компоновке не позволили массово внедрять такие конструкции на АТС.

Новые разработки в области регулирования амортизаторов для мотоциклов и легковых автомобилей привели к созданию целого ряда конструкций транспортных средств с управляемыми демпфирующими элементами. Такие модели как Honda CBR1100XX Super Blackbird, GL1500GoldWing, Ford Mondeo уже в настоящее время имеют регулируемые амортизаторы в качестве стандартного оснащения. Созданные принципы конструирования амортизаторов при

• Похожие работы 

  • Разработка и исследование автомобильной антиблокировочной тормозной системы нециклического действия.

  • Выбор параметров двухкамерных пневматических и гидравлических систем виброизоляции с межкамерными элементами гашения вибрации

  • Разработка методов и средств для поиска неисправностей при диагностировании пневматических тормозных систем автотранспортных средств

  • Стабилизация динамической нейтрали пневматической подвески АТС путем совершенствования конструктивных параметров регулятора уровня пола и его привода

  • Разработка диагностических признаков пневматической тормозной системы автомобиля с АБС

• Транспортное, горное и строительное машиностроение  05.05.00

  • Локомотивы (электровозы, тепловозы, газотурбовозы) и вагоны

  • Колесные и гусеничные машины

  • Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

  • Подъемно-транспортные машины

  • Горные машины