Опис основних проблем пневматичної підвіски при експлуатації атвомобіля в екстремальних

Вже нікого не можна здивувати наявністю у підвісці позашляхових автомобілів пневматичних пружних елементів. Що ж до побоювань з питань надійності, то їх повністю спростовує статистика. Тоді постає питання: «Чи можуть розрахунки розробників бути невірними?»

Про призначення різних типів підвіски

Ні для кого не секрет, що від величини дорожнього просвіту і висоти кузова автомобіля над дорогою великою мірою залежить поведінка транспортного засобу в різних умовах пересування. Вимоги до позашляхових та швидкісних автомобілів діаметрально протилежні.

Траплялися, звичайно, спроби надати спортивній машині здібності «всюдихода» і навпаки. Однак найчастіше творцям такого роду гібридів вдавалося добитися лише деякого компромісу робочих характеристик та якостей.

Будь-який універсальний автомобіль завжди програвав вузькоспрямованим: одним – на бездоріжжі, а іншим – на асфальті. Більш менш вдалим прикладом універсальних автомобілів є машини з регульованою величиною дорожнього просвіту. Непроста конструкція підвіски таких автомобілів дозволяє збільшувати дорожній просвіт для перетину бездоріжжя та знижувати центр тяжіння на трасі.

Захист елементів пневмопідвіски

У пневматичній підвісці автомобіля Volkswagen Touareg гумовий рукав пневмоелемента закривається суцільною склянкою з алюмінію та гофрованим кожухом із пластику. Крім захисту вразливої гумової складки від потрапляння всередину сторонніх елементів, бруду та снігу ця склянка та кожух захищають подушку від проколів.

Міцний та твердий пластиковий піддон, що знаходиться в нижній частині заднього пневматичного балона.автомобіля Mercedes-Benz ML, служить для захисту від гострих сучків. Однак під час руху в колії туди потрапляє багато снігу та бруду.

Інженери Land Rover забезпечили захист подушок за допомогою міцних сталевих кожухів. Однак зробити це було можливе лише у верхній частині, через що під них може набитися багато бруду. За спостереженням фахівців автосервісів за однієї і тієї ж схеми в «рукаві» автомобіля Discovery 3 набивається значно менше бруду, ніж у такі ж деталі машини Range Rover.

За яким принципом працює повітря?

Сьогодні найпоширенішим способом регулювання дорожнього просвіту є використання так званих подушок, наповнених під тиском повітрям. Не складно здогадатися, що регулювати дорожній просвіт можна лише за умови використання лише незалежної підвіски. Це здійснюється рахунок ходу стиснення (нижнє становища) чи ходу відбою (верхнє становище).

У автомобілях з цілісними балками мостів (наприклад, перше і друге покоління Range Rover) пневмопідвіскою регулюється лише висота кузова над дорогою та змінюється жорсткість ходової частини. Величина кліренсу змінюється лише завдяки зовнішньому діаметру шин.

Спочатку при виробництві автомобілів були популярними пневмоелементи балонного типу, а пізніше для легкових автомобілів стали використовувати лише «рукавні» елементи, що нагадують за своєю структурою діагональну покришку, силовий каркас якої утворювали два шари кордових ниток, орієнтованих під певним кутом один до одного.

Принцип роботи

Принцип роботи такого пневмоелемента полягає в тому, що зі зміною тиску в пневмосистемі та ході підвіски змінюється висота балона, а його частина фактично накочується на напрямну. Частина рукава при цьому постійнозалишається «вивернутою», а інша – «підвернутою». До того ж одна з них виявляється всередині вигину, то зовні.

Під час "накочування" гумокордного рукава змінюється його діаметр за рахунок того, що шари корду повертаються відносно один одного. За рахунок таких особливостей роботи можна отримати необхідний рівень прогресивної пружності пневматичного елемента в різних зонах ходу підвіски.

Це необхідно, щоб забезпечити високу плавність ходу: у середній частині ходу бажано мати незначне збільшення жорсткості, а крайніх частинах – високу прогресивність.

При тривалому русі в сніговій колії сніг забиватиметься в складки пневматичним елементом, ущільнюватиметься і перетворюватиметься на лід.

Осягнути неосяжне

Як правило, недоліки є прямим продовженням переваг. Чим меншу товщину має гумокордна конструкція, тим краще це позначається на роботі, тому що різниця робочих діаметрів внутрішнього та зовнішнього шарів корду менша. Однак, разом з цим проміжний шар гуми, який забезпечує поворот шарів корду один щодо одного, також зменшується.

Отже, суттєво зростають вимоги до матеріалів та стабільності їх робочих характеристик при експлуатації у різних умовах, наприклад, при екстремальних температурах. У цьому й полягають проблеми, які зростають чи спадають рахунок конкретної конструкції пневматичного елемента та особливостей його монтажу на автомобіль.

Теоретично створення пружного елемента, що зберігає свої властивості в широкому температурному діапазоні від -80 ° C до +80 ° C, на сьогоднішній день не складе особливих труднощів. В даний час вже є матеріали, наприклад, що базуються на кремнійорганічних сполуках, здатнізберігати властивості й у ширшому температурному діапазоні. Але за рахунок дорожнечі застосування вони знайшли тільки в космічних технологіях.

Якщо вірити статистиці, основна частина позашляховиків, оснащених пневматичною підвіскою, використовується сьогодні в досить тепличних умовах сучасних мегаполісів. Навряд чи ці автомобілі будуть використовуватися для дослідження жерла вулканів та підкорення льодів Антарктики.

Принцип економічної доцільності поки що не скасовували. Наприклад, Mercedes-Benz ML обладнані пневмоелементами компанії ATE, які ні технологічно, ні конструктивно не відрізняються від тих, що повально використовуються в системах підресорювання тракторних сидінь і підвісках кабін вантажних машин. Ці елементи довели свою надійність багаторічним досвідом експлуатації.

Пошкодження

На розправленому пневматичному елементі видно, що дірка утворилася найбільш навантаженому ділянці оболонки – там, де вона звужується. При вертикальному ході колеса він потрапляв на внутрішню, то зовнішню частину складки.

Наявність слідів бруду на робочій поверхні елемента показують:

Ступінь складання гумового пружного елемента у процесі роботи;
Що абразив із легкістю потрапляє у місце тертя поверхонь і затримується там на певний час.

Резинокордна оболонка при температурах нижче -40 ° C втрачає свою еластичність. Для продовження її життя потрібно перевести підвіску в спортивний режим, зменшивши тим самим її хід.

Пісок і дрібні камені, що летять з-під коліс, можуть бути вкрай небезпечними для пневмопідвіски. Згодом вони здатні протерти навіть спеціальні захисні пневмоелементи.

Випробування пневмопідвіски низькою температурою

ДляСередньостатистичних умов експлуатації автомобіля достатньо діапазону температур від -40 ° C до +40 ° C, в межах якого вистачає якісних та недорогих матеріалів. Але при поїздці в Тикси ми трохи виїхали з комфортного діапазону температур. І перші проблеми з пневмобалонами виявилися після ночівлі при температурі -47°C.

Зруйнуватися встигли лише задні пневмоелементи, оскільки зазнали більшого охолодження, ніж передні. Тому що передні подушки, які розташовуються в нішах бризковиків, прогрівалися вночі теплом працюючого двигуна, а вдень знаходилися в більш щадних умовах через те, що корпус амортизатора служив їхньою направляючою.

По-перше, рахунок цього у всіх фазах ходу підвіски забезпечувалася співвісність елемента, а по-друге, у процесі роботи корпус трохи нагрівався, що не давало елементу обмерзнути.

У задніх подушок не було зовнішнього підігріву, а під час руху автомобіля по сніговій колії на пластикових напрямних моментально з'являлася кірка льоду. Радіус вигину пневмоелементу через це зменшувався, що помітно підвищувало напругу в його робочій зоні (особливо при піднятому положенні кузова).

Ситуацію додатково погіршувала невелика конструктивна неспіввісність монтажу пневматичного елемента, що викликала під час підвіски деякий перекіс. Але як показує практика, у нормальних експлуатаційних умовах фатальних наслідків ці особливості не викликають.

На схемі рукавного пружного пневматичного елемента видно, як із-за льоду, що намерзає на поверхні напрямної, зменшується радіус вигину гумокордної оболонки. На додаток до всього, вода у твердому стані є чудовим різальним матеріалом.

Інші фактори, що впливають на пневмопідвіску

ДоНа жаль, низькі температури – не єдина проблема пневматичних підвісок. Не менш згубний для них і перегрів. Якщо вірити статистиці, передні подушки на дорогах пустель Австралії, Північної Африки та інших спекотних регіонів руйнуються значно частіше за задні незалежно від моделі машини. Слабким місцем підвіски є той самий згин.

Крім перегріву причиною проблеми може бути те, що при їзді бездоріжжям, в складку набиваються дрібне каміння, бруд і піщинки, які протирають зовнішній захисний шар пневмоподушки.

Сучасні пневмопідвіски мають ще одне слабке місце - «мозки» і датчики. Якщо довго їхати глибоким снігом, передні датчики рівня кузова часто обмерзають. Електроніка пневмопідвіски реєструє це як несправність, переходячи в захисний режим і перестає реагувати на команди опустити або підняти кузов.

Цю проблему досить легко усунути. Необхідно просто очистити датчик від снігу та льоду та завести автомобіль.

Задня пневмопідвіска Mercedes-Benz ML дуже ремонтопридатна. Наприклад, щоб замінити подушки необхідно зняти колесо, відкрутити пневматичний шланг і зняти пневмоелемент із засувок.

Якщо в зимовий час після їзди снігом регулятор висоти підвіски перестав функціонувати, то причиною швидше за все є обмерзлий датчик рівня кузова.