Устройство амортизатора автомобиля – Автомобильные амортизаторы. Разновидности амортизаторов, их устройство и принцип работы

Устройство амортизаторов автомобиля

Устройство амортизаторов автомобиляАмортизаторы – это важнейший элемент подвески любого автомобиля. Без них езда была бы неудобной из-за постоянной вертикальной вибрации кузова.

Амортизаторы гасят колебания пружин, торсионов или рессор, выполняя функции своеобразного демпфера.

Масса кузова машины распределена на подвеску таким образом, чтобы её пружины были постоянно сжаты. Благодаря этому каждое колесо может перемещаться вниз и вверх относительно кузова. В результате обеспечивается постоянный контакт каждого из колес с дорогой, даже когда автомобиль попадает в яму или на кочку.

Без амортизаторов контакт с дорожным покрытием не был бы постоянным по причине колебания пружин. Поэтому при неисправных амортизаторах водители начинают ощущать подпрыгивания на любой неровности и ухудшение управляемости даже на средней скорости.

Общее устройство амортизаторов автомобиля

Основным элементом конструкции амортизатора служит рабочий цилиндр с гидравлической жидкостью (смесь газа и жидкости или только газа). Внутри цилиндра располагается поршень с уплотнительными кольцами и специальными перепускными клапанами сжатия и отдачи. Они позволяют прокачивать смесь в свободную полость в момент её сжатия в цилиндре.

Амортизатор крепится к подвеске цилиндром, а к кузову посредством специального штока. Внутренняя полость цилиндра защищена пыльником или защитным кожухом. Выплескиванию смеси наружу препятствует специальная манжета с направляющей втулкой в верхней части цилиндра. По типу конструкции амортизаторы делятся на следующие группы:

  1. Двухтрубные амортизаторы (рис.1). Внутри внешней колбы размещен еще один цилиндр со смесью и поршнем. При сжатии жидкость через клапан поступает во внешнюю колбу, где создается дополнительное давление воздуха. При работе на отбой смесь из внешней колбы возвращается во внутренний цилиндр.
  2. Однотрубные амортизаторы (рис.2). Не имеют внешней колбы, процесс перетекания смеси организован через встроенные клапана сжатия и отбоя на поршне. В некоторых моделях наряду с клапанами предусмотрены специальные отверстия и канавки. Отделение масла от газа поршнем позволяет устанавливать такие амортизаторы штоком вниз или вверх.
Двухтрубный амортизатор автомобиля Однотрубный амортизатор автомобиля

Тип используемой рабочей смеси

  1. Гидравлические амортизаторы. Используют специальное масло и закачанный под высоким давлением (4-20 атм) воздух. До недавнего времени преобладали на рынке, однако в последние годы стали уступать газогидравлическим моделям.
  2. Газогидравлические амортизаторы. По конструкции идентичны предыдущему типу за исключением наличия специальных манжетов и прокладок, удерживающих газ внутри цилиндра под высоким давлением. Вместо воздуха в них часто используются инертные газы (например, азот).

Из последних технологических новинок стоит отметить разработку концерна General Motors. Американские инженеры предложили классическую однотрубную конструкцию амортизатора с особой жидкостью вместо масла. В ней содержатся магнитные частицы, мгновенно изменяющие вязкость смеси под воздействием магнитного поля. Это позволяет подвеске быстро подстраиваться под характер дорожного покрытия.

Устройство задних и передних амортизаторов автомобиля

Амортизатор — это один из основных элементов автомобиля, предохраняющий подвеску от колебаний кузова на плохой дороге и инерционных ударов. Каждая фирма, производящая транспортные средства, как правило, разрабатывает свою модель амортизаторов.

В основном это однотрубные, двухтрубные и гидравлические устройства. Выпускают также газонаполненные, регулируемые и другие системы предохранения автомобиля от ненужных толчков. В основном на современных авто применяются амортизаторы работающие по принципу гидравлики и гидропневматики. Именно от их работы зависит комфортность автомобиля и качество сцепления с дорогой.

Принцип работы таких амортизаторов основан на сжатии масляной жидкости поршнем, совершающим возвратно-поступательные движения. При движении поршня вниз, происходит вытеснение жидкости в корпус устройства через выпускной клапан. Воздух в верхней части цилиндра сжимается и отправляет поршень вниз. Масляная жидкость через возвратный клапан опять поступает в цилиндр.

Устройство переднего амортизатора

Все амортизаторы нуждаются в своевременной диагностике и регулярной замене. Их неисправности встречаются довольно часто. По данным опубликованным Общегерманским автомобильным клубом еще во второй половине прошлого века было установлено, что около 30% автомобилей частично имеют нерабочие амортизаторы. Степень сохранности подвески при этом резко уменьшается.

Это еще раз подтверждает утверждение о том, что экономия от покупки новых амортизаторов существенно сокращает срок службы подвески и влечет за собой более дорогой ремонт автомобиля. При грамотно проведенной диагностике вовремя можно решить многие последующие проблемы. По рекомендациям автосервисов диагностику амортизаторов следует проводить после каждых 20 тыс.км. пройденного пути.

Основными показателями возникновения необходимости в ремонте или замене амортизаторов являются неравномерный износ шин и снижение комфортности при движении автомобиля. Многие автолюбители используют весьма сомнительный способ определения годности амортизаторов. Нажимая на капот автомобиля, и раскачивая его невозможно достоверно определить степень износа этой детали, так как шарниры подвески изменяют скорость колебаний от слабого нажатия, и машина не всегда даст правильный ответ на этот своеобразный метод тестирования.

Устройство задних амортизатора

В двухтрубном амортизаторе гидравлического типа имеются два цилиндра. Меньший из них расположен внутри более большего по диаметру цилиндра. Между ними находится компенсационная полость. Внутри малого цилиндра перемещается поршень, который часть жидкости перемещает снизу полости вверх. В ходе движения поршня вверх снизу создается разрежение, и жидкость из компенсационной полости поступает под поршень.

При сжатии подвески происходит обратный процесс. Жидкость перетекает снизу поршня вверх и поступает в компенсационную полость. Двухтрубные амортизаторы устанавливают на любые автомобили. Единственный недостаток в конструкции в том, что жидкость при переходе через клапаны образует пену. Но этот недостаток вполне компенсируется простотой устройства амортизатора и легкостью его сборки.

Однотрубные амортизаторы с газовым наполнением

Устройство амортизатора автомобиля следующее: один цилиндр и отсутствие компенсационной полости. В связи с этим в амортизаторе присутствуют два поршня. Основной и разделительный. Добавочный поршень отделяет газ от жидкости. Работа такого амортизатора очень проста. При движении поршня вниз происходит сжатие газа. При движении вверх – расширение. Газовая подпорка не дает образовываться пене и не допускает процесса парообразования и последующей конденсации. Такие амортизаторы имеют повышенную чувствительность и предохраняют подвеску автомобиля даже от мелких колебаний.

Амортизатор, его назначение и роль в работе подвески автотранспорта

Увеличение скоростей движения современных автомобилей ограничивается в настоящее время не только мощностными характеристиками двигателя и типом трансмиссии,но,прежде всего,плавностью хода,устойчивостью и управляемостью,эффективностью торможения.

Такие показатели,как вертикальные и горизонтальные вибро ускорения, предельные скорости маневров «переставка» и «вход в поворот»,тормозной путь, время реакции водителя, существенно зависят от совершенства конструкции подвески и ее отдельных элементов. Только при строгом согласовании кинематики подвески и рулевой трапеции и их характеристик обеспечивается надежный контакт колеса с опорной поверхностью,особенно при высоких скоростях движения.

Подвеска транспортного средства(далее по тексту-автомобиль) согласно ОСТ 37. 001. 277–84 -это совокупность устройств, связывающих мостили колеса с рамой (кузовом) автомобиля и предназначенных для уменьшения динамических нагрузок,передающихся автомобилю при движении по неровностям опорной поверхности дороги,а так же обеспечивающих передачу всех сил и моментов, действующих между колесами и рамой (кузовом).

Подвеска состоит из направляющего, упругого демпфирующего устройств. Направляющее устройство обеспечивает передачу сил и моментов, действующих между колесами и рамой (кузовом) автомобиля, и определяет траекторию перемещения колесо относительно рамы (кузова). Упругое устройство, воспринимая по дрессоренную массу, служит для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых автомобилю при движении по неровностям дороги. Демпфирующее устройство (амортизаторы) предназначено для демпфирования колебаний подрессоренных и не подрессоренных частей автомобиля.

Амортизаторы в равной мере служат как для безопасности, так и комфортабельности движения автомобиля. Они должны соответствовать основным параметрам колебательной системы

Рис.1.1. Жесткое соединение колеса

(подрессоренной массе и жесткости упругих элементов подвески) и оптимальному соотношению сил сопротивления приходах сжатия и от боя в заданном режиме движения (скорость, дорога), предотвращая отрыв колес от дороги и гася колебания кузова.

Роль амортизаторов в подвеске автомобиля может быть проиллюстрирована реакцией его кузова на проезд единичной неровности высотой 100 мм при различном соединении колеса с кузовом.

При жестком креплении колеса к кузову удар, возникающий при наезде на неровность, лишь отчасти смягчается упругой шиной. Нарис.1.1 показано, как перемещается кузов в таком случае. Колебания имеют большую амплитуду и существенное вертикальное ускорение. Водитель и пассажиры испытывают при этом неприятные толчки.

Рис.1.2.Подвеска только супругим элементом

При введении в подвеску упругого элемента, такого как пружина или рессора, толчки, передаваемые на кузов, за счет сжатия пружины (или прогиба рессоры)значительно смягчаются, вертикальные ускорения уменьшаются. Однако после проезда неровности, пружина вместо того, чтобы вернуться к своей первоначальной длине, продолжает расширяться дальше из-за движения кузова вверх по инерции. Затем она вновь сжимается, и весь цикл повторяется. Колебания, как показано на рис .1.2, затухают постепенно за счет сил трения в подвеске до тех пор,пока пружина не придет в исходное состояние. Чем выше не ровность,тем дольше и с большей амплитудой происходят колебания кузова. На неровной дороге автомобиль с такой подвеской раскачивается во всех возможных направлениях,дела я управление автомобилем затруднительным, а движение-опасным.

Кроме того,может возникнуть резонанс,проявляющийся в нарастающем увеличении колебаний автомобиля при совпадении вынужденных(от неровности дороги)и собственных частот колебаний. Он зачастую сопровождается «пробоями» подвески–жестким и ударами по кузову. Для исключения подобных негативных явлений в подвеску вводят демпфирующий элемент–амортизатор. Он ограничивает скорость сжатия и расширения пружины,поглощая большую часть энергии и колебаний и превращая ее в тепловую.При проезде неровности,как и в предыдущем случае,пружина сжимается,а затем(после проезда неровности),когда она начинает расширяться, стремясь превзойти свою первоначальную длину,большую часть накопленной энергии поглощает амортизатор.Количеств циклов колебаний,показанных на рис.1.3,довозвращения пружины в исходное состояние составляет при этом 0,5- 1,5.

Рис.1.3.Подвеска супругим элементом

Таким образом, демпфирующие элементы гасят колебания кузова,вызванные неровностям и дороги и инерционными силами,а следовательно,уменьшают их воздействие на пассажиров и груз. Они также способствуют гашению колебаний не подрессоренных масс(мостов, балок, колес, шин, осей, ступиц, рычагов, колесных тормозных механизмов,частично пружин и амортизаторов)относительно кузова,улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.

При отсутствии надежного контакта колеса с дорогой,что бывает при неисправных амортизаторах, скорость движения автомобиля вынужденно снижается, тормозной путь увеличивается,повышается склонность к аквапланированию, ухудшаются курсовая устойчивость и управляемость автомобиля на повышенных скоростях движения [2,3], что способствует более интенсивному и неравномерному(пятнистому)износу шин.Врезультатеповышаетсяутомляемостьводителя и,как следствие,возрастает время его реакции.Кроме того,из-за худшего сцепления колес с дорогой теряется часть полезной мощности, в связи с чем снижается разгонная динамика автомобиля и увеличивается расход топлива.

На основе изложенного,амортизатор является устройством подвески, предназначенным для гашения колебаний подрессоренных и не подрессоренных частей автомобиля.

Исходя из назначения,основными требованиям и к амортизаторам являются:

  • обеспечение заданных показателей плавности хода и эффективности гашения колебаний на всех видах дорог и местности в эксплуатационном диапазоне скоростей автомобиля;
  • уменьшение вибраций при движении автомобиля по дорогам с незначительными неровностями;
  • снижение динамических нагрузок на раму (кузов) при резких перемещениях колес;
  • стабильность характеристик в широком диапазоне рабочих температур от минус 40 до + 120 оС;
  • высокая надежность.

Обеспечение указанных требований достигается соответствующим выбором параметров амортизатора и,в первую очередь,величиной его неупругого сопротивления.

38. Назначение, типы и устройство амортизаторов

Гасители колебаний служат для гашения колебаний упругого элемента. При движении автомобиля в результате наезда колес на неровности доро­ги возникают колебания кузова и колес, которые гасятся с помощью уст­ройства, называемого амортизатором. Его принцип действия сводится к превращению механической энергии колебаний путем трения жидкости в тепловую энергию с последующим ее рассеиванием. Применяемые на ав­томобилях амортизаторы делятся на телескопические (двухтрубные и од­нотрубные) и рычажные. Телескопические амортизаторы легче, чем ры­чажные, имеют развитую поверхность охлаждения, вследствие большого хода поршня при одинаковой энергоемкости работают при сравнительно невысоких давлениях рабочей жидкости, поэтому менее чув­ствительны к изнашиванию, утечкам, технологичны в производстве и хо­рошо компонуются на автомобиле.

Двухтрубный телескопический амортизатор. Сопротивление колебаниям в нем создается в результате перекачивания жидкости через калиброванные отверстия в его клапанах. При увеличении скорости относительных переме­щений моста и несущей конструкции автомобиля резко возрастает сопро­тивление амортизатора. Амортизаторы заполняют специальной жидкостью, вязкость которой мало зависит от температуры окружающей среды. Колеба­ния несущей конструкции состоят из хода сжатия, когда несущая конструк­ция и мост сближаются, и хода отдачи, когда несущая конструкция и мост расходятся. Сопротивление амортизатора имеет двухстороннее действие. Ходы сжатия и отдачи неодинаковы. Так, сопротивление при ходе сжатия составляет 20—25 % сопротивления хода отдачи, так как необходимо, чтобы амортизатор гасил в основном свободные колебания подвески при ходе от­дачи и не увеличивал жесткость упругого элемента при ходе сжатия. Рабочий цилиндр амортизатора и часть окружающе­го его корпуса резервуара заполнены жидкостью. Внутри цилиндра помещен поршень со штоком, к концу которого приварена проушина кре­пления с балкой моста или рычагами колеса. Сверху рабочий цилиндр закрыт направляющей штока, а снизу днищем, являющимся одновре­менно корпусом клапана сжатия. В поршне по окружностям разного диаметра равномерно расположены два ряда отверстий. Отверстия на большом диаметре закрыты сверху перепускным клапаном отдачи. От­верстия на малом диаметре закрыты снизу дисками клапана отдачи, поджатого пружиной. В нижней части цилиндра запрессован корпус клапана сжатия, состоя­щий из перепускного клапана сжатия, дисков клапана и пружины. В кор­пусе клапана сжатия, аналогично клапану отдачи, имеются два ряда отверстий, расположенных по окружностям большого и малого диаметра. Отвер­стия на большом диаметре закрыты сверху перепускным клапаном, а отверстия на малом диаметре закрыты снизу дисками клапана сжатия.

Во время плавного хода сжатия подвески шток и поршень, опускаясь вниз, вытесняют основную часть жидкости из подпоршневого пространст­ва в надпоршневое через перепускной клапан отдачи, имеющий слабую пружину и незначительное сопротивление. При этом часть жидкости, равная объему штока, вводимого в рабочий цилиндр через отверстия клапана сжатия, перетекает в полость резервуара. При резком ходе сжатия и большой скорости движения поршня от большого давления жидкости клапан сжатия открывается на большую величину, преодолевая сопротивление пружины, вследствие чего уменьшается сопротивление протеканию жидкости. Во время хода отдачи поршень движется вверх и сжимает жидкость, находящуюся под поршнем. Перепускной клапан отдачи закрывается, и жидкость через внутренний ряд отверстий и клапан отдачи перетекает в пространство под поршнем. Необходимое сопротивление амортизатора созда­ется жесткостью пружины дискового клапана отдачи. При этом часть жидкости, равная объему штока, выводимого из цилиндра, через отверстия наружного ряда и перепускной клапан сжатия из резервуара перетекает в рабочий цилиндр. При резком ходе отдачи жидкость открывает клапан отдачи на большую величину, преодолевая сопротивление своей пружины. Сопротивление амортизатора определяется размерами отверстий в корпусах клапанов отдачи и сжатия и усилиями их пружин.

Однотрубный амортизатор. В отличие от двухтрубного однотрубный амортизатор не имеет отдельного цилиндрического корпуса, его функции выполняет рабочий цилиндр. Поскольку шток, перемещающий поршень, вдвигаясь в цилиндр при ходе сжатия и выдвигаясь из него при отбое, из­меняет объем пространства, предназначенный для жидкости, для компен­сации изменения этого объема в однотрубном амортизаторе имеется спе­циальная камера, заполненная сжатым газом, распо­ложенная в глухом конце рабочего цилиндра. Данные амортизаторы также называют газонаполненными. Для того чтобы газ не смешивался с жидко­стью, его изолируют от жидкости поршнем либо мембраной. При конструкции, когда вся используемая жидкость постоянно находится в рабочем цилиндре и не сообщается с внешним резервуаром, как в двухтрубных амортизаторах, все отверстия и клапаны, через которые происходит прокачивание жидкости, выполняются в основном поршне амортизатора. В поршне имеется два ряда сквозных косо расположенных отверстий. Внутренние отверстия закрыты сверху клапаном сжатия, а снизу клапаном отбоя. Клапаны имеют одинаковые конструкции, но могут отличаться характеристиками открытия. Они состоят из нескольких стальных дисков одинаковой толщины, собранных в пакет, и прижаты к торцам поршня с помощью гайки на конце штока под поршнем. В прилегающих к поршню дисках в местах выхода отверстии внутреннего ряда выполнены калиброванные просечки, благодаря которым, между торцом поршня и вторым цельным диском клапана образуются калиброванные щели, через которые прокачивается жидкость в дроссельном режиме работы амортизатора. По мере увеличения скорости протекания жидкости через отверстия в поршне, которая пропорциональна скорости перемеще­ния штока амортизатора, давление жидкости на клапан увеличивается, диски клапана плавно изгибаются, постепенно увеличивая проходные се­чения отверстий. В однотрубных амортизаторах весь объем жидкости, пе­ретекающей из одной рабочей полости в другую, подвергается дросселированию.

Однотрубные амортизаторы имеют следующие преимущества перед двухтрубными:

  • лучшее охлаждение жидкости, так как обдуву подвергается непосред­ственно рабочий цилиндр;

  • при хорошем уплотнении газовой камеры не возникает эмульсирова­ние жидкости, следовательно, характеристики амортизатора более стабильные;

  • однотрубные амортизаторы можно устанавливать на автомобиле под любым углом, в том числе и штоком вниз, в последнем случае

  • уменьшается величина массы неподрессоренных частей.

К недостаткам однотрубных амортизаторов можно отнести: их относительно высокую стоимость из-за более сложной технологии изготовления и большую длину из-за наличия газовой камеры при одинаковом ходе штока(в сравнении с двухтрубным амортизатором).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *