Особенности тороидальных пружин

Особенности тороидальных пружинТороидальные пружины в процессе изготовления имеют цилиндрическую или коническую форму. При сжатии воздушной полости наружные стенки "натягиваются" на имеющий цилиндрическую, конусную или другую специально спрофилированную форму поршень. До установки на место тороидальная пневматическая пружина обычно имеет диаметр dh, больший, чем диаметр поршня dk. Конические пружины рассчитываются так, чтобы даже при низком давлении их стенки не касались поршней.

Свободное состояние пружиныПо мере роста внутреннего давления наружный диаметр пружины увеличивается до максимального, достигаемого при максимальном рабочем давлении Pi max. Это означает, что при разном рабочем давлении пружина может иметь разный наружный диаметр (рис.1).В технической документации и расчетах обычно указываются только максимальные величины.

При установке пневмоподушки на автомобиль (прицеп) следует обращать внимание на то, чтобы на поршень надевалась ее конусная часть. Из-за внутреннего давления пружина принимает промежуточную форму между запасной частью и находящейся в эксплуатации. Поэтому снятая старая деталь обычно короче и толще новой. На эксплуатационные свойства пружины данный факт не влияет.

Рабочее положение пружиныПри работе пружины ее стенки подворачиваются, изменяя свой диаметр от наружного (dpi max – dpi max) до диаметра поршня (dk). В результате постоянно изменяется угол между нитями корда (? - на поршне и g - на наружной стенке). Благодаря внутреннему давлению Pi слои стенки остаются в сжатом состоянии. Стенки подворачиваются плавно, без складок и других видов деформации.

Для тороидальных пружин особенно важно, чтобы давление в них не падало ниже определенного значения Pi min. Как указывалось выше, наружный диаметр пневмоподушки зависит от внутреннего давления Pi. Следовательно, при минимальном давлении и наружный диаметр очень мал. Поэтому минимален зазор между внешней и внутренней (надвинутой на поршень) стенками.

Накручивание подушки на поршеньДля осей с прямолинейным перемещением пневмопружины и при малой поперечной несоосности расстояние между стенками при минимальном давлении Pi min обычно достаточно велико, чтобы избежать трения стенок друг о друга либо о другие детали подвески, которое приводит к преждевременному износу и разрушению пневмопружины.

В конструкциях с криволинейным движением пневмопружин необходимо либо повысить внутреннее давление Pi min, либо использовать пневмоподушки другой конструкции. В таких случаях необходимо проконсультироваться у специалистов-разработчиков.

Максимальное отклонение пружины при криволинейном движении, обусловленном геометрией подвескиЗначения максимального допустимого отклонения пружины при сжатии и растяжении, приводимые в технической документации, определяются по оси симметрии как точка отсчета (при условии, что криволинейное движение возникает не вследствие особенностей геометрии подвески).

Если конструкция предполагает криволинейность движения пружины, особое внимание при расчетах следует уделять завернутой части стенки.

Тороидальные пневмопружины с коническими уплотнительными поверхностями и конической формой в свободном состоянии обычно имеют уплотнительное кольцо, работающее аналогично носку борта бескамерной шины, контактирующему с хампом обода. Этот кольцевой прилив препятствует отрыву уплотнительной поверхности от конуса в случае, когда транспортное средство движется при очень низком внутреннем давлении пружин (например, тягач без полуприцепа) и/или крайне большой отдаче подвески.

Уплотнительный конус без уплотнительного кольцаУ тороидальных пружин с коническими уплотнительными поверхностями, но цилиндрической формой в свободном состоянии (обычно применяемых в автобусах) столь низкое статическое внутреннее давление при малой нагрузке маловероятно. В таких случаях в кольцевом уплотнительном приливе нет необходимости. Вариации исполнения для особых условий эксплуатации определяются производителями транспортных средств по результатам испытаний.

Пневмопружины с двойной гофрой изготавливаются с габаритами, которые они будут иметь и в условиях эксплуатации. Правда, при максимальном внутреннем давлении корд несколько растягивается, что приводит к росту наружного диаметра. Увеличение габарита зависит от размеров пневмопружины. При максимальном статическом внутреннем давлении в подвеске движущегося ТС (около 7 бар) увеличение диаметра может доходить до 5%.

Уплотнительный конус с уплотнительным кольцомПри работе пружины ее гофры становятся больше или меньше, то есть изменяется радиус их закругления. Эта особенность делает гофрированную пневмопружину очень гибкой. Сжатие и растяжение подушки вызывают очень незначительные изменения ее наружного диаметра и угла перекрещивания нитей корда.

Минимальное рабочее давление Pi min гофрированных пружин указывается в технической документации. Его необходимо учитывать, чтобы избежать негативных значений (разряжения) при отдаче.

Для обоих типов пружин указывается максимальное допустимое отклонение, относящееся к тем частям кольцевых бортов, которые имеют наибольшее отклонение при работе подвески. © Автопарк