Constructia si elemente de calcul pentru suspensia pneumatica

Constructia si elemente de calcul pentru suspensia pneumatica

Suspensia pneumatica se recomanda a fi folosita la automobilele cu variatii mari pentru valoarea masei suspendate. Ea prezinta urmatoarele avantaje:

caracteristica elastica neliniara (progresiva);

permite reglarea automata a nivelului caroseriei fata de sol;

asigura intr-o mica masura stabilizarea caroseriei in viraje;

functioneaza fara zgomot deoarece nu sunt legaturi metalice intre roti si masa suspendata;

in anumite conditii constructive asigura si amortizarea.

Dintre dezavantaje se remarca;

prin defectarea unui element elastic sau a sursei de aer comprimat suspensia iese din functiune;

costul constructiei si cheltuielile de mentenanta sunt mari.

Majoritatea suspensiilor pneumatice trebuie echipata cu bare stabilizatoare si amortizoare.

Schema de principiu a functionarii suspensiei pneumatice cu masa de aer variabila este prezentata in figura 7.25.

Fig.7.25.Schema de principiu a suspensiei pneumatice: 1-element elastic pneumatic tip burduf; 2-punte; 3-cadrul automobilului; 4-supapa de comanda (distribuitor); 5 si 6-parghii pentru actionarea distribuitorului; 7-compresor; 8-rezervor de aer comprimat; 9 si 10-conducte de legatura; 11-rezervorul suplimentar de aer al elementului elastic; H-inaltimea statica constanta a elementului elastic

Constructia elementelor elastice pneumatice cele mai folosite este prezentata in figura 7.26.

a. b. c.

Fig.7.26.Constructia elementelor elastice pneumatice cele mai folosite: a)tip tub cilindric: 1-element pneumatic tip tub; 2-armatura superioara; 3-armatura inferioara; 4-suruburi de fixare; 5-piston; 6-tampon limitator de cursa; b)tip diafragma: 1-element pneumatic tip diafragma; 2-piston; 3-cilindru; 4-tampon limitator de cursa; c)tip burduf: 1-element pneumatic tip burduf; 2-inel de strangere; 3-armatura superioara; 4-armatura inferioara

Presiunea maxima de lucru din elementul elastic pneumatic este de 67 bar, iar presiunea de explozie de 35 bar.

Obiectivul principal al calculului de proiectare al elementelor elastice pneumatice este determinarea caracteristicii elastice a acestora.

Forta preluata de elementul elastic pneumatic este:

(7.11)

unde: p si p₀ sunt presiunea finala, respectiv presiunea initiala din elementul elastic; p_a este presiunea atmosferica; S_e este suprafata efectiva a elementului elastic pneumatic; V si V₀ sunt volumul final, respectiv volumul initial al elementului; n este exponentul politropic.

Derivand relatia (7.11) in functie de sageata df, tinand cont de ecuatia transformarii politrope pVⁿ=p₀V₀ⁿ si de relatia dintre volum si sageata V=S_ef se obtine rigiditatea elementului pneumatic:

(7.12)

Conform acestei relatii, rigiditatea elementului elastic pneumatic poate fi privita ca avand doua componente: prima determinata de marimea presiunii aerului din element la deformarea acestuia, iar a doua determinata de variatia suprafetei efective a elementului, adica de variatia configuratiei cilindrului, a pistonului sau a armaturii. Daca dS_e/df <0 (suprafata efectiva se micsoreaza), al doilea termen al relatiei (7.12) devine negativ, lar rigiditatea elementului elastic se micsoreaza. Daca suprafata efectiva este constanta, al doilea termen se anuleaza.

In cazul folosirii reglajului automat pentru garda la sol, presiunea din elementul elastic se modifica astfel incat inaltimea lui ramane constanta la diferite sarcini statice si se poate considera ca suprafata efectiva si derivata ei raman constante. Forta preluata de elementul elastic si rigiditatea lui sunt date de relatiile:

(7.13)

(7.14)

unde marimile cu indicele 0 sunt corespunzatoare sarcinii statice initiale F₀.

Din relatia (7.14) se constata ca prin marirea volumului initial V₀ rigiditatea k₀ se micsoreaza. Practic acest lucru se realizeaza prin legarea elementului elastic la un rezervor suplimentar. Volumul rezervorului suplimentar V_s se determina din relatia (7.14), considerand ca volumul total de aer din elementul pneumatic cu rezervor suplimentar este V₀+V_s:

(7.15)

unde V₀ este volumul elementului elastic.

Cunoscand variatia suprafetei efective si a volumului elementului elastic pneumatic si impunand valoarea exponentului politropic (n=1 la solicitarea statica sau n=1,4 la deplasarea pe drumuri cu suprafata neregulata), se poate determina caracteristica elastica a elementului pneunatic folosind relatia (7.11).

In figura 7.27 se prezinta familia de caracteristici elastice pentru un element elastic tip burduf cu doua etaje, pentru diferite valori ale volumului suplimentar V_s si diferite presiuni.

Fig.7.27.Familia de caracteristici elastice pentru un element tip burduf cu doua etaje, pentru diferite volume V_s si diferite presiuni (Continental)