Принцип работы амортизаторов: Автомобильные амортизаторы. Разновидности амортизаторов, их устройство и принцип работы

Содержание

Принцип действия амортизатора

Назначение

Амортизатор нужен для гашения ударов и толчков, которые получает корпус автомобиля через колеса, во время движения. Кроме того, амортизатор обеспечивает надежный контакт колес автомобиля с дорожным покрытием. Так что его назначение – не только комфорт, но и безопасность.

Первые автомобили не были оборудованы амортизаторами. Их функцию выполняли рессоры – вибрации гасились за счет трения стальных листов друг о друга. В связи с тем, что скорость, с которой автомобили могли передвигаться, постоянно росла, для комфорта и безопасности приходилось придумывать новые системы. Так, амортизаторы существовали в виде пакета сжатых фрикционных дисков. Это работало следующим образом: диски поворачивались относительно друг друга с усилием, за счет которого и гасились вибрации. От такой конструкции спустя какое-то время пришлось отказаться, так как диски перегревались и быстро изнашивались.

Выход был найден в 20-е годы XX века. Решением проблемы стало использование жидкости, которая гасила вибрации кузова, перемещаясь под давлением из одной емкости в другую.

Устройство и принцип работы

По своей конструкции амортизаторы можно разделить на несколько основных типов. По структуре их обычно делят на одно– и двухтрубные.

Амортизаторы различаются и характером жидкости, которой они наполнены: гидравлические и газовые (с гидравлическим газовым подпором). Существуют и просто газовые амортизаторы, газ в которых находится под очень высоким давлением (порядка 60 атм), но применяются они крайне редко. Принцип же работы у всех типов примерно одинаковый.

Чтобы понять, как работает амортизатор, а точнее – на что эта работа направлена, нужно представлять себе его взаимодействие с другими частями подвески и кузова автомобиля. Итак, амортизатор предназначен для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента. В качестве такого элемента может выступать пружина амортизатора,которая закрепляется на нем.  Такая конструкция называется стойкой амортизатора. Ее верхняя часть соединена с кузовом машины, а нижняя – с рычагом.  Поэтому то, насколько кузов и пружина будут плавно подниматься и опускаться, напрямую зависит от плавности движения деталей самого амортизатора.

Теперь остановимся подробнее на общем устройстве амортизаторов. Работа амортизатора основывается на гидравлическом сопротивлении, или сопротивлении газа. В качестве жидкости выступает масло. Существуют разновидности амортизаторов, в которых помимо масла сопротивление дает сжимающийся и разжимающийся газ.

Сам амортизатор можно условно разделить на цилиндр и поршень. Внутри цилиндра, в зависимости от модификации, находятся камеры либо с маслом и газом, либо с маслом и воздухом. В обоих случаях поршень ходит внутри цилиндра, поднимаясь и опускаясь. В первом случае – поршень перемещается с сопротивлением, которое создается за счет перетекания масла через клапаны в другую камеру. Во втором – поршень сопротивляется давлению, которое оказывает сжимающаяся камера с газом. Важно понимать, что такое сопротивление происходит от того, что газ довольно плохо сжимается и разжимается. Получается, что за счет этих сопротивлений и происходит плавное, размеренное движение поршня, что в результате приводит к гасящему толчки эффекту.

Эксплуатация

Определить неполадки, связанные с работой амортизатора не представляет особого труда: при попадании на кочки автомобиль заметно трясет, слышны характерные постукивания. Основной проблемой, связанной с приходом этого устройства в негодность, является то, что процесс этот происходит постепенно, за исключением газо-масляных амортизаторов, которые за счет своей конструкции могут выйти из строя мгновенно. Таким образом, водитель может приспособиться к изменяющемуся поведению автомобиля и не спешить с ремонтом.

Тем временем, увеличивается и тормозной путь и износ покрышек, ухудшается рулевое управление. С одной стороны – мелочи, с другой,  при экстренной ситуации неисправность амортизаторов может значительно повлиять на ее исход.

На автомобилях, которые оборудованы электронными системами торможения (ABS, EBD и т. д.), неисправные амортизаторы часто приводят к сбоям в электронике.

Принцип работы амортизатора автомобиля видео. Однотрубный амортизатор перевернутой конструкции. Для чего нужны амортизаторы в автомобиле.

Устройство амортизатора полностью соответствует функционалу подвески, обеспечивая комфортное передвижение по дорогам с различным покрытием и состоянием. Основным узлом является цилиндр с поршнем, перепускными клапанами. От состава смеси, наполняющей цилиндр, зависит надежность контакта колес с дорогой . Существуют гидравлические, гидропневматические модификации, дублирующие механическую пружину, которая присутствует в некоторых моделях. «Мягкая» подвеска необходима для неровных дорог, «жесткая» лучше держит автомобиль на дороге в городском цикле.

Наши клиенты найдут, где цена сначала, но они предлагают качество на самом высоком уровне.


Серия В4, ниже которого предлагает верхнее двустенные амортизаторы газа-жидкость, может быть просто определена в качестве верхнего демпфера в оригинальном качестве, точно такое же качество, как они установлены амортизаторы производства автомобилей.


Эти амортизаторы могут быть определены как «волк в овечьей шкуре,» за пределы не известны, но обеспечивают превосходную езду даже в агрессивном стиле вождения, они подходят для тех, кому не нужно, чтобы показать другим, что у них есть что-то лучше для тех, кто просто Просто знайте, что они есть, и что они могут рассчитывать на это.


Полное шасси, состоящее из четырех высокопроизводительных подпружиненных спортивных глушителей, все от одного производителя.

Двухтрубный амортизатор

Устройство стойки двухтрубного типа преобладает на рынке. Гидравлическая смесь при сжатии перетекает из цилиндра меньшего диаметра в больший, сжимает находящийся там воздух. При отбое открывается клапан, жидкость возвращается во внутреннюю колбу. Основными характеристиками масла/газа, использующихся для наполнения колбы, являются несжимаемость, вязкость.


Регулируемое по высоте шасси, объединяющее верхние линейные амортизаторы с одной оболочкой и спортивные пружины с возможностью регулировки высоты света автомобиля. Идеальный выбор для тех, кто хочет получить максимальную отдачу от своей машины. Это шасси не только улучшит внешний вид автомобиля, уменьшив легкость автомобиля до такой степени, в какой вы хотите его уменьшить, но также предлагает значительно лучшие характеристики вождения, чтобы максимально использовать характеристики вашего автомобиля.

Недостатком схемы является излишнее насыщение смеси воздухом, поскольку, она перетекает из цилиндра в цилиндр через разные клапаны (явление аэрации). При движении машины механическая энергия (колебания корпуса на неровностях дороги) преобразуется в тепловую (расширение/сжатие гидравлической смеси). Двойной корпус хуже охлаждается, поэтому, данное устройство амортизатора недостаточно эффективно. Двухтрубные модели не могут устанавливаться с нижним положением штока, поскольку это гарантирует неправильную работу.


Высота и жестко регулируемое шасси, объединяющее верхние линейные амортизаторы с одной оболочкой и спортивные пружины с возможностью регулировки высоты и демпфирования автомобиля. Уникальный выбор для водителя, который хочет настроить свой автомобиль точно так, как он воображает. Начиная с четкой высоты автомобиля и жесткости подвески, все в ваших руках. Агрессивный внешний вид автомобиля в сочетании с высокой производительностью шасси принесет вам именно то, что вы хотите — великолепный и, прежде всего, красивый и безопасный автомобиль, за которым все поворачиваются.

Однотрубная стойка

Устройство амортизатора однотрубного типа отличается от предыдущего варианта встроенными в поршень клапанами (система De Carbon). При использовании гидропневматической смеси газ отделяется от жидкости плавающим поршнем. Охлаждение данной конструкции происходит эффективнее, однако, усложняется конструкция клапанов. В определенных модификациях используются отверстия, канавки. Автомобиль, использующий данное устройство амортизатора, увереннее «держит дорогу». При одинаковых габаритах однотрубная модель имеет больший объем рабочей камеры. Отделение газа поршнем позволяет использовать любые варианты установки (шток вверх/шток вниз). При этом неподрессоренная масса автомобиля снижается.

Сравнение продуктов в каталоге велосипедов

К настоящему времени нет отзывов, Вы можете стать первым. Добавьте продукты, которые вы хотите сравнить друг с другом, используя кнопку «Сравнить» для каждого продукта.

Подвеска — материальная мечта
Активная подвеска, которая ухаживает за нашим комфортом, а также безопасность обработки в прочной местности, уже не просто мечта, а реальность, по крайней мере, в виде вилки практически на каждом горном велосипеде и почти на каждом велосипеде. Поэтому желательно знать несколько основных фактов о том, как это работает и что он составляет.

Недостатками такой стойки являются:

  1. уязвимость – узел чувствителен к механическим повреждениям, любая вмятина корпуса гарантирует необходимость замены
  2. интенсивный теплообмен – однотрубные стойки зависимы от окружающей температуры, в разную погоду характеристики меняются, подвеска становится мягче в мороз, жестче в жару

Для улучшения характеристик амортизатора производители используют вынос гидравлической, газовой камер за пределы цилиндра. Таким образом, не изменяя размеров, увеличивается объем рабочей смеси, исчезает зависимость от погоды, увеличивается ход штока. Клапаны сжатия, установленные в каналах движения масла, позволяют изменять/настраивать режимы работы (скорость, длина хода штока, жесткость).

В большинстве случаев текущие вилки используют телескопические конструкции. Когда пружинная среда заполняет главным образом сжатый воздух, спиральная пружина движется вдоль ее стороны. Преимущества невесомого воздуха очевидны. Это и экономия веса, и почти неограниченные возможности сопротивления сжатию. Нет необходимости менять пружину, если ее твердость не является удовлетворительной, просто продувая или опустив воздушную камеру. Это важная информация как для легких, так и для тяжелых всадников.

Благодаря увеличению использования этого типа пружины его цена постепенно уменьшается, поэтому мы все чаще находим ее для средних и нижних вилок. Сжатый воздух также смущен в тех районах, где он ранее был почти запрещенным фактором. Это означает технически более требовательные дисциплины, такие как фрирайд и конгресс. Однако спиральная пружина обеспечивает более линейный шаг в ее конечном сжатии, тем самым улучшая использование удара, который по-прежнему незаменим для ряда гонщиков.

Гидравлический амортизатор

Несмотря на простую схему амортизатора, он может изменять характеристики за счет дополнительных встроенных узлов. Каждой марке автомобиля присущи индивидуальные особенности, поэтому, стойки должны учитывать амплитуды колебаний, режимы езды, манеру вождения. При закрытых клапанах, при движении жидкости по обводному каналу, получается абсолютно жесткая система. Открытый клапан компенсационной камеры добавляет системе «гибкости». Разные сечения впускного, выпускного клапанов создают несимметричную систему. Центровые клапана на поршне создают нелинейную «мягкую» систему стойки.

Важной частью всех современных вилок является система демпфирования, которая сегодня почти исключительно не содержит масла. Абсолютный спад считается абсолютным спадом. Он тормозит вилку во время ее растяжения, поэтому она не стреляет назад, и колесо не прыгает с земли. Этот тип функции надзора все чаще встречается у более дешевых рядов вилок. Более того, сейчас почти обычным явлением является то, что эффект эффекта можно легко отрегулировать с помощью соответствующего элемента управления, наиболее часто расположенного на нижней стороне правой ноги вилки.

Газо-гидравлический амортизатор

Схема данного амортизатора автомобиля имеет небольшие отличия от предыдущего варианта. Газ под высоким давлением удерживается внутри манжетами, прокладками. Вместо воздуха производители используют азот, либо другие инертные газы. Стойки меньшего диаметра наполнены газом высокого давления, и наоборот. Кроме того, давление газа амортизатора автомобиля в передних, задних узлах так же отличается. На классике ВАЗ пружины устанавливаются отдельно, на других моделях стойки скомпонованы в один узел с наружным расположением пружины, специальным креплением. При этом пружина не всегда является главным элементом узла, а, лишь, дублирует гидравлику.

Во-вторых, в настоящее время почти стандартная часть является блокировкой или блокировкой. Только для самых дешевых моделей, которые часто решаются не очень функциональной механической системой внутри вилки, но ее функция обычно связана с наличием затухания масла. Это, к сожалению, не означает, что все вилы с гидравлическим замком также имеют затухание зазора. Некоторые более доступные модели включают масляный картридж, единственная функция которого заключается в блокировке вилки. Но для всех решений почти то же самое, что рычаг управления, который расположен либо на короне, либо вытащен кабелем и кабелем на руле.

Высота стойки регулируется гайкой, позволяя менять клиренс автомобиля . Возможно следующее крепление амортизатора автомобиля к кузову, подвеске:

  • проушина/проушина
  • штырь/штырь
  • нижняя проушина/штырь
  • нижняя поперечина/верхний штырь
  • вставной амортизатор

Наиболее часто используются первые три варианта, как самые удобные в установке.

Особой специальностью является электронное управление блокировкой, с кнопкой на руле. Более высокие модели вилок часто имеют другие элементы управления, которые, в свою очередь, влияют на поведение сжатия вил и тем самым способствуют повышению эффективности всей системы. Эта группа также включает в себя так называемое интеллектуальное демпфирование, главная задача которого состоит в том, чтобы удерживать подушку на ровной поверхности в состоянии покоя, запугивая движения гонщика, чтобы не мешать его небольшим ходам при педалировании.

Напротив, земля должна быть открыта, чтобы позволить задней структуре или вилке иметь полную активность. Интеллект также может настраивать прогрессию конечной фазы шага или удерживать тормоз устойчиво при торможении или ручном маневрировании. Это также относится к классическому демпфированию сжатия, которое отличается от умного меньшего внимания блокировкой вилки при движении на гладкой подложке или ускорении.

Роль амортизатора в подвеске авто

Узел предназначен для гашения колебаний кузова автомобиля (вертикальных). Они возникают при поездках по неровной дороге, динамичном наборе скорости, резком торможении. Вхождение на скорости в поворот снижает сцепление колес с дорогой. Разнообразие конструкций, составов смесей обусловлено различными условиями эксплуатации автомобиля. Увеличение вязкости используемой жидкости приводит к повышению «жесткости», повышенному выделению тепла.

То, что было сказано в первую очередь о вилках, также относится к амортизаторам, несущим по существу те же самые элементы управления. Кроме того, чтобы упростить все, отдельные типы демпфирования, т.е. их элементы управления, имеют цветовое кодирование. Это чаще всего случается с красным отскоком демпфирующего колеса и синим рычагом блокировки или установкой сопротивления сжатию для интеллектуальных систем.

Благодаря всем упомянутым системам, а также другим факторам, таким как улучшенный коэффициент веса / жесткости вилок, было достигнуто постепенное увеличение значений хода большинства категорий. Теперь, похоже, рост остановился, вероятно, из-за оптимальных значений. Большие рабочие миллиметры в целом в настоящее время больше не мешают повседневной поездке, но благодаря большему рабочему диапазону вилки и задней конструкции, поездка более безопасна и удобна, поэтому гонщик остается дольше, а ландшафт может быть более приятным.

На этой странице рассмотрены особенности устройства и принцип действия телескопических амортизаторов — гидравлического и газонаполненного (газового).

Гидравлический телескопический амортизатор

Гидравлические телескопические амортизаторы отличаются тем, что конструктивно они выполняются в виде двухтрубных, а в качестве рабочего тела используют только жидкости.

Их владельцы не просят улучшения характеристик движения, таких как увеличение комфорта, которое может принести достаточное место для сиденья с подставкой. В основном используются только две системы — телескопические и параллелограммные. Первый, учитывая его простоту, то есть более низкую цену, гораздо более широко распространен. Большинство используемых подрессоренных седел имеют настройку предварительного натяжения, но не исключение, что новая часть также содержит запасные пружины с различной твердостью в зависимости от веса всадника.

На рис. 1 показана типовая конструкция телескопического амортизатора, применяемого на отечественных автомобилях.

Поршень 14 через шток 18 и верхнюю проушину 1 соединен с несущей системой (рамой или кузовом) автомобиля. Труба 16 , в которой закреплен цилиндр 17 , соединена с колесом через нижнюю проушину 1 .
Поршень 14 делит рабочее пространство цилиндра 17 на две полости. В верхней части шток 18 перемещается в направляющей втулке и уплотнен уплотнительной манжетой, расположенной в обойме 3 . Уплотнение прижимается специальной гайкой по резьбе трубы 16 к направляющей втулке, а так прижимается к цилиндру 17 .
Таким образом, амортизатор имеет три полости: в цилиндре над поршнем, под поршнем, а также между цилиндром 17 и трубой 16 .

При выборе новой вилочной подвески это идеальное решение для поддержания первоначального значения хода, для которого была сконструирована геометрия рамки, или как можно больше удерживать исходную длину вилки от оси до конца короны. Однако следует полагать, что в результате этого вмешательства угол головы рамы будет уменьшен примерно на одну градус. Это означает, что колесо умягчителя геометрии, лучшее отслеживание и некоторые более медленные реакции рулевого управления. Более значительное увеличение хода может сделать колесо почти неуправляемым, в то время как нагрузка на раму может привести к повреждению.

В нижней части рабочего цилиндра расположен корпус, в котором установлены впускной клапан 9 и клапан сжатия 10 , прижатый пружиной 11 . Эти клапаны закрывают отверстия 13 и 12 , расположенные в корпусе.

Кожух 2 защищает шток 18 от грязи и повреждений.
Во время хода сжатия рессоры (или пружины) поршень амортизатора движется вниз. При этом основная часть рабочей жидкости через перепускной клапан 5 со слабой пружиной перетекает в полость над поршнем, встречая незначительное сопротивление со стороны клапана. Другая часть жидкости переходит в кольцевую компенсационную полость между цилиндром 17 и трубой 16 .

В случае амортизаторов поддержание первоначального шага монтажных сеток и их рабочий ход являются практически единственным способом, эксперимент здесь не должен окупаться — он может настраивать гармонию подпрыгивания. Однако есть рамы, в которых ход увеличивается за счет изменения амортизатора, но только с вилкой.

Хустилла соответствующей мощности

Хотя наиболее распространенные вилки и амортизаторы используются для заполнения давления обычным автомобилем, их нельзя накачивать стандартным насосом из-за гораздо более высокого рабочего давления, чем используется в шинах. Поэтому специальный насос представляет собой специальный насос, предназначенный для его заполнения, который может быть включен или не включен в новую вилку, колесо или амортизатор.

При резком сжатии амортизатора дополнительно открывается разгрузочный клапан 10 , вследствие чего уменьшается нарастание сопротивления перетеканию жидкости в компенсационную полость.

Усилие пружины 11 клапана сжатия создает необходимое сопротивление амортизатора, в следствие чего частота и амплитуда колебаний подвески и подрессоренных масс автомобиля снижается.

Пэт Саймондс: Наклоните термин, который мы используем, чтобы описать разницу между передним и задним напольным пространством, более широко известную как четкая высота спереди и сзади. В последние годы аэродинамика обнаружила большую управляемость с еще более поднятой кормой, что увеличивает давление, создаваемое диффузором. Спрос на поддержание переднего светового минимума не изменился, поэтому в последние сезоны наклон резко увеличился.

Если диапазон известен с самого начала, то у дизайнеров нет реальных проблем. Таким образом, зазор увеличивается при ускорении автомобиля. Вот почему вы видите искры из титановых скользящих пластин, когда автомобили приближаются к максимальной скорости. На фронте мы склонны устанавливать статичную четкую высоту и жесткость пружинных средств, так что передняя часть платы с максимальными скоростями лишь слегка касается земли. В задней части имеется оптимальная четкая высота для давления, и мы склонны устанавливать статическую высоту зазора, которая позволяла бы отклонять пружины и шины — в большинстве оборотов цепи она приближалась к оптимальной яркости.

При перемещении штока рабочая жидкость, частично просачиваясь через зазор между направляющей втулкой и штоком, поступает через отверстие 19 в полость между цилиндром 17 и трубой 16 , разгружая тем самым уплотнительную муфту от действия высокого давления рабочей жидкости.

Таким образом, сопротивление сжатию определяется сопротивлением перетекания рабочей жидкости в компенсационную полость.

При ходе отбоя, когда поршень перемещается вверх, рабочая жидкость перетекает в нижнюю полость через каналы в поршне и калиброванное отверстие в клапане 7 . В это же время жидкость через отверстия, преодолевая сопротивление впускного клапана 9 , поступает в цилиндр 17 .

При резком отбое перетекание жидкости дополнительно обеспечивается открытием разгрузочного клапана 7 .
Существенную роль в надежной работе амортизатора играет узел уплотнения штока 18 .

В качестве рабочей жидкости в гидравлических телескопических амортизаторах применяются амортизаторные жидкости АЖ-12Т, МГП-10, МГП-12 или смеси трансформаторного и турбинного масла.
Основные требования, предъявляемые к амортизаторным жидкостям – хорошие противопенные свойства, и малая зависимость вязкости от температуры.



Газонаполненный амортизатор

Газонаполненные амортизаторы, в отличие от гидравлических, конструктивно выполняются однотрубными. Если в гидравлическом двухтрубном амортизаторе рабочая жидкость находится в непосредственном контакте с воздухом, то в газонаполненном амортизаторе (рис. 2 ) рабочая жидкость изолирована от воздуха плавающим поршнем 8 с уплотнителем 9 . Таким образом, корпус 7 в нижней части заполнен рабочей жидкостью 5 , а в верхней части – газом 6 .
Давление газа в верхней полости – 0,6…0,8 МПа .

Иногда газонаполненные амортизаторы называют газовыми, что не совсем правильно, поскольку основным рабочим телом в них является не газ, а жидкость. Сжатие газа в таких амортизаторах направлено лишь на компенсацию объема цилиндра, который вытесняется поршневым штоком. В качестве газа для газонаполненных амортизаторов чаще всего используется нейтральный азот, который закачивается под давлением.

Поршень 12 закреплен на штоке гайкой 10 . В поршне выполнены каналы 11 переменного сечения, а на его цилиндрической поверхности имеются щели.
Каналы 11 перекрыты дисками 13 , соприкасающимися с шайбой 15 , образуя клапан.
Герметичность штока и корпуса обеспечивается уплотнительным узлом, в который входят резиновая шайба 3 , уплотнительная манжета 1 , направляющая 17 штока, фасонная шайба 4 и запорное кольцо 2 .

Жидкость под давлением омывает резиновую шайбу 3 и уплотнительную манжету 1 и прижимает их к корпусу 7 и штоку 16 .

При ходе сжатия (рис. 2, б ) под давлением над поршнем диски 13 отжимаются от шайбы 15 , и рабочая жидкость через звездообразные вырезы в дроссельной шайбе перетекает в надпоршневую полость.

При малых скоростях перемещения поршня диски 13 занимают первоначальное положение, и рабочая жидкость проходит в основном через зазор между поршнем и цилиндром. Таким образом, один клапан работает попеременно на сжатие и на отбой.

При резких перемещениях поршня гашение происходит в основном за счет газовой подушки. Так, при ходе сжатия плавающий поршень 8 сжимает газ 6 и компенсирует изменение объема рабочей жидкости в рабочей полости амортизатора из-за входа в нее штока.
При ходе отбоя давление сжатого газа перемещает плавающий поршень 8 вниз, компенсируя изменение объема рабочей жидкости вследствие выхода штока 16 из цилиндра амортизатора.

Рабочие жидкости, применяемые в качестве рабочего тела в газонаполненных амортизаторах, аналогичны жидкостям, применяемым в гидравлических телескопических амортизаторах.



Устройство и работа амортизаторов.


Устройство и работа амортизаторов



На этой странице рассмотрены особенности устройства и принцип действия телескопических амортизаторов — гидравлического и газонаполненного (газового).

***

Гидравлический телескопический амортизатор

Гидравлические телескопические амортизаторы отличаются тем, что конструктивно они выполняются в виде двухтрубных, а в качестве рабочего тела используют только жидкости.

На рис. 1 показана типовая конструкция телескопического амортизатора, применяемого на отечественных автомобилях.

Поршень 14 через шток 18 и верхнюю проушину 1 соединен с несущей системой (рамой или кузовом) автомобиля. Труба 16, в которой закреплен цилиндр 17, соединена с колесом через нижнюю проушину 1.
Поршень 14 делит рабочее пространство цилиндра 17 на две полости. В верхней части шток 18 перемещается в направляющей втулке и уплотнен уплотнительной манжетой, расположенной в обойме 3. Уплотнение прижимается специальной гайкой по резьбе трубы 16 к направляющей втулке, а так прижимается к цилиндру 17.
Таким образом, амортизатор имеет три полости: в цилиндре над поршнем, под поршнем, а также между цилиндром 17 и трубой 16.

В нижней части рабочего цилиндра расположен корпус, в котором установлены впускной клапан 9 и клапан сжатия 10, прижатый пружиной 11. Эти клапаны закрывают отверстия 13 и 12, расположенные в корпусе.

Кожух 2 защищает шток 18 от грязи и повреждений.
Во время хода сжатия рессоры (или пружины) поршень амортизатора движется вниз. При этом основная часть рабочей жидкости через перепускной клапан 5 со слабой пружиной перетекает в полость над поршнем, встречая незначительное сопротивление со стороны клапана. Другая часть жидкости переходит в кольцевую компенсационную полость между цилиндром 17 и трубой 16.

При резком сжатии амортизатора дополнительно открывается разгрузочный клапан 10, вследствие чего уменьшается нарастание сопротивления перетеканию жидкости в компенсационную полость.

Усилие пружины 11 клапана сжатия создает необходимое сопротивление амортизатора, в следствие чего частота и амплитуда колебаний подвески и подрессоренных масс автомобиля снижается.

При перемещении штока рабочая жидкость, частично просачиваясь через зазор между направляющей втулкой и штоком, поступает через отверстие 19 в полость между цилиндром 17 и трубой 16, разгружая тем самым уплотнительную муфту от действия высокого давления рабочей жидкости.

Таким образом, сопротивление сжатию определяется сопротивлением перетекания рабочей жидкости в компенсационную полость.

При ходе отбоя, когда поршень перемещается вверх, рабочая жидкость перетекает в нижнюю полость через каналы в поршне и калиброванное отверстие в клапане 7. В это же время жидкость через отверстия, преодолевая сопротивление впускного клапана 9, поступает в цилиндр 17.

При резком отбое перетекание жидкости дополнительно обеспечивается открытием разгрузочного клапана 7.
Существенную роль в надежной работе амортизатора играет узел уплотнения штока 18.

В качестве рабочей жидкости в гидравлических телескопических амортизаторах применяются амортизаторные жидкости АЖ-12Т, МГП-10, МГП-12 или смеси трансформаторного и турбинного масла.
Основные требования, предъявляемые к амортизаторным жидкостям – хорошие противопенные свойства, и малая зависимость вязкости от температуры.

***



Газонаполненный амортизатор

Газонаполненные амортизаторы, в отличие от гидравлических, конструктивно выполняются однотрубными. Если в гидравлическом двухтрубном амортизаторе рабочая жидкость находится в непосредственном контакте с воздухом, то в газонаполненном амортизаторе (рис. 2) рабочая жидкость изолирована от воздуха плавающим поршнем 8 с уплотнителем 9. Таким образом, корпус 7 в нижней части заполнен рабочей жидкостью 5, а в верхней части – газом 6.
Давление газа в верхней полости – 0,6…0,8 МПа.

Иногда газонаполненные амортизаторы называют газовыми, что не совсем правильно, поскольку основным рабочим телом в них является не газ, а жидкость. Сжатие газа в таких амортизаторах направлено лишь на компенсацию объема цилиндра, который вытесняется поршневым штоком. В качестве газа для газонаполненных амортизаторов чаще всего используется нейтральный азот, который закачивается под давлением.

Поршень 12 закреплен на штоке гайкой 10. В поршне выполнены каналы 11 переменного сечения, а на его цилиндрической поверхности имеются щели.
Каналы 11 перекрыты дисками 13, соприкасающимися с шайбой 15, образуя клапан.
Герметичность штока и корпуса обеспечивается уплотнительным узлом, в который входят резиновая шайба 3, уплотнительная манжета 1, направляющая 17 штока, фасонная шайба 4 и запорное кольцо 2.

Жидкость под давлением омывает резиновую шайбу 3 и уплотнительную манжету 1 и прижимает их к корпусу 7 и штоку 16.

При ходе сжатия (рис. 2, б) под давлением над поршнем диски 13 отжимаются от шайбы 15, и рабочая жидкость через звездообразные вырезы в дроссельной шайбе перетекает в надпоршневую полость.

При малых скоростях перемещения поршня диски 13 занимают первоначальное положение, и рабочая жидкость проходит в основном через зазор между поршнем и цилиндром. Таким образом, один клапан работает попеременно на сжатие и на отбой.

При резких перемещениях поршня гашение происходит в основном за счет газовой подушки. Так, при ходе сжатия плавающий поршень 8 сжимает газ 6 и компенсирует изменение объема рабочей жидкости в рабочей полости амортизатора из-за входа в нее штока.
При ходе отбоя давление сжатого газа перемещает плавающий поршень 8 вниз, компенсируя изменение объема рабочей жидкости вследствие выхода штока 16 из цилиндра амортизатора.

Рабочие жидкости, применяемые в качестве рабочего тела в газонаполненных амортизаторах, аналогичны жидкостям, применяемым в гидравлических телескопических амортизаторах.

***

Устройство зависимой и балансирной подвески


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Принцип работы автомобильных амортизаторов

Автор Андрей На чтение 3 мин. Просмотров 318 Опубликовано

Автомобильные амортизаторы: водители не замечают их старения и рискуют своей жизнью! За километр пробега они срабатывают до 7000 раз. От них во многом зависит, как поведет себя машина на виражах и ухабах.

Первый гидравлический двухтрубный амортизатор появился в Америке 100 лет назад. Он напоминал огромный шприц, помещенный в стакан. В движении поршень гонял масло из емкости в емкость. Сопротивление вязкой жидкости и гасило колебания старинных авто.

Идеальная управляемость и комфорт! Так не бывает. Либо автомобиль отлично держит дорогу, но на кочках возникает эффект табуретки. Либо машина инертная и даже ленивая, зато колдобины почти не заметны. Как поведет себя автомобиль, зависит от типа амортизаторов и их исправности.

Амортизаторы бывают трех видов: газомасляные однотрубные, газомасляные двухтрубные и обычные гидравлические.

У однотрубных или как их называют газовых амортизаторов внутри корпуса два отсека: с азотом и маслом. Газ здесь закачан под давлением около 30 атмосфер. Друг от друга отсеки отделены подвижной перегородкой. В масляной камере ходит шток с поршнем. Амортизатор не позволяет машине раскачиваться благодаря вязкости масла. Газовая подушка подпирает масло и не дает ему вспениться при слишком частых перемещениях поршня.

Однотрубные амортизаторы делают машину жесткой, но маневренной. Правда конструкция такого амортизатора не самая надежная.

Газомасляный двухтрубный амортизатор. Одна труба – цилиндр, вторая – корпус. Они вставлены друг в друга и заполнены маслом и газом. Здесь давление газа всего 3 атмосферы. При перемещении поршня, масло перетекает из цилиндра в корпус и обратно. Циркуляция происходит благодаря клапанам в поршне и на дне цилиндра. В верхней части корпуса газ. Он сжимает масло, чтобы оно не вспенилось от быстрой езды по кочкам.

По эффекту, двухтрубный амортизатор делает езду немного плавнее однотрубного, но в ущерб управляемости, как уже было сказано. На крутом вираже с такими амортизаторами лучше сбавить скорость. Основная причина их гибели – износ сальника. Масло вытекает, вовнутрь попадает воздух, и клапаны перестают работать. Такой амортизатор только на свалку.

Основное достоинсто гидравлических амортизаторов состоит в том, что они самые простые. Недостаток – масло без газовой подушки может закипеть и устройство откажет. Гидравлические амортизаторы самые мягкие. С ними нелегко удержать автомобиль на скорости в вираже, зато для неспешной езды они идеальны.

Даже наполовину изношенные гасители колебаний вызывают слишком частый отрыв колес от дороги. При торможении на скорости 80 км/ч автомобиль остановится на 2,5 метра дальше, а если машина с АБС, то на целых 6 метров. Хороших или плохих амортизаторов не бывает. Все зависит от манеры вождения. Мягкие лучше для спокойной езды, жесткие – для динамичной. Но помните: гасители колебаний стареют постепенно, поэтому водители это не ощущают. Как только вы заметили, что машину раскачивает на ухабах, как на батуте, или автомобиль хуже слушается в поворотах, немедленно обратитесь в сервис.

Видео

А какие амортизаторы стоят на вашем автомобиле? И достаточно ли комфортно вы себя чувствуете за рулем? Оставляйте свои комментарии.

Еще об устройстве автомобиля и другие советы:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

особенности, отличия, преимущества и недостатки

Начнем с того, что амортизатор является важным элементом в устройстве автомобиля. Если просто, основная задача амортизатора сводится к гашению колебаний пружин, которые неизбежно возникают при езде, передаются на кузов автомобиля и другие детали подвески.

Без амортизаторов или в случае их неисправности  кузов машины сильно раскачивается, значительно ухудшается управляемость и устойчивость авто и т.д. Также задачей амортизатора является «прижимание» колеса к дороге.

В свою очередь, амортизаторы можно разделить на три вида: масляные, газо-масляные и газовые. Кстати, именно третий тип часто называют «амортизаторы газ», однако это не совсем верно. При этом каждое решение имеет как преимущества, так и недостатки.

Далее мы рассмотрим,  что такое газовый амортизатор, принцип работы  таких амортизаторов, их особенности и отличия, а также как правильно  прокачивать газовые амортизаторы перед установкой на машину.

Содержание статьи

Амортизатор газовый: особенности

Прежде всего, чтобы лучше понимать, что такое газовый амортизатор, необходимо обратить внимание на общий принцип работы этого элемента в целом.  Начнем с того, что амортизаторы бывают однотрубными и двухтрубными. Первым на автомобили стали устанавливать двухтрубный масляный амортизатор или амортизатор гидравлический. 

Данное решение самое дешевое и простое в плане конструкции. Среди основных компонентов можно выделить:

  • корпус в форме цилиндра;
  • рабочий цилиндр;
  • клапан сжатия, встроенный в рабочий цилиндр;
  • поршень и клапан обратного хода, интегрированный в поршень;
  • шток и кожух;

Если коротко, рабочий цилиндр находится в корпусе амортизатора, выступающим резервуаром. Резервуар заполнен маслом. В свою очередь, поршень присоединен к штоку и находится в рабочем цилиндре.

  • Работает масляный амортизатор на сжатие таким образом, что поршень и шток смещаются вниз, вытесняя масло через клапан прямого хода из рабочего цилиндра. Далее масло попадает в корпус. В свою очередь воздух в верхней части резервуара незначительно сжимается. Если же рассматривать работу на отбой, поршень движется обратно работе на сжатие, пропуская через клапан обратного хода масло из корпуса обратно в рабочий цилиндр.

Казалось бы, решение простое и эффективное, однако на деле во время работы гидравлической стойки масло активно нагревается и плохо остывает. Результат — происходит вспенивание горячего масла, качество работы амортизатора ухудшается, сами такие стойки активно «потеют», масло постепенно вытекает.

  • Чтобы частично решить проблему, был разработан двухтрубный газовый амортизатор. Так вот, на деле это не газовые амортизаторы, как многие ошибочно полагают, а газо-масляные (стойки газомаслянные). При этом в плане конструкции от гидравлической стойки отличий нет. Единственная особенность — в полости корпуса амортизатора закачан газ вместо воздуха. Обычно таким газом является азот.

Использование газа позволяет уменьшить интенсивность вспенивания масла, при этом газомасляные стойки все равно нагреваются, так как проблема нагрева масла никуда не делась. В свою очередь, шток газонаполненного амортизатора всегда немного «выталкивается» наружу, в отличие от масляного.

  • Теперь перейдем непосредственно к однотрубному газовому амортизатору. На самом деле, именно они по праву могут называться теми самыми газовыми амортизаторами, однако, даже в данной конструкции все равно присутствует масло.

Конечно, масло не имеет контакта с газом, а сама конструкция такой стойки несколько иная. Устройство однотрубного газового амортизатора включает в себя следующие составные компоненты: корпус, шток и поршень, соединенный со штоком. Также поршень имеет два клапана (клапан прямого и обратного хода). Также имеется поплавок-поршень, который отделяет масло от газообразного наполнителя.

Если рассмотреть конструкцию, в таком амортизаторе нет рабочей камеры, вместо нее задачу выполняет сам корпус амортизатора. Фактически, однотрубный амортизатор разделен на две камеры посредством поплавка-поршня. Нижняя часть корпуса заполнена азотом под высоким давлением, тогда как в верхней части находится масло. В этом масле работает шток с поршнем. С учетом того, что рабочая камера отсутствует, клапан прямого хода находится прямо на поршне возле клапана отбоя.

Данная конструкция позволяет закачать в тело амортизатора достаточно много масла и газа, при этом сам размер корпуса не меняется. Такая конструкция позволяет избежать нагрева масла, разделение газа и масла исключает его вспенивание, амортизатор стабильно работает на разных режимах.

Если говорить о минусах, как передние амортизаторы, так и задний амортизатор однотрубный отличаются достаточно большой жесткостью изначально. Более того, газ все равно нагревается во время работы стоек, что дополнительно увеличивает жесткость. Также, если корпус будет замят, поршень заклинивает внутри однотрубного амортизатора и стойка перестанет работать.

Какие амортизаторы лучше

Как может показаться на первый взгляд, лучшим решением при выборе амортизаторов для автомобиля однозначно будет газовый амортизатор.

С одной стороны, такая стойка более надежна, не «потеет» и не течет, отличается большим сроком службы. Также газовый амортизатор лучше прижимает колеса к дороге и эффективнее гасит колебания, что позволяет сохранить управляемость и устойчивость в нагруженных режимах и на высоких скоростях.

Однако на практике указанные преимущества далеко не всегда способны перекрыть один существенный недостаток  газового амортизатора — излишнюю жесткость. На деле, такая жесткость при езде по плохим дорогам может стать основной причиной заметного снижения уровня комфорта при езде.

Получается, если управляемость не стоит на первом месте, а также водитель по ряду причин предпочитает спокойную и размеренную езду по далеко не самым лучшим дорогам, не всегда следует обращать внимание на газовые стойки. Вместо них лучше установить мягкие масляные амортизаторы.

Особенно это актуально в том случае, если машина бюджетная и схема подвески стандартная для такого класса — обычный МакФерсон спереди и балка сзади вместо мягкой и комфортной «многорычажки». На таком автомобиле газовые амортизаторы зачастую работают жестко и шумно, все мелкие удары и дефект дорожного полотна передаются на кузов. В свою очередь, масляные стойки, особенно в сочетании с правильно подобранным профилем шины, позволят в значительной степени повысить комфорт.

Если же необходим некий компромисс между комфортом и управляемостью, в этом случае на передней оси можно установить газо-масляные стойки или газовые, тогда как амортизатор задний остается масляным. Также возможна схема, когда сзади ставятся двухтрубные газо-масляные амортизаторы, а спереди однотрубные «газовые».

Полезные советы

Отметим, что любые амортизаторы, причем независимо от их типа, перед установкой на машину нужно прокачать. При этом газовые амортизаторы обязательно следует привести в рабочее состояние перед установкой на авто.

Причина — из внутреннего цилиндра в наружный цилиндр при перевозке стойки может перетечь рабочая жидкость, тогда как во внутренний цилиндр проникает газ подпора.

Если не выполнить прокачку, амортизатор после установки будет стучать, произойдет разрушение клапанов и стойка быстро выйдет из строя.  Если коротко, для простой прокачки амортизаторов нужно поставить стойку вертикально  штоком вверх, затем аккуратно нажать на шток до упора, после чего удерживать шток около 3 секунд.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое скоростной индекс шины. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре шин, а так же на какие нюансы следует обращать внимание при подборе шин для автомобиля по скоростному индексу.

Далее, удерживая стойку вертикально, следует отпустить шток до полного его выхода. Процедуру прокачки повторяют 3-5 раз. Также для некоторых амортизаторов рекомендован способ, когда шток вдавливают, с вдавленным штоком переворачивают стойку вниз, затем возвращают в положение штоком вверх и отпускают шток. После повторяется обычный способ прокачки, рассмотренный выше.

Главное, добиться того, чтобы ход штока был плавным, без рывков и провалов. В этом случае можно считать прокачку амортизаторов успешной. Прокачанные стойки следует поставить вертикально и не менять положения (не наклонять, не переворачивать) вплоть до самой установки на авто.

Еще добавим, что если из строя вышел только один амортизатор, замена все равно должна производиться парой, то есть менять нужно оба амортизатора на одной оси. Причина — новая стойка не будет работать точно так же, как и амортизатор с пробегом, при этом такая разница неизбежно скажется на устойчивости и управляемости автомобиля.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что газовые амортизаторы более надежны, чем аналоги, отличаются конструктивно, при этом имеют не только плюсы, но и минусы.

Как правило, такие стойки жесткие, а также стоят дороже (часто на 60-80% и выше), чем масляные амортизаторы. Если вопрос цены стоит не так остро, так как газовые амортизаторы в среднем служат на 50% дольше, вопрос комфорта остается достаточно актуальным.

По этой причине перед выбором амортизаторов следует отдельно принимать во внимание все рассмотренные выше тонкости и нюансы, а также не забывать про особенности газовых амортизаторов. Только грамотный подход при выборе стоек на машину позволит получить оптимальный результат с учетом концертных требований и задач.

Принцип работы, достоинства газомасляных амортизаторов

Очень многие водители желают вместе с комфортной ездой на машине получить хорошую устойчивость и надежность автомобиля. При этом не все учитывают, что одна из очень значимых деталей в этом вопросе – это амортизирующее устройство. Газомасляный амортизатор сочетает в себе положительные качества от масляного типа. В статье рассмотрим, какие преимущества выделяют у этого устройства, для каких автомобилей оно подойдет и каково устройство механизма.

Содержание статьи

Устройство газомасляных амортизаторов

Чтобы сразу расставить все точки над буквами, утвердим, что газомасляный амортизатор означает то же самое, что и просто газовый, просто названия разные. Невозможно создать исключительно газовый тип устройств, поскольку для плавного передвижения деталей им необходима смазка. Вот почему газовый амортизатор некоторые специалисты называют как газомасляный.
Схема работы этого устройства такова: газомасляный амортизатор под очень большим давлением заполняется газом, который будет постоянно в емкости. Когда автомобиль заскакивает в яму или попадает на изгиб или неровность, газ не позволяет ему перекинуться, а сглаживает этот процесс. За счет очень большого давления и закачки специального газа, он не смешивается с маслом и такое явление как аэрация не происходит.

Давление, которое поддерживает газомасляный амортизатор, равно около 4-20 атмосферам и точное его число зависит от многих параметров авто – веса, скорости предполагаемой езды, качества дорог и предполагаемого покрытия. За счет возможности устанавливать разную концентрацию газа в устройстве – специалисты на авто сервисах прибегают к установке разных типов устройств на задние и передние колеса.

Так, газомасляный амортизатор на передних колесах может иметь на несколько атмосфер меньше, чем на задних, и наоборот. Все зависит от уровня мастера, который выполняет работу, от пожеланий автовладельца и от типа машины.

Стоит понимать, что нельзя допускать случаев, когда уровень атмосфер в переднем правом и переднем левом колесе разный, так как это может приводить к неуправляемости автомобиля на больших скоростях даже на ровных дорогах.

Преимущества

Основное положительное качество, которое имеет газомасляный амортизатор – это его жесткость. Но это качество легко может превратиться в отрицательное, если автомобиль будет ездить по неровном покрытии. В таком случае машина и водитель, вместе с пассажирами, будут чувствовать все кочки и неровности. Поэтому стоит выбирать механизм в зависимости от того, на каких трасах будет находиться автомобиль.

Возможность изменять диапазон сжимания – это характеристика, которая свойственна для рассматриваемого устройства. Этот параметр говорит о том, что при работе амортизатор может подстраиваться под тип езды и менять рабочую область. Поскольку газ, даже при очень высоком давлении – способен сжиматься, он будет добавлять эластичности машине.

Еще одно из преимуществ, которые имеет газомасляный амортизатор – это его цена. Она при таких многочисленных положительных качествах не такая уж и высокая, особенно если учитывать, что существуют разные производители, поставщики, которые предлагают разные бренды и торговые марки.

Эти положительные стороны, которые имеет газомасляный тип устройств, влияют на выбор автовладельца. Но нужно обязательно смотреть на рекомендуемые правила от производителя автомобиля. Ведь только создатель машины может знать о всех его параметрах, учитывать их при езде и знать о результатах всех проводимых тестов. Не стоит идти наперекор рекомендациям, которые приводятся в руководстве по эксплуатации. Это может привести к преждевременному износу вашей машины.

При выборе таких механизмов также стоит учитывать, что газомасляный амортизатор предполагает необходимость его прокачки перед установкой. Такой метод позволяет удлинить срок службы устройства почти в половину. А учитывая тот факт, что газомасляный амортизатор не принимает ремонт – такая прокачка для устройства просто необходима.

Если выбор автовладельца направлен именно на такой тип механизмов – то стоит принимать ко вниманию и то, что газовое устройство нужно устанавливать только в вертикальном положении. Это требования газа, чтобы он принимал правильное положение относительно масла. Поэтому существует большая рекомендация для покупателей – чтобы не пришлось ехать на очередной ремонт, установка должна быть максимально качественной и исключительно в вертикальном положении.

Кому подойдут такие амортизаторы?

Как мы уже проанализировали, газомасляный амортизатор делает автомобиль таким, который будет чувствовать все неровности дорожного покрытия. Автоматически понятно, что для автомобилей городского типа, которые ездят по разным асфальтированным, песчаным и другим дорогам такой тип механизмов мало подходит. Хотя если вы хотите сделать машину более устойчивой и при этом вам не важен комфорт – можно использовать и такие механизмы.

Газомасляные типы устройств подходят для тех автомобилей, которые двигаются по ровным трассам на высокой скорости. Это могут быть спортивные виды авто, гоночные или внедорожники. Такие типы транспортных средств чаще всего используют газомасляные механизмы.

При выборе необходимого устройства, вы обязательно натолкнетесь на производителя каяба, о котором только положительные отзывы. Он за долгие годы положительной работы зарекомендовал себя как один из самых качественных. Стоит получить информацию от вашего мастера-механика, так как он неоднократно видел ваше авто и знает его устройство. Механик сможет подсказать, какой механизм лучше для установки.

В завершении статьи хотелось бы отметить, что в правильной работе кузовной части автомобиля не все зависит от типа амортизаторов. Не стоит также думать, что если вы выбрали масляный тип устройств, то подвеска машины станет мягче и вы перестанете слышать кочки при езде. Нет, в основном эта функция возложена на подвеску, а остальное – лишь верный и надежный помощник, который выполняет небольшое смягчающее действие.

Всегда следите за тем, чтобы ваше авто соответствовало нормам и рекомендациям производителя. Прислушивайтесь к его работе, стукам или непонятным звукам в работе машины, это могут быть символы мелких ошибок, которые на начальных этапах легко исправить. Успехов в нелегком водительском деле!

Видео “Работа амортизатора каяба”

На записи автоэксперт показывает, как правильно протестировать газо-масляный амортизатор на примере двух амортизаторов – рабочего и подделки.

Амортизаторы, виды амортизаторов, устройство и принцип работы

24.01.2017

Многие водители считают, что амортизаторы — лишь средство обеспечения комфорта: в ответах на вопрос, какие элементы конструкции автомобиля влияют на безопасность движения, большинство обычно перечисляют тормоза, шины, рулевое управление, ремни и подушки безопасности, наконец, свет. А об амортизаторах не вспоминают. А ведь функции этого элемента подвески непосредственно связаны с обеспечением контакта колеса с дорогой, т. е. с управляемостью автомобиля и безопасностью движения.

В любой подвеске имеются упругие элементы, назначение которых — смягчать толчки и удары, чтобы они не передавались на кузов. Это могут быть рессоры, торсионы, пневматические, гидропневматические или резиновые подушки, но чаще всего это витые пружины. В ранних конструкциях автомобилей упругими элементами подвески обычно служили листовые рессоры, колебания которых довольно быстро гасились за счет значительного трения между листами. После второй мировой войны получила широкое распространение пружинная подвеска, в которой внутреннего трения почти нет.

При наезде на бугорок колесо автомобиля подбрасывает и пружина сжимается, поглощая энергию толчка. Затем она распрямляется — в подвеске начинается колебательный процесс, который угаснет, когда будет израсходована запасенная пружиной энергия. Жесткая пружина сжимается меньше, соответственно меньше поглощает энергии, но лучше передает толчки на кузов, снижая комфортабельность автомобиля. Чем мягче пружина, тем сильнее она сжимается и тем больше поглощает энергии. Если не принять специальных мер, запасенная энергия будет расходоваться медленно — только на преодоление внутреннего трения в пружине и подвеске. За это время автомобиль успеет наехать на бесчетное количество других бугорков и ямок; понятно, что возникшие колебания так и не затухнут и колесо будет беспорядочно подпрыгивать, то и дело теряя контакт с дорогой. Вот и пришлось для гашения колебаний вводить специальные элементы ходовой части — амортизаторы.

Если основная задача пружины — поглощать энергию толчков, то задача амортизатора — эту энергию рассеивать. Фрикционные и пружинные амортизаторы на современных легковых автомобилях полностью вытеснены гидравлическими.

Наиболее распространенная конструкция гидравлического амортизатора (на рис. первый слева) представляет собой два заполненных маслом соосных цилиндра, сообщающихся через систему клапанов. Во внутреннем рабочем цилиндре находится поршень, также снабженный клапанами. При работе подвески он перемещается, преодолевая сопротивление масла. Соответствующие клапаны, открываясь и закрываясь, позволяют маслу перетекать из пространства над поршнем под него и во внешний цилиндр — резервуар. Накопленная пружиной энергия рассеивается, превращаясь в тепловую, которая расходуется на нагрев масла. Параметры клапанов амортизатора подобраны таким образом, чтобы получить нужные характеристики демпфирования при ходе сжатия и ходе отдачи. Вязкость масла, заливаемого в амортизатор, должна обеспечивать его работоспособность в широком диапазоне температур.

Если поршень амортизатора перемещается в цилиндре с высокой скоростью, масло может вспениться, при этом изменится пропускная способность клапанов и характеристики амортизатора. Этот эффект можно значительно уменьшить, если в амортизатор под давлением ввести газ. Одна из конструкций газонаполненного амортизатора представлена на рисунке в центре. Здесь нет цилиндра-резервуара, а часть рабочего цилиндра заполнена азотом под высоким (25 бар) давлением. От масла азот отделен плавающим поршнем. Работает эта конструкция так же, как предыдущая, роль внешнего цилиндра амортизатора выполняет азот, который сжимается, компенсируя объем вытесненного масла. Давление газа не только предотвращает вспенивание масла, но и уменьшает время реакции амортизатора.

Существуют, впрочем, одноцилиндровые газовые амортизаторы без плавающего поршня, где маслу позволено вспениваться, а характеристики клапанов подобраны для работы с эмульсией. Такая конструкция короче, кроме того, ей не свойственно явление, которое иногда наблюдается в обычных амортизаторах высокого давления — при нарушении герметичности плавающего поршня масло выдавливает шток вверх и он может погнуться. Еще одно преимущество этого типа амортизаторов — при повышении температуры масла демпфирующие свойства ухудшаются в меньшей степени, чем у традиционных амортизаторов. Конечно, когда автомобиль стоит, эмульсия расслаивается, и сразу после начала движения амортизатор работает не совсем нормально, но его работоспособность восстанавливается очень быстро.

Другая разновидность газонаполненного ( газового ) амортизатора (на рис. справа) по конструкции почти не отличается от устройства, представленного на рисунке слева, но здесь верхняя часть цилиндра-резервуара заполнена азотом под низким (5 бар) давлением. Эта конструкция совмещает прочность и надежность гидравлического амортизатора с преимуществами газонаполненного и хорошо подходит для подвески MacPherson.

Некоторые виды амортизаторов, помимо своих прямых обязанностей, могут выполнять и дополнительные, например, выравнивать кузов перегруженного автомобиля. Для этого в их верхней части устанавливают гибкий полиуретановый элемент с прогрессивной характеристикой, по-существу, пружину. На ненагруженном автомобиле он лишь касается корпуса амортизатора и не влияет на его работу, а под нагрузкой сжимается, предотвращaя провисание кузова. В более сложных конструкциях этот элемент пневматический, а на корпусе амортизатора установлен штуцер, через который можно закачивать воздух, чтобы выровнять кузов. Сделать это можно в гараже перед поездкой или в пути, если имеется бортовой компрессор.

Перемещения подвески и кузова автомобиля, вызываемые неровностями дороги, имеют самый разнообразный характер, от единичных толчков до повторяющихся колебаний. И от амортизаторов требуются разные, порой взаимоисключающие характеристики. Например, на волнообразном покрытии могут возникать резонансные колебания подрессоренных масс автомобиля -от амортизаторов требуется максимальное демпфирование, чтобы сохранить контакт колес с дорогой. При однократных резких толчках демпфирование должно быть минимальным, тогда удар будет меньше передаваться на кузов. Этим противоречивым требованиям удовлетворяют регулируемые амортизаторы, демпфирующие характеристики которых можно изменять в зависимости от дорожных условий. Управление жесткостью амортизатора осуществляется за счет изменения давления газа или параметров перепускных клапанов. В простых вариантах это можно сделать с водительского места переключателем, имеющим несколько положений. В более сложных подвеска оснащается набором датчиков ускорений, а управление берет на себя компьютер. Такая подвеска, которая называется адаптивной, способна мгновенно приспосабливаться к изменениям дорожных условий, но рассмотрение подобных конструкций выходит за рамки этой статьи, кроме того, адаптивные подвески для массовых автомобилей пока слишком дороги.

Пружины теряют упругость и постепенно проседают. При этом снижается резонансная частота колебаний кузова (вот почему стало укачивать жену), уменьшается дорожный просвет, нарушаются углы установки колес, нагрузка становится асимметричной. Даже если амортизаторы находятся в идеальном состоянии, проседания пружин это не компенсирует, да и сами амортизаторы будут работать ненормально.

Сами же амортизаторы изнашиваются, в первую очередь, за счет нарушения герметичности клапанов и уплотнений, при этом немалую роль играет состояние поверхности штока. А чем изношеннее амортизатор, тем хуже сцепление колес с дорогой. Последствия очевидны — ухудшение управляемости, увеличение тормозного пути, повышенный износ практически всех узлов трансмиссии и подвески, пятнистый износ шин, дискомфорт и повышенная утомляемость водителя и пассажиров. Однако снижение демпфирующих свойств амортизаторов происходит постепенно, и водитель к нему привыкает, приспосабливая манеру вождения к степени износа. Часто даже очевидное ухудшение сцепления колес с дорогой списывается на все, что угодно, но только не на амортизаторы. Конечно, когда дело доходит до ударов об ограничители, игнорировать их трудно, но это случается, когда амортизаторы уже вышли из строя.

Ресурс амортизаторов не слишком велик, ведущие западные производители настоятельно рекомендуют проверять их не реже, чем через каждые 20 тысяч километров. Правда, для этого нужен специальный стенд, который есть не на всякой станции техобслуживания — даже фирменной. На глазок — это не проверка. Но все же помните, что при исправном амортизаторе через 2 цикла колебаний подвески на собственной резонансной частоте амплитуда отклонения колеса должна снижаться в 5 раз. Если и это кажется слишком сложным, качните каждый угол машины по вертикали. Если кузов совершит не более одного колебания, об исправности амортизаторов это еще не говорит. Но если колебаний несколько — амортизаторы давно пора менять.

Менять лучше всего на родные. Но здесь есть одна тонкость. Некоторые автопроизводители для замены рекомендуют другие модели амортизаторов по сравнению с первоначальными -учитываются изменения характеристик пружин. Выпускают амортизаторы не так много специализированных фирм, есть каталоги взаимозаменяемости, по которым можно подобрать подходящее изделие другого производителя. У владельцев подержанных машин часто возникает естественное желание сэкономить — приспособить амортизаторы от другого, например, отечественного автомобиля. Иногда амортизаторы подходят по размерам, или можно что-нибудь в них надставить или отрезать. Делать это категорически не советуем — даже если размеры амортизатора удастся подогнать, демпфирующие характеристики наверняка не совпадут. А это ведет к ухудшению управляемости и снижению уровня безопасности. Уважаемые водители, помните, — жизнь дороже !

запчасти ниссан

Объясните принцип действия и работы амортизатора. Охарактеризуйте телескопический тип амортизатора

.

Пружинное устройство должно быть компромиссом между гибкостью и жесткостью. Если он более жесткий, он не будет эффективно поглощать дорожные удары, а если он более гибкий, он будет продолжать вибрировать даже после того, как неровность пройдена. Итак, у нас должно быть достаточное демпфирование пружины, чтобы предотвратить чрезмерное изгибание. Трение между пластинами листовой пружины обеспечивает это демпфирование, но из-за неопределенности условий смазки величина трения также изменяется, и, следовательно, характеристики демпфирования не остаются постоянными.По этой причине трение между пружинами снижено до минимума, а дополнительное демпфирование обеспечивается с помощью устройства, называемого амортизаторами или амортизаторами. В случае винтовой пружины все демпфирование обеспечивается амортизаторами. Таким образом, амортизаторы сдерживают чрезмерные колебания пружины.

«Амортизаторы» поглощают энергию удара, преобразованную в вертикальное движение оси, обеспечивая демпфирование и отводя ее в тепло. Таким образом, он просто служит для управления амплитудой и частотой колебаний пружины.Он не может выдерживать вес и имеет нулевую устойчивость. Следовательно, амортизатор — это лучший термин для описания амортизатора с технической точки зрения.

Принцип действия гидравлического амортизатора заключается в том, что когда поршень заставляет жидкость в цилиндре проходить через какое-либо отверстие (рис. 8: 1), создается высокое сопротивление движению поршней, которое обеспечивает демпфирующий эффект.

Работа телескопического амортизатора:
Когда автомобиль наезжает на неровность, нижняя проушина перемещается вверх, затем жидкость под поршнем должна перемещаться к верхней стороне поршня.Теперь жидкость будет проходить через внешнее кольцо отверстия в поршне, приподнимая верхний диск к тарельчатой ​​пружине. Но объем над поршнем меньше из-за поршневого штока. Таким образом, жидкость из нижней части поршня также будет вытесняться через внутреннее кольцо отверстий в опоре и попадать в пространство резервуара между цилиндром и внешней трубкой. Таким образом, уровень жидкости в пространстве резервуара будет повышаться. Давление, установленное в системе, будет зависеть от размера канала, открытого клапаном в значении поршня и опоры.Это будет зависеть от квадрата скорости, с которой цилиндр движется вверх. Когда цилиндры движутся вниз, жидкость будет перемещаться из верхнего конца цилиндра в нижний конец через внутреннее кольцо отверстия в поршне, открывая нижний дисковый клапан против цилиндрической пружины. Из-за объема поршневого штока, выходящего из цилиндра, жидкость будет втягиваться в нижний конец цилиндра из резервуара через внешнее кольцо отверстия в нижнем клапане. Это прохождение жидкости через отверстие обеспечивает демпфирование.(Рис. 8.2)

Что такое амортизаторы и как они работают?

Когда автомобиль наезжает на неровность дороги, колесо толкает вверх. В жестком автомобиле без системы подвески это означает, что сила удара передается непосредственно водителю , что может сильно раздражать. Мало того, удар также может вызвать подпрыгивающее движение, при котором шины теряют контакт с дорогой, что означает меньший контроль для водителя.

Введите амортизатор , иначе известный как амортизатор .На самом деле название «амортизатор» — неправильное употребление, потому что эти устройства фактически не поглощают удары. Вместо этого это делают пружины.

Процесс демпфирования

По мере того, как колеса движутся вверх после удара о неровность, пружины сжимаются, эффективно поглощая удар от неровности. Но когда пружины сжимаются, они накапливают потенциальную энергию, которая должна быть высвобождена, иначе она отскочит назад и подтолкнет кузов автомобиля вверх дальше, чем то, что может вызвать удар в первую очередь .

Амортизаторы замедляют и уменьшают величину подпрыгивающего движения за счет преобразования кинетической энергии в тепловую энергию, которая может рассеиваться через гидравлическую жидкость, содержащуюся в узле амортизатора . Это преобразование энергии предотвращает чрезмерное раскачивание кузова автомобиля, обеспечивая более стабильную езду и помогая шинам оставаться в контакте с дорогой.

Принцип действия амортизаторов

Когда вы плаваете, вода сопротивляется и ограничивает ваше движение, поэтому в воде вы движетесь намного медленнее, чем за ее пределами.Это принцип работы амортизаторов. Внутри амортизатора находится поршень, который движется внутри трубки, заполненной гидравлической жидкостью. Когда поршень проталкивается в трубку, он выталкивает жидкость через крошечные отверстия и клапаны, тем самым контролируя величину сопротивления движению.

Все современные амортизаторы чувствительны к скорости , что означает, что чем более неровная поездка, тем большее сопротивление обеспечивают амортизаторы. Это позволяет лучше контролировать все нежелательные движения, возникающие при движении по неровной или пересеченной местности, в том числе раскачивание транспортного средства и погружение при торможении.

Типы амортизаторов

Несмотря на то, что существует множество различных конструкций амортизаторов, они обычно бывают трех разных типов, которые служат разным целям в зависимости от автомобиля.

Обычный телескопический тип — это самый распространенный тип амортизаторов. В основном недорогие, обычные телескопические амортизаторы часто заменяют, чем ремонтируют, когда они изнашиваются или выходят из строя. Они обычно встречаются в автомобилях экономичного, бюджетного и начального уровня.

Тип стойки амортизатора — Этот тип амортизатора используется для поддержки систем подвески типа стойки. Амортизаторы со стойками более прочны, чем обычные телескопические, и могут выдерживать большие нагрузки и более сильные удары. Оба они поставляются запечатанными в ремонтопригодных блоках.

Пружинное сиденье типа — Пружинные амортизаторы сиденья сочетают в себе простоту телескопических амортизаторов с долговечностью стоек разных типов. Подобно последнему, амортизаторы сиденья с пружинами действуют одновременно как блок подвески и демпфирующее устройство.Однако, как и телескопические амортизаторы, они не подлежат ремонту после повреждения.

Амортизатор | Функции, типы и принцип работы [с анимацией]

Что такое амортизатор?

давайте сначала посмотрим определение

Амортизатор — это механическое устройство, которое используется для устранения или гашения внезапных ударных волн в системе

Приведенное выше определение носит технический характер, давайте разберемся с ним, поняв значение амортизатора.

Все мы знаем, что амортизаторы обычно используются в автомобилях. Как следует из названия, он используется для поглощения ударов, которые возникают из-за неровностей дороги.

Можно сказать, что амортизатор — это современное чудо, потому что это главное, что делает нашу поездку плавной и комфортной даже по пересеченной местности.

Функция амортизатора

Основная функция амортизатора — поглощать удары и гасить их как можно быстрее, чтобы можно было добиться плавности хода.

Некоторые другие важные функции амортизатора:

  • Ограничивает движение кузова автомобиля
  • Он стабилизирует нашу езду, как обсуждалось выше
  • Стабилизирует шины транспортного средства, которые повреждаются из-за внезапного удара, поэтому он также очень важен в целях безопасности.
  • Он также минимизирует износ шин и кузова автомобиля и, следовательно, снижает общие затраты на техническое обслуживание.

Может показаться, простая работа, но это главное, от чего зависит комфорт вашей езды.

Как работает амортизатор?

Чтобы разобраться в амортизаторе, очень важно понять его работу. Мы также воспользуемся помощью анимации, чтобы правильно понять, как работает.

Прежде всего, мы должны знать, что обычно существует два типа амортизаторов: один гидравлический, а другой пневматический. Однако работа амортизаторов обоих типов одинакова.

Амортизатор обычно соединен с пружиной, которая преобразует внезапные ударные волны в колебательные движения.Это колебательное движение дает нам мгновенное облегчение от сотрясения, но никто не может пройти всю свою поездку с этими колебаниями.

Здесь возникает необходимость в амортизаторе, он используется для гашения тех колебаний, которые производят пружины.

Амортизатор общего назначения содержит перфорированный поршень в гидравлической камере. Камера полностью герметична, и, следовательно, если поршень должен совершить какое-то движение, единственный способ — пропустить гидравлическую жидкость через нее.Как показано на анимированной диаграмме.

Когда приходит толчок, поршень должен двигаться из-за удара. Когда поршень движется, гидравлическая жидкость в амортизаторе должна проходить через него.

Когда жидкость проходит через крошечные перфорированные отверстия в поршне, поршню приходится работать против нее. Эта работа выполняется за счет энергии, генерируемой из-за удара, и, следовательно, вскоре амортизатор теряет всю энергию удара, что приводит к отсутствию колебаний и плавности хода.

Виды амортизаторов

Есть в основном три типа амортизаторов

  1. Двойная труба

  • Основная двухтрубная
  • Двойная трубка, заряженная газом
  • Демпфирование, чувствительное к положению
  • Демпфирование, чувствительное к ускорению
  • Койловер
  1. Моно трубка

  2. Золотниковый клапан

Источник изображения:

Амортизатор: Атрибуция: Авсар Арас — Собственная работа, CC BY-SA 3. 0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25687910

Анимация: Авторство: A7N8X — собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30461687

Принцип работы амортизаторов — Co., Ltd.

Вибрация системы подвески из-за упругого элемента при ударе, для повышения комфорта езды на автомобиле подвеска и упругий элемент расположены параллельно для гашения вибрации, ударов Амортизатор, амортизатор подвески используется в гидравлическом амортизаторе, его принцип работы заключается в том, что рама (или корпус) и мост между движением и относительным движением внутри демпфера, поршень перемещается вверх и вниз, полость масляного амортизатора будет повторяется из одной полости с разным потоком пор в другую камеру.Стенка отверстия и трение между маслом и маслом. Внутреннее трение между молекулами силы демпфирования колебаний, так что энергия вибрации автомобиля преобразуется в тепловую энергию, которая поглощается маслом, затем амортизатором и выбрасывается в атмосферу. В том же сечении масляного канала и такие факторы, как время, демпфирующая сила с рамой и осью (или колесом) или относительная скорость между ними и с вязкостью масла [1].
Амортизатор и упругие элементы выдерживают коррозионное воздействие и ударную нагрузку, демпфирующая сила слишком велика, что приведет к ухудшению упругости подвески и даже к повреждению соединительных деталей амортизатора.Поэтому в этом противоречие регулировочные пружины и амортизаторы.
(1) в такте сжатия (ось транспортного средства и рама близко друг к другу), демпфирующая сила амортизатора мала, чтобы полностью сыграть роль упругости упругого элемента, смягчить удар. Тогда основную роль играет упругий элемент.
(2) в ходе выдвижения подвески (ось и рама удалены друг от друга), демпфирующая сила амортизатора должна быть большой, демпфирование быстрое.
(3), когда ось (или ось колеса) и относительная скорость между слишком большими, требующимися амортизаторами могут автоматически увеличивать поток жидкости, так что демпфирующая сила всегда поддерживается в определенных пределах, чтобы избежать слишком большого выдерживают ударную нагрузку.
В автомобильной системе подвески широко используется амортизатор, а в ходе сжатия и расширения может играть демпфирующий эффект — это амортизатор двойного действия, а также использование нового амортизатора, который включает в себя пневматический амортизатор и амортизатор с регулируемым сопротивлением.

把 您 的 信息 发给 我们:


时间: May-09-2017

Основная конструкция и принцип работы амортизатора

В системе подвески, поскольку упругие элементы подвергаются ударам и вызывают вибрацию, амортизатор и упругие элементы устанавливаются в подвеске параллельно, чтобы улучшить плавность движения автомобилей; Чтобы уменьшить вибрацию, амортизаторы, широко используемые в системе автомобильной подвески, часто представляют собой гидравлические амортизаторы, принцип их работы заключается в следующем: когда относительное движение между рамой автомобиля (или кузовом автомобиля) и ведущей осью происходит из-за вибрации, поршень в амортизаторе движется вверх и вниз, масло в полостях амортизатора многократно перетекает из одной полости в другую через разные отверстия, при этом возникает трение между стенками отверстия и маслом и между молекулами масла демпфирующая сила и энергия вибрации автомобиля преобразуются в тепловую энергию масла, затем поглощаются амортизатором и выбрасываются в атмосферу.При условии одинаковой общей площади сечения масляных каналов демпфирующая сила амортизатора увеличивается или уменьшается вместе с увеличением или уменьшением относительной скорости движения рамы автомобиля и ведущей оси (или колес) и связана вязкости масла. Амортизатор и упругие элементы служат для амортизации ударов и снижения вибрации. Когда демпфирующая сила слишком велика, эластичность подвески ухудшается, даже соединительный элемент амортизатора поврежден, так что противоречие между упругими элементами и амортизатором должно быть разрешено.

(1) В такте сжатия (ведущая ось и рама автомобиля сближаются), демпфирующая сила амортизатора мала, чтобы обеспечить полный ход упругого действия упругих элементов для смягчения удара. . В это время эластичные элементы играют ведущую роль;

(2) В такте растяжения (ведущая ось и рама автомобиля отдаляются друг от друга) демпфирующая сила амортизатора должна быть большой, чтобы можно было быстро уменьшить вибрацию;

(3) Когда относительная скорость между ведущей осью (или колесами) и ведущей осью слишком высока, амортизатор должен автоматически увеличивать расход масла, так что демпфирующая сила поддерживается в определенном диапазоне, чтобы избегать слишком большой ударной нагрузки;

Телескопический амортизатор широко используется в автомобильной подвеске, а амортизатор, который обладает амортизирующим эффектом как при такте сжатия, так и при ходе растяжения, является амортизатором двустороннего действия; Кроме того, используются некоторые новые амортизаторы, включая амортизаторы газонаполненного типа и амортизаторы с регулировкой демпфирующей силы.

Принцип работы телескопического амортизатора двустороннего действия заключается в следующем: в такте сжатия, а именно автомобильные колеса движутся близко к кузову автомобиля, амортизатор сжимается, поршень 3 амортизатора движется вниз, объем нижней полости поршня уменьшается, давление масла повышается, масло течет в полость (верхнюю полость) над поршнем через проходной клапан 8, а часть верхней полости занимает шток поршня 1. , так что увеличенный объем верхней полости меньше уменьшенного объема нижней полости, некоторое количество масла толкает клапан сжатия 6 и течет обратно в масляный цилиндр 5, а действие этих клапанов по экономии масла формирует демпфирующую силу против сжатого движения подвески; в такте растяжения амортизатора колеса находятся относительно далеко от кузова автомобиля, амортизатор растягивается, поршень амортизатора движется вверх, давление масла нижней полости поршня повышается, проходной клапан 8 закрывается, масло в верхней полости толкает вытяжной клапан 4 и перетекает в нижнюю полость; и из-за наличия поршневого штока, масла, вытекающего из верхней полости, недостаточно, чтобы заполнить увеличенное пространство нижней полости, так что в нижней полости создается определенная степень вакуума, масло в хранилище масла Цилиндр толкает компенсационный клапан 7 и течет в нижнюю полость для пополнения, и дросселирующее действие этих клапанов формирует демпфирующую силу против растягивающего движения подвески.

Поскольку расчетная жесткость и сила предварительного затягивания клапана растяжения больше, чем у клапана сжатия, при том же давлении общая площадь поперечного сечения клапана растяжения и каналов соответствующих нормально открытых зазоров меньше, чем это клапана сжатия и каналов соответствующих нормально открытых зазоров, так что демпфирующая сила, создаваемая в такте растяжения амортизатора, больше, чем создаваемая в такте сжатия амортизатора, и цель быстрого уменьшения вибрации Достигнут.

На следующем рисунке показан структурный чертеж амортизаторов передней и задней подвески автомобиля. Принцип его работы был представлен выше.

Нелинейная динамика транспортного средства с чувствительным к смещению однотрубным амортизатором

После преобразования формул. В (1, 7, 19–22) колебания системы описываются системой 18 сильно нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка. Анализ этих уравнений практически возможен только с использованием численных методов.При численном моделировании, проводимом на основе программ, написанных на языке программирования Fortran 77, для этой цели применяются методы Рунге – Кутта – Вернера 5-го и 6-го порядка.

Анализ влияния основных параметров модели на определенные показатели, отвечающие за безопасность и комфорт вождения, является важным вопросом. По причине большого количества параметров системы в моделировании, мы будем предполагать постоянные значения для многих из этих параметров (проиллюстрированных в Таблице 1), таким образом ограничивая анализ изучением влияния параметров, ответственных за управление потоком нефти. .{2} / A_ \ mathrm {p} \), которые определяют площади поверхности соответствующих проточных каналов. Большинство численных расчетов выполняется для следующих значений параметров: \ (\ sigma _ {{21}} = \ sigma _ {{12}} = 0.2p_ {0} \), \ (k _ {{12}} = k _ {{21}} = 0.4p_ {0} \) и \ (\ sigma _ {mn} = 0 \), а также \ (k_ {mn} \ приблизительно 0 \) (следовательно, \ (\ beta _ { nm} = 0 \)) для \ (n \ ne 1 \) и \ (m \ ne 2 \) или \ (n \ ne 2 \) и \ (m \ ne 1 \), характеризующих клапаны с регулируемым давлением .

Характеристики демпфера

Из-за большого количества параметров, которые определяют модель демпфера, представленную в этой статье, параметрическая оптимизация системы является сложной и в худшем случае может быть даже невозможна.Критерий качества его работы должен, с одной стороны, включать комфорт передвижения по дороге с различным покрытием, а с другой стороны, учитывать соответствующий уровень безопасности. В зависимости от выбранных приоритетов оптимальные решения могут сильно различаться. Эти приоритеты и решения будут различаться для гоночных автомобилей или автомобилей повышенной проходимости и легковых автомобилей, которые в большинстве случаев ездят по дорогам хорошего качества. Одним из возможных способов удовлетворения этих противоречивых требований может быть использование активных систем демпфирования, которые позволяют регулировать характеристику демпфирующей силы в зависимости от условий на дороге.

Основная цель моделирования, представленного в этой статье, состоит в том, чтобы доказать, что пассивная система демпфирования, которая, как правило, дешевле в производстве и более надежна в эксплуатации, может вести себя аналогично активной системе демпфирования.

В этом анализе основное внимание уделялось определению влияния предложенных безразмерных параметров на процесс управления потоком масла и характеристики демпфирующей силы.

В классическом демпфере демпфирующая сила увеличивается вместе с уменьшением поверхности каналов в основном поршне, т.е.е. вместе с уменьшением значений безразмерных параметров \ (\ alpha _ {nm} \) и \ (\ beta _ {nm} \) (\ (n, m = 1, 2 \)). Соотношение максимальной демпфирующей силы в фазе отскока и сжатия зависит от коэффициентов: \ (\ alpha _ {{21}} / \ alpha _ {{12}} \) и \ (\ beta _ {{21}} / \ beta _ {{12}} \). Обычно поток масла в фазе отскока осуществляется через каналы с меньшей площадью поперечного сечения: \ (\ alpha _ {{12}} <\ alpha _ {{21}} \ hbox {i} \ beta _ {{12 }} <\ beta _ {{21}} \). Очень часто приближенное соотношение \ (\ alpha _ {{12}} / \ alpha _ {{21}} = \ beta _ {{12}} / \ beta _ {{21}} = 0.5 \) оказывается верным, что означает, что демпфирующая сила в фазе отскока вдвое выше, чем во время фазы сжатия.

Параметры \ (\ alpha _ {{12}} \) и \ (\ alpha _ {{21}} \), которые характеризуют поток нефти через постоянно открытые каналы между \ (K_ {1} \) и Камеры \ (K_ {2} \) оказывают наибольшее влияние на демпфирующую силу. С их увеличением демпфер становится «мягким», что желательно при движении автомобиля по качественным дорогам.Для дорог низкого качества более целесообразен «жесткий» демпфер, в основном из-за лучшего гашения вибрации при движении по дорогам с высокой неровностью. Однако следует отметить, что демпфер не должен быть ни слишком «мягким», ни слишком «жестким».

Для сравнения очень «мягкий» демпфер (SD) с параметрами \ (\ alpha _ {{21}} = 2 \ alpha _ {{12}} = 0,024 \) и очень «жесткий» демпфер (HD) параметров \ (\ alpha _ {{21}} = 2 \ alpha _ {{12}} = 0.004 \), в которых коэффициенты \ (\ beta _ {{21}} = 2 \ beta _ {{12}} = 0.02 \). Предельные значения параметра \ (\ alpha _ {{21}} \) приняты на основании анализа существующих конструкций и изучения результатов моделирования. В зависимости от весового коэффициента, определяющего долю показателей комфорта и безопасности в рассматриваемом критерии качества, оптимальное значение параметра \ (\ alpha _ {{21}} \) находится в диапазоне \ (0.004 <\ alpha _ { {21}} <0,024 \).

Модифицированный демпфер (MD) должен учитывать частично противоречивые критерии комфорта и безопасности.Ожидается, что он будет вести себя как демпфер HD в случае плохих дорог и как демпфер SD в противоположном случае (например, на шоссе).

Модель предлагаемого демпфера MD определяется с использованием большего количества параметров (\ (\ alpha _ {nm}, \ beta _ {nm} \) и дополнительного коэффициента \ (\ gamma _ {nm} \) для \ (n> 2 \) или \ (m> 2 \)). Эти параметры характеризуют потоки между камерами внутреннего цилиндра (\ (K_ {3}, K_ {4}, K_ {5} \)) и камерами в главном цилиндре (\ (K_ {1}, K_ {2 } \)).

Параметры: \ (\ gamma _ {{51}}, \ gamma _ {{25}} \) (и скорости потока \ (Q _ {{51}}, Q _ {{25}} \) в фазы сжатия, которые зависят от них), а также \ (\ gamma _ {{15}}, \ gamma _ {{52}} \) (\ (Q _ {{15}}, Q _ {{52}} \) в фазе отскока) в значительной степени влияют на характеристику демпфирующей силы. При малых относительных перемещениях \ (x _ {\ mathrm {ap}} — x _ {\ mathrm {b}} \) дополнительной массы поток из камеры \ (K_ {1} \) в \ (K_ {2} \) в фазе отскока происходит как через каналы в главном поршне, так и через каналы \ (\ hbox {c} _ {2} \) и \ (\ hbox {c} _ {3} \) во внутреннем цилиндр (рис.1), а в фазе сжатия дополнительно через канал \ (\ hbox {c} _ {1} \). Следовательно, демпфирующая сила значительно меньше, чем в случае больших перемещений, во время которых отверстия этих каналов закрываются вспомогательным поршнем. Чтобы сохранить предполагаемую пропорцию между максимальными силами на обеих фазах работы демпфера, мы будем предполагать одинаковые площади поперечного сечения каналов \ (\ hbox {c} _ {1} \) и \ (\ hbox { в} _ {2} \). Тогда возникает соотношение: \ (\ gamma _ {{15}} / \ gamma _ {{51}} = 0.5 \). В случае, когда каналы \ (\ hbox {c} _ {1} \), \ (\ hbox {c} _ {2} \) или \ (\ hbox {c} _ {3} \) заблокированы, характеристика демпфера практически зависит только от параметров \ (\ alpha _ {{21}}, \ beta _ {{21}}, \ alpha _ {{12}}, \ beta _ {{12}} \) (жесткие характеристики), а в противном случае дополнительно зависит от \ (\ gamma _ {{51}}, \ gamma _ {{25}}, \ gamma _ {{15}}, \ gamma _ {52 }} \) (мягкие характеристики).

Параметры: \ (\ alpha _ {{31}}, \ beta _ {{31}}, \ gamma _ {{31}} \ alpha _ {{24}}, \ beta _ {24}} , \ gamma _ {{24}} \), (расход \ (Q _ {{31}}, Q _ {{24}} \) в фазе сжатия) и \ (\ alpha _ {{13}}, \ бета _ {{13}}, \ gamma _ {{13}}, \ alpha _ {{42}}, \ beta _ {{42}}, \ gamma _ {{42}} \) (\ (Q_ { {13}}, Q _ {{42}} \) в фазе отскока) влияют на движение дополнительной массы, следовательно, они играют решающую роль в процессе управления потоком между отдельными камерами. Правильная работа заслонки зависит от правильного подбора значений этих параметров. Эффективно работающий амортизатор должен обладать жесткими характеристиками для высоких амплитуд возбуждений и мягкими характеристиками для более низких амплитуд. В первом случае отверстия каналов \ (\ hbox {c} _ {1} \), \ (\ hbox {c} _ {2} \) или \ (\ hbox {c} _ {3} \ ) должны быть закрыты, а в последнем они должны быть открыты все время. Следовательно, параметры \ (\ alpha _ {{13}}, \ alpha _ {{31}}, \ alpha _ {{24}}, \ alpha _ {{42}}, \ beta _ {{13}}) , \ beta _ {{31}}, \ beta _ {{24}}, \ beta _ {{42}}, \ gamma _ {{13}}, \ gamma _ {{31}}, \ gamma _ { {24}}, \ gamma _ {{42}} \), характеризующие поток нефти по каналам \ (\ hbox {c} _ {1} {-} \ hbox {c} _ {9} \), имеют решающее значение важность.

Далее мы определим значения параметров следующим образом: \ (\ alpha _ {{21}} = 0,004, \ alpha _ {{12}} = 0,002, \ beta _ {{21}} = 0,02 , \ beta _ {{12}} = 0,01, \ gamma _ {{25}} = \ gamma _ {{52}} = 0,02, \ gamma _ {{51}} = 0,02, \ gamma _ {15} } = 0,01 \), анализируя влияние оставшихся на характеристики демпфера. В случае, когда отверстия \ (\ hbox {c} _ {1} \), \ (\ hbox {c} _ {2} \) или \ (\ hbox {c} _ {3} \) закрыты, демпфер MD работает аналогично жесткому демпферу HD с параметрами: \ (\ tilde {{\ alpha}} _ {21} = 2 \ tilde {{\ alpha}} _ {12} = \ alpha _ {21 } = 0.004 \). Для каналов \ (\ hbox {c} _ {1} \), \ (\ hbox {c} _ {2} \), \ (\ hbox {c} _ {3} \), которые всегда открывают заслонку MD ведет себя аналогично мягкому демпферу SD с параметрами: \ (\ bar {{\ alpha}} _ {21} = 2 \ bar {{\ alpha}} _ {12} = \ alpha _ {21} + \ gamma _ {51} = 0,024 \).

Рис. 5

Характеристики демпфера (\ (f = 1,2 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a = 2,5 ~ \ hbox {cm} \); \ (f = 2 ~ \ hbox {Hz} \ ), \ (a = 1,5 ~ \ hbox {cm} \); \ (f = 12 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a = 0,25 ~ \ hbox {cm} \); \ (f = 15 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a = 0.2 \ hbox {cm} \)): a диаграмма сила – относительное смещение, b диаграмма сила – относительная скорость

На рисунке 5 показаны характеристики демпфирующей силы правильно спроектированного амортизатора с параметрами: \ (\ gamma _ {{31}} = \ gamma _ {{13}} = 0. 0004, \ gamma _ {{42}} = \ gamma _ {{24}} = 0,004, \ alpha _ {{31}} = \ alpha _ {{13}} = \ alpha _ {{24}} = \ альфа _ {{42}} = 0,00004, \ beta _ {{13}} = \ beta _ {{24}} = 0, \ beta _ {{31}} = \ beta _ {{42}} = 0,004, h_ {1} = 0,5 ~ \ hbox {см}, h_ {2} = 0,6 ~ \ hbox {см}, h_ {3} = 0,9 ~ \ hbox {см} \).

Характеристики определены для четырех частот гармонического возбуждения (26), где амплитуды возбуждения уменьшаются с увеличением частоты. Значения частот были выбраны из двух резонансных диапазонов около 1,2 Гц и 12 Гц.

При отсутствии демпфирования в системе (без амортизатора) четвертьвагонная модель автомобиля представляет собой линейную систему с двумя степенями свободы. Следовательно, легко определить резонансные частоты (\ (f_ {r1} \ приблизительно 1,18 ~ \ hbox {Hz} \) и \ (f_ {r2} \ приблизительно 11,26 ~ \ hbox {Hz} \)) и собственные векторы. Анализ формы колебаний показывает, что в первом резонансном диапазоне преобладают колебания подрессоренной массы (кузова автомобиля). В другом диапазоне преобладают колебания неподрессоренной массы (колес транспортного средства).

В первом резонансе, в диапазоне более низких частот и одновременно больших амплитуд (для \ (f = 1.2 ~ \ hbox {Hz} \) и \ (f = 2 ~ \ hbox {Hz} \)) , амортизатор MD обладает жесткими характеристиками в установившихся колебаниях (рис. 5б), а в другом диапазоне для \ (f = 12 ~ \ hbox {Hz} \) и \ (f = 15 ~ \ hbox {Hz } \) могут наблюдаться мягкие характеристики (значительно меньший градиент кривых на рис. 5б). Можно показать, что практически идентичные результаты получаются при использовании амортизатора HD в первом диапазоне и SD в другом.Характеристики, показанные на рис. 5, несимметричны. Значение силы сопротивления демпфера при отскоке больше, чем сила при сжатии. Такая характеристика желательна [30] при движении по дорогам с большими неровностями (например, при преодолении высокого препятствия). Отношение максимального значения силы к минимальному значению зависит от соотношения эффективных поверхностей потока масла при сжатии и отскоке (\ (\ alpha _ {{21}} / \ alpha _ {{12}} , \ beta _ {{21}} / \ beta _ {{12}} \)).На графиках также можно наблюдать точки перегиба, положение которых фактически зависит от значения параметров \ (\ sigma _ {{21}} \) и \ (\ sigma _ {{12}} \).

Рис. 6

Временные графики давления (\ (f = 1.2 ~ \ hbox {Hz}, a = 2.5 ~ \ hbox {cm} \))

Временные истории давления \ (p_ {n} \) в камеры \ (K_ {n} \) (\ (n = 1, \ ldots, 5 \)), которые показаны на рис. 6, предоставляют важную информацию о работе демпфера. Графики соответствуют жестким характеристикам (рис.5 для \ (f = 1,2 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a = 2,5 ~ \ hbox {cm} \)). Немного большее влияние на демпфирующую силу оказывает давление \ (p_ {1} \) в камере отскока, которое более явно отличается от давления \ (p_ {2} \) в камере сжатия (умеренное изменения \ (p_ {2} \) являются результатом воздействия компенсационной камеры \ (K_ {6} \)). В анализируемом случае отверстия каналов \ (\ hbox {c} _ {1} \) и \ (\ hbox {c} _ {2} \) закрыты, поэтому камера \ (K_ {5} \ ) связан только с камерой \ (K_ {2} \) (\ (p_ {5} \ приблизительно p_ {2} \)).Также истории давления в камерах \ (K_ {1} \) и \ (K_ {3} \) похожи друг на друга. Давление в камере \ (K_ {4} \) в фазе сжатия немного ниже, чем давление \ (p_ {1} \), однако в фазе отскока оно аналогично давлению \ (p_ {2} \ ).

Рис. 7

Давления и массовые расходы (\ (f = 15 ~ \ hbox {Hz}, a = 0,2 ~ \ hbox {cm} \))

В случае меньших амплитуд возбуждения (рис. 7) давления в демпферных камерах однозначно разные.Теперь камера \ (K_ {5} \) все время связана как с камерой \ (K_ {1} \), так и с \ (K_ {2} \), поэтому давление \ (p_ {5} \) имеет промежуточные значения между давлениями \ (p_ {1} \) и \ (p_ {2} \) (но ближе к \ (p_ {2} \)). Значения давлений \ (p_ {3} \) и \ (p_ {4} \) подобны друг другу. В фазе сжатия они немного выше, чем давление \ (p_ {2} \), тогда как в фазе отскока они ниже. Поток масла в камеру отскока представляет собой сумму трех потоков (\ (Q _ {{21}}, Q _ {{31}}, Q _ {{51}} \)), где влияние потока между камерами \ (K_ {3} \) и \ (K_ {1} \) на силовой характеристике практически пренебрежимо малы (потому что \ (Q _ {{31}} \ ll Q _ {{21}} \) и \ (Q _ {{31 }} \ ll Q _ {{51}} \)).Из-за большей эффективной площади поперечного сечения каналов внутреннего цилиндра по сравнению с каналами поршня (\ (\ gamma _ {{51}}> \ alpha _ {{21}}, \ gamma _ {{52 }}> \ alpha _ {{12}} \)) расход \ (Q _ {{51}} \) больше, чем \ (Q _ {{21}} \). Графики, аналогичные тем, которые показаны на фиг. 7, могут быть подготовлены для скоростей потока в камеру сжатия.

Чтобы проанализировать влияние параметров: \ (\ beta _ {{13}}, \ beta _ {{31}}, \ beta _ {{24}}, \ beta _ {{42}}, \ gamma _ {{13}}, \ gamma _ {{31}}, \ gamma _ {{24}}, \ gamma _ {{42}} \) о работе амортизатора, на рис.8 представлены графики относительных перемещений дополнительной массы \ (m_ \ mathrm {ap} \) в переходном (неопределенном) состоянии колебаний. Моделирование проводится для четырех выбранных комбинаций значений параметров, которые характеризуют поток через каналы \ (\ hbox {c} _ {4} {-} \ hbox {c} _ {8} \). Были приняты следующие индикаторы: \ (k_ {1} \) для \ (\ beta _ {{31}} = \ beta _ {{13}} = \ beta _ {{24}} = \ beta _ {{42 }} = 0,0004 \), \ (\ gamma _ {{31}} = \ gamma _ {{13}} = \ gamma _ {{24}} = \ gamma _ {{42}} = 0,004 \), \ (k_ {2} \) для \ (\ beta _ {{31}} = \ beta _ {{42}} = 0.0004 \), \ (\ beta _ {{13}} = \ beta _ {{24}} = 0 \), \ (\ gamma _ {{31}} = \ gamma _ {{13}} = \ gamma _ {{24}} = \ gamma _ {{42}} = 0,004 \), \ (k_ {3} \) для \ (\ beta _ {{31}} = \ beta _ {{13}} = \ бета _ {{24}} = \ beta _ {{42}} = 0,0004 \), \ (\ gamma _ {{31}} = \ gamma _ {{13}} = 0,0004 \), \ (\ gamma _ {{24}} = \ gamma _ {{42}} = 0,004 \), \ (k_ {4} \) для \ (\ beta _ {{31}} = \ beta _ {{42}} = 0,0004 \ ), \ (\ beta _ {{13}} = \ beta _ {{24}} = 0 \), \ (\ gamma _ {{31}} = \ gamma _ {{13}} = 0.0004 \), \ (\ gamma _ {{24}} = \ gamma _ {{42}} = 0,004 \). В расчетах постоянные значения параметров: \ (\ alpha _ {{31}} = \ alpha _ {{13}} = \ alpha _ {{24}} = \ alpha _ {{42}} = 0.00004 \), которые характеризуют поток через узкие каналы \ (\ hbox {c} _ {8} \) и \ (\ hbox {c} _ {9} \).

Рис. 8

Относительные перемещения вспомогательного поршня: a \ (f = 1,2 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a = 0,25 ~ \ hbox {cm} \), b \ (f = 6 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a = 0.05 ~ \ hbox {cm} \)

При правильно выбранных параметрах характеристики амортизатора должны регулироваться от мягких до жестких в пределах диапазона первый резонанс (например, для \ (f = 1.2 ~ \ hbox {Hz} \) — Рис.8а). Демпфер работает эффективно, если во время движения вспомогательного поршня отверстие канала \ (\ hbox {c} _ {3} \) (или \ (\ hbox {c} _ {1} \) и \ (\ hbox {c} _ {2} \)) все время замкнут в установившихся колебаниях. Кроме того, переходное состояние должно быть как можно более коротким, чтобы демпфер мог быстро регулироваться в случае, когда автомобиль преодолевает большое препятствие.

Помимо резонанса (например, для \ (f = 6 ~ \ hbox {Hz} \) — Рис. 8b), указываются мягкие характеристики и, следовательно, движение дополнительной массы \ (m _ {\ mathrm {ap }} \) должно происходить в ограниченном диапазоне, чтобы масса \ (m _ {\ mathrm {ap}} \) не закрывала каналы \ (\ hbox {c} _ {1} \) и \ (\ hbox {c} _ {3} \) (т.е. \ (\ vert x _ {\ mathrm {ap}} — x _ {\ mathrm {b}} \ vert

Только в случае кривой \ (k_ {4} \) одновременно выполняются указанные выше условия. В остальных случаях чаще всего наблюдается циклическое закрытие и открытие отверстий, что приводит к более сложным характеристикам демпфирующей силы (как на рис. 11).

Реакция системы на гармоническое возбуждение

Об эффективности работы демпфера можно судить, анализируя частотные характеристики модели четверти вагона автомобиля.На рисунке 9 показаны графики для трех индексов: \ (\ Theta _ {\ mathrm {w}} \), \ (\ Theta _ {\ mathrm {b}} \) и \ (\ Theta _ {\ mathrm {r}). } \) в функции частоты возбуждения. Индексы \ (\ Theta _ {\ mathrm {w}} \) и \ (\ Theta _ {\ mathrm {b}} \) определяются как отношения значений среднеквадратичного смещения \ (x _ {\ mathrm {w} } \) и \ (x _ {\ mathrm {b}} \) неподрессоренной и подрессоренной масс до среднеквадратичного значения сигнала \ (x _ {\ mathrm {r}} \). Индекс \ (\ Theta _ {\ mathrm {r}} \) — это отношение динамической составляющей реакции к статической составляющей (общий вес транспортного средства).Для сравнения на рис. 9 также показаны соответствующие характеристики классических демпферов HD и SD. Предполагалось, что параметры возбуждения удовлетворяют условию (26) постоянной максимальной скорости.

Рис. 9

Частотные характеристики (\ (a = 2 ~ \ hbox {cm} \)): a index \ (\ Theta _ {\ mathrm {w}} \), b index \ ( \ Theta _ {\ mathrm {b}} \), c index \ (\ Theta _ {\ mathrm {r}} \)

Наблюдая за результатами анализа, можно заметить два основных диапазона резонанса.Первый находится вблизи \ (f \ приблизительно 1,2 ~ \ hbox {Hz} \), а второй — для \ (f \ приблизительно 12 ~ \ hbox {Hz} \). В первом резонансном диапазоне, особенно в случае демпфера SD, индекс \ (\ Theta _ {\ mathrm {b}} \) принимает высокие значения (рис. 9б), что важно с точки зрения комфорт вождения. Индексы \ (\ Theta _ {\ mathrm {w}} \) (Рис. 9a) и \ (\ Theta _ {\ mathrm {r}} \) (Рис. 9c) для демпферов SD и MD достигают своего максимального значения. уровни во втором резонансном диапазоне. При больших амплитудах колебаний колес увеличивается значение динамической составляющей реакции, что означает уменьшение мгновенной прижимной силы колеса на дорожном покрытии.В крайнем случае контакт с дорожным покрытием может быть потерян. Поэтому второй диапазон резонанса важен с точки зрения безопасности вождения. В этом диапазоне демпфер MD ведет себя так же, как демпфер SD, и по комфорту вождения он лучше демпфера HD (рис. 9b). В узком диапазоне частот (в районе \ (f = 12 ~ \ hbox {Hz} \)) по безопасности движения демпфер MD хуже демпфера HD (рис. 9в). Демпфер HD, однако, характеризуется относительно очень высоким уровнем демпфирования, что приводит к качественному изменению частотных характеристик, видимых на рис.9 (аналогичен характеристикам системы с одной степенью свободы). Только в выбранных частотных диапазонах (в основном в первом резонансе) демпфер MD должен вести себя как демпфер HD.

Значения индекса \ (\ Theta _ {\ mathrm {b}} \), который определяет комфорт вождения, для амортизатора MD почти во всем частотном диапазоне меньше, чем для амортизаторов SD и HD. Только в первом резонансе демпфер HD несколько эффективнее демпфера MD.

Фиг.10

Частотные характеристики: a смещение подрессоренной массы, b ускорение подрессоренной массы

На рисунке 10 показаны графики среднеквадратичных значений смещений \ (x _ {\ mathrm {b}} \) и ускорений \ ( a _ {\ mathrm {b}} \) для двух значений параметра \ (a_ {0} \), характеризующего возбуждение (26). Поскольку амплитуда возбуждения уменьшается вместе с частотой, смещение \ (x _ {\ mathrm {b}} \) также уменьшается (рис. 10a). Сравнение значений амплитуд в первом резонансе показывает, что демпфер MD по сравнению с демпфером SD более эффективен в случае больших возбуждений.{\ mathrm {SD}} = 2.777 \) (более 2 раз).

На графиках модифицированного демпфера MD на рис. 9 и 10 могут наблюдаться скачки между характеристиками демпфера SD и HD. В пределах диапазонов, в которых характеристики MD перекрываются с характеристиками SD или HD, графики демпфирующей силы аналогичны показанным на рис. 5. В остальных диапазонах характеристика силы более сложная, т.е. в результате закрытия и открытия отверстий каналов \ (\ hbox {c} _ {1} {-} \ hbox {c} _ {5} \) вспомогательным поршнем.На рисунке 11 показаны выбранные направления относительного смещения \ (x _ {\ mathrm {ap}} — x _ {\ mathrm {b}} \) массы \ (m _ {\ mathrm {ap}} \) и соответствующих демпфирующих сил. . Канал \ (\ hbox {c} _ {3} \) закрыт или открыт для \ (x _ {\ mathrm {ap}} — x _ {\ mathrm {b}} \ приблизительно -h_ {1} \), канал \ (\ hbox {c} _ {5} \) для \ (x _ {\ mathrm {ap}} — x _ {\ mathrm {b}} \ приблизительно -h_ {2} \), а в случае \ (x _ {\ mathrm {ap}} — x _ {\ mathrm {b}} = — h_ {3} \) масса ударяется о довольно жесткий бампер.

Рис.11

Относительные перемещения вспомогательного поршня и диаграмма сила-скорость: a \ (f = 1.2 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a_ {0} = 1 ~ \ hbox {cm} \); b \ (f = 1.1 ~ \ hbox {Hz} \), \ (a_ {0} = 3 ~ \ hbox {cm} \)

Рис. 12

Влияние параметра H на смещение пружины масса (\ (L = 1 ~ \ hbox {m} \), \ (v_ {0} = 5 ~ \ hbox {m / s} \)): a демпфер MD, b демпфер SD

реакция системы импульсного возбуждения

Преимущество демпфера MD перед демпфером SD можно увидеть еще более четко при анализе реакции системы на импульсное возбуждение (28), которая в упрощенном виде описывает начальную фазу процесса преодоления препятствия транспортным средством.На рис. 12 показаны перемещения подрессоренной массы модели четвертьфинала с демпфером MD (рис. 12a) и SD (рис. 12b) при преодолении препятствия той же формы, но другой высоты H . Только для \ (H = 1 ~ \ hbox {cm} \) ответы систем MD и SD идентичны. В этом случае дополнительная масса в демпфере MD перемещается между отверстиями каналов \ (\ hbox {c} _ {1} \) и \ (\ hbox {c} _ {3} \), не закрывая их. В остальных случаях характеристика демпфера MD регулируется за короткий промежуток времени от мягкого до жесткого, в результате чего колебания кузова автомобиля очень быстро гасятся.

Рис. 13

Влияние скорости движения \ (v_ {0} \) на смещение \ (x _ {\ mathrm {b}} \) и индекс \ (\ Theta _ {\ mathrm {r0}} \) ( \ (H = 5 ~ \ hbox {cm}, L = 1 ~ \ hbox {m} \)): a демпфер MD, b демпфер SD

Рисунок 13 иллюстрирует временную диаграмму смещения \ (x_ { \ mathrm {b}} \) и индекс \ (\ Theta _ {\ mathrm {r0}} \), когда транспортное средство преодолевает одно и то же препятствие с разной скоростью движения. Индекс \ (\ Theta _ {\ mathrm {r0}} \) определяется как отношение общей реакции (сумма веса и динамической реакции), оказываемой на колесо транспортного средства, к статической реакции.Когда индекс \ (\ Theta _ {\ mathrm {r0}} \) достигает нулевого значения, это означает, что колеса потеряли контакт с дорожным покрытием.

Рис. 14

Смещения и ускорения подрессоренной массы и характеристика демпфирующей силы (\ (K = 4 \), \ (v_ {0} = 7,5 ~ \ hbox {м / с} \), \ (n_ {\ mathrm {l}} = 0,04 ~ \ hbox {cycle / m} \), \ (n _ {\ mathrm {u}} = 4 ~ \ hbox {cycle / m} \), \ (N = 512 \) )

Рис. 15

Относительные перемещения главного и плавающего поршня: (\ (K = 4 \), \ (v_ {0} = 7,5 ~ \ hbox {м / с} \) и \ (v_ {0 } = 15 ~ \ hbox {m / s} \), \ (n _ {\ mathrm {l}} = 0.04 ~ \ hbox {cycle / m} \), \ (n _ {\ mathrm {u}} = 4 ~ \ hbox {cycle / m} \), \ (N = 512 \)): — демпфер MD, b демпфер SD

Также это сравнение работы демпферов MD и SD показывает лучшие свойства гашения колебаний в кузове автомобиля демпфером MD. При движении на высоких скоростях максимальное значение смещения, по общему признанию, уменьшается, но это происходит за счет увеличения ускорений и реакции поверхности дороги. В случае демпфера HD соответствующие временные диаграммы (не включенные в работу) очень похожи на те, что показаны на рис.13а. Демпфер HD гасит вибрации немного быстрее, однако для \ (v_ {0} = 20 ~ \ hbox {m / s} \) минимальное значение реакции достигает нулевого значения, что означает потерю контакта колес с дорожным покрытием. В этом случае лучшее поведение демпфера MD связано с тем, что на начальном этапе преодоления препятствия его характеристика близка к мягкой.

Реакция системы на случайное возбуждение

Чтобы проверить спроектированный амортизатор, следует также изучить поведение модели четверти вагона при движении по поверхностям, описываемым случайной функцией (29).Случайное возбуждение зависит от ряда параметров, включая, прежде всего, класс дорожного покрытия (параметр K ) и скорость движения \ (v_ {0} \). Когда качество дорожного покрытия ухудшается (т.е. увеличивается значение параметра K ), скорость движения \ (v_ {0} \) должна быть адекватно ниже — и тогда следует ожидать значений всех индексов, отвечающих как для комфорта вождения, так и для безопасности вождения, чтобы быть более похожими друг на друга.

На рисунках 14, 15 и 16 показаны избранные результаты анализа для случая движения по некачественной поверхности (класс \ (K = 4 \)) на относительно низкой скорости \ (v_ {0} = 7.5 ~ \ hbox {м / с} \) (27 км / ч) и движение по дороге класса \ (K = 1 \) с в четыре раза большей скоростью \ (v_ {0} = 30 ~ \ hbox {m / с} \) (108 км / ч).

Рис. 16

Смещения и ускорения подрессоренной массы и характеристика демпфирующей силы (\ (K = 1 \), \ (v_ {0} = 30 ~ \ hbox {м / с} \), \ (n_ {\ mathrm {l}} = 0,04 ~ \ hbox {cycle / m} \), \ (n _ {\ mathrm {u}} = 4 ~ \ hbox {cycle / m} \), \ (N = 512 \) )

На рисунке 14 показаны смещения \ (x _ {\ mathrm {b}} \) и ускорения \ (a _ {\ mathrm {b}} \) подрессоренной массы, а также характеристика демпфирующей силы \ (F _ {\ mathrm {b}} \) для \ (K = 4 \) и \ (v_ {0} = 7.5 \ hbox {м / с} \). Численное моделирование проводится для: \ (N = 512 \), \ (n _ {\ mathrm {l}} = 0,04 ~ \ hbox {cycle / m} \), \ (n _ {\ mathrm {u}} = 4 ~ \ hbox {цикл / м} \). Для скорости движения \ (v_ {0} = 7,5 ~ \ hbox {м / с} \) низкие и высокие частоты возбуждения равны: \ (f_ \ mathrm {l} = 0,3 ~ \ hbox {Hz} \ ), \ (f_ \ mathrm {u} = 30 ~ \ hbox {Hz} \), что означает, что диапазон, который они определили, охватывает обе резонансные частоты системы.

В соответствии с ожиданиями, в случае плохого дорожного покрытия демпфер MD обладает характеристиками жесткого демпфера HD (рис.14б). Поскольку графики откликов систем с демпферами MD и HD перекрываются практически на всем протяжении времени, для большей наглядности на рис. 14 показаны только результаты анализа демпферов MD и SD.

Применение демпфера MD снижает в основном экстремальные значения смещений по отношению к системе SD. Объем изменения перемещений обеих систем схож, хотя для системы MD они несколько больше. В течение короткого переходного периода (\ (t <0.{2} \) для SD соответственно.

Демпфер MD имеет еще одну положительную особенность по сравнению с демпфером SD. Изменение его характеристик с мягкого на твердое в случае очень плохого дорожного покрытия и, кроме того, высоких скоростей движения ограничивает движение главного поршня, тем самым защищая систему от нежелательных столкновений с плавающим поршнем или стенками цилиндра. На рисунке 15 показаны графики относительных перемещений \ (z _ {\ mathrm {b}} = x _ {\ mathrm {b}} — x _ {\ mathrm {w}} \) и \ (z _ {\ mathrm {fp}} = x _ {\ mathrm {fp}} — x _ {\ mathrm {w}} \) для систем с заслонками MD и SD.Для демпфера SD уже для скорости \ (v_ {0} = 7,5 ~ \ hbox {м / с} \) расстояние между основным поршнем и плавающим поршнем опасно мало, и в случае более высокой скорости вдвое практически сталкиваются со столкновениями обоих поршней в различные моменты времени, что может привести к повреждению демпфера. В случае системного MD ситуация совершенно иная.

На рисунке 16 показаны ходы перемещений и ускорений подрессоренной массы при движении по дорожному покрытию класса \ (K = 1 \) со скоростью \ (v_ {0} = 30 ~ \ hbox {м / с. } \) (108 км / ч).В этом случае демпфер MD ведет себя как мягкий демпфер SD, и соответствующие графики перекрываются. Для оценки эффективности работы демпфера MD на рис. 16 также показаны реакции системы с демпфером HD.

В случае хорошего дорожного покрытия смещения в обоих случаях относительно малы, и с точки зрения комфорта вождения на этот раз более важны ускорения. Демпфер MD значительно лучше гасит высокие гармоники, что приводит к примерно двукратному снижению среднеквадратичных значений ускорений по сравнению с системой HD.{2} \) для демпфера HD соответственно.

Подводя итог, демпфер MD обеспечивает высокий комфорт вождения на хороших дорогах с покрытием (тогда он лучше, чем демпфер HD), но в случае плохих дорог с покрытием максимально ограничивает прогибы и лучше гасит вибрации по сравнению с демпфером SD. .

Амортизаторы | Гидравлика и пневматика

Неудобная правда о гидравлических машинах заключается в том, что они являются системами, вырабатывающими тепло. В этом отношении они не уникальны: преобразование энергии и управление со 100% эффективностью остаются недостижимыми.Но я считаю, что неизбежная неэффективность, которая проявляется в энергетическом загрязнении гидравлической жидкости, не требует того внимания, которого она заслуживает.

За исключением резервуара, каждый компонент гидравлической системы представляет собой устройство, выделяющее тепло. Процесс перемещения гидравлической жидкости по проводнику от A к B приводит к падению давления и, следовательно, к выделению тепла. Установка глубинных фильтров для контроля загрязнения частицами также приводит к падению давления, что увеличивает тепловую нагрузку.Насосы и двигатели имеют внутреннюю утечку, что приводит к еще большему падению давления, генерирующего тепло. Нагнетательный насос гидростатической трансмиссии выдерживает 100% тепловую нагрузку. В открытых контурах устанавливаются тепловыделяющие отверстия, дроссели (во всех их различных формах) и гидростаты для управления направлением, потоком и давлением, а нагрузки уравновешиваются установкой гидравлического сопротивления.

Энергозатратные перепады давления — неизбежная черта гидравлических систем.

Дело в том, что потери давления и потери энергии — это факт жизни в гидравлических системах. Их можно (и нужно) свести к минимуму, но полностью исключить нельзя. Так что давайте перестанем игнорировать слона в комнате. Потому что, если его не остановить, энергетическое загрязнение так же проблематично, как и загрязнение частицами, а возможно, даже больше.

Загрязнение энергии влияет на смазку

Надлежащая смазка гидравлических компонентов и эффективная передача мощности зависят от соответствующей вязкости масла.Если позволить температуре гидравлической жидкости превышать температуру, необходимую для поддержания вязкости на уровне около 20 сантистокс (сСт), вероятность граничной смазки, приводящей к трению и износу, резко возрастает.

Температура, при которой достигается эта точка, зависит от класса вязкости жидкости и ее индекса вязкости (VI). VI — это показатель устойчивости масла к изменению вязкости при изменении температуры. Масло с высоким индексом вязкости часто называют универсальным маслом. Универсальные масла часто рекомендуются для оборудования, которое должно работать в холодных условиях.Высокий индекс вязкости предотвращает повышение вязкости масла (загустевание) при низких температурах. Однако высокий индекс вязкости также помогает предотвратить снижение вязкости (разжижение) при высоких температурах.

Другими словами, критическая температура для вязкости может быть относительно низкой или высокой, в зависимости от используемого масла. Кроме того, чем выше максимальная рабочая температура, тем шире становится рабочий диапазон температур. И чем шире рабочий температурный интервал, тем сложнее поддерживать вязкость масла в допустимых пределах.

Например, рассмотрим гидравлическую систему с температурой холодного пуска 5 ° C (41 ° F) и максимальной рабочей температурой 110 ° C (230 ° F). Для поддержания вязкости между 800 сСт при холодном пуске и 25 сСт при максимальной рабочей температуре требуется масло ISO VG 150 с индексом вязкости 229. Это не тот тип гидравлического масла, которое вы можете просто позвонить и получить у местного поставщика масла. . Гидравлические масла, которые обычно используются, имеют классы вязкости по ISO 22, 32, 37, 46, 68 и 100. Типичное однородное гидравлическое масло имеет индекс вязкости около 100, а всесезонное — около 150.Таким образом, даже если бы оно было легко доступно, масло VG 150 с индексом вязкости 229 было бы, мягко говоря, более дорогим продуктом.

Экспоненциальный эффект загрязнения энергии

Независимо от пределов вязкости, которые чрезвычайно важны для надлежащей смазки и эффективной работы, когда дело доходит до срока службы масла, уплотнения и шланга , максимальная опасная температура — это не просто праздник. Согласно закону Аррениуса, на каждые 10 ° C (18 ° F) повышения температуры скорость реакции удваивается.В отношении срока службы гидравлического масла нас интересуют следующие химические реакции: окисление (в присутствии воздуха) и гидролиз (в присутствии воды). Таким образом, чем горячее масло, тем выше скорость этих реакций, причем в геометрической прогрессии.

В качестве иллюстрации: если вы нальете немного растительного масла в стакан, пройдут дни (даже недели), прежде чем оно потемнеет — признак окисления. Но если вы нальете такое же количество растительного масла в сковороду, которая даст маслу большую площадь контакта с воздухом, а затем нагреете его, то масло станет черным через гораздо более короткий промежуток времени.Если допустить окислительный отказ гидравлического масла, побочные продукты окисления масла — лак и шлам — вызывают проблемы с надежностью, такие как засорение фильтров и заедание золотника клапана.

Влияние рабочей температуры на срок службы гидравлического масла. Измерения проводились на обратной стороне резервуара. (Источник: Факты, которые стоит знать о гидравлике, Danfoss Fluid Power, стр.17.)

Резкое влияние рабочей температуры на срок службы гидравлического масла показано на представленной номограмме.Если гидравлическая система работает при 85ºC (185ºF), срок службы масла составляет 12% от того, что было бы, если бы система работала при 60ºC (140ºF). Если система работает при 102ºC (216ºF), срок службы масла составляет всего 3% от того, что было бы, если бы система работала при 60ºC (140ºF).

Энергетическое загрязнение и термическое разложение

Тепло может повредить масло двумя способами. Обсуждалось только первое: окисление. Окисление — это химическая реакция, которая ускоряется высокой температурой масла в объеме и присутствием воздуха. Это «нормальная» окислительная деструкция масла.

Второй — интенсивный локальный нагрев масла. Распространенными причинами локального сильного жара являются:

  • схлопывание увлеченных пузырьков воздуха,
  • микродизель,
  • водонагреватели с высокой удельной мощностью,
  • — большие и постоянные перепады давления в системе — например, масло проходит через предохранительный клапан — и,
  • Дуга вызвана электростатическим разрядом. Этот процесс иногда называют термической деструкцией и окислительной деструкцией.

Важно то, что химический процесс этих двух форм окислительного разложения различен, поэтому они по-разному отображаются в отчетах об анализе масла. При разложении, связанном с интенсивным локальным нагревом, в масле образуются углеродсодержащие нитронитраты. Обычно это проявляется в виде нитрования в отчете об анализе масла с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье ( FTIR, ). С другой стороны, масло, которое разлагается в результате «нормального» окисления, производит карбоксилаты металлов и карбоновые кислоты.Количество этих кислот и, следовательно, оставшийся срок службы масла — это то, что пытается определить тест общего кислотного числа (TAN).

Чрезмерное нагревание повреждает больше, чем масло

Гидравлическое масло — не единственное, что подвержено энергетическому загрязнению. Эластомеры, используемые для изготовления гидравлических уплотнений и шлангов, постоянно совершенствуются. Но температура масла выше 82 ° C (180 ° F) ускоряет разложение большинства этих полимеров. Фактически, по словам производителя уплотнения Parker Pradifa, рабочие температуры на 10 ° C (18 ° F) выше рекомендуемых пределов могут сократить срок службы уплотнения на 80% и более.

Аналогичным образом, по словам производителя шлангов Gates, воздействие на гидравлический шланг рабочей температуры на 10 ° C (18 ° F) выше рекомендованного максимума сокращает его ожидаемый срок службы на 50%. Это означает, что единичное событие значительного перегрева может повредить все шланги и уплотнения, «растрескать» масло и привести к истиранию и износу смазываемых поверхностей.

Если всего этого недостаточно, постоянный цикл нагрева и охлаждения — процесс, известный как старение — становится более суровым, когда экстремальные температуры больше.Из-за старения полимеры, используемые в уплотнениях и шлангах, теряют свои эластичные свойства. Конечный результат — негерметичные шланги и уплотнения.

Установка пределов температуры

Так что — это число опасной рабочей температуры для гидравлических систем? По уже объясненным причинам, чтобы избежать снижения срока службы масла, шлангов и уплотнений, я всегда работаю с максимальной при 85 ° C (185 ° F). Однако , чтобы избежать снижения вязкости, смазки и эффективности системы, может потребоваться гораздо более низкая температура: от 85 ° C (185 ° F) до примерно 50 ° C (122 ° F) — или, возможно, ниже, в зависимости от марки и типа используемого масла и, соответственно, климатических условий, в которых работает машина.Для того, чтобы круглый год оставаться ниже этих максимальных пределов температуры, в большинстве случаев потребуется, чтобы в гидравлической системе машины использовался маслоохладитель, а во многих случаях — большой .

Биография Стива Джобса Уолтера Айзексона рассказывает историю о том, как Джобс требовал, чтобы один из первых компьютеров Macintosh не имел охлаждающего вентилятора. Джобс утверждал, что охлаждающий вентилятор ухудшает пользовательский опыт, и я склонен с этим согласиться. Когда вентилятор охлаждения на моем Alienware X51-R2 набирает обороты, меня это слегка раздражает.В любом случае, несмотря на первоначальное сопротивление его инженеров в то время, Джобс победил, и поставляемая модель не имела охлаждающего вентилятора на корпусе.

Я упоминаю эту историю, потому что многие производители гидравлических машин и конечные пользователи разделяют неприязнь покойного Джобса к устройствам отвода тепла — в нашем случае маслоохладителям. Но нельзя сказать, что охладитель масла на гидравлической машине мешает пользователю. Вместо этого масляный радиатор — или масляный радиатор достаточного размера — сопротивляется одной или нескольким из следующих причин:

  • начальная стоимость,
  • требуется ТО,
  • место, которое требуется, или
  • — это вес, который он добавляет к машине.

Фактически, в то время, когда я проектировал и строил гидравлические силовые агрегаты для конечных пользователей, я могу вспомнить, как имел дело с клиентами, которые не желали масляного радиатора и наименьшего возможного резервуара !

Большой резервуар — это

Не Ответ

Идея о том, что увеличение объема масла в баке может устранить необходимость в маслоохладителе, ошибочна — во всех системах, кроме самых маленьких, с точки зрения потребляемой мощности. Формула для расчета конвекции тепла от резервуара в единицах СИ:

P = ΔT × A × ч ÷ 1000

Где:

P отводимое тепло, кВт

ΔT — разница температур масла и воздуха, ° C

А — площадь поверхности резервуара без учета основания, м 2

H — коэффициент конвективной теплоотдачи для воздуха, Вт / (м 2 ° C)

Используйте 12 для нормально вентилируемого помещения, 24 для принудительной вентиляции или 6 для плохой циркуляции воздуха.

Рассмотрим бак с объемом масла 200 литров и площадью (без учета основания) 1,7 м 2 , температурой окружающего воздуха 35 ° C и рабочей температурой масла 85 ° C. ”Пространство, теоретический отвод тепла резервуара составляет:

(85-35) × 1,7 × 12 ÷ 1000 = 1 кВт

В целях иллюстрации, допустим, этот расчет слишком консервативен, поэтому мы удвоим указанное выше число. Другими словами, мы ожидаем, что 200-литровый бак будет рассеивать 2 кВт тепла.Работая в обратном направлении от этого числа, если мы хотим, чтобы установленная охлаждающая способность гидравлической системы составляла 25% от входной мощности (а в баке установлено только охлаждение ), то максимальная допустимая непрерывная входная мощность составляет всего 8 кВт! Очевидно, что идея большого (или большего) бака вместо маслоохладителя нереальна в большинстве случаев.

Если вы согласны с тем фактом, что энергозатратные падения давления неизбежны в любой гидравлической машине, то в большинстве случаев подойдет и маслоохладитель подходящего размера.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *