Kamioni
Kamionska industrija je konzervativna kada je riječ o novoj tehnologiji. Zato je kompanija Volvo Trucks izazvala veliko čuđenje kada je predstavila prvi nezavisni prednji ovjes (IFS) za kamione.
Viši inženjer Jan Zachrisson objašnjava zašto je IFS izazvao takvo uzbuđenje kada je predstavljen u jesen 2012. "Dijelovi savremenih sistema ovjesa načelno se zasnivaju na istoj tehnologiji koja je korištena kod konjskih kočija u 18. stoljeću. Razdvajanje točkova u prednjoj šasiji tako da se mogu nezavisno okretati predstavlja revoluciju u razvoju teških kamiona.“
Prije nego što je Jan Zachrisson počeo raditi na IFS sistemu, učestvovao je na poboljšanju postojećeg prednjeg dijela šasije sa pneumatskim ovjesom za novi Volvo FH. Pošto je prethodno radio za Volvo Buses, iskusan je i u radu na sistemima nezavisnog ovjesa jer se ova tehnologija već skoro 30 godina koristi u autobuskoj industriji.
"Savremeni prednji dijelovi šasija sa lisnatim i pneumatskim ovjesom toliko su dobri da nema mnogo prostora za dalji razvoj ovih tehnologija. Uvođenjem IFS-a pišemo prva poglavlja u potpuno novoj knjizi i mijenjamo vozačevo shvatanje vožnje kamiona."
Uvođenjem IFS-a pišemo uvodna poglavlja potpuno nove knjige i mijenjamo poimanje vozača o tome kako je to voziti kamion.
Prvu radnu verziju knjige o IFS-u kompanija Volvo Trucks predstavila je prije više od 10 godina. U to vrijeme nacrtani su 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 projektujemo konstrukciju zbog koje će se, u svjetskim okvirima, kamioni Volvo najbolje ponašati na cesti 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 ovjesa u automobilskoj industriji, odabran da bude vođa razvoja IFS sistema kompanije Volvo Trucks.
Osnovni princip sistema isti je i kod automobila i kod kamiona – nezavisni ovjes točkova čini vozilo stabilnijim i predvidljivijim na cesti.
Međutim, sistemi se razlikuju kada je riječ o konstrukciji. Najveći izazov za inženjere kompanije Volvo Trucks bili su prostor i krutost.
Na automobilu se krutost sistema postiže preko okvira za koji je osovina pričvršćena. Međutim, ovo rješenje nije moguće na kamionu iz dva razloga. Prvi je taj što se motor nalazi u istim oblastima kao sistem ovjesa. Drugi je taj što je konstrukcija okvira za koju je sistem pričvršćen viša u odnosu na površinu ceste. Zato se prirodna krutost u automobilu ne može ponovo postići u kamionu.
Rješenje je u konstrukciji kod koje pokretne dijelove sistema drže dva pomoćna okvira koji prate donji dio motora.
"Ne smije biti bočnog pomjeranja, pa smo se najviše fokusirali na što veće ukrućivanje konstrukcije okvira IFS sistema", objašnjava Bror Lundgren.
"Bio je to ogroman uspjeh kada smo prošli testove na svojoj opremi i shvatili da će konstrukcija funkcionisati onako kako smo planirali", dodaje on.
Testovi na opremi važna su serija testova koji se sprovode u odjeljenju za razvoj kompanije Volvo Trucks u Geteborgu u Švedskoj. Cijeli pogon za testiranje malo se osjeća na ulje; osim toga, kroz cijeli pogon stalno se čuje buka iz hidrauličnog sistema koji vodi do džinovske opreme za ljuljanje.
"Zovemo je 'ti-reks'. To je najveća oprema za ljuljanje na svijetu. Njena ukupna težina veća je od 1200 tona", kaže inženjer za testiranje Emil Skoog koji radi u pogonu.
Sistem klipova i cilindara ljulja osovinu u različitim intervalima, izlažući IFS sistem ogromnim silama u opremi za ljuljanje. Signali koji kontrolišu ljuljanje prikupljaju se u obliku podataka iz testnog vozila na testnom poligonu kompanije Volvo Trucks u Hälleredu, u predgrađu Göteborga.
"Na terenu za testiranje, testirano vozilo se izlaže nizu zamornih probnih vožnji. Na osovini se nalazi niz senzora koji registruju sile i pomjeranja tokom testiranja", objašnjava Bror Lundgren.
Kako bismo obezbijedili dovoljnu čvrstoću sistema, u simulatoru ljuljanja broj opterećenja na strukturu znatno je veći nego što će ikada biti u stvarnosti.
Prenošenjem ovih podataka i njihovim korištenjem u opremi za ljuljanje, mogu se ponovo kreirati uvjeti na terenu za testiranje. Korišteni podaci samo simuliraju dijelove terena za testiranje gdje se testirano vozilo izlaže najvećim opterećenjima. Tako su testovi optimizirani sa stanovišta vremena jer se nepotrebna vožnja i drugi zastoji u radu mogu eliminisati.
"Na opremi za ljuljanje broj ciklusa opterećenja konstrukcije mnogo je veći nego što bi ikada bio u stvarnosti kako bi se osiguralo da sistem bude dovoljno čvrst", objašnjava Bror Lundgren.
Osovina je testirana više stotina puta na opremi za ljuljanje tokom perioda testiranja od 10 sedmica. 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 dokumentirati stečeno znanje.”
Rezultat petogodišnjeg razvojnog rada prvi je svjetski serijski proizvedeni IFS za kamione za teške radne uvjete. Međutim, koje su najveće prednosti ove nove tehnologije?
"Ponašanje na cesti je, jednostavno rečeno, revolucionarno. Kao vozač, možete se opustiti na potpuno drugačiji način, što izaziva potpuno drugačiji osjećaj bezbjednosti i stabilnosti u poređenju sa standardnim prednjim ovjesom", objašnjava Jan Zachrisson.
Bror Lundgren se slaže i upoređuje dvije lopte za plažu.
"Kada osovina ima lisnati ili pneumatski ovjes, vi sjedite na vrhu lopte za plažu i često se morate pomjerati u suprotnom smjeru, uz pomoć čula, kako biste održali ravnotežu. Kod IFS-a se nalazite u sredini lopte za plažu i bolje kontrolišete situaciju. Zato se osjećate bezbjednije."
Vi se, kao vozač, možete opustiti na potpuno nov način i to stvara potpuno drugačiji osjećaj bezbjednosti i stabilnosti u poređenju sa klasičnim prednjim ovjesom.
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 raditi, a testna osovina ljulja se gore-dolje. Zbog pomjeranja poda sa pneumatskim ovjesom na kome oprema stoji, jasno se osjećaju pomjeranja u vidu talasa.
"U poređenju sa standardnim upravljačkim mehanizmom, upravljač sa ozubljenom letvom i pužnim zupčanikom krući je upravljački sistem, što omogućava direktniji odaziv. Kraće je vrijeme između razmišljanja i djelovanja, što pojačava osjećaj kontrole i bezbjednosti", dodaje Jan Zachrisson.
Bror Lundgren je uvjeren da se uvođenjem IFS-a ispisuje novo poglavlje u projektovanju motornih vozila kada je riječ o sistemima ovjesa točkova u kamionskoj industriji.
"Uspjeli smo ponovo definisati osjećaj pri vožnji kamiona. Jan Zachrisson kaže da smo napisali prvo poglavlje u knjizi o IFS-u. Uvjeren sam da će ova knjiga imati brojna poglavlja.“
Za projektante je bio izazov da naprave konstrukciju sa nekoliko pokretnih komponenti koje će funkcionisati kao skladna jedinica. Ovo je njihovo rješenje.
1. Upravljački mehanizam sa zupčastom letvom
Pomaci volana prenose se na upravljački mehanizam sa zupčastom letvom. Pomjeranje se zatim prenosi na poprečne spone i kuglične zglobove na obje strane, a zatim na upravljačke poluge. Preko upravljačke poluge pomjeranje se prenosi na poluosovinu, te kamionski točak skreće.
2. Amortizeri
Energiju udaraca apsorbuju amortizeri montirani u nosač na rukavcu osovine i na gornjoj strani okvira šasije.
3. Rukavac osovine
Svi elementi: gornji i donji nosači, amortizeri, poluosovine, zračni jastuci ovjesa i upravljački sistem spojeni su na rukavac osovine. Da bi izdržao velika naprezanja, stub za osovinicu rukavca točka izrađen je u jednom komadu, od materijala velike čvrstoće. Pravilan podužni i poprečni ugao nagiba osovinice rukavca točka integralno su riješeni samom konstrukcijom, pa je ponašanje na cesti izvanredno, a trošenje guma minimalno.
4. Podkonstrukcija
Gornji i donji nosači montirani su na podkonstrukciju koja cijelu konstrukciju drži na svom mjestu. Konstrukcija pomoćnog okvira, izrađena od lijevanog željeza, pričvršćena je za okvir šasije.
5. Dvostruke upravljačke poluge
Prednji točkovi na svakoj strani spojeni su na rukavac osovine koji je nezavisno ovješen u strukturi šasije pomoću jedne gornje i jedne donje upravljačke poluge. Pneumatska opruga, postavljena između stuba za osovinicu rukavca točka i konstrukcije okvira, prenosi opterećenje i apsorbuje dinamička pomjeranja do kojih dolazi zbog nailaska na prepreke na površini ceste u vožnji.