Дипломная работа: Оптимізація параметрів динамічної системи підресорювання корпуса БТР

2 ОГЛЯД СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ПІДВІСКОЮ ТА ЇХНІЙ РОЗВИТОК

2.1 Розвиток керованих підвісок

Інтерес до підвісок з регульованими параметрами виник давно. Три найпоширеніших пружних елементи: пружина, торсіон і ресора, маючи лінійні характеристики опору навантаження, не забезпечували необхідну комфортабельність порожнього й навантаженого автомобіля, а до того ж мали обмежену енергоємність, що знижує швидкість і прохідність машини в різних дорожніх умовах [1].

Застосувати замість пружин стиснене повітря як пружний елемент на легковому автомобілі спробували ще 77 років тому. В 1931р. з'явився автомобіль “Ricotti” з резинокордними балонами замість кручених пружин у передній підвісці. Причому кожен такий елемент складався із чотирьох секцій. Подальші експерименти, проведені в 30-40-х роках рядом фірм, успіху не принесли.

Однак в 1953р. корпорація General Motors першою у світі освоїла випуск міських автобусів на пневмопідвісці. Тут зіграла роль та обставина, що вимога сталості висоти кузова автобуса над дорогою іншими засобами виконати не вдавалося. Першим легковим автомобілем масового виробництва на пневматичній підвісці був “Citroen DS19”, випуск якого почався в 1955 р. Ніби у відповідь на цю винятково вдалу конструкцію, в 1956 р. американська компанія “Packard“ запропонувала модель із регульованою підвіскою, у якій жорсткість торсіонів змінювалася в результаті їхнього закручення електродвигунами [9].

З 1957 р. пневмопідвіски стали замовленим обладнанням на легкових автомобілях багатьох фірм США, а в 1961р. почалося виробництво моделі MercedesBenz 300 SE, також із пневмоелементами замість гвинтових пружин. Але йшли роки, і інтерес до цього дорогого й ненадійного пристрою згас. Через тридцять років він відродився у зв'язку з розробкою й впровадженням у життя електронних керуючих систем, що замінили механічні регулятори. Крім того, саме вдосконалювання конструкції автомобіля підштовхнуло фахівців до того, щоб знову розгорнути роботи з регульованих підвісок. Їхня актуальність обумовлена й масовим переходом на передній привід (як відомо, при такому компонуванні навантаження на задню вісь змінюється в значних межах), і збільшеними швидкостями руху по автомагістралях. З'явилася потреба змістити центр ваги автомобіля вниз і підвищити за допомогою електроніки здатність машини опиратися крену на поворотах.

2.2 Огляд існуючих систем керування підвіскою

2.2.1 Система Hydractive

Законодавцями «моди» на інтелектуальні підвіски стали конструктори «Citroen», що вперше використали гідропневматичні пружні елементи в моделі DC-19 (серійний випуск якого почався в 1955 р.). У верхній частині її стійок замість пружин установлена сфера, що усередині розділена мембраною на дві частини. Угорі перебуває стиснений газ, а знизу - рідина. Камера зі стисненим газом працює як пневматичний пружний елемент, а рідина служить для передачі зусилля до мембрани. Клапани в гідравлічній частині дозволяють реалізувати функції амортизатора. Принципова схема гідропневматичної підвіски представлена на Рисунку 2.1.

Згодом така схема підвіски застосовувалася на більшості автомобілів марки «Citroen» й увесь час вдосконалювалася. Схема передньої підвіски автомобіля Ситроен представлена на Рисунку 2.2. На ньому добре видна конструкція передньої підвіски McPherson і рейкового рульового керування. Всі деталі й вузли змонтовані на підрамнику. У верхній частині стійок - «сфери» із стислим азотом.

.

1-важіль підвіски; 4 — «Сфера»;

2-поршень гідроциліндра; 5-масло LHM;

3-корпус гідроциліндра; 6 – стислий азот.

Рисунок 2.1. - Принципова схема гідропневматичної підвіски

Рисунок 2.2- Схема передньої підвіски автомобіля «Ситроен»

Сфера входить до складу так званого пружнього елемента (Рисунок.2.3), що складається з відкритого знизу циліндра, у якому ковзає поршень із відносно довгою спідницею. У верхній половині сферичної частини перебуває стислий азот, що робить амортизуючу роботу. Для запобігання вспінюванню зазначена газова порожнина відділена мембраною від рідини, що заповнює нижню півкулю й циліндр. Сили передаються штовхальником, що вгорі має сферичне з'єднання з поршнем, а внизу опирається на поперечний важіль передньої підвіски або поздовжній важіль задньої. При ході стиску рідина продавлюється поршнем через клапан амортизатора, а при ході відбою газ продавлює стовп рідини через клапан назад униз. Для більшого ходу пружні елементи встановлюють в осі повороту важеля, збоку від якого кріпиться штанга стабілізатора. Стабілізатори як передньої, так і задньої підвісок мають великий діаметр і запобігають надмірному бічному крену кузова.

Рисунок 2.3 - Компактний пружний елемент, установлюваний фірмою «Ситроен» у передній і задній підвісках автомобіля

На Рисунку 2.3 умовно позначені наступні компоненти: А - азот; 1 - штовхальник; 2 - повернення витоків; 3 - поршень; 4 - підведення рідини; 5 - верхня півкуля; 6 - пробка наповнювального отвору; 7 - мембрана; 8 - нижня півкуля; 9 - амортизатор; 10 - циліндр;11 - сухар; 12 - ущільнювальний комплект; 13 - ущільнювальний чохол.

В 1989 році на міжнародний ринок надійшов «Ситроен ХМ» із системою електронного керування підвіскою-Hydractive. Її відмінна риса - миттєве регулювання характеристик підвіски (робота в «жорсткому» й «м'якому» режимах). «Комфортний» режим забезпечує комфортабельність і зручність керування. При цьому підвіска має більшу гнучкість і помірну амортизацію. «Спортивний» режим поліпшує стійкість автомобіля й безпеку. Підвіска в цьому випадку характеризується меншою гнучкістю, але краще захищає пасажирів і водія від несприятливих впливівхитання, поштовхів і ривків на нерівній дорозі.

Для керування жорсткістю підвіски, на додаток до звичайного «сфері» й амортизуючого клапану на колесо, додано ще по одній допоміжній «сфері», установленій на регуляторі твердості. (Рисунок. 2.4)

Рисунок 2.4 - Схема керування жорсткістю підвіски

На Рисунку 2.4 1 - регулятор твердості; 2 - додаткові гідропневматичні балони; 3 й 4 - гідропневматичні балони відповідно переднього й заднього мостів; 5 й 8 - відповідно основні й додаткові гідроамортизатори; 6 - мікропроцесор; 7 - датчики; 9 - електроклапан

Якщо до гідропневматичного елемента додати ще один гідропневматичний балон і гідроамортизатор, то збільшується його гнучкість (більше обсяг газу, а отже, знижується амортизація (рідина проходить через два отвори). Це - «м'який» режим роботи підвіски.

Підвіска переводиться в «спортивний» режим у результаті відключення гідроамортизатора краном (регулятор жорсткості). При цьому зменшується її гнучкість (менше обсяг газу), отже, збільшується амортизація (рідина проходить через один отвір).

Електронне керування регулятором жорсткості здійснює мікропроцесор 6 , що одержує інформацію від датчиків 7 кута повороту й кутової швидкості кермового колеса, положення дросельної заслінки, тиску в гальмовій системі, крену кузова, швидкості автомобіля.