Kravas automašīnas
Kravas automašīnu industrija ir konservatīva un jaunas tehnoloģijas tajā ienāk lēni. Tāpēc, kad Volvo Trucks piedāvāja pirmo neatkarīgo priekšējo balstiekārtu (IFS) kravas automašīnām, daudziem tas raisīja skepsi.
Galvenais inženieris Jāns Sakrisons (Jan Zachrisson) paskaidro, kāpēc neatkarīgās priekšējās balstiekārtas (independent front suspension – IFS) ieviešana 2012. gada rudenī sacēla tādu traci: „Mūsdienu balstiekārtās ir detaļas, kuru darbībā izmanto to pašu principu, kāds tika izmantots 18. gs. pajūgos. Priekšējās šasijas riteņu nodalīšana, lai tie varētu darboties neatkarīgi, lielas kravnesības kravas automašīnu nozarē ir jaunievedums.”
Pirms Jāns Sakrisons sāka darbu pie IFS, viņš bija iesaistīts esošās priekšējās šasijas pneimobalstiekārtas uzlabošanā jaunajam Volvo FH. Viņš agrāk darbojās Volvo Buses nodaļā un tur jau bija uzkrājis pieredzi darbā ar individuālajām balstiekārtām, jo autobusu industrijā šo tehnoloģiju izmanto jau gandrīz 30 gadus.
„Mūsdienu priekšējo šasiju atsperu un pneimobalstiekārtas ir tik labas, ka daudz uzlabojumu šīm iekārtām vairs nav iespējami. Ieviešot IFS, mēs sākam jaunu nodaļu pilnībā jaunā grāmatā un izmainām to, kā autovadītājs jūtas, vadot kravas automašīnu.”
Piedāvājot IFS, mēs sākam pirmo nodaļu pilnīgi jaunā grāmatā un mainām vadītāja izpratni par kravas automašīnu vadāmību.
IFS grāmatas melnrakstu Volvo Trucks prezentēja jau vairāk nekā pirms 10 gadiem. Tad tika uzzīmētas pirmās prototipa skices, bet izstrādes darbi patiesi sākās tikai 2008. gadā. Pēdējos piecus gadus Brūrs Lundgrēns (Bror Lundgren) ir vadījis aptuveni 15 cilvēku komandu, kas kopā ir izstrādājusi jauno tehnoloģiju.
„Mums tiks izvirzīts mērķis izstrādāt konstrukciju, kas padarītu Volvo kravas automašīnas par visvieglāk vadāmajām un visērtākajām pasaulē. Daļa darba jau bija paveikta, tāpēc mums bija ļoti labs pamats, uz kura balstīt savu darbu, taču priekšā vēl bija pati svarīgākā izstrādes daļa – pārvērst konceptu industriālā projektā,” paskaidro Brūrs Lundgrēns.
Brūrs Lundgrēns ir darbojies vieglo automašīnu neatkarīgo balstiekārtu industrijā, tāpēc tā nav nejaušība, ka tieši viņš tika izvēlēts vadīt Volvo Trucks IFS izstrādi.
Iekārtas pamatprincips gan vieglajām, gan kravas automašīnām ir vienāds: aprīkojot katru riteni ar neatkarīgu balstiekārtu, transportlīdzeklis kļūst stabilāks un tā „uzvedība” – paredzamāka.
Taču abu iekārtu dizaini atšķiras. Lielākie izaicinājumi Volvo Trucks inženieriem bija ierobežotā telpa un vajadzīgās amortizācijas cietības nodrošināšana.
Vieglajām automašīnām cietību nodrošina, izmantojot rāmi, pie kura ir piestiprināts tilts. Taču šāds risinājums kravas mašīnām nav pieejams divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, dzinējs atrodas vienā nodalījumā ar balstiekārtu. Otrkārt, rāmis, pie kura balstiekārta ir piestiprināta, ir novietots augstāk un tādējādi tālāk no ceļa seguma. Tāpēc kravas automašīnā cietību nav iespējams iegūt tādā pašā veidā, kā tā dabiski rodas vieglajām automašīnām.
Risinājums ir konstrukcija, kurā balstiekārtas kustīgās daļas tiek nostiprinātas ar diviem papildrāmjiem, kas piestiprināti zem dzinēja.
„Sānkustība nav pieļaujama, tāpēc mēs smagi strādājām, lai padarītu IFS rāmja uzbūvi iespējami cietāku,” skaidro Brūrs Lundgrēns.
„Kad mēs bijām beiguši testus pārbaudes stendos un sapratām, ka viss darbojas, kā paredzēts, jutāmies kā izcīnījuši milzu uzvaru,” viņš piebilda.
Pārbaudes stendu testi ir vairākas svarīgas pārbaudes, kas tiek veiktas Volvo Trucks izstrādes centrā Gēteborgā, Zviedrijā. Visā pārbaužu ēkā jaušama eļļas smarža un nepārtraukti dzirdami pīkstieni no milzīgā svārstību pārbaudes stenda hidrauliskās sistēmas.
„Mēs to saucam par T-Rex. Tas ir pasaulē lielākais svārstību pārbaudes stends. Tas sver vairāk par 1200 tonnām,” atklāj inženieris Emīls Skūgs (Emil Skoog), kurš pats arī strādā šajā ēkā.
Virzuļu un cilindru kopas dažādos intervālos krata tiltu, svārstību pārbaudes stendā pakļaujot IFS ekstremālai slodzei. Volvo Trucks izmēģinājumu poligonā Helleredā netālu no Gēteborgas no testa transportlīdzekļa iegūtie signāli, kas kontrolē kratīšanu, datu veidā tiek apkopoti.
„Izmēģinājumu poligonā ar testa transportlīdzekli tiek veiktas daudzas smagas braukšanas pārbaudes. Uz tilta ir izvietoti vairāki sensori, kas pārbaužu laikā uztver dažādu spēku iedarbību un jebkādu kustību,” skaidro Brūrs Lundgrēns.
Lai pārliecinātos, ka balstiekārta ir pietiekami izturīga, vibrāciju testa stendā slodze ir daudzkārt lielāka, nekā jebkad iespējams reālos apstākļos.
Šie dati tiek pārsūtīti un tad izmantoti svārstību pārbaudes stendā, šādi imitējot apstākļus pārbaudes poligonā. Simulācijai tiek izmantoti tikai tie dati, kas iegūti brīžos, kad testa transportlīdzeklis izmēģinājumu poligonā tika pakļauts vislielākajai slodzei. Šādi tiek optimizēts laiks, kas vajadzīgs pārbaudes veikšanai, jo netiek izmantoti dati no parastas braukšanas vai dīkstāves brīžiem.
„Lai pārliecinātos, ka balstiekārta ir pietiekami izturīga, svārstību pārbaudes stendā slodze ir daudzkārt lielāka nekā jebkad iespējams reālā situācijā,” skaidro Brūrs Lundgrēns.
Tilts svārstību pārbaudes stendā 10 nedēļu ilgajā pārbaužu ciklā tiek testēts simtiem reižu. Brūrs Lundgrēns paskatās uz testa tiltu stendā un izskaidro visu pārbaužu nozīmību.
„Tas ir mūsu pienākums pret klientu – veikt pārbaudes tik ilgi. līdz mēs esam pilnībā droši, ka balstiekārta ir gatava ražošanai. Ja mēs gatavojamies izmantot šo jauno tehnoloģiju arī turpmāk, ir svarīgi pārbaudīt, kā tā darbojas. Mums ir jādokumentē visas jauniegūtās zināšanas.”
Piecu gadu izstrādes rezultāts ir pasaulē pirmā sērijveidā ražotā IFS smagsvara kravas automašīnām. Kas gan ir lielākās šīs tehnoloģijas priekšrocības?
„Vadāmības rādītāji ir gluži vienkārši neiedomājami.” Kā automašīnas vadītājs Jūs tagad varat atslābināties pavisam citā veidā un salīdzinājumā ar līdzšinējo pieredzi, izmantojot ierasto priekšējo balstiekārtu, izjust vēl nebijušu drošību un stabilitāti,” stāsta Jāns Sakrisons
Brūrs Lundgrēns piekrīt un pielīdzina šīs atšķirības divām pludmales bumbām.
„Tiltos ar atsperu vai pneimobalstiekārtu Jūs sēžat uz pludmales bumbas, un Jums bieži vien jāizmanto visas maņas, lai saglabātu līdzsvaru. Ar IFS Jūs sēžat pašā bumbā un daudz ērtāk varat kontrolēt situāciju. Tas rada pastiprinātu drošības sajūtu.”
Automašīnas vadītājam jaunā veidā tiek samazināts saspringums braukšanas laikā, un salīdzinājumā ar ierastās priekšējās balstiekārtas izmantošanu vadītājs var izjust vēl nebijušu drošību un stabilitāti.
Balstiekārtā ir iebūvēts zobstieņa stūres mehānisms, kas uzlabo atbildes reakciju uz stūres kustībām un ir noteicošais faktors, lai automašīnas vadītājs spētu izbaudīt nepārspējamu vadāmību; arī šī tehnoloģija kravas automašīnu industrijā ir unikāla.
Svārstību pārbaudes stendā Emīls Skūgs sāk dienas pārbaužu programmu. Virzuļi sāk darboties, un tilts tiek kratīts uz augšu un uz leju. Pārbaudes stends atrodas uz grīdas, kas ir aprīkota ar pneimobalstiekārtu, un pārbaudes laikā, grīdai sakustoties, ir skaidri jūtamas viļņveidīgās kustības.
„Salīdzinājumā ar ierastajiem stūres mehānismiem zobstieņa stūres mehānisms ir daudz stingrāks, tāpēc atbildes uz stūres kustībām ir daudz izteiktākas. Laiks starp domu un rīcību ir īsāks, un tas vēl vairāk palielina kontroli un drošību,” papildina Jāns Sakrisons.
Brūrs Lundgrēns ir pārliecināts, ka ar IFS ieviešanu kravas automašīnu riteņu balstiekārtu inženierijas vēsturē ir sākta jauna nodaļa.
„Mums ir izdevies pilnībā mainīt sajūtu, ko rada kravas automašīnas vadīšana. Jāns Sakrisons saka, ka mēs esam uzrakstījuši pirmo nodaļu grāmatā, ko sauc IFS. Es esmu pārliecināts, ka tai būs vēl daudzas nodaļas.”
Inženieriem izaicinājums bija radīt sistēmu ar vairākām kustīgām detaļām, kas darbotos kā viena ierīce. Šis ir viņu piedāvātais risinājums.
1. Zobstieņa stūres mehānisma pastiprinātājs
Stūres kustības tiek pievadītas stūres mehānisma pastiprinātāja zobstienim. Kustība tiek novadīta uz abās pusēs esošajiem vilcējstieņiem, tad – uz stūres svirām. No stūres svirām kustība tiek novadīta uz tilta vārpstu, kas arī pagriež kravas automašīnas riteni.
2. Amortizatori
Trieciena spēks tiek slāpēts ar amortizatoriem, kas ir piestiprināti pie galvenā statņa kronšteina un pie šasijas rāmja augšdaļas.
3. Galvenais statnis
Augšējās un apakšējās atbalstsviras, amortizatori, tilta vārpstas, gaisa spilveni un stūres mehānisms ir piestiprināti pie galvenā statņa. Lai izturētu slodzi, galvenais statnis ir monolīts un veidots no ļoti izturīga materiāla. Balstiekārta ar pareizi noregulētu riteņa konstrukcijas un pulka slīpumu ļaus baudīt neaprakstāmu vadāmību, kā arī maksimāli mazinās riepu dilšanu.
4. Papildrāmja uzbūve
Augšējā un apakšējā atbalstsvira ir piestiprināta pie papildrāmja, kas visu konstrukciju notur vietā. Papildrāmis ir veidots no čuguna, un tas ir piestiprināts pie šasijas rāmja.
5. Divkāršās atbalstsviras
Priekšējie riteņi ir piestiprināti katrs savā galvenā statņa pusē un neatkarīgi piestiprināti pie šasijas ar vienu augšējo un vienu apakšējo atbalstsviru. Starp galveno statni un rāmi atrodas spirālatspere – tai jānes slodze un jāabsorbē kustības, kuras braukšanas laikā rada dažādi objekti uz braucamās ceļa daļas.