EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE EFFECT OF SOME ADDITIONAL VOLUME AND A DAMPERING DEVICE ON FREE DAMPED OSCILLATIONS OF DIAPHRAGM AIR SPRINGS

The PURPOSE of the paper is to determine experimentally the influence of the damping device and various combinations of variable and constant air volumes in the diaphragm pneumatic suspension on damping efficiency of free decay oscillations of the sprung weight at a pulsed kinematic disturbance. METHODS. The excitation of free damped oscillations of the sprung weight on the air suspension was carried out on a dynamic test bench by means of a hydropulsator by the method of piston push of the air spring upwards or downwards by 50 and 100 mm. Magnetostrictive displacement transducer GEFRAN MK 4 registered the oscillations of the sprung weight in time and sent the data to the control panel. The test method provided for the recording of the oscillograms of the free damped oscillations of 500 kg sprung weight mounted on the air spring with a sleeve-type rubber-cord shell, the structure of which depended on different combinations of the values of the constant and variable volumes of the air spring and installation of damping devices between them. The tests were carried out at the following displacement volumes of the air spring piston: 11; 18.6; 31 and 38.6 litres, where 11 litres is a variable volume above the piston; 18.6 litres - the total volume of the rubber-cord shell (11 litres) and the hollow piston (7.6 litres); 31 litres - the total volume of the rubber-cord shell (11 litres) and the receiver (20 litres); 38.6 litres - the total volume of the rubber-cord shell (11 litres), the hollow piston (7.6 litres) and the receiver (20 litres). When the volumes equaled 11 and 31 litres connection with the piston cavity was blocked by a plug. When the volumes were 18.6 and 38.6 litres the connection of the rubber-cord shell with the piston cavity was either free, or through a damping unit represented by a 6 mm diameter throttle and a reverse pressure valve opened during the compression strike of the air spring piston. When the volumes equaled 31 and 38.6 litres the receiver was connected to the top cover of the air spring by piston by a 1 m-long hose with the section of 20 mm. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The analysis is given to the effect of air damping and various combinations of variable and constant volumes of the air spring on its damping properties. The results are presented in the form of oscillograms of free damped oscillations. CONCLUSIONS. As compared with the air spring without a constant additional volume, increase in the displacement volume from 11 to 18.6 litres due to connecting the piston cavity with the throttle and reverse pressure valve installed on the piston decreases the natural frequency of oscillations on average from 1.75 to 1.25 Hz and reduces the amplitude of the first oscillation by 23%. A receiver with the volume of 20 litres connected to a variable volume of the air spring decreases the amplitude of the first oscillation of free damped oscillations of the sprung weight by 50% and reduces the oscillation damping time on average from 1.7 to 1s.

air spring, free damped (decay) oscillations, hydropulsator, rubber-cord shell, air damper, displacement volume

1. Новиков В.В. Стендовые испытания пневмоподвески автобуса ВЗТМ-32731 с гидроамортизаторами разной мощности // Грузовик. 2007. № 6. С. 41-44.

2. Новиков В.В. Стендовые испытания пневмоподвески с воздушным демпфером в виде дросселя и обратного клапана // Грузовик. 2007. № 7. C. 43-46.

3. Фитилев Б.Н., Комочков В.А., Труханов В.М., Соболевский И.В. Гидропневматическая подвеска и ее упругодемпфирующие характеристики // Справочник. Инженерный журнал. 2007. № 11. С. 62-64.

4. Новиков В.В., Дьяков А.С., Федоров В.А. Пневморессора с регулируемым по амплитуде и направлению воздушным демпфером // Автомобильная промышленность. 2007. № 10. C. 21-22.

5. Хамитов Р.Н. Синтез системы управления импульсным электродинамическим клапаном пневмоамортизатора // Справочник. Инженерный журнал. 2008. № 2 (131). С. 62-65.

6. Калашников Б.А. Системы амортизации объектов с дискретной коммутацией упругих элементов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. 344 с.

7. Фитилев Б.Н., Комочков В.А., Поздеев А.В. К расчету характеристик пневмоэлемента с воздушным демпфированием // Прогресс транспортных средств и систем - 2009: матер. Междунар. науч.-практ. конф., Волгоград, 13-15 окт. 2009 г.: в 2 ч. Ч. 2. Волгоград, 2009. С. 40-47.

8. Новиков В.В., Рябов И.М., Чернышов К.В. Виброзащитные свойства подвесок автотранспортных средств. Волгоград, 2009. 338 с.

9. Хамитов Р.Н., Аверьянов Г.С., Корчагин А.Б. Рабочие процессы двухкамерного пневматического амортизатора с кратковременной коммутацией объемов // Вестник машиностроения. 2009. № 10. С. 19-23.

10. Новиков В.В., Поздеев А.В. Определение оптимальных алгоритмов регулирования активно-управляемых пневмоподвесок // Грузовик. 2010. № 5. С. 6-10.

11. Чернышов К.В., Поздеев А.В., Новиков В.В., Рябов И.М. Определение условий оптимального регулирования жесткости пневматической подвески АТС // Грузовик. 2010. № 11. С. 2-5.

12. Еременко А.В., Скакунов В.Н., Дьяков А.С., Олейников А.С. Пневматический виброподвес с микропроцессорным управлением демпфированием // Известия ВолгГТУ. Серия: Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь: межвуз. сб. науч. ст. Волгоград. 2010. Т. 4. № 3. С. 94-100.

13. Хамитов Р.Н., Аверьянов Г.С. Системы амортизации крупногабаритных объектов с активными упругими и демпфирующими элементами. Омск: Изд-во Омского государственного технического университета, 2010. 123 с.

14. Поздеев А.В. Коммутация полостей как способ повышения виброзащитных свойств двухкамерных пневматических рессор // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития `2011: сб. науч. тр. SWorld по матер. Междунар. науч.-практ. конф. (г. Одесса, 04-15 октября 2011 г.). Одесса, 2011. Т. 2. С. 40-48.

15. Поздеев А.В., Дьяков А.С., Новиков В.В., Рябов И.М. Исследования двухкамерной пневматической рессоры с коммутацией полостей // Грузовик. 2013. № 1. С. 35-37.

16. Поздеев А.В., Дьяков А.С., Новиков В.В., Рябов И.М. Саморегулируемые двухкамерные пневматические рессоры с коммутацией полостей // Грузовик. 2013. № 9. С. 1-5.

17. Поздеев А.В., Новиков В.В., Дьяков А.С., Похлебин А.В., Рябов И.М., Чернышов К.В. Регулируемые пневматические и пневмогидравлические рессоры подвесок автотранспортных средств. Волгоград: Изд-во Волгоградского государственного технического университета, 2013. 244 с.

18. Дьяков А.С., Олейников А.С. Двухобъемная система пневматического подрессоривания с микропроцессорным управлением // Известия ВолгГТУ. Серия: Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах: межвуз. сб. науч. ст. Волгоград: Изд-во Волгоградского государственного технического университета, 2013. Т. 19. № 24 (127). С. 26-29.

19. Горобцов А.С., Дьяков А.С., Олейников А.С. Активная система пневматического подрессоривания со ступенчатым изменением жесткости // Вестник машиностроения. 2015. № 4. С. 24-27.

20. Новиков В.В., Поздеев А.В., Чумаков Д.А., Голяткин И.А. Виброзащитные свойства пневматической подвески с динамическим гасителем колебаний колес и сухим трением // Оборонная техника. 2015. № 9-10. С. 102-106.

21. Зубарев А.В., Климентьев Е.В., Звонов А.О. Некоторые актуальные проблемы расчетов пневматических упругих элементов машин // Численные методы решения задач теории упругости и пластичности: матер. XXIV Всерос. конф. (г. Омск, 02-04 июня 2015 г.). Омск, 2015. С. 52-56.

22. Климентьев Е.В., Корнеев В.С., Корнеев С.А. Численный анализ работы пневматического амортизатора при стандартном режиме нагружения и разных алгоритмах управления // Омский научный вестник. 2015. № 3 (143). С. 138-145.

23. Климентьев Е.В., Кондюрин А.Ю., Пеньков И.А., Корнеев В.С., Корнеев С.А. Экспериментальный стенд для определения механических характеристик и термодинамических параметров пневмоэлементов с резинокордной оболочкой // Омский научный вестник. 2015. № 3 (143). С. 127-129.

24. Корнеев С.А., Корнеев В.С., Зубарев А.В., Климентьев Е.В. Основы технической теории пневматических амортизаторов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. 147 с.

25. Чернышов К.В., Рябов И.М., Поздеев А.В. Выявление потенциальных виброзащитных свойств управляемой пневматической подвески автомобиля с алгоритмом управления, обеспечивающим рекуперацию энергии в цикле колебаний // Проектирование специальных машин для освоения горных территорий: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Владикавказ, 30 сентября - 2 октября 2016 г.). Владикавказ, 2016. C. 92-100.

26. Пат. № 167265, Российская Федерация, МПК F16F7/10, F16F9/19, F16F9/48, B60G13/18. Пневматическая подвеска / В.В. Новиков, А.В. Поздеев, И.М. Рябов, К.В. Чернышов, Д.А. Чумаков; ВолгГТУ. 2016.

27. Пат. № 169805, Российская Федерация, МПК B60G13/18, F16F7/104, F16F13/22. Пневматическая подвеска / В.В. Новиков, А.В. Поздеев, И.М. Рябов, К.В. Чернышов, Д.А. Чумаков; ВолгГТУ. 2017.