УДК 621.8

АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ПОДВЕСКИ ДОРОЖНЫХ МАШИН

 

ANALYSIS OF OPERATING CONDITIONS NON-METALLIC ELEMENTS, AIR SUSPENSION ON ROAD VEHICLES

 

Маренков И.Г. (Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), г. Москва, РФ)

Marenkov I.G. (Moscow automobile and road construction state technical university (MADI))

 

Проведен анализ проблем, возникающих при эксплуатации неметаллических элементов пневматической подвески дорожных машин. Проанализированы причины возникновения наиболее распространенных дефектов и способы их устранения. Показано, что одним из перспективных способов увеличения долговечности элементов пневматической подвески дорожных машин является применение при изготовлении и обслуживании полимерных пропитывающих составов.

The analysis of problems arising during the operation of non-metallic elements of the air suspension of road vehicles is carried out. The causes of the most common defects and ways to eliminate them are analyzed. It is shown that one of the promising ways to increase the durability of air suspension elements of road vehicles is the use in the manufacture and maintenance of polymer impregnating compounds.

 

Ключевые слова: дорожные машины, подвеска, неметаллические материалы.

Key words: road vehicles, suspension, non-metallic materials.

 

В настоящее время в конструкциях дорожных машин (ДМ) широкое распространение получают пневматические подвески. Основные преимущества пневматической подвески, перед традиционными механическими подвесками, заключаются в большей гибкости при выборе высоты езды, плавности хода, простоте обслуживания [1-2].

Условия эксплуатации ДМ – это преимущественно жесткие динамические режимы нагружения деталей и узлов подвески из-за тяжелых дорожных условий. Движение по дорогам без твердого покрытия приводит к ударным нагрузкам на элементы подвески. В данных условиях необходима надежная работа подвески и эффективное демпфирование ударных воздействий на корпус машины.

Целью данной работы является анализ условий работы неметаллических элементов подвески ДМ, выявление типовых дефектов, причин их возникновения и способов устранения.

Подвеска любой машины состоит из направляющего, упругого, гасящего устройств и элементов крепления подвески. Крепление пневматической подвески к лонжерону рамы осуществляется с помощью металлического кронштейна. В роли направляющего элемента выступает рычаг. В пневматической подвеске ДМ используются упругие свойства сжатого воздуха. Упругий элемент представляет собой пневмобаллон, изготовленный из армированной резины, в который подается воздух под давлением от компрессора. Гасящим устройством в пневматической подвеске является амортизатор (рис. 1).

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема пневматической подвески:

1 – рычаг, 2 – пневмобаллон, 3 – амортизатор, 4 – кронштейн

 

С помощью направляющего устройства (рычага) подвески ось ДМ соединяется с рамой. Через рычаг на раму передаются все силы, возникающие в контакте колеса с дорогой. Он же определяет кинематику перемещения оси относительно рамы машины.

При наезде колеса на препятствие оно поднимается, и это перемещение воспринимается упругим элементом, которое деформируется и таким образом накапливает полученную энергию. Затем эта энергия передается на раму, которая из-за этого поднимается, а затем начинает опускаться. Эти колебания призван гасить амортизатор.

Из вышесказанного следует, что ударные нагрузки от контакта колеса с дорогой наиболее сильно воспринимает рычаг и амортизатор. Они в свою очередь через резиновые сайлентблоки передают эту нагрузку на раму машины. Поэтому серьезные ударные нагрузки испытывают неметаллические элементы подвески ДМ [3].

Неметаллические элементы пневматической подвески ДМ изготавливают преимущественно из резины. Основными элементами пневматической подвески, изготовленными из неметаллических материалов, является: сайлентблоки амортизатора и рычагов, пневмобаллон (рис. 2).

Одной из главных опасностей для резиновых элементов подвески при эксплуатации ДМ является грязь и пыль с дороги. Со временем грязь и пыль, попадая на резиновый элемент, истирают его, работая как абразив. Также серьезную опасность представляет длительное воздействие отрицательных температур, ниже -30ºС [4-5].


Рисунок 2- Схема расположения неметаллических элементов:

 1 – сайлентблоки амотизатора, 2 – сайлентблок рычага, 3 – пневмобаллон, 4 – рычаг

 

Сайлентблоки амортизатора и рычага чаще всего истираются и рвутся. Косвенным признаком повреждения сайлентблоков амортизатора может служить стук и биение в подвеске.

При повреждении сайлентблока рычага происходит перекос самого рычага, из-за чего происходит истирание внутренних защитных пластин пневматического кронштейна.

Чаще всего при эксплуатации ДМ выходит из строя пневмобаллон. Он чувствителен к перепаду температур, к химическому воздействию агрессивных сред, к воздействию грязи и пыли. Основными дефектами пневмобаллона являются трещины и порезы, через которые может уходить воздух. Самым опасным местом для попадания грязи и пыли является зона контакта резинового чулка с алюминиевым стаканом. При попадании пыли и грязи в эту зону начинается активный износ резиновой части пневмобаллона, вследствие чего возникают трещины, которые впоследствии приводят к разрыву пневмобаллона. Попадание химических элементов, например, реагентов, на пневмобаллон может приводить к появлению трещин и разъеданию резиновой части подушки.

Как правило, о появлении трещин в пневмобаллоне можно судить после долгой стоянки: если машина за ночь полностью опустилась (весь воздух вышел из подушек), то можно говорить о неисправности пневмобаллона. После запуска машины пневматическая подвеска за 1-2 минуты должна приходить в рабочее состояние.

В таблице 1 приведен анализ основных причин возникновения дефектов резиновых элементов пневматической подвески ДМ и способов обнаружения данных дефектов.

 

Таблица 1 – Анализ причин возникновения и способов обнаружения дефектов элементов подвески дорожных машин из неметаллических материалов

Наименование

элемента

Типовые дефекты

Причина возникновения дефектов

Способ обнаружения

Сайлентблок амортизатора

Разрыв, истирание

Большая ударная нагрузка, старение

Стук и биение в подвеске

Сайлентблок рычага

Разрыв, истирание

Большая ударная нагрузка, старение

Стук и биение в подвеске, перекос рычага

Пневмобаллон

Трещины

Попадание грязи и пыли, химическое воздействие

Мыльный раствор, опускание автомобиля после долгой стоянки

Порез

Механическое воздействие

 

Уход за неметаллическими элементами пневматической подвески ДМ заключается в следующем: необходимо регулярно производить очистку пневмобаллона мыльным или спиртосодержащим раствором. С помощью мыльного раствора можно обнаружить небольшие утечки воздуха. Также одним из наиболее достоверных и простых способов обнаружения поверхностных дефектов в неметаллических элементов подвески ДМ является использование методов инфракрасной термографии [6].

Одним из перспективных способов увеличения долговечности резиновых элементов пневматической подвески дорожных машин является применение при изготовлении и обслуживании полимерных пропитывающих составов [7-8].

Ресурс пневматической подвески ДМ, по большей части, ограничивается состоянием неметаллических элементов подвески. Поэтому необходимо тщательно следить за состоянием резиновых элементов, в особенности за состояние пневмобаллонов. Своевременный уход, обслуживание и замена поврежденных неметаллических элементов, позволяет увеличить ресурс и долговечность пневматической подвески ДМ.

Список использованных источников

1.        Зорин В.А., Бочаров В.С. Надежность машин: учеб. пособие для вузов. Орел: ОрелГТУ, 2003. 549 с.

2.        Иванов А.М., Солнцев А.Н. Основы конструкции современного автомобиля: учебник – М.: Инжиниринговый научно-образовательный центр «СМАРТ», 2017. 348 с.

3.        Коноплин А.Ю., Баурова Н.И. Климатическая технологичность полимерных композиционных материалов, используемых при ремонте машин // Технология металлов. 2019. № 3. С. 44-48.

4.        Коноплин А.Ю., Баурова Н.И. Исследование влияния отрицательных температур на напряженно-деформированное состояние и прочность композиционных материалов, используемых при ремонте трубопроводов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2020. №1. С. 35-39.

5.        Карташова В.В., Баурова Н.И. Изучение стойкости полимерных покрытий для рабочего оборудования дорожных машин к воздействию климатических факторов // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019. № 11. С. 16-22.

6.        Карташова В.В., Косенко Е.А. Контроль качества полимерных покрытий для рабочего оборудования дорожных машин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2020. №3. С. 16-19.

7.        Петрова А.П., Малышева Г.В. Клеи, клеевые связующие и клеевые препреги: учебное пособие / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2017. 472 с.

8.        Коноплин А.Ю., Баурова Н.И., Аноприенко А.К. Клеемеханические соединения при производстве и ремонте машин: учеб. пособие. М.: МАДИ, 2020. 200 с.