Довга і вибоїста дорога

Підвісні компанії продовжують розробляти свою продукцію за рахунок зменшення ваги та підвищення продуктивності.

Щодня підвісні компанії знаходять нові способи оптимізації своєї продукції. Незалежно від того, зменшується вага або створюється новий весняний дизайн, компанії постійно працюють над вдосконаленням систем підвіски, щоб задовольнити постійно зростаючі потреби своїх клієнтів.

Ешлі Даддінг, директор з інженерних робіт вантажних систем комерційних автомобілів Хендріксона, Вудрідж, штат Іллінойс, каже, що існує безліч факторів, про які повинні пам’ятати підвісні компанії при розробці продукту. Застосування транспортного засобу є першим фактором, який слід врахувати, оскільки він визначатиме, який тип підвіски, наприклад, повітря та пружина, слід використовувати. Дадінг продовжує, що різні показники продуктивності, включаючи довговічність та стійкість крену, також є важливими аспектами, які слід враховувати.

Весна проти гуми проти повітря

Залежно від типу застосування транспортний засіб буде використовуватися для того, щоб визначити, чи найкраще підходить повітря, пружина, гума чи інший тип підвіски. Кожен тип розроблений так, щоб запропонувати найкращі можливі показники їзди, але те, як вони здатні працювати з різними середовищами, є ключовим фактором, який приймає рішення.

Hutchens Industries (Hutchens), Springfield, MO, розробляє механічні сталеві пружинні підвіски, які часто називають пружинними підвісками, для автомобільних причепів. Русс Бразел, віце-президент з питань інжинірингу Hutchens, каже, що компанія зосереджується на цьому типі технологій, оскільки, хоча це давня технологія, вона також перевірена. Пружинні підвіски пропонують мінімальні початкові інвестиції та нижче довгострокове обслуговування. Brazeal каже, що доки кріпильні елементи підтримуються, підвіска в основному не потребує технічного обслуговування, тоді як пневматична підвіска має повітряні системи та подушки безпеки, які можуть бути більш сприйнятливими до пошкоджень.

З механічною пружинною підвіскою самі пружини є основним поглиначем енергії. Тертя між пружинними стулками, плоскими сталевими пластинами, вирізаними до різної довжини, потім кріпляться болтами, або в самій підвісці ізолює навантаження від дороги, щоб транспортний засіб був стабільним, а оператору комфортно. Цей метод самозатухання усуває необхідність у амортизаторах, таких як у повітряних підвісках, каже Бразеал.

Дадінг зазначає, що пружинні підвіски пропонують більш постійну швидкість пружини, що означає, що коли вантажівка порожня, швидкість пружини подібна до тієї, коли вантажівка повністю завантажена. Для цього потрібно, щоб швидкість пружини була достатньо високою, щоб забезпечити хороші характеристики стійкості крену при повному завантаженні, які можуть бути вищими за ідеальні, коли вони в порожньому стані. Іноді це може спричинити незручну, жорстку їзду для операторів транспортних засобів, саме тому Hendrickson розробив свої гумові пружинні підвіски для автомобілів, що використовуються як на бездоріжжі, так і позашляховиками, наприклад, самоскидами.

Гумові пружини мають нелінійну, дуже змінну швидкість пружини, говорить Даддінг. Вони забезпечують нижчу швидкість пружини, коли вантажівка порожня, для кращої їзди оператора транспортного засобу. Після завантаження вантажівки швидкість пружини збільшується для забезпечення вищої стійкості кочення, особливо важливо для автомобілів з високим центром ваги. Це hleps забезпечує комфортну їзду як у навантажених, так і в ненавантажених умовах. Даддінг каже, що гумові підвісні системи "мають велику шарнірність, тому вони мають дуже хорошу рухливість по бездоріжжю".

Це важливо під час роботи в гірничих роботах, наприклад, коли дорожнє покриття, як правило, нерівне, а вантажівки сильно завантажені матеріалом для транспортування, каже Даддінг. У цьому типі застосування висока стійкість валка є ключовим фактором, щоб уникнути перекидання при вивантаженні транспортуваного матеріалу. "[Гумові підвіски] мають криву швидкості пружини, яка в міру збільшення навантаження на них розвиває дуже високу стійкість кочення", - говорить Даддінг.

Як Dudding, так і Brazeal відзначають, що за ці роки пневматичні підвіски зросли в популярності для дорожніх застосувань. Даддінг каже, що це тому, що водії на дорожніх транспортних засобах дуже чутливі до комфорту та швидкісної динаміки автомобіля. Пневматична підвіска здатна забезпечити комфорт незалежно від того, чи транспортний засіб порожній чи завантажений, "тому що пневматична пружина змінюється і дає вам оптимізовану швидкість пружини незалежно від навантаження на шасі", говорить Даддінг. Оскільки автомобілі на шосе, як правило, не мають такого високого центру ваги, їм не потрібна підвіска, яка забезпечує настільки високу стійкість у крені. Робочий цикл також менш суворий, що дозволяє пневматичній підвісці тривати довше, ніж це може бути в позашляхових умовах.

Створення підвісок з меншою вагою

Протягом багатьох років підвісні компанії працюють над оптимізацією своєї продукції, розробляючи системи підвіски з меншою вагою. "Ми всі в гонці на Місяць, щоб знайти підвіску з найменшою вагою", - каже Бразел.

Бразел каже, що Хатченс використовував високоміцну сталь, щоб допомогти створити легшу підвіску. Високоміцна сталь дозволяє компанії зменшити кількість сталі, яку вона використовує, і при цьому отримати однакову бажану вантажопідйомність і довговічність. Це також сприяє зниженню витрат, оскільки матеріальні витрати зросли за останні кілька років.

Сталь більш високої міцності використовується як в рамі, так і в пружинах підвіски. Для джерел потрібно менше листя, що, на думку Бразела, забезпечує значну економію ваги. "Кілька років тому [підвіски], можливо, використовували пружину з 10, 12 або 14 листками", - говорить Бразел. "Сьогодні вони можуть використовувати дво- або тристулкову пружину".

Використання гумової пружини також може допомогти зменшити вагу підвісок. Хендріксон вже кілька років працює з гумовими пружинами. Розроблені для заміни плоских листових пружин, що використовуються в традиційних підвісках, гумові пружини здатні нести таке ж навантаження, як і сталева пружина, але важать набагато менше. "Ви буквально економите сотні фунтів лише в джерелах", - каже Даннінг. Механічна підвіска зі сталевими пружинами могла важити від 1200 до 1400 фунтів за 46000 фунтів. підвіска потужності. Підвіска з гумовими пружинами, однак, важила б менше 900 фунтів., Говорить Даннінг.

LORD Corp., Кері, штат Північна Кароліна, виявила, що процес поствулканізації (PV) може забезпечити економію ваги також для підвісних систем. PV зв’язок (див. Бічну панель, стор. 24), як правило, використовується для прив’язки затверділої гуми до себе або компонента в ситуаціях, коли компонент, як система підвіски, занадто великий, щоб вписатися в традиційний процес зв’язування каучук-метал, каже Тодд Уолліс, менеджер з автомобільного маркетингу, Америка в LORD Corp.

Уолліс каже, що раніше щось на зразок стабілізатора підвіски, як правило, вимагало болтів, затискачів чи інших кріпильних пристроїв, щоб прикріпити шину до рами транспортного засобу або інших компонентів. Однак процес склеювання PV дозволяє кріпити стійку стабілізатора без додаткових деталей. Усунення необхідності в болтах або затискачах для кріплення планки стабілізатора сприяє зменшенню загальної ваги системи підвіски.

Регуляторні ефекти

Хоча створення продукту з меншою вагою завжди було однією з головних цілей у дизайні підвіски, за останні кілька років це стає все більш важливим. І Brazeal, і Dudding зазначають, що корисне навантаження є важливим фактором, який слід враховувати, оскільки, особливо для дорожніх транспортних засобів, контракти базуються на тому, скільки товару можна транспортувати за певний проміжок часу. Збільшення витрат на паливо та впровадження норм викидів протягом останніх кількох років впливають на корисне навантаження, вимагаючи від виробників транспортних засобів пошуку шляхів зменшення цих наслідків.

Збільшена вага двигунів, що відповідають викидам, призвела до необхідності зменшення ваги деінде на транспортному засобі, наприклад, на причепі чи підвісці. Dudding зазначає, що деяким автомобілям було додано 400 фунтів ваги, щоб відповідати вимогам щодо викидів. "Ми спостерігали багато заходів щодо пом'якшення набору ваги завдяки правилам рівня", - говорить він.

Нещодавно запроваджене регулювання зменшеної зупинкової дистанції FMVSS 121 для дорожніх транспортних засобів також мало певний вплив на системи підвіски. Для того, щоб відповідати правилам гальма збільшилися в розмірах. Розроблений з урахуванням FMVSS 121, Хендріксон розробив свої осі STEERTEK NXT, які забезпечують економію ваги до 47 фунтів, одночасно забезпечуючи більш високі гальмівні моменти, необхідні для досягнення регулювання зменшеної зупинкової відстані, каже Даддінг.

Військові програми

Як і будь-який позашляховий транспортний засіб, військовий транспорт має надзвичайно пересічену місцевість для маневру. Розробка безпечної та довговічної підвіски особливо важлива, оскільки військові машини часто експлуатуються в ситуаціях життя або смерті.

Підвіски рідини Magneto Rheological (MR) від LORD Corp. використовують рідину MR у заслінках, щоб забезпечити чутливу та активну демпфування в значно ширшому діапазоні контролю, говорить Джеймс Якель, менеджер з розвитку бізнесу в LORD Corp. електронний контролер, дозволяє системі підвіски адаптуватися до рельєфу, на якому їде транспортний засіб, регулюючи за необхідності різні рівні вібрації, удару чи руху. "Система розроблена для значного підвищення ефективності типової військової машини, зменшуючи час, необхідний для виконання місій, пропонуючи покращену безпеку та контрольовану швидкість", - говорить він.

Компанія розробила MR-підвіску, щоб легко замінити пасивні системи амортизаційних підвісок, які в даний час використовуються багатьма військовими автомобілями. Якель заявляє, що пасивні системи, які використовують амортизатори, не пристосовуються до мінливих умов руху на місцевості, як це робить активна система, викликаючи дискомфорт та втому від подорожей у пасажирів автомобіля. Система рідини MR здатна поміститися в тому самому просторі, що і пасивна заслінка, завдяки вазі щільності рідини та конструкції, що вимагає великих навантажень. Однак Якель зазначає, що вдосконалений контроль перекидання, забезпечений підвіскою MR, дозволяє зменшити вагу або повністю усунути інші компоненти, такі як крен або стабілізатори.

Хендріксон співпрацює з AxleTech International, м. Трой, штат Мічиган, над розробкою системи підвіски спеціально для автомобілів Navistar із захистом від мін, що захищають із засідки (MRAP). Система підвісів MaxxPro Dash - це незалежна система підвіски з високошвидкісними планетарними ведучими осями. Даддінг каже, що незалежна підвіска забезпечує дуже великі пробіги на колесах, досягаючи +/- 7 дюймів при 14 дюймах загального ходу, тоді як типова звичайна пружинна підвіска може пропонувати +/- 3 дюйма. Збільшений хід коліс забезпечує хорошу рухливість по бездоріжжю, дозволяючи транспортному засобу легко рухатися по місцевості. Це також створює м'яку швидкість пружини для гарної ізоляції та якості їзди. Завдяки незалежній підвісці також забезпечується висока стабільність первинного крену, каже Даддінг, дозволяючи транспортному засобу зберігати рівновагу.

Тенденції майбутнього

Оптимізація і надалі залишатиметься ціллю та викликом у дизайні підвіски. Постійні зусилля щодо зменшення ваги будуть ключовими, а також підвищення надійності підвісів.

Даддінг каже, що поряд з оптимізацією ваги та продуктивності, завжди будуть проводитися дослідження нових технологій або пошук способу змусити існуючі технології працювати в інших додатках. Наприклад, високошвидкісна планетарна вісь і незалежна система підвіски Хендріксона орієнтована на військове застосування, але Даддінг зазначає, що "ви побачите, що частина цієї технології мігрує в спеціальні транспортні засоби, такі як пожежні машини" або інші транспортні засоби з високими експлуатаційними вимогами.

"Завдання завжди полягають у виборі правильної підвіски, зберігаючи безпечний, стабільний транспортний засіб, який нестиме вантаж", - говорить Бразел, "і забезпечуючи довговічність, яка очікується, зберігаючи мінімальну вагу та вартість".

Кінематика - це ключові фактори, про які слід пам’ятати при розробці системи підвіски. Ці показники, також відомі як кінематичні параметри та параметри відповідності (K і C), такі як стійкість кочення та швидкість пружини, характеризують ефективність підвіски.

Керування кінематикою є важливим, говорить Ешлі Даддінг від Хендріксона, оскільки вони гарантують, що транспортний засіб завжди має хорошу керованість. Якщо транспортному засобу раптово доведеться ухилятися, надзвичайна маневра, яка забезпечує хорошу кінематику, забезпечить безпеку транспортного засобу. Наприклад, керованість в центрі дуже важлива для дорожніх транспортних засобів. Хороші характеристики K та C допомагають транспортному засобу рухатись прямо, а не блукати, що вимагає корекції водія.

Поствулканізоване (ПВ) з'єднання LORD Corp. забезпечує простіший спосіб склеювання великих або складних компонентів, які не вписуються в традиційний процес з'єднання каучук-метал. Встановлено, що фотоелектричне зв’язування, яке використовується для наклеювання затверділої гуми на себе або на компонент, є хорошою альтернативою механічному кріпленню. Тодд Уолліс, менеджер з автомобільного маркетингу в Америці, каже, що це тому, що механічно закріплені деталі можуть з часом відчепитися або зламатися, що впливає на тривалість життя продукту.

Ден Адам, New Business Development, LORD Corp., каже, що PV-з'єднання дозволяє попередньо формувати гумові деталі, що полегшує їх кріплення до інших деталей. Уолліс додає, що замість тертя для утримання частин разом PV-зв'язок насправді склеює деталі.

Попит на більш високі характеристики та більш екстремальні умови експлуатації збільшили використання PV-зв’язку на підвісних системах протягом останніх кількох років. Адам каже, що при збільшенні кінських сил підвіски повинні мати більшу вагу. "Механічні кріплення просто не можуть переносити вантаж, не рухаючись і не віддаляючись від металевих деталей", - говорить він.