Kamioni
Kamionska industrija je konzervativna kada je reč o novoj tehnologiji. Zato su se mnogi mrštili kada je firma Volvo Trucks predstavila prvo kamionsko nezavisno prednje oslanjanje (IFS).
Viši inženjer Jan Sakrison objašnjava zašto je IFS izazvao takvo uzbuđenje kada je predstavljen u jesen 2012. „Delovi savremenih sistema oslanjanja se načelno zasnivaju na istoj tehnologiji koja je korišćena kod konjskih kočija u 18. veku. Razdvajanje točkova u prednjem delu šasije, tako da funkcionišu nezavisno, revolucija je u kamionskom transportu u teškim uslovima.“
Pre nego što je Jan Sakrison počeo da radi na IFS sistemu, učestvovao je na poboljšanju postojećeg prednjeg dela šasije sa vazdušnim oslanjanjem za novi Volvo FH. Pošto je prethodno radio za Volvo Buses, iskusan je i u radu na sistemima nezavisnog oslanjanja jer se ova tehnologija već skoro 30 godina koristi u autobuskoj industriji.
„Savremeni prednji delovi šasija sa lisnatim i vazdušnim oslanjanjem toliko su dobri da nema mnogo prostora za dalji razvoj ovih tehnologija. Uvođenjem IFS-a pišemo prva poglavlja u potpuno novoj knjizi i menjamo vozačevo shvatanje vožnje kamiona.“
Uvođenjem IFS-a pišemo prva poglavlja u potpuno novoj knjizi i menjamo vozačevo shvatanje vožnje kamiona.
Prvu radnu verziju knjige o IFS-u firma Volvo Trucks predstavila je pre više od 10 godina. U to vreme su nacrtani prvi prototipovi sistema, ali je ozbiljan rad na razvoju zapravo počeo tek 2008. Proteklih pet godina Bror Lundgren je vodio projektni tim od 15-ak ljudi koji je razvio novu tehnologiju.
„Dobili smo zadatak da napravimo konstrukciju zbog koje će se, u svetskim okvirima, Volvo kamioni najbolje ponašati na putu i biti najudobniji. Pošto je jedan deo posla već bio urađen, imali smo zaista dobru platformu za svoj posao, ali je i dalje pred nama bio najvažniji razvojni posao – prelazak sa koncepcije na industrijski projekat“, objašnjava Bror Lundgren.
Nije slučajno to što je Bror Lundgren, sa svojim iskustvom u radu na sistemima nezavisnog oslanjanja u automobilskoj industriji, odabran da bude vođa razvoja IFS sistema firme Volvo Trucks.
Osnovni princip sistema je isti i kod automobila i kod kamiona – nezavisno oslanjanje točkova čini vozilo stabilnijim i predvidljivijim na putu.
Međutim, sistemi se razlikuju kada je reč o konstrukciji. Najveći izazov za Volvo Trucks inženjere bili su prostor i krutost.
Na automobilu se krutost sistema postiže preko okvira za koji je osovina pričvršćena. Međutim, ovo rešenje nije moguće na kamionu iz dva razloga. Prvi je taj što se motor nalazi u istim oblastima kao sistem oslanjanja. Drugi je taj što je konstrukcija okvira za koju je sistem pričvršćen viša u odnosu na površinu puta. Zato se prirodna krutost u automobilu ne može ponovo postići u kamionu.
Rešenje je u konstrukciji kod koje pokretne delove sistema drže dva pomoćna okvira koji prate donji deo motora.
„Ne sme biti bočnog pomeranja, pa smo se najviše fokusirali na što veće ukrućivanje konstrukcije okvira IFS sistema“, objašnjava Bror Lundgren.
„Bio je to ogroman uspeh kada smo prošli testove na svojoj opremi i shvatili da će konstrukcija funkcionisati onako kako smo planirali“, dodaje on.
Testovi na opremi su važna serija testova koji se sprovode u odeljenju za razvoj firme Volvo Trucks u Geteborgu, u Švedskoj. Ceo pogon za testiranje se malo oseća na ulje; osim toga, kroz ceo pogon se stalno čuje buka iz hidrauličkog sistema koji vodi do džinovske opreme za ljuljanje.
„Zovemo je ’ti-reks’. To je najveća oprema za ljuljanje na svetu. Njena ukupna masa je veća od 1.200 tona“, kaže inženjer za testiranje Emil Skog koji radi u pogonu.
Sistem klipova i cilindara ljulja osovinu u različitim intervalima, izlažući IFS sistem ogromnim silama u opremi za ljuljanje. Signali kojima se kontroliše ljuljanje sakupljaju se u vidu podataka i od testiranog vozila na terenu za testiranje firme Volvo Trucks u Heleredu izvan Geteborga.
„Na terenu za testiranje, testirano vozilo se izlaže nizu zamornih probnih vožnji. Na osovini se nalazi niz senzora koji registruju sile i pomeranja tokom testiranja“, objašnjava Bror Lundgren.
Na opremi za ljuljanje je broj ciklusa opterećenja konstrukcije mnogo veći nego što bi ikad bio u stvarnosti kako bi se obezbedilo da sistem bude dovoljno čvrst.
Prenošenjem ovih podataka i njihovim korišćenjem u opremi za ljuljanje, mogu se ponovo kreirati uslovi na terenu za testiranje. Korišćeni podaci samo simuliraju delove terena za testiranje gde se testirano vozilo izlaže najvećim opterećenjima. Tako su testovi optimizovani sa stanovišta vremena jer se nepotrebna vožnja i drugi zastoji u radu mogu eliminisati.
„Na opremi za ljuljanje je broj ciklusa opterećenja konstrukcije mnogo veći nego što bi ikad bio u stvarnosti da bi se obezbedilo da sistem bude dovoljno čvrst“, objašnjava Bror Lundgren.
Osovina je testirana više stotina puta na opremi za ljuljanje tokom perioda testiranja od 10 nedelja. Bror Lundgren posmatra testiranu osovinu na opremi za testiranje i objašnjava važnost svih testova.
„Odgovorni smo prema svojim kupcima, zbog čega neprestano testiramo sistem sve dok ne budemo sigurni da je spreman za proizvodnju. Pošto ćemo ovu novu tehnologiju koristiti i ubuduće, važno je i da potvrdimo kako radi. Moramo da dokumentujemo stečeno znanje.“
Rezultat petogodišnjeg razvojnog rada je prvi svetski serijski proizvedeni IFS za kamione za teške radne uslove. Međutim, koje su najveće prednosti ove nove tehnologije?
„Ponašanje na putu je, jednostavno rečeno, revolucionarno. Kao vozač, možete se opustiti na potpuno drugačiji način, što izaziva potpuno drugačiji osećaj bezbednosti i stabilnosti u poređenju sa standardnim prednjim oslanjanjem“, objašnjava Jan Sakrison.
Bror Lundgren se slaže i upoređuje dve lopte za plažu.
„Kada je oslanjanje osovine lisnato ili vazdušno, vi sedite na vrhu lopte za plažu i često morate da se pomerate u suprotnom smeru, uz pomoć čula, kako biste održali ravnotežu. Kod IFS-a se nalazite u sredini lopte za plažu i bolje kontrolišete situaciju. Zato se osećate bezbednije.“
Kao vozač, možete se opustiti na potpuno novi način, što izaziva potpuno drugačiji osećaj bezbednosti i stabilnosti u poređenju sa standardnim prednjim oslanjanjem.
Poboljšanje povratne sprege volana, što je rezultat upravljača sa ozubljenom letvom i pužnim zupčanikom integrisanog sa sistemom – tehnologija koja je takođe potpuno jedinstvena u kamionskoj industriji – odlučujući je faktor za fantastične vozne karakteristike.
Na opremi za ljuljanje Emil Skoog započinje dnevni program testiranja. Klipovi počinju da rade i testirana osovina se ljulja gore-dole. Usled pomeranja vazdušno oslonjenog poda na kome oprema stoji, jasno se osećaju pomeranja u vidu talasa.
„U poređenju sa standardnim upravljačkim prenosnikom, upravljač sa ozubljenom letvom i pužnim zupčanikom je krući upravljački sistem, što omogućava direktniji odziv. Vreme između razmišljanja i delovanja je kraće, što pojačava osećaj kontrole i bezbednosti“, dodaje Jan Sakrison.
Bror Lundgren je uveren da se uvođenjem IFS-a ispisuje novo poglavlje u projektovanju motornih vozila kada je reč o sistemima za oslanjanje točkova u kamionskoj industriji.
„Uspeli smo da redefinišemo osećaj pri vožnji kamiona. Jan Sakrison kaže da smo napisali prvo poglavlje u knjizi o IFS-u. Uveren sam da će ova knjiga imati mnogo poglavlja.“
Za konstruktore je bio izazov da naprave konstrukciju sa nekoliko pokretnih komponenti koje će funkcionisati kao skladna jedinica. Ovo je njihovo rešenje.
1. Servo upravljački prenosnik sa ozubljenom letvom i pužnim zupčanikom
Pomeranje volana se prenosi na servo upravljački prenosnik sa ozubljenom letvom i pužnim zupčanikom. Pomeranje se zatim prenosi na poprečne spone i kuglične zglobove na obe strane, a zatim na upravljačke poluge. Preko upravljačke poluge pomeranje se prenosi na poluosovinu, pa kamionski točak skreće.
2. Amortizeri
Udarnu energiju apsorbuje amortizer koji se pričvršćuje za nosač na stubu za osovinicu rukavca točka i za okvir šasije sa gornje strane.
3. Stub za osovinicu rukavca točka
Gornji i donji potporni kraci, amortizeri, poluosovine, vazdušni jastuci i upravljački sistem povezani su sa stubovima za osovinice rukavaca točkova. Da bi izdržao velika naprezanja, stub za osovinicu rukavca točka je izrađen u jednom komadu, od materijala velike čvrstoće. Pravilan podužni i poprečni ugao nagiba osovinice rukavca točka integralno su rešeni samom konstrukcijom, pa je ponašanje na putu izvanredno, a habanje pneumatika minimalno.
4. Konstrukcija pomoćnog okvira
Gornji i donji potporni kraci su montirani na konstrukciji pomoćnog okvira koja fiksira čitavu konstrukciju. Konstrukcija pomoćnog okvira, izrađena od livenog gvožđa, pričvršćena je za okvir šasije.
5. Dvostruke upravljačke spone
Prednji točkovi su povezani sa stubovima za osovinice rukavaca točkova na obe strane, a oni su nezavisno oslonjeni o konstrukciju šasije preko jednog gornjeg i jednog donjeg upravljačkog kraka. Vazdušni jastuk, postavljen između stuba za osovinicu rukavca točka i konstrukcije okvira, prenosi opterećenje i apsorbuje dinamička pomeranja do kojih dolazi usled nailaska na prepreke na površini puta u vožnji.