Обгрунтування вибору типу пружних пневмоелементів

На рисунку 3.5 показаний діафрагмений пружний елемент рукавного типу. Він складається з резинокордной оболонки 2, поршня 3, опорного фланця 9 і затискного кільця 8. Ліворуч на фігурі зображена резинокордна оболонка у вільному стані.

Рисунок 3.5 - Діафрагмений пружний елемент рукавного типу

При підкачуванні повітря в зібраний пружний елемент діаметр оболонки спочатку різко зростає. Потім після досягнення визначеної величини діаметр оболонки залишається близьким до постійного. При роботі пружного елемента поршень входить усередину рукава і відбувається навернення оболонки.Як було з'ясовано, твердість резинокордного пружнього елемента визначається збільшенням внутрішнього тиску повітря й ефективної площі.

Якщо діафрагмений пружний елемент має циліндричний поршень і циліндрична напрямна і діафрагма на всім робочому ході не виходить з кільцевого зазору між поршнем і направляючої, ефективна площа, мабуть, залишається постійною і визначається діаметром. Додаючи поршню направляючої більш складну форму, можна домогтися бажаного закону зміни ефективної площі, зокрема, зменшення її на деякій ділянці робочого ходу.

На закон зміни ефективної площі за допомогою зміни форми поршня можна впливати в широких межах і у випадку діафрагмених елементів інших типів.Рукавні пружні елементи були спочатку застосовані в США в підвісках легкових автомобілів спільно зі сталевими чи пружинами ресорами. Ці пружні елементи були розраховані на невеликі навантаження, тому що основна частина ваги автомобіля сприймалася ресорами. В даний час застосовуються рукавні пружні елементи також і великої вантажопідйомності, призначені для вантажних автомобілів і автобусів, як основні пружні елементи підвіски. Конструкція, схематично показана на фігурі розроблена фірмою Континенталь (ФРН). Вантажопідйомність рукавних пружних елементів у залежності від їхнього розміру складає 100-450 кг на кожну атмосферу надлишкового внутрішнього тиску. Тому що в рукавних пружних елементах застосовується тиск що відповідає грузопідйомності до 2700-3600 кг.

Приклад динамічної характеристики рукавного пружного елемента показаний на рисунку 3.6 суцільною лінією штриховою лінією показаний характер зміни ефективної площі.

Рисунок 3.6 - Характеристика рукавного упругого єлемента

Характеристика побудована для тиску 5 кг/см² без додаткового резервуара, за винятком обсягу 0,25 л, в порожньому поршні. Графік показує, що на середній ділянці ефективна площа при стиску пружнього елемента зменшується; це відбувається як через увігнуту форму поршня, так і внаслідок зменшення на цій ділянці діаметра оболонки. На первісній ділянці, вважаючи від нижнього положення поршня, діаметр збільшується, потім починає зменшуватися і на останній ділянці знову зростає. Відповідно до зміни ефективної площі характеристика має S-образну форму. На середній ділянці, поблизу статичного положення, твердість пружного елемента мала, незважаючи на відсутність резервуара.Характеристика, як і в диафрагменных пружних елементів інших типів, значною мірою залежить від форми поршня. Увігнута форма поршня, сприяє зменшенню ефективної площі на середній ділянці ходу; однак і при циліндричному поршні, хоча й у меншій мірі, таке зменшення зберігається.

На рис. 3.7 показана одна з більш нових конструкцій рукавних пружних елементів великої вантажопідйомності (Файр-стон, США), застосовувана, зокрема, для автобусів. Форма оболонки не зберігається строго циліндричною. Спосіб герметизації пружного елемента за допомогою пластини і центрального стяжного болта не відрізняється від способу, застосовуваного для діфрагмених пружних елементів інших типів. Перевагою рукавних пружних елементів у порівнянні з іншими діафрагменими елементами є можливість зменшення габаритних розмірів по діаметрі. Завдяки малому радіусу перегину оболонки ефективний діаметр рукавного пружнього елемента близький до зовнішнього діаметра оболонки, тому займана площа при заданій ванажопідйомності виходить меншої. У цьому відношенні рукавний елемент подібний з діафрагменим, що має напрямну; однак на відміну від останнього він не має ні виступаючих деталей кріплення діафрагми, ні металевого корпуса, і діаметр оболонки визначає габаритні розміри всього елемента. Унаслідок відсутності корпуса також зменшується вага елемента.

Рукавний пружний елемент, так само як і балонні, допускає значні перекоси і не вимагає точності установки. Траєкторія поршня при роботі підвіски не обов'язково повинна бути прямолінійної, тому що оболонка самоцентрується по поршні.

Рисунок 3.7 - Пневматичний резино-кордний упругий елемент рукавного типу.

Конструювання і виготовлення оболонки рукавного пружного елемента і забезпечення її необхідної довговічності викликають відомі труднощі. Оболонка виконує більш складні функції і несе великі навантаження, чим в інших типах резинокордних елементів. Звичайно для оболонки застосовують високоякісні сорти поліамідних кордів. Товщина оболонки складає близько 4 мм. Діаметр оболонки у вільному стані значно менше її діаметра в зібраному пружному елементі під навантаженням.У процесі деформації пружного елемента діаметр оболонки змінюється в порівняно невеликих межах, як це видно на рисунку 3.6. Діаметр оболонки міняється також при зміні статичного навантаження і, отже, внутрішнього тиску. При низьких тисках діаметр оболонки помітно зменшується. Динамічна твердість рукавних пружних елементів звичайно значно перевищує статичну. Це мають на увазі наявність ділянки характеристики, на якому ефективна площа зменшується, а також відсутністю резервуара і порівняно малим обсягом стислиго повітря.