• Главная
    • Новости
    • Журнал
    • Статьи
    • Фото/видео
    • Нам пишут
    • Контакты
Подписаться
Рассылка
 
Выберите рубрики:
 
 
 
CAPTCHA
Мы в соцсетях:
  • Главная
  • Новости
  • Журнал
  • Статьи
  • Фото/видео
  • Нам пишут
  • Контакты

татьи

22.10.2016
Автор: Михаил Ожерельев

Без раскачки или популярно об амортизации

Слово «амортизация» имеет несколько значений, и все — производные от латинского amortisatio, означающего погашение. Меркантильные англичане, закладывая основы современной экономической науки, вывели из него экономический термин. Зато используемое в автомобиле устройство получило название «амортизатор» от французского amortir (ослаблять, смягчать), находящегося в прямом родстве с латинским amortisatio.

И объектом нашего внимания сегодня станут устройства, предназначенные для смягчения или, точнее, гашения различных колебаний — амортизаторы.

Без раскачки или популярно об амортизации
Компоненты

Как известно, автомобильная подвеска состоит из упругого элемента, а также направляющего и демпфирующего (гасящего колебания) устройств. Гашение колебаний подвески, возникающих при движении автомобиля вследствие взаимодействия колес с неровностями дороги, играет весьма существенную роль в поддержании устойчивого движения. Испытания показывают, что при неработающем гасящем устройстве колесо находится в контакте с дорогой менее половины всего времени движения. А при любом его отрыве от опорной поверхности оно уже не может передавать ни тягового усилия, ни тормозные или поперечные силы. То есть ни разогнаться, ни затормозить, ни повернуть. И Бог с ним, с разгоном, но склонность к боковому заносу и увеличение тормозного пути — это уже опасно. При полном выходе из строя обоих передних амортизаторов автомобиль почти полностью теряет управляемость. А причина «пятнистого» износа протектора? Снова они.

Взаимодействуя с другими элементами подвески, амортизаторы выполняют двойную функцию: с одной стороны, они гасят колебания неподрессоренных частей автомобиля, а с другой — поглощают значительно более плавные колебания самого кузова, раскачивающегося после проезда препятствия на «качелях подвески». В этом отношении особенно неприятен, а то и опасен резонанс — когда дорожные неровности начинают усиливать собственные колебания машины или, выражаясь образно, — «раскачивать качели».

Колебания подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля: красная линия с амортизаторами: серая — без амортизаторов

Колебания подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля: красная линия с амортизаторами, серая — без амортизаторов

Разумеется, и другие части подвески при работе поглощают какую-то энергию. Ее величина сильно меняется в зависимости от типа устройства. В этом смысле амортизатору легче работать с многолистовыми рессорами, способными гасить колебания за счет межлистового трения. Колебания подрессоренной и неподрессоренной частей автомобиля наглядно можно представить в виде графика. Кривые показывают амплитуду колебаний: серая — без гасящего устройства, красная — с амортизаторами. Как видно из схемы, наличие амортизаторов и на ту, и на другую части машины действует благоприятно. В подрессоренной части улучшается комфорт и сохранность груза, в неподрессоренной повышается безопасность за счет лучшего сцепления колес с дорожным полотном. При установке амортизаторов с поперечным наклоном,они частично играют роль стабилизатора поперечной устойчивости.

Гашение всех колебаний в гидравлических амортизаторах (именно они сегодня устанавливаются на всех типах автомобилей) происходит за счет сопротивления, возникающего при перетекании заключенной в них жидкости. С давних пор на автомобилях применяются почти исключительно «телескопические амортизаторы двухстороннего действия», сопротивляющиеся как при ходе сжатия, так и при ходе отдачи. Но история помнит и рычажный амортизатор, расположенный горизонтально на раме и связанный с балкой моста системой рычагов, и амортизатор «одностороннего действия», то есть работающий только на «отбой». Правда, последние еще встречаются и сегодня, но не на грузовиках.

Однотрубный амортизатор: 1 — Шток; 2 — Уплотнитель; 3 — Втулка; 4 — Рабочий поршень с клапанами; 5 — Рабочая жидкость; 6 — Разделительный поршень; 7 — Газ под давлением

Однотрубный амортизатор: 1 — Шток; 2 — Уплотнитель; 3 — Втулка; 4 — Рабочий поршень с клапанами; 5 — Рабочая жидкость; 6 — Разделительный поршень; 7 — Газ под давлением

Конструкция классического «двухтрубного амортизатора» представляет собой два цилиндра, один из которых расположен внутри другого. Наружный является резервуаром и несущей деталью амортизатора. Резервуар необходим для сохранения объема жидкости, вытесняемой штоком при сжатии. В нем расположен рабочий цилиндр, в котором, собственно, и перемещается, снабженный перепускными клапанами и клапанами отбоя. В нижней части рабочего цилиндра установлены впускной клапан и клапан сжатия.

Гашение колебаний происходит при перемещении штоком поршня внутри рабочего цилиндра за счет гидравлического сопротивления, возникающего при перетекании жидкости через малые отверстия («дроссели») и клапанные щели из над- в подпоршневое пространство или обратно. Для нормальной работы важно, чтобы рабочий цилиндр жидкость заполняла полностью, а резервуар — частично: в его верхней части всегда имеется воздух. До начала работы амортизатора возможно попадание воздуха в рабочий цилиндр, который в процессе работы удаляется через зазор между штоком и направляющей. Практический совет: желая убедиться в работоспособности нового амортизатора, сделайте несколько предварительных прокачек, а после этого приступайте к проверке.

Двухтрубный амортизатор: 1 — Шток; 2 — Направляющая; 3 — Рабочий цилиндр; 4 — Резервуар для вытесняемого масла; 5 — Поршень; 6 — Нижняя система клапанов

Двухтрубный амортизатор: 1 — Шток; 2 — Направляющая; 3 — Рабочий цилиндр; 4 — Резервуар для вытесняемого масла; 5 — Поршень; 6 — Нижняя система клапанов

Режимы работы амортизатора при небольших скоростях перемещения, когда жидкость течет через специальные отверстия («дроссели»), называются дроссельными.

Увеличение скорости колебаний подвески приводит к росту усилий сопротивления амортизаторов, и с некоторого момента открываются клапаны отбоя и сжатия, и жидкость начинает перетекать также и через них. Этот режим называется клапанным. При ходе отбоя всегда остаются закрытыми перепускной клапан и клапан сжатия, а при ходе сжатия — впускной клапан и клапан отбоя под поршнем.

Главное достоинство двухтрубных амортизаторов — высокая ремонтопригодность. Главные недостатки — требовательность к собственному положению (лежа не работают) и «боязнь» жестких режимов (вскипают и перестают гасить колебания), а также не самая лучшая способность к охлаждению.

Зона пониженного сопротивления

Зона пониженного сопротивления

Аналогичный принцип работы, но более легкую конструкцию, имеет однотрубный амортизатор. Отсутствие внешнего цилиндра компенсируется наличием дополнительного объема с инертным газом, отделенного от основного цилиндра подвижным поршнем. Подвижный поршень сжимает газовую подушку во время хода сжатия, чем компенсируется объем жидкости, вытесненной штоком. В ходе отбоя разделительный поршень отталкивает основной поршень назад. Усилие сопротивления в обе стороны создается с помощью клапанов, расположенных в основном поршне. Такие амортизаторы называются газонаполненными или в обиходе просто «газовыми», что не совсем корректно. Благодаря постоянному давлению газа (25 бар), эти амортизаторы имеют более жесткую характеристику сжатия, зато работают в любом пространственном положении в отличие от двухтрубных моделей, лучше охлаждаются и менее склонны к «вскипанию».

Описанные и весьма распространенные сегодня конструкции, тем не менее, не совсем соответствуют современным требованиям, предъявляемым к амортизаторам. Критерии достаточно просты и в то же время противоречивы. С одной стороны, все должно быть как можно мягче для обеспечения достаточного комфорта и защиты автомобиля, водителя и перевозимого груза. С другой стороны, для обеспечения безопасности движения подвеска при активном участии амортизатора должна иметь достаточно жесткую характеристику. Стандартный автомобильный амортизатор имеет фиксированную настройку, и это, как правило, жесткий вариант — компромисс в пользу безопасности. Не самое лучшее решение для различных дорожных ситуаций.

Амортизатор с пневматическим пропорциональным клапаном

Амортизатор с пневматическим пропорциональным клапаном

Прогрессивное направление конструкторских разработок — амортизатор с переменным сопротивлением, автоматически регулирующийся под реальную дорожную ситуацию. Мягкий при средней нагрузке и спокойном вождении, он в сложных условиях автоматически становится жестким, максимально уменьшая вибрацию подвески и обеспечивая высокий уровень безопасности движения. Амортизатор переменной жесткости способен исполнять роль соединительного моста в конфликте между безопасностью и комфортом.

Существует несколько различных конструкций амортизаторов переменной жесткости. Самой простой является система с механическим принципом действия, в которой усилие амортизатора изменяется в зависимости от амплитуды перемещения штока. Изменение усилия достигается с помощью нескольких продольных пазов в средней части цилиндра. Каждый паз создает дополнительный канал, работающий совместно с клапаном в поршне.

Решение простое, надежное и эффективное. При работе подвески с малой амплитудой поршень перемещается в зоне пазов, снижающих гидравлическое сопротивление. Увеличение амплитуды заставляет поршень выходить из «мягкой» зоны с соответственным увеличением сопротивления. Данный тип амортизаторов может производиться как в однотрубном, так и в двухтрубном исполнении. Преимуществами данной системы являются сравнительно низкая стоимость, возможность установки вместо уже существующих амортизаторов без переделок и отсутствие необходимости в дополнительных управляющих элементах. Правда, это не лучшее решение для осей с нагрузкой, изменяющейся в разы. Ведь желательно, чтобы жесткость менялась не в соответствии с перемещением, а в соответствии с нагрузкой на ось.

Пневмоподвеска с регулируемым сопротивлением:1 — Клапан уровня; 2 — Пневмоподушка; 3 — Пневмомагистраль; 4 — Амортизатор с пневматическим пропорциональным клапаном

Пневмоподвеска с регулируемым сопротивлением:1 — Клапан уровня; 2 — Пневмоподушка; 3 — Пневмомагистраль; 4 — Амортизатор с пневматическим пропорциональным клапаном

Современные разработчики и производители амортизаторов для коммерческого транспорта развивают направление следящих систем управления для автомобилей с пневматической подвеской. Например, в конструкцию двухтрубного амортизатора вводится дополнительный пропорциональный клапан, управляемый давлением воздуха. Он позволяет автоматически регулировать жесткость амортизатора в зависимости от давления в пневмобаллонах и, соответственно, от нагрузки. Особым преимуществом этой системы является отсутствие электронного управления и возможность доработки обычных конструкций с минимальными переделками.

Наличие в подвеске современной электроники, разумеется, нельзя расценивать как недостаток. Так, система непрерывного контроля, разработанная фирмой ZF Sachs, способна рассчитать и обеспечить оптимальную жесткость амортизатора за несколько миллисекунд. При этом она использует данные о скорости вращения колес, нагрузке, тормозном давлении, повороте рулевого колеса и т.д., получаемые от соответствующих систем. Исполнительным механизмом для новой системы является электромагнитный пропорциональный клапан, установленный в двухтрубном амортизаторе. И автомобиль получает жесткость амортизаторов, оптимальную с точек зрения комфорта и безопасности. Можно ли изменять жесткость упругого элемента с такой же эффективностью? Вряд ли.

Упругая амортизаторная стойка с пневмоподушкой: 1 — Верхняя опора; 2 — Буфер отбоя: 3 — Дополнительный воздушный объем; 4 — Фланец опоры; 5 — Нижняя втулка; 6 — Электромагнитный пропорциональный клапан

Упругая амортизаторная стойка с пневмоподушкой: 1 — Верхняя опора; 2 — Буфер отбоя; 3 — Дополнительный воздушный объем; 4 — Фланец опоры; 5 — Нижняя втулка; 6 — Электромагнитный пропорциональный клапан

Прорабатывая детали отдельных элементов подвески, инженерная мысль взялась также за модульные конструкции, включающие в себя упругий элемент и амортизатор в едином узле. Крупнейший производитель амортизаторов, ZF Sachs, и отдел пневматических рессор ContiTech — два известных мировых лидера в инновационных технологиях — объединили усилия в осуществлении давней мечты — заменить устоявшуюся практику размещения пневморессор и амортизаторов отдельно друг от друга. Благодаря общим усилиям появился воздушно-амортизаторный блок LDM. Этот компактный и легкий для установки узел уже включает в себя пневматический упругий элемент и амортизатор с пропорциональным клапаном, управляемый электроникой. Уменьшение числа компонентов дает значительное упрощение конструкции передней оси. Это идеальная основа для развития направления интеллигентных осей в будущем.

Система Orphus



Поделиться
Комментарии >>
Прокомментировали 0
Комментарии
Скрыть комментарии
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
 

амое популярное

ругие статьи на тему

Тяжелое поколение Haulmaax EX
Тяжелое поколение Haulmaax EX
Компоненты
Тяжелое поколение Haulmaax EX
Разумная достаточность
Разумная достаточность
Компоненты
Разумная достаточность
Будни электрика
Будни электрика
Компоненты
Будни электрика
  • Главная
  • Новости
  • Журнал
  • Статьи
  • Фото/видео
  • Нам пишут
  • Контакты
Редакция журнала:
info@autotruck-press.ru
Рекламный отдел:
reklama@autotruck-press.ru
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР: Дмитрий Жигульский
dskiy@mail.ru
Администрация сайта: admin@autotruck-press.ru
Мы в соцсетях: