Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2019

Розмір шрифту: 
Система автоматичного підтримання тиску в шинах транспортних засобів
Т. Г. Матвієнко, О. В. Узунов

Остання редакція: 2019-05-09

Анотація


В процесі експлуатації транспортних засобів існує ряд проблем пов’язаних з тиском в шинах: можливий прокол шини і втрата тиску в ній під час руху; невідповідність тиску в шинах умовам експлуатації, що призводить до швидкого зношення гуми шини і як наслідок, можлива різниця діаметрів шин і їх пробуксовка; зменшується маневреність та якість контролю транспорту, перебільшенні витрати палива. Загальним  суттєвим наслідком є утворення аварійної ситуації на дорозі.

З інформаційних джерел відомо, що деякі провідні виробники автокомпонентів пропонують спеціальні системи автоматичної підкачки шин. Наприклад, компанія Hendrickson, що випускає системи підвіски для вантажівок і напівпричепів, розробила систему TIREMAXX, яка постійно контролює тиск в шинах. Інший відомий виробник Meritor пропонує систему ATIS, яка використовує стиснене повітря з пневматичної системи напівпричепа для підкачки шин напівпричепа під час руху. Ця технологія передбачає спеціальну опцію попередження підвищення температури колеса, а також витоків повітря. А ось в рішенні VIS-Nitro шина заповнюється азотом. Компанія стверджує, що накачування азотом більш ефективно, ніж повітрям, тому що зменшує корозію обода колеса, збільшує тривалість життя покришки, утримує менше тепла, підтримує більш стабільний тиск. Розробники компанії стверджують, що при незначному проколі шини, підтримання тиску в камері, дає можливість зберегти функціональність транспортного засобу і можливість доїхати до найближчого пункту допомоги. Іншою стороною автоматичного підтримання тиску в камері шини є більша довговічність резини, за підтримання певного діапазону тиску гума шини буде менше зношуватися та прослужить довше. При можливості налаштування різного тиску в камерах шин, можна досягти більшої маневреності і стійкості, запобігти пробуксовці коліс. Також спеціалісти компанії Kenworth підрахували, що зменшення опору кочення шини на 3% призводить до економії палива на 1% [1].

Але всі ці рішення не можуть вирішити вказані проблеми одночасно. Наприклад, технічне рішення компанії Hendrickson TIREMAAX® PRO - TIRE PRESSURE CONTROL SYSTEM, забезпечує  підкачку шин, травлення надлишкового тиску з шин та вирівнювання тиску в них, але ця система встановлюється в причіпній частині і не має можливості керування системою від оператора, можливе тільки попереднє налаштування тиску в ручному режимі [2].    

Ціллю роботи є підвищення ефективності і безпеки експлуатації транспортних засобів за рахунок автоматичної підкачки кожної шини окремо, контролю тиску в шинах, підтримання заданого тиску  і можливістю налаштування тиску з салону транспортного засобу за потребою.

Розроблено принципову схему системи. Система автоматичного підтримання тиску в шинах транспортного засобу містить пристрій завдання та підтримання тиску, який має золотник, розміщений в корпусі з можливістю переміщення вздовж осі. Права торцева поверхня золотника разом з внутрішньою частиною корпуса утворює пневматичну камеру, а лівий торець золотника контактує з пружиною, яка з іншого боку притискається механізмом задавання потрібного тиску. Механізм містить гвинт, що має можливість загвинчуватись в отвір в корпусі вздовж осі золотника, і зв’язаний з валом крокового двигуна, а сам двигун зафіксовано до корпусу.

Працює система наступним чином. Для налаштування заданого тиску подається відповідний сигнал на кроковий двигун, вал якого повертає гвинт, що створює умови для попереднього стискання пружини. В положенні, коли підвід перекрито золотником, в пневматичній камері і шинах - атмосферний тиск. Як тільки золотник зміщується праворуч, за рахунок налаштування пружини кроковим двигуном, утворюється дроселюючий отвір і від компресора тиск потрапляє в шини. Коли тиск в шині збільшується (візуально може контролюється по манометру), пневматична камера наповнюється повітрям, створюючи тиск на торцеву частину золотника, сила від тиску зміщує золотник ліворуч, стискаючі пружину, при цьому золотник починає перекривати дроселюючий отвір. Коли тиск в шині і в пневматичній камері стає таким, що сила на торці золотника врівноважує силу від дії пружини подача повітря в камеру шини припиняється. Якщо тиск в шині в наслідок різних причин знизиться, то тиск в пневматичній камері також зменшиться і це призведе до зміщення золотника праворуч і відкриттю дроселюючого отвору. Повітря від компресора буде поступати в шини до відновлення налаштованого значення тиску.

Запропонована система може працювати як в автоматичному режимі, так і в режимі ручного керування, при цьому є малогабаритною і забезпечує налаштування та підтримання тиску в кожній шині за рахунок установки описаних пристроїв на кожному колесі.

Запропонована система має практичне застосування у сфері транспортних засобів і є корисним доповненням для їх кращого функціонування і підвищення безпеки експлуатації.


Ключові слова


система автоматичного підтримання тиску в шинах

Посилання


1. http://www.mehanik.ru/page/tire_monitoring

2. https://www.hendrickson-intl.com/tiremaax