See õige tunne – sõltumatu esivedrustuse väljatöötamine

Ülesanne oli kindlalt piiritletud: töötada välja vedrustussüsteem, mis tugevdaks veelgi Volvo veokite liidrikohta juhitavuse ja mugavuse valdkonnas. Eesmärgini jõudmine oli tõeline katsumus.

Insener IFS-i katsetamas.

Volvo Trucksi sõltumatu esivedrustuse (IFS) väljatöötamine kestis üle kümne aasta.

Raputusseadme sisemus.

Volvo Trucksi raputusseade, suurim omataoline maailmas, aitab imiteerida katseraja tingimusi.

Veokitööstus on uue tehnoloogia suhtes konservatiivne. Seetõttu pani Volvo Trucks paljusid kulme kergitama, kui esitles esimest veokitele mõeldud sõltumatut esivedrustust.

Vaneminsener Jan Zachrisson selgitab, miks IFS 2012. aasta sügise esmaesitlusel sellist elevust tekitas. "Kohati põhinevad tänapäevased vedrustussüsteemid samal tehnoloogial, mis oli kasutusel ka 18. sajandi hobuvankrites. Šassii esiosa rataste lahutamine nii, et nad töötaksid sõltumatult, on raskeveokite puhul suur läbimurre.” 

Enne sõltumatu esivedrustusega tegelemist osales Jan Zachrisson uue Volvo FH senise šassii esiosa õhkvedrustuse uuendamises. Oma Volvo Buses taustaga oli tal ka varasemaid kogemusi töös sõltumatute vedrustussüsteemidega, sest seda tehnoloogiat on bussitööstuses kasutatud juba ligi 30 aastat.

„Tänapäeva šassii esiosa leht- ja õhkvedrustussüsteemid on nii head, et nende tehnikate puhul ei ole enam kuigi palju arenguruumi. IFS-i turuletoomisega kirjutame esimesed peatükid täiesti uuest raamatust ja muudame juhi arusaama sellest, mis tunne on veokiga sõita.”

IFS-i turuletoomisega kirjutame esimesed peatükid täiesti uuest raamatust ja muudame juhi arusaama sellest, mis tunne on veokiga sõita.

Jan Zachrisson

IFS-i vastutav vaneminsener

Volvo Trucks tutvustas IFS-i raamatu esimest visandit enam kui 10 aastat tagasi. Siis joonistati süsteemi esimesed prototüübid, kuid tõsine arendustegevus sai alguse alles 2008. aastal. Viimasel viiel aastal on Bror Lundgren juhtinud 15 inimesest koosnevat projektirühma ja üheskoos on välja töötatud uus tehnoloogia. 

„Meile anti ülesanne luua disain, mis teeks Volvo veokid juhitavuse ja mugavuse poolest maailma parimateks. Kuna osa tööd oli juba tehtud, oli meil tõeliselt hea platvorm, millele oma töös tugineda. Ent kõige olulisem arendustöö – üleminek lahenduselt tööstuslikule projektile – ootas veel ees,” selgitab Bror Lundgren.

Raputusseade.

Kuna IFS-i tehnoloogia on veokitööstuses täiesti uus, on süsteemi Volvo Trucksi raputusseadmega lugematu arv kordi testitud.

 

Ei ole juhus, et autotööstuses sõltumatu vedrustussüsteemi kogemusi omanud Bror Lundgren valiti juhtima Volvo Trucksi IFS-süsteemi arendust.

Süsteemi üldpõhimõte on sama nii sõiduauto kui ka veoki puhul – rataste sõltumatu vedrustus muudab sõiduki stabiilsemaks ja selle käitumise teel etteaimatavaks. 

Süsteemid erinevad aga disaini poolest. Suurim katsumus oli Volvo Trucksi inseneride jaoks ruum ja jäikus. 

Sõiduautos luuakse süsteemi jäikus raami kaudu, mille külge telg kinnitub. Veoki puhul on see lahendus aga võimatu kahel põhjusel. Esiteks asub mootor vedrustusega samas piirkonnas. Teiseks on raam, mille külge süsteem kinnitub, teepinna suhtes kõrgemal. Seetõttu ei saa sõiduauto loomulikku jäikust veokis taastada.

Lahenduseks on disain, milles süsteemi liikuvaid osi hoiavad koos kaks alusraami, mis järgivad mootori põhja kuju. 

Sõidukatsetused

Katseveok läbib mitmeid kurnavaid sõidukatseid Volvo Trucksi katseväljakul Hälleredis Rootsis.

„Mingit külgliikumist olla ei tohi, seega keskendusime väga põhjalikult sellele, et muuta IFS-süsteemi raami konstruktsioon võimalikult jäigaks,” selgitab Bror Lundgren.

„Kui olime teostanud oma seadmete katsed ja taibanud, et tehniline lahendus toimib soovitud viisil, oli see tohutu võit,” lisab ta.  

Seadmete katsed on tähtsad katsete seeriad, mida teostatakse Volvo Trucksi Göteborgi arendusosakonnas Rootsis. Katsekeskus lõhnab kergelt õli järele ja kogu keskuses võib kuulda pidevat signaalitamist, mis kostub hiiglaslikku raputusseadmesse viivast hüdraulikasüsteemist. 

„Me kutsume seda T-Rex’iks. See on maailma suurim raputusseade kogukaaluga üle 1200 tonni,” ütleb keskuses töötav katseinsener Emil Skoog. 

Kolbide ja silindrite süsteem raputab telge erinevate intervallide järel, rakendades IFS-süsteemile raputusseadmes äärmustlike jõude. Rappumist juhtivad andmed on saadud veokite katsetamisel Volvo Trucksi katseväljakul Göteborgi lähedal Hälleredis.

„Katsepolügoonil tehakse katsesõidukiga mitmesuguseid kurnavaid teekatseid. Teljel on hulk andureid, mis registreerivad katsete ajal jõude ja liikumisi,” selgitab Bror Lundgren.

Raputusseadmes on raamile rakendatav koormus palju suurem, kui see tegelikus kasutuses kunagi olla saaks, see tagab süsteemi piisava tugevuse.

Bror Lundgren

IFS-i projektijuht

Nende andmete ülekandmisel ja seejärel nende kasutamisel raputusseadmes saab taastada katsepolügooni tingimused. Kasutatavad andmed imiteerivad vaid osa katsepolügoonist, kus katseveokile rakendatakse kõige raskemaid koormusi. Nii saab katseid ajaliselt optimeerida, sest ebavajalikku sõitmist ja muud liiki seisakuaega on võimalik elimineerida.   

„Raputusseadmes on raamile rakendatav koormus palju suurem, kui see tegelikus elus kunagi olla saaks, et tagada süsteemi piisav tugevus,” selgitab Bror Lundgren. 

Telge katsetatakse raputusseadmes 10-nädalase katseperioodi vältel sadu kordi. Bror Lundgren vaatab üleval seadmes olevat katsetelge ja selgitab kõikide katsete olulisust.

 

Telgede katsetamine.

Telgesid katsetatakse raputusseadmes 10-nädalase katseperioodi vältel sadu kordi.

„Meil on oma klientide ees vastutus ning see tähendab katsetamist ja veel kord katsetamist seni, kuni oleme kindlad, et süsteem on tootmiseks valmis. Kuna kavatseme seda uut tehnoloogiat tulevikus kasutada, tuleb ka kontrollida, kuidas see töötab. Peame saadud info dokumenteerima."

Viie aasta arendustöö tulemus on maailma esimene seeriatootmises toodetud sõltumatu esivedrustus raskeveokitele. Kuid mis on selle uue tehnoloogia suurimad eelised? 

„Selle juhitavusomadused on lihtsalt murrangulise tähtsusega. Juhina saate te lõõgastuda täiesti teistmoodi ning see loob hoopis teise turvalisuse ja stabiilsuse tunde võrreldes tavapärase esivedrustusega,” selgitab Jan Zachrisson.  

Bror Lundgren nõustub sellega ja toob võrdluse kahe rannapalli vahel.

„Leht- või õhkvedrustusega telje puhul istud sa rannapalli otsas ja oled tasakaalu säilitamiseks sunnitud sageli kontrollima oma liigutusi meeleorganite abil. IFS-i puhul seevastu istud sa rannapalli sees ja omad paremat kontrolli oma olukorra üle. See loob suurema turvatunde.” 

Juhina saate lõõgastuda täiesti teistmoodi ning see loob hoopis teise turvalisuse ja stabiilsuse tunde tavalise esivedrustusega võrreldes.

Jan Zachrisson

IFS-i vastutav vaneminsener

Rooli tagasiside paranemine, mis on süsteemi integreeritud hammaslattrooli tulemus ehk siis tehnoloogia, mis on veokitööstuses täiesti ainukordne, on fantastiliste sõiduomaduste saamisel otsustav tegur.

Emil Skoog käivitab raputusseadmes selle päeva katseprogrammi. Kolvid hakkavad tööle ja katsetatav telg rapub üles-alla. Õhkvedrustusega põrand, millel seade seisab, liigub ja lainelisi liigutusi on selgelt tunda.

„Tavapärase rooliülekandega võrreldes on hammaslattülekandega roolisüsteem palju jäigem roolisüsteem ja annab palju otsesema tagasiside. Aeg mõtete ja tegude vahel on lühem ning see omakorda tugevdab kontrolli ja ohutuse tunnet,” lisab Jan Zachrisson.

Bror Lundgren on veendunud, et IFS-i kasutuselevõtuga on autotehnoloogia ajaloos kirjutamisel uus peatükk veokitööstuse rataste vedrustussüsteemi kohta.

„Meil on õnnestunud veokiga sõitmise tunne ümber defineerida. Jan Zachrissoni sõnul oleme kirjutanud esimese peatüki raamatust, mille pealkirjaks on IFS. Olen veendunud, et selles raamatus saab olema palju peatükke.” 

 

Raputusseade.

IFS-süsteemile rakendatakse äärmuslikke koormusi raputusseadmes, kus telge raputab kolbide ja silindrite süsteem. Koormuste talumiseks seisab raputusseade 1000-tonnisel õhkvedrustusega tsemendiplokil.

Kuidas see töötab: IFS-i peamised koostisosad

Disainerite jaoks oli suur katsumus luua erinevate liikuvate koostisosadega konstruktsioon, mis toimiks ühtse üksusena. Selline on nende lahendus.

1. Hammaslattroolivõimendi
Rooli liigutused kantakse üle hammaslattroolivõimendile. Seejärel kantakse liikumine üle rööpvardale ja kummalgi pool asuvatele kuulliigenditele ning seejärel roolihoobadele. Roolihoovalt läheb liikumine edasi rattavõllile, misjärel veoki ratas keerab.

2. Amortisaatorid
Löögienergia summutatakse amortisaatorite abil, mis on paigaldatud käänmikupoldi kronsteinile ja raamile selle peal.

3. Käänmikupolt
Ülemised ja alumised õõtshoovad, amortisaatorid, rattavõllid, õhkpadjad ja roolisüsteem on ühendatud käänmikupoldiga. Tugevale survele vastupidamiseks on risttala valmistatud ühes tükis ülitugevast materjalist. Konstruktsioonis on jälgitud ratta ja veopoldi õiget kallet ning see annab erakordse juhtimisvõime ja minimaalse rehvide kulumise.

4. Abiraam
Ülemised ja alumised õõtshoovad on kinnitatud abiraami külge, mis hoiab kogu konstruktsiooni paigas. Malmist alusraam on kinnitatud šassii raami külge.

5. Kaks õõtshooba
Mõlema külje esiratas on ühendatud käänmikupoldiga ja on sõltumatult kinnitatud raami külge ühe ülemise ja ühe alumise õõtshoova abil. Risttala ja raami vahel asuvale õhkvedru kannab koormust ja neelab neid dünaamilisi liigutusi, mida tekitavad teepinnas olevad takistused sõidu ajal.

Seotud artiklid

Volvo dünaamilise roolisüsteemi eelised juhi jaoks

Ideaalne stabiilsus suurel kiirusel, täielik juhitavus väikesel kiirusel ning oluliselt väiksem koormus lihastele ja liigestele. 2013. aastal turule toodud murranguline Volvo dünaamiline roolisüsteem (Volvo Dynamic Steering system –VDS) on paljude ...

Hübriidide revolutsioon – aastatepikkune uurimis- ja arendustöö

2011. aasta juunis andis Volvo Trucks kliendile üle esimese hübriidveoki. Nüüd on teedel üle 50 Volvo FE Hybridi. Nende veokite valmistamiseks on kulunud aastaid uurimis- ja arendustööd. Nüüd lubab Volvo Trucksi hübriidtehnoloogia paljutõotavat ...

Madalamate käikude kasutamine

Turule on jõudnud I-Shifti perekonna uus liige: roomekäikudega I-Shifti käigukast. Uued käigud võimaldavad paigalt võtta kuni 325-tonnise koormaga....

Filtreerige artikleid

5 true 5