Устройство и принцип работы пневмоподвески автомобиля

77 Поделиться3.9k Просмотров FacebookTwitterTelegram

Пневматическая подвеска — это один из вариантов автомобильной подвески, основанный на использовании пневматических принципов управления.

Благодаря его конструктивным особенностям был решен ряд задач, таких как регулировка расстояния между кузовом и автомобилем в полуавтоматическом или автоматическом режиме, повышение комфорта и увеличение грузоподъемности (в случае с грузовиками).

Каковы особенности пневматической подвески? Когда она была введена? Что нужно знать о его конструктивных особенностях и принципе работы? Можно ли установить воздушную систему самостоятельно? Эти и другие вопросы будут рассмотрены в данной статье.

Первые автомобили с пневмоподвеской

История пневматической подвески началась в 1901 году, когда Уильям Хамфрис создал и запатентовал первый воздушный компрессор для автомобилей.

Конструктивно первое устройство состояло из левой и правой пружин, шайб и компрессора для каждой.

Попытки установить подвеску на реальный автомобиль были предприняты в 1920 году. В роли экспериментатора выступил Мессье, которому так и не удалось реализовать то, что он задумал.

Следующий этап развития наступил после Второй мировой войны. В это время, в 1946 году, на рынке появился первый прототип, названный Stout Scarab.

Внешне автомобиль напоминал Beetle, но с более длинным кузовом. Автомобиль также отличался конструкцией монокока из стекловолокна, а кузов представлял собой копию фюзеляжа самолета.

В 1957 году были представлены первые автобусы, оснащенные пневматической подвеской. Производителем была компания General Motors.

Вскоре новое оборудование появилось в Cadillac Eldorado Brougham.

Уже через год пневматическая подвеска была доступна в качестве опции на всех автомобилях, а в 1959 году она стала стандартной.

Со временем классические пружины ушли в прошлое, их заменили пневмоцилиндры с датчиками, определяющими угол наклона. Целью этого нововведения было улучшение устойчивости автомобиля на поворотах.

Однако у него был недостаток — медленная реакция, так как компрессор просто не успевал накачать воздух в данный цилиндр, чтобы устранить крен на ту или иную сторону.

Автомобили Cadillac были намного лучше в этом отношении, поскольку они могли похвастаться повышенным уровнем комфорта и более плавным ходом.

С 1960 года производитель Cadillac отказался от установки пневматической подвески, после чего это устройство исчезло с американского авторынка на 24 года.

Только в 1984 году Lincoln выпустил новый Continental Mark VII с пневматической подвеской в качестве стандартного оборудования.

Mercedes не отставал, начав продавать автомобили с пневматической подвеской (W112 300SE) в 1962 году.

Эти автомобили были оснащены клапанами пневматической подвески Bosch, которые были установлены с обеих сторон автомобиля.

Более того, Mercedes стал первой компанией, которой удалось создать автомобили с регулируемым дорожным просветом.

На каких авто устанавливается пневмоподвеска?

Сегодня список автомобилей, на которые устанавливается пневматическая подвеска, огромен.

В список вошли легковые и грузовые автомобили от следующих автомобильных гигантов — Lexus, Grand Cherokee, Mercedes-Benz и Rolls Royce.

Среди других производителей стоит упомянуть Land Rover, Audi, Subaru и Citroen.

По сравнению с предыдущими версиями, современные пневматические подвески стали «умнее». Появился спортивный режим, позволяющий регулировать высоту посадки и дорожный просвет.

В грузовых автомобилях высота и жесткость пневматической подвески регулируется в зависимости от веса груза в кабине.

Лоурайдеры популярны среди автолюбителей всего мира и отличаются низкой высотой посадки.

Эти автомобили имеют запоминающийся внешний вид, который часто достигается за счет ущемленных эксплуатационных характеристик.

Именно здесь выделяются «баулы» — автомобили 1930-50-х годов с целым рядом удобств — дополнительными фарами, козырьками на крыше, оригинальной формой кузова и пневматической системой вместо гидравлической.

Благодаря уникальной подвеске, дополнительный комфорт и редкость этого автомобиля гарантированы.

Виды пневматической подвески

Сегодня разработаны и внедрены три типа пневматической подвески:

Одноконтурный.

Это самая простая система, которая устанавливается только на одну ось. Воздух подается одновременно в оба компонента пневматической подвески.

Этот тип системы используется в небольших коммерческих автомобилях и пикапах, где требуется большая гибкость.

Целью установки одноконтурной пневматической подвески является увеличение грузоподъемности.

Существуют также два типа одноконтурных систем — приемные и бесприемные.

В первом случае воздух подается из воздушного резервуара до достижения давления 8-14 бар, и это значение поддерживается постоянно.

В случае безбаковой подвески воздушный поток подается непосредственно от компрессора к пневматическим компонентам, а давление сбрасывается через клапан (золотниковый или электрический).

Особенности включают контроль клиренса, учет текущих потребностей и возможность внесения корректировок.

Устройство также изменяет дорожный просвет в зависимости от потребностей.

Двухконтурная пневматическая подвеска.

Устанавливается на одну или две оси. Установленный только на одной оси, он гарантирует независимость контуров.

Он устанавливается на легкие грузовики, пикапы и другие автомобили, предназначенные для перевозки грузов.

Преимущества пневматической подвески включают увеличение грузоподъемности и компенсацию неравномерного распределения веса.

Это также снижает риск опрокидывания автомобиля при прохождении поворотов. Пневматическая подвеска управляется специальными клапанами или кнопками.

При установке на две оси с помощью одного контура создаются две независимые системы.

Управление такое же, как и для одноконтурных устройств. Для удобства управления и контроля устанавливаются манометры для измерения давления.

Блок с четырьмя контурами.

Устанавливается на двух осях станка. В этом случае пневматический компонент является независимым и может управляться отдельно. Эти установки могут быть построены только как воздушные ресиверы.

Когда речь идет об управлении, существует множество вариантов — пневматические кнопки, контроллеры или электрические переключатели.

Зазор контролируется с помощью манометров, регуляторов или цифровых индикаторов.

Одним из популярных вариантов является установка четырехконтурной системы, управляемой пневматическими кнопками.

Скорость изменения клиренса варьируется от 5 до 15 секунд. Преимуществами устройства являются надежность и доступность.

Другой вариант — пневматическая система управления. Преимуществами являются дополнительные возможности, более высокая скорость подъема и уменьшение клиренса автомобиля (1-5 секунд).

Также можно реализовать качающееся управление, при котором левая и правая стороны меняют высоту.

Также можно (при необходимости) изменить дорожный просвет одним нажатием кнопки.

При использовании цифрового контроллера возможностей еще больше.

Помимо управления пневматическими цилиндрами, устройство контролирует нагрузку, давление в пневматических элементах и воздушном резервуаре, положение тела и ряд других параметров, которые можно регулировать.

Устройство и принцип действия

Конструктивно подвеска, основанная на пневматическом принципе, состоит из следующих компонентов:

• Компрессор (устройство подачи воздуха).
• Воздушный резервуар;
• Воздушные линии;
• Блок управления и группа датчиков;
• Гибкие пневматические элементы (предназначены для каждого колеса);

Каждый блок выполняет определенную задачу:

• Блок управления — это центральный блок, который получает и обрабатывает информацию. Это также гарантирует возможность регулировки подвески в автоматическом или ручном режиме.
• Воздушный резервуар — это устройство, которое позволяет регулировать высоту езды в небольшом диапазоне (без использования компрессора).
• Воздухопроводы соединяют различные компоненты пневмоподвески в общую сеть.
• Датчики отслеживают и передают такие параметры, как уровень склона, угол наклона кузова по отношению к поверхности дороги, ускорение автомобиля и т.д.
• Компрессор — это устройство, которое подает сжатый воздух в воздушный резервуар. Он является основным компонентом пневматической подвески, поскольку ее работа невозможна без сжатого воздуха.
• Пневматический компонент представляет собой блок, который может быть установлен отдельно или в сочетании с амортизатором. Амортизаторы подходят практически для всех типов подвесок автомобилей. Блок состоит из группы элементов — поршневого штока, гильзы, фланца и поршневого штока с поршнем.
• Пневматические пружинные элементы являются основным исполнительным механизмом, участвующим в установке и поддержании зазора. Регулировка возможна в двух режимах (автоматический, ручной). Регулировка осуществляется путем изменения давления в пневматических элементах.

Функция пневматической подвески заключается в регулировании высоты хода автомобиля вручную или автоматически.

В первом случае водитель сам устанавливает дорожный просвет, а во втором — это делает блок управления.

Ручная регулировка зависит от конструкции. Например, пневматическая подвеска регулирует дорожный просвет и жесткость.

В ручном режиме доступны три уровня — низкий, оптимальный и высокий. Оптимальный уровень применяется для скоростей до 100 км/ч. Низкие шины предназначены для езды на высокой скорости, а высокие — для езды по бездорожью и скорости до 40 км/ч.

Автоматические системы контролируют группу параметров — ускорение, скорость, уклон и другие.

При резком повороте блок управления анализирует степень крена и изменяет жесткость подвески, чтобы выровнять кузов и улучшить управляемость.

Принцип работы основан на приеме сигналов от различных датчиков, которые затем анализируются устройством и передаются на исполнительные механизмы.

Если пневматическая подвеска отрегулирована в зависимости от скорости движения, дорожный просвет автоматически уменьшается при увеличении скорости движения и увеличивается при уменьшении скорости движения.

Таким образом, существует три различных алгоритма работы:

• Автоматически (в зависимости от скорости).
• Руководство по эксплуатации;
• Автоматическая;

Особенности пневмоподвесок грузовых и легковых автомобилей

Пневматические подвески, установленные в легковых и грузовых автомобилях, выполняют ряд функций.

Так, устройства для грузовиков и автобусов оснащаются воздушными компрессорами, которые приводятся в действие дизельным двигателем, а в легковых автомобилях — электродвигателем. Цель установки аналогична — благодаря действию пневмоподвески уменьшаются вибрации и удары.

Пример пневматической подвески в легковом автомобиле.

Недостатком устройства является необходимость регулярного обслуживания и периодической замены воздушного компрессора.

Тем не менее, коммерческие автомобили часто оснащаются пневматической подвеской. Причиной их популярности является возможность регулировки жесткости, высоты езды, дорожного просвета и других параметров.

Одно- или двухконтурные системы подвески чаще всего используются на грузовых автомобилях. Они используются для регулировки жесткости и, следовательно, допустимого уровня нагрузки.

Преимуществом является то, что увеличение грузоподъемности не влияет на безопасность и уровень комфорта.

Пневматическая подвеска в автомобилях MAN.

Пневмоподвеска кабины КАМАЗ

Конструкция и принцип работы кабины грузового автомобиля с пневматической подвеской (на базе КАМАЗа).

Процесс оптимизации подвески в грузовых автомобилях направлен на решение многих проблем, от увеличения грузоподъемности до повышения комфорта для водителя.

Например, КАМАЗ и другие марки грузовиков оснащаются амортизаторами капота, работающими по пневматическому принципу.

В бескапотной версии конструкция включает шарниры, прикрепленные к пневматическому элементу (расположенному между рамой и кабиной).

Еще одна пара пневматических элементов (иногда амортизаторов) прикреплена к раме, которая обеспечивает подвижность кабины.

Недостатком является более сложное переключение передач и конструкция рулевого управления.

На грузовиках пневматическая подвеска решает ряд проблем — опускает или поднимает кузов, обеспечивает плавный ход и снижает вибрацию. В новой модели 4308 от КАМАЗа установлена пневматическая подвеска.

В основе устройства лежат два цилиндра, кованые шланги и группа сайлент-блоков. Управление осуществляется с помощью специального блока.

Преимущества и недостатки пневмоподвесок

Популярность подвесок, работающих по пневматическому принципу, обусловлена следующими преимуществами:

• Практичность. Благодаря пневматической подвеске можно управлять автомобилем даже при возрастающей нагрузке, не снижая комфорта и риска для водителя. Это относится к грузовикам, фургонам и другим транспортным средствам.
• Адаптивность — регулировка жесткости, дорожного просвета и нагрузки на ось.
• Регулировка дорожного просвета. Регулировка дорожного просвета выполняется изнутри автомобиля. Это создает индивидуальный лоурайдер и изменяет дорожный просвет. Наличие этой опции в условиях проселочной дороги очень полезно. Увеличив дорожный просвет, можно преодолеть сложный участок бездорожья или припарковать автомобиль у высокого бордюра.
• — Удобное управление. Изменение настроек и управление подвеской доступно из кабины автомобиля. Водитель принимает решение, исходя из требований и преобладающих условий. В автоматическом варианте система сама принимает решение.

Не следует упускать из виду и ряд недостатков:

• Высокая стоимость. При установке пневматической подвески вам придется потратить деньги на покупку баллона, компрессора, пневмоподушек и других компонентов системы.
• Плохая ремонтопригодность. Если какой-либо из компонентов выходит из строя, единственным вариантом является замена устройства.
• Низкая надежность. Срок службы прибора зависит от климатических условий эксплуатации — температуры, уровня влажности, наличия дорожных реагентов.

Можно ли установить своими руками?

Вопреки распространенному мнению, установка пневмоподвески своими руками (в том числе на отечественные автомобили) — это реальное дело. Основными модифицирующими элементами являются пневматические подушки.

Кроме того, закупаются электромагнитные клапаны, ниппели, тройники, фитинги, кислородные шланги и другие компоненты.

В качестве компрессора часто используется устройство Berkut R20 или Viair 400P, а в качестве резервуара — баллон с воздухом от «камазовской» тормозной системы (при условии незначительных доработок конструкции).

Для управления подушкой безопасности используется проводной пульт дистанционного управления.

Для примера рассмотрим стоимость установки пневмоподвески на ВАЗ:

• Прочее оборудование — манометр, фитинги и трубы.
• Стойки используются с СААЗ (масло) — 7-8 тыс. руб.
• Компрессор. Здесь подходит модель Berkut R20. Его преимущество — надежность, быстрая перекачка. Общая цена составляет около 5 тысяч рублей.
• Клапаны HBO выдерживают давление до 25 атмосфер. Стоимость составляет 300-400 рублей за штуку.
• Подушки — от Scania 4-го поколения. Цена — 3-4 тысячи рублей/шт.
• Резервуар для пневмоподвески принимают от 9. Плюсы устройства — наличие обратного клапана, устойчивость к высокому давлению, вместимость. Затраты — 2-2,5 тыс. руб.

Общая стоимость составляет 25-27 тысяч рублей. При этом алгоритм работы следующий:

• Контроль работы.
• Монтажные стойки;
• Подключение реле, предохранителей и выключателей;
• Установка труб от подушек безопасности и самих подушек безопасности;
• Протягивание и установка кислородных линий;
• Установка клапана и переднего контура;

Более подробно о том, как установить пневмоподвеску своими руками, смотрите здесь https://autotopik.ru/sovet/995-pnevmopodveska-svoimi-rukami.html.

Итоги

Наличие пневматической подвески — это гарантия плавного хода, изменения дорожного просвета (при необходимости), лучшей управляемости и комфорта, а также снижения риска оседания.

Однако стоит помнить, что такие системы требуют регулярного обслуживания. Они также дороги в обслуживании и имеют высокую цену.

Перед покупкой автомобиля с пневматической подвеской или установочным оборудованием следует оценить разумность дополнительных расходов и только после этого принимать решение.

Демонстрация вождения на пневмоподвеске «ГАЗели».