FAQ амортизаторы
Назначение, устройство и характеристика амортизаторовАмортизатор служит для гашения колебаний кузова автомобиля и колёс автомобиля. Гашение колебаний происходит при перетекании жидкости из одной полости амортизатора в другую. Перетекание происходит через калиброванные отверстия, жидкость при перетекании создаёт сопротивление, которое зависит от вязкости жидкости. Механическая энергия переходит в тепловую. При работе амортизатора скорость перетекания жидкости достигает 20...30 м/с и он может нагреваться до 160 С и выше.
Основные требования к конструкциям амортизаторов:
- обеспечение заданных параметров плавности хода и эффективности гашения колебаний;
- уменьшение тряски на малых неровностях;
- разгрузка от динамических воздействий при резком перемещении колеса;
- надёжность в работе, в частности стабильность действия при различных режимах движения и длительное сохранение характеристик;
Заданные параметры плавности хода обеспечиваются правильным выбором коэффициента апериодичности (затухания колебаний), поскольку при этом создаётся рациональная зависимость между жёсткостью подвески (частотой собственных колебаний) и сопротивлением амортизаторов.
Конструкция амортизатора.Амортизаторы могут быть двухтрубными и однотрубными. Двухтрубные амортизаторы имеют рабочий цилиндр и резервуар, в который перетекает жидкость, в однотрубных амортизаторах есть только рабочий цилиндр. Так как в надпоршневом пространстве объём меньше (на объём штока, то жидкость перетекает в резервуар и гидроудар не происходит).
Внутри однотрубного амортизатора располагается дополнительный поршень, под которым находится закачанный газ. В амортизаторах низкого давления внутреннее давление газа составляет около 0,1 МПа; амортизаторах высокого давления – 1,0 МПа и выше. Эти амортизаторы называются газонаполненными, что не совсем правильно – оба амортизатора наполнены газом. В отличие от жидкости, газ может сжиматься и газ выполняет роль резервуара. Так как конструкция проще и корпус имеет одну стенку, то перенос тепла в окружающую среду идёт интенсивнее, чем в двухтрубном амортизаторе.
Все амортизаторы работают на сжатие и на растяжение. Характеристика амортизатора зависит от настройки клапанов.
На отечественные доноры устанавливаются амортизаторы всех типов. Подробное описании конструкции амортизаторов на примерах:
Передний
амортизатор автомобиля ВАЗ-2101. Амортизатор двухтрубный, низкого давления, двухстороннего действия.
Амортизатор состоит из трёх основных узлов – цилиндра
12 с днищем
2, поршня
10 со штоком
13 и направляющей втулки
21 с уплотнителями
17,
20 и манжетой
18. В поршне амортизатора имеются два ряда сквозных отверстий, расположенных по окружности и установлено поршневое кольцо
27. Отверстия наружного ряда сверху закрыты клапаном отдачи
29 с дисками
28,
28, гайкой
8, шайбой
26 и сильной пружиной
9. В днище цилиндра амортизатора расположен клапан сжатия с дисками
3,
4 и пружиной
5, обойма
6 и тарелка
7 которого имеют ряд сквозных отверстий. Цилиндр
12 заполнен амортизаторной жидкостью, вытеканию которой препятствует манжета
18 с обоймой
19, поджимаемая гайкой 15, которая ввёрнута в резервуар
11 с проушиной
1. Полость амортизатора. Заключённая между цилиндром
12 и резервуаром
11, служит для компенсации изменения объёма жидкости в цилиндре по обе стороны поршня. Объём жидкости изменяется из-за перемещения штока
13 амортизатора, защищённого кожухом
14.
При ходе колеса вверх поршень
10 движется вниз, шток
13 входит в цилиндр
12, а защитное кольцо
16 снимает грязь со штока. Давление, оказываемое поршнем на жидкость, вытесняет её по двум направлениям – в пространство над поршнем в компенсационную камеру
30. Пройдя через наружный ряд отверстий в поршне, жидкость открывает перепускной клапан
24 и поступает из-под поршня в пространство над ним. Часть жидкости, объём которой равен объёму вводимого в цилиндр штока, поступает через клапан сжатия в компенсационную камеру, повышая при этом давление находящегося в камере воздуха. При плавном сжатии жидкость в компенсационную камеру перетекает через специальный проход в диске
4 клапана сжатия. При резком сжатии поршень перемещается быстро и давление жидкости в цилиндре значительно возрастает. Под действием высокого давления прогибается внутренний край дисков
3 и
4, и поток жидкости проходит через кольцевую щель между тарелкой
7 и диском
4 клапана сжатия. В результате дальнейшее увеличение сопротивления амортизатора резко замедляется. Клапан сжатия разгружает амортизатор и подвеску от больших усилий, которые могут возникнуть при высокочастотных колебаниях и ударах во время движения по плохой дороге. Кроме того, он исключает возрастание сопротивления амортизатора при повышении вязкости амортизаторной жидкости в холодное время.
При ходе отдачи, поршень перемещается вверх и шток выходит из цилиндра амортизатора. Перепускной клапан
24 закрывается, и давление жидкости над поршнем увеличивается. Жидкость через внутренний ряд отверстий в поршне и клапан отдачи
29 поступает в пространство под поршнем. Одновременно под действием давления воздуха часть жидкости из компенсационной камеры также поступает в цилиндр амортизатора. При плавной отдаче клапан
29 закрыт, и жидкость проходит через пазы его дроссельного диска
25. При резкой отдаче скорость движения поршня увеличивается, под действием возросшего давления открывается клапан
29, и жидкость проходит через него. Клапан отдачи разгружает амортизатор и подвеску от больших нагрузок, возникающих при высокоскоростных колебаниях при движении автомобиля по неровной дороге. Клапан также ограничивает увеличение сопротивления амортизатора в случае возрастания вязкости жидкости при низких температурах. Сопротивление, создаваемое амортизатором при ходе сжатия, в четыре раза меньше, чем при ходе отдачи. Это необходимо для того, чтобы толчки и удары от дорожных неровностей в минимальной степени передавались на кузов автомобиля.
Передний
амортизатор автомобиля ВАЗ-2108. Телескопическая стойка передней подвески одновременно выполняет функции переднего амортизатора.
Корпус
23 телескопической стойки является резервуаром, в котором размещены все детали гидравлического амортизатора. Внутри корпуса стойки находится цилиндр
25, в нижней части которого расположен клапан сжатия, состоящий из корпуса
1, дисков
2 и
3, тарелки
4, пружины
32 и обоймы
31. В цилиндре находится поршень
27 со штоком
22 и двумя клапанами: перепускным и отдачи. Поршень выполнен из спечённых материалов, имеет два ряда сквозных отверстий (наружный и внутренний), расположенных по окружности. Наружный ряд отверстий закрыт сверху перепускным клапаном, состоящим из тарелки
26 и пружины
8. Внутренний ряд отверстий закрыт снизу клапаном отдачи, включающим в себя пружину
5, тарелку
6, диски
28 и
29, гайку
30. Поршень уплотняется в цилиндре пластмассовым кольцом
7, повышающим износостойкость цилиндра и поршня. В верхней части цилиндра расположена направляющая втулка
14 штока
22 с уплотнителями
15,
20 и манжетой
16. Во втулке установлена трубка
13, по которой сливается в компенсационную камеру
24 амортизаторная жидкость, прошедшая через зазор между направляющей втулкой и штоком. На штоке
22 внутри цилиндра размещён гидравлический буфер отдачи и приварена специальная втулка
9. Буфер состоит из плунжера
11 и пружины
12, которая поджимает плунжер к выступу
10 цилиндра.
Гидравлический буфет ограничивает перемещение штока при ходе отдачи. В цилиндре
25 находится амортизаторная жидкость, вытеканию которой препятствуют манжета
16 с обоймой
21, поджимаемая гайкой
15, которая ввёрнута в корпус телескопической стойки. Защитное кольцо
19 очищает шток поршня от грязи при его движении внутрь цилиндра. В верхней части корпуса стойки размещена опора
17, в которую упирается буфер сжатия, ограничивающий ход колеса вверх. При ходе сжатия жидкость из-под поршня проходит в пространство над ним через перепускной клапан, а в компенсационную камеру
24 через клапан сжатия. При плавном сжатии жидкость перетекает в компенсационную камеру только через вырезы в диске
3 клапана сжатия, который находится в закрытом состоянии. При резком сжатии жидкость отжимает внутренние края дисков
2 и
3 проходит через кольцевую щель между тарелкой
4 и диском
3 открытого клапана сжатия.
При ходе отдачи жидкость поступает под поршень из пространства над ним через клапан отдачи, а из компенсационной камеры – через клапан сжатия. При плавной отдаче жидкость проходит через пазы дроссельного диска
28 клапана отдачи, находящегося в закрытом состоянии. При резкой отдаче клапан отдачи открывается и жидкость проходит через него.
Ограничение хода отдачи осуществляется гидравлическим буфером отдачи. При ходе отдачи, когда втулка
9 штока ещё не упирается в плунжер
11 буфера отдачи, полости над плунжером и под ним свободно сообщаются через зазор между плунжером и штоком
22, не создавая дополнительного сопротивления движению поршня
27. При упоре втулки
9 штока в торец плунжера
11 перекрывается зазор между плунжером и штоком, и плунжер вместе со штоком перемещается вверх. В этом случае жидкость из пространства над плунжером проходит в пространство под ним через калиброванный зазор между плунжером
11 и цилиндром
25, испытывая сопротивление. Причём сопротивление истечению жидкости через калиброванный зазор изменяется постепенно и возрастает с увеличением хода отдачи за счёт увеличения длины калиброванного зазора. Постепенное нарастание сопротивления обеспечивает плавное ограничение хода отдачи, что исключает передачу значительных нагрузок на подвеску и кузов и повышает плавность хода автомобиля.
Конструкция и схема работы заднего однотрубного амортизатора ВАЗ-2108.Слева – конструкция амортизатора. В центре – схема работа при сжатии. Справа – схема работа при отбое. P1 – низкое давление жидкости; Р2 – высокое давление жидкости; З3 – давление воздуха
Газонаполненный амортизатор – однотрубный, высокого давления. Амортизатор состоит из рабочего цилиндра
7, поршня
4 со штоком
1 и узла уплотнения
2 высокого давления. На поршне размещены два клапана – сжатия
3 и отдачи
5.
Внутри цилиндра амортизатора находятся рабочая полость
9, заполненная амортизаторной жидкостью и компенсационная камера
8, заполненная газом. Камера компенсирует изменение объёма рабочей жидкости в рабочей полости при её нагреве и охлаждении, при входе штока поршня в цилиндр и выходе из него за счёт изменения объёма сжатого газа в камере. Газ и жидкость разделены плавающим поршнем
6, который ограничивает рабочую полость
9.
В процессе работы амортизатора жидкость перетекает через каналы переменного сечения, выполненные в поршне
4 и клапаны сжатия
3 и отдачи
5. При ходе отдачи поршень
4 перемещается вниз, и жидкость из-под поршня перетекает в полость над поршнем через клапан отдачи
5, испытывая при этом сопротивление. Давление сжатого газа перемещает разделительный поршень
6 вниз, компенсируя изменение объёма жидкости вследствие выхода штока
1 из цилиндра амортизатора.
При ходе сжатия поршень
4 перемещается вверх, и жидкость из надпоршневого пространства перетекает в полость под поршнем через клапан сжатия
3, также испытывая сопротивление. Давление жидкости перемещает вверх разделительный поршень, который сжимает газ в компенсационной камере
8 и компенсирует изменение объёма жидкости в рабочей полости амортизатора из-за входа штока внутрь цилиндра.
Амортизаторы Ohlins от квадроциклов, левый – передний, правый – задний.
Амотризаторы с большим ходом:
Верхний амортизатор – гидравлический с компенсационным резервуаром, нижний амортизатор – воздушный.
При правильной настройке пружин и клапанов, система амортизатор-пружина обеспечивает постоянный контакт колеса с дорогой без отрыва.