Подвеска любых транспортных средств имеет в своей конструкции элементы трех основных типов:
В качестве упругих элементов различного типа подвесок могу выступать пружины и рессоры различного типа. Однако на большегрузных автомобилях использование стальных рессор приводит к возникновению проблем. Из-за большой нагрузки на автомобили стальные рессоры грузовиков должны иметь большую жесткость и упругость. В таком случае необходимая плавность хода обеспечивается лишь при полной загрузке кузова. Если грузовой автомобиль не загружен, то излишняя жесткость упругих элементов делает езду крайне некомфортной.
Для решения этой проблемы была разработана пневматическая подвеска, получившая достаточно широкое распространение не только среди грузовых, но и легковых автомобилей. Пневматическая подвеска такого типа позволяет регулировать положение кузова или рамы автомобиля над дорожной поверхностью. Возможность увеличения дорожного просвета в случае возникновения подобной необходимости позволяет сделать поездку более комфортабельной, увеличивает геометрическую проходимость и повышает безопасность автомобиля.
В пневматических подвесках роль упругого элемента выполняется пневморессорой. Она определяет вертикальное положения кузова относительно дорожного покрытия и позволяет изменять жесткость подвески в зависимости от загруженности автомобиля, характеристик дорожного полотна, необходимости преодоления препятствий и т. д.
В настоящий момент наибольшее распространение получили следующие разновидности пневморессор:
Несмотря на разность конструкции, все виды пневморессор имеют общий принцип работы — положение кузова относительно уровня полотна определяется поступающим в пневморессору сжатым воздухом. Однако из-за особенностей характеристик различных конструкций пневморессор они получили распространение в различных сферах машиностроения.
Баллонные пневморессоры — наиболее простой по устройству вариант, нашедший широкое применение на транспортных средствах любых типов. Такая пневморессора состоит из резинового баллона (многослойной резинокордной оболочки), зажатого между стальными опорами. В верхней опоре, как правило, располагаются патрубки для подачи и стравливания воздуха.
В свою очередь баллонные пневморессоры в зависимости от особенностей конструкции различаются на следующие типы:
В бочкообразных рессорах баллон имеет форму цилиндра с прямыми или закругленными стенками. В сильфонных пневморессорах баллон разделен на несколько секций, между которыми расположены опоясывающие кольца. В гофрированных пневморессорах баллон имеет гофрирование на части рабочей поверхности или на всем своем протяжении, также на баллоне могут располагаться опоясывающие кольца и вспомогательные элементы.
Принцип действия пневморессор баллонного типа основан на подаче в баллон сжатого воздуха, который повышает в нем давление. Под воздействием повышенного давления баллон увеличивается в длину, что приподнимает транспортное средство над поверхностью дороги. При высокой загрузке автомобиля повышенное давление позволяет удерживать автомобиль на заданном уровне. Одновременно увеличение давление в баллоне позволяет увеличить жесткость подвески.
В случае спуска воздуха давление в баллоне снижается, в результате чего у него уменьшается длина. Жесткость подвески падает, а уровень кузова или рамы над дорожным полотном снижается.
Пневморессоры диафрагменного типа бывают двух разновидностей:
Диафрагменные пневморессоры состоят из нижнего корпуса, играющего роль основания, и верхней опоры, между которыми размещается резинокордная диафрагма. Верхняя опора и диафрагма имеют меньший диаметр, поэтому способны опускаться внутрь корпуса. Именно разница в габаритах и обеспечивает работу пневморессор данного типа. Подаваемый сжатый воздух выдавливает верхнюю опору, что приподнимает кузов (раму) автомобиля над дорожным полотном.
Диафрагменная пневморессора, в которой диафрагма имеет форму рукава, имеет схожий принцип работы. Однако в ней диафрагма заменена резиновым рукавом, внутрь которого помещается корпус пневморессоры. Благодаря увеличенным размерам рукава пневморессора может значительно свою длину и положение кузова (рамы) над дорогой. Поэтому рукавный тип пневморессора нашел широкое распространение среди крупногабаритных автомобилей, в частности, грузовиков.
Пневморессоры смешанного типа объединяют отдельные компоненты баллонных и диафрагменных пневморессор — баллон и диафрагму. Обычно у пневморессор смешанного типа баллон расположен в нижней части, диафрагма — в верхней. Подобная компоновка имеет повышенные характеристики регулировки положения кузова и обеспечивает демпфирование всей конструкции.
Смешанный тип пневморессор достаточно редко встречается у автомобилей, так как достигаемые характеристики во многом являются избыточными для автомобильного транспорта. Наиболее широкое распространение смешанный тип пневморессор получил в железнодорожном и специальном транспорте.
Внутреннее устройство пневморессоры предельно простое, поэтому неисправности узла обычно связаны с механическими повреждениями корпуса и конструктивных элементов. К числу наиболее распространенных неисправностей пневморессор относятся:
Ресурс работы пневморессор обычно рассчитывается в количестве рабочих циклов. У дорогих предложений на рынке ресурс обычно составляет 5-7 миллионов колебаний, что примерно равнозначно шести годам службы. У более экономичных предложений ресурс меньше в полтора-два раза. Поэтому при покупке пневморессор приобретение более дорогих и качественных узлов выглядит экономически целесообразней.
Эксплуатация пневморессор имеет свои особенности, обусловленные конструкцией данного элемента подвески и его условиями эксплуатации.
Низкие температурные режимы эксплуатации могут приводить к тому, что в резинокордных оболочках пневморессор могут появляться трещины, ведущие к утечке воздуха. В свою очередь утечки приводят к повышенным нагрузкам на воздушный компрессор, который поддерживает давление в системе. Повышенные циклы нагрузки воздушного компрессора снижают его ресурс, а замена узла обходится автовладельцу в крупную сумму.
Следовательно, при выборе пневморессор необходимо обращать внимание на температурный диапазон работы элементов. Как правило, детали, имеющие оригинальное происхождение, дороже из-за того, что содержат большее содержание каучука в резинокордной смеси. Это позволяет использовать пневматические рессоры даже при экстремально низких температурах. Более доступные рессоры, имеющие неоригинальное происхождение, обычно имеют предельный температурный режим не ниже -45°С. Дешевые пневморессоры и вовсе обычно изготавливаются в южных странах, где низкая температура встречается редко, Автомобильная промышленность таких странах может выпускать автокомпоненты, не адаптированные к холодному климату. Зачастую дешевые неоригинальные рессоры могут выйти из строя даже при небольшом минусе.
Поэтому при выборе пневморессор следует обязательно учитывать возможные условия эксплуатации. Предпочтительней приобретать деталь, чей предельный температурный режим работы имеет более низкий порог, чем предполагаемые условия эксплуатации. Такие характеристики обычно имеют более дорогие оригинальные детали.
