The Method of Determination of Properties of Air Springs with Two Pressure Stages and Counterpressure

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The issues of choosing reasonable properties for suspension system of wheeled vehicles, including vehicles for agricultural purposes, still remain relevant, especially for the vehicles, which load capacity is comparable to their curb mass. Significant difference between static loads, acting in suspension under the curb and total masses of a vehicle, is a consequence of high load capacity. Two or three times difference is possible (depending on axles load distribution), whereas 70% to 80% of mass of trailing load is on rear axles. Use of convenient suspension systems with metal springs is not able to ensure demanded nonlinearity of properties, where non-zero static wheel travel under the curb mass is kept with reasonable value of period of vertical eigenmodes for curb-massed and total-massed vehicle as well as with dynamic factor value. Air springs with two pressure stages are more advanced solution, as they allow choosing stiffness for small and large wheel travel by means of operation of different pressure stages, which volumes are conditioned by differents stiffnesses in area of static displacement.

AIMS: The aim of the study, which results are given in this paper, is to develop the method of determination of main design parameters and characteristics of air springs with two pressure stages (stiffnesses) and counterpressure, applicable for ensuring non-zero static wheel travel of curb-massed vehicles with keeping the given value of dynamic factor.

METHODS: The analytical analysis methods are used.

RESULTS: An example of implementation of the developed method for the KamAZ-53215 Sel’hoznik truck is given as the study result.

CONCLUSIONS: The dependencies, presented in the paper, make possible to determine main design parameters of uncontrolled air suspensions with two pressure stages (and stiffnesses) and counterpressure for wheeled vehicles, which give an opportunity to ensure given values of static wheel travel and dynamic factor and, in addition, provide insignificant increase of stiffness in comparison to air suspensions without counterpressure.

About the authors

Oleg A. Nakaznoy

Bauman Moscow State Technical University

Email: nakaznoi@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4029-2434
SPIN-code: 9767-0435

Dr. Sci. (Engin.), Professor, Professor of the Multipurpose Tracked Vehicles and Mobile Robots Department

Russian Federation, Moscow

Alexander A. Tsipilev

Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: alexts@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5764-0506
SPIN-code: 3877-2736

Cand. Sci. (Engin.), Associate Professor of the Multipurpose Tracked Vehicles and Mobile Robots Department

Russian Federation, 5 build. 1 Lefortovskaya Naberezhnaya, Moscow, 105005

References

  1. Kotiev GO, Smirnov AA, Shilkin VP. Issledovanie rabochikh protsessov v pnevmogidravlicheskikh ustroistvakh sistem podressorivaniya gusenichnykh mashin. Moscow: Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana; 2001. (In Russ).
  2. Kotiev GO, Sarach EB. Kompleksnoe podressorivanie vysokopodvizhnykh dvukhzvennykh gusenichnykh mashin. Moscow: MGTU im. N.E. Baumana; 2010. (In Russ).
  3. Sarach EB, Kotiev GO, Smirnov IA. Perspektivy razvitiya sistemy podressorivaniya bystrokhodnykh gusenichnykh mashin. Inzhenernyi zhurnal: nauka i innovatsii. 2013;(10):48.
  4. Zhileikin MM, Kotiev GO, Sarach EB. Eksperimental’noe issledovanie nagruzochnykh kharakteristik dvukhkamernoi pnevmogidravlicheskoi ressory podveski avtomobil’nykh platform novogo pokoleniya srednei i bol’shoi gruzopod”emnosti // Nauka i obrazovanie. MGTU im. NE Baumana. 2011;(12). (In Russ).
  5. Zhileikin MM, Kotiev GO, Sarach EB. Metodika podbora kharakteristik upravlyaemoi podveski s dvumya urovnyami dempfirovaniya mnogoosnykh kolesnykh mashin. Mashinostroenie i komp’yuternye tekhnologii. 2012;(2):15. (In Russ).
  6. Zhileikin MM, Kotiev GO, Sarach EB. Metodika rascheta kharakteristik pnevmogidravlicheskoi upravlyaemoi podveski s dvukhurovnevym dempfirovaniem mnogoosnykh kolesnykh mashin. Elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie» Nauka i obrazovanie». 2012;(1):77. (In Russ).
  7. Kotiev GO. Prognozirovanie ekspluatatsionnykh svoistv sistem podressorivaniya voennykh gusenichnykh mashin. [dissertation]. Moscow: MGTU, 2000. Available from: https://tekhnosfera.com/prognozirovanie-ekspluatatsionnyh-svoystv-sistem-podressorivaniya-voennyh-gusenichnyh-mashin (In Russ).
  8. Sarach EB. Metod vybora kharakteristik sistemy podressorivaniya s netselym chislom stepenei svobody dlya bystrokhodnoi gusenichnoi mashiny: [dissertation]. Moscow: MGTU; 2003. Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-vybora-dempfiruyuschey-harakteristiki-sistemy-podressorivaniya-gusenichnoy-mashiny (In Russ).
  9. Smirnov AA. Matematicheskoe modelirovanie pnevmogidravlicheskikh ustroistv sistem podressorivaniya transportnykh sredstv: [dissertation]. Moscow: MGTU; 1999. Available from: https://www.dissercat.com/content/matematicheskoe-modelirovanie-pnevmogidravlicheskikh-ustroistv-sistem-podressorivaniya-trans (In Russ).
  10. Sukhorukov AV. Upravlenie dempfiruyushchimi elementami v sisteme podressorivaniya bystrokhodnoi gusenichnoi mashiny. [dissertation]. Moscow: 2003; Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-razvitiya-sistemy-podressorivaniya-bystrohodnyh-gusenichnyh-mashin (In Russ).
  11. Tsipilev AA. Metody opredeleniya raschetnykh kharakteristik i otsenki teplovoi nagruzhennosti pnevmogidravlicheskikh ustroistv sistem podressorivaniya bystrokhodnykh gusenichnykh mashin na etape proektirovaniya. [dissertation]. Moscow: MGTU im. N.E. Baumana; 2017. Available from: https://studizba.com/files/tehnicheskie-nauki/dissertation/201490-metody-opredelenija-raschetnyh-harakteri.html (In Russ).
  12. Sarach EB, Tsipilev AA. Osnovy raschetov pnevmogidravlicheskikh sistem podressorivaniya. Uchebnoe posobie. Mosck: Izdatel‘stvo MGTU im. N.E. Baumana; 2017. (In Russ).
  13. Tsipilev AA. Osnovy raschetov pnevmogidravlicheskikh sistem podressorivaniya. Uchebno-metodicheskoe posobie. Moscow: Izdatel‘stvo MGTU im. N.E. Baumana; 2020. (In Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The design layout of the two-level (TL) hydropneumatic spring (HPS): 1, 8 – a charging valve; 2, 7 – an air cavity; 3, 6 – a piston-separator; 4 – throttling system; 5 – an air cylinder; 9 – rod side of a hydraulic cylinder; 10 – a hydraulic cylinder; 11 – a piston with a rod; 12 – a piston side of a hydraulic cylinder; Xшт – direction of rod displacement for bound suspension travel; Pшт – direction of force acting.

Download (60KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The design layout of the TL HPS with counterpressure (CP): 1, 8, 16 – a charging valve; 2, 7, 14 – an air cavity; 3, 6, 12 – a piston-separator; 4, 10 – throttling system; 5, 11 – air cylinders; 9 – rod side of a hydraulic cylinder; 13 – a piston with a rod; 15 – a piston side of a hydraulic cylinder; 17 – a hydraulic cylinder; Xшт – direction of rod displacement for bound suspension displacement; Pшт – direction of force acting.

Download (91KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Stiffness curves of the TL HPS with CP for a front axle: 1 – static stiffness (n=1.00); 2 – dynamic stiffness for total mass of a vehicle (n=1.25); 3 – dynamic stiffness for curb mass of a vehicle (n=1.25); 4 – level of static force for total mass; 5 – level of static force for curb mass.

Download (84KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Stiffness curves of the TL HPS with CP for a rear axle: pos. 1–5 are the same as for fig. 3.

Download (93KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».