Работа амортизаторов двойного действия

Со времен появления первых автомобилей перед конструкторами стоял вопрос поиска оптимального способа гашения колебаний кузова, возникающих при преодолении неровностей. Наилучшим решением, применяемым и сегодня, стало интегрирование в состав подвески автомобиля специальных устройств – амортизаторов. На данный момент повсеместное распространение получили гидравлические телескопические амортизаторы. Гашение колебаний кузова и колес происходит в них за счет жидкостного трения, возникающего при прохождении жидкости через узкие отверстия в поршне – клапаны. Таким образом, механическая энергия колебаний переводится в тепловую. От характеристик амортизаторов зависят такие важные показатели, как устойчивость, управляемость и плавность хода автомобиля. Современные амортизаторы, имея в своей основе общий принцип работы, отличаются по типам и особенностям конструкции.

Видео:Как работают амортизаторыСкачать

История появления амортизатора

Первые автомобили с рессорной подвеской обладали неприятным свойством: при преодолении неровностей их кузов сильно раскачивался. Изначально данная проблема частично решалась сама собой, поскольку в многолистовых рессорах наблюдался эффект межлистового трения, который способствовал гашению колебаний кузова. Но этого было недостаточно.

Поэтому следующим этапом стало добавление в состав подвески отдельного демпфирующего элемента. Одними из первых таких устройств были амортизаторы сухого трения с фрикционными дисками, разработанные в начале прошлого века.

В 1950-х годах стали применяться поршневые масляные амортизаторы телескопического типа, в основе работы которых лежал принцип жидкостного трения. Их устройство, позаимствованное из конструкции авиационных шасси, применяется в подвеске автомобилей и сегодня.

Видео:принцип работы двух трубные амортизаторовСкачать

Функции амортизатора

Передние и задние амортизаторы являются демпфирующими элементами подвески автомобиля. Работая в паре с упругими элементами подвески (пружинами или торсионами), амортизаторы выполняют следующие основные функции:

1. гашение колебаний кузова и колес автомобиля;
2. сохранение контакта колеса с опорной поверхностью;
3. обеспечение плавности хода автомобиля.

Видео:Работа Газомаслянного и газового амортизатора KYBСкачать

Конструкция автомобильного амортизатора

Амортизаторы бывают двух типов: однотрубный или двухтрубный. От типа амортизатора зависит и его конструкция. Несмотря на это, основные элементы у обоих типов остаются общими. Амортизатор состоит из цилиндра, заполненного специальной жидкостью (маслом), по которому перемещается поршень. Сам поршень соединен со штоком круглого сечения, который, в свою очередь, своей верхней частью крепится к кузову автомобиля. В поршне сделаны отверстия небольшого диаметра (клапаны), через которые проходит жидкость. Для того, чтобы повысить сопротивление потоку жидкости, их делают подпружиненными. Более детальное описание конструкции амортизаторов приводится далее.

Конструкция гидравлического амортизатора

Амортизатор соединяется с рычагом подвески или балкой моста. Крепление амортизатора производится через упругое соединение – сайлентблок.

Видео:Как правильно прокачать амортизаторы перед установкой и надо ли?Скачать

Принцип действия амортизатора

Масляные амортизаторы работают по принципу преобразования энергии жидкостного трения в тепловую. Перемещающийся шток с поршнем заставляет масло перетекать через небольшие клапаны, тем самым создавая сопротивление его движению. Максимальный ход штока с поршнем ограничивает отбойник амортизатора. Передние амортизаторы воспринимают достаточно большую нагрузку, поэтому их делают более усиленными по сравнению с задними.

Видео:Влияние состояния амортизаторов на динамику автомобиляСкачать

Классификация амортизаторов

Двухтрубный амортизатор

Двухтрубный амортизатор состоит из соосных цилиндров, один из которых помещен внутри другого. Шток с поршнем перемещается во внутренней полости – рабочей камере. Она сообщается с внешней, частично заполненной воздухом либо азотом через донный клапан. Камера, заполненная газом, предназначена для компенсации объема жидкости при погружении штока.

Схема двухтрубного амортизатора

• простая конструкция и невысокая стоимость изготовления;
• небольшая длина;
• малое внутреннее давление (при утечках небольшого количества масла через сальник рабочие характеристики сохраняются);
• мягкое демпфирование ударов подвески;
• лучшая устойчивость к механическим повреждениям.

• вспенивание масла после длительной работы и, как следствие, снижение эффективности демпфирования;
• недостаточно эффективное охлаждение;
• установка, хранение и транспортировка амортизатора производится только в одном положении – штоком вверх.

Двухтрубную конструкцию могут иметь как передние, так и задние амортизаторы. Но все же в большинстве случаев на современных автомобилях двухтрубные амортизаторы устанавливаются на заднюю ось.

Однотрубный амортизатор

Однотрубные амортизаторы являются газонаполненными. В их конструкции предусмотрен только один цилиндр, в нижней части которого расположена камера, заполненная газом под давлением 2…3 МПа. Данная камера отделена от жидкости специальным плавающим поршнем и предназначена для компенсации объема жидкости при сжатии амортизатора. Благодаря тому, что газ постоянно поджимает жидкость в рабочей камере, при высокочастотном режиме работы амортизатора предотвращается эффект вспенивания масла (эмульсирование), а также появляется возможность его установки в любом положении.

• лучшее демпфирование и стабильность;
• улучшенное охлаждение по сравнению с двухтрубной системой;
• возможность установки амортизатора в любом положении.

• большая длина амортизатора;
• низкая устойчивость к механическим воздействиям;
• высокая стоимость изготовления по причине применения более качественных уплотнений и материалов для корпуса.

Читайте также: Строп эластичный капроновый с амортизатором аве001

Однотрубные газонаполненные амортизаторы способны выдерживать серьезные нагрузки без потери рабочих свойств. В основном, они применяются в качестве передних амортизаторов.

Регулируемые амортизаторы с клапаном переменного сечения

Адаптивные (или регулируемые) амортизаторы предполагают возможность изменения демпфирующих свойств (коэффициента демпфирования). Амортизаторы оснащаются электромагнитным клапаном, сечение которого изменяется под воздействием электрического сигнала. Уменьшение сечения затрудняет прохождение жидкости через клапан, увеличивая жесткость амортизатора. Увеличение же сечения клапана, наоборот, делает его более мягким.

Адаптивные амортизаторы с магнитореологической жидкостью

Регулируемые амортизаторы данного типа заполнены жидкостью с включением металлических частиц. Такое масло меняет структуру под воздействием магнитного поля, которое создается при помощи катушек, встроенных в поршень амортизатора. Благодаря магнитореологической жидкости магнитные амортизаторы изменяют характеристики жесткости за доли секунды. Преимущество адаптивных амортизаторов заключается в возможности изменения характеристики подвески в соответствии с текущими условиями движения: более жесткая подвеска улучшит управляемость и устойчивость автомобиля, а более мягкая повысит комфорт передвижения. Основной недостаток адаптивного амортизатора: высокая стоимость его изготовления.

Спортивные амортизаторы

Спортивные амортизаторы предназначены для работы в условиях экстремальных нагрузок. Их отличает повышенная жесткость и стабильность, обеспечивающие лучшую управляемость автомобиля.

Видео:Амортизатор: устройство и неисправности. Курсы ИЦ СМАРТ ecSmartСкачать

Основные неисправности и срок службы амортизаторов

Наиболее частотная неисправность амортизатора – нарушение герметичности уплотнительного сальника штока. Это происходит в случае повреждения пыльника амортизатора, и, как следствие, попадания грязи на поверхность штока. Повреждение сальника штока ведет к утечке газа и амортизаторной жидкости, из-за чего сам амортизатор утрачивает свои демпфирующие свойства.

При нормальных условиях эксплуатации срок службы амортизаторов может составить 3-5 и более лет. Передние амортизаторы претерпевают большую нагрузку, тем не менее, на новом автомобиле их ресурс составляет примерно 100-125 тысяч километров пробега. Задние же амортизаторы обычно превосходят эти показатели.

Видео:Сравнение газовых и масляных амортизаторовСкачать

Устройство и работа гидравлического и гидропневматического (газо — масляного) телескопического двухтрубного амортизатора двухстороннего действия.

Устройство гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора двухстороннего действия схематически представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 — Телескопический двухтрубный амортизатора двухстороннего действия.

1 — резинометаллический шарнир (проушина); 2 – дно корпуса; 3 – основание цилиндра; 4 – разгрузочный клапан сжатия; 5 – перепускной клапан отбоя; 6 – разгрузочный клапан отбоя; 7 – поршень; 8 – перепускной клапан сжатия; 9 – корпус; 10 – рабочий цилиндр; 11 – направляющая втулка; 12 – шток; 13 – резинометаллический шарнир (проушина); 14 – перепускные отверстия; 15 – дроссельные отверстия;

А – надпоршневая полость; В – подпоршневая полость; С – компенсационная камера.

Две «трубы» двухтрубного амортизатора представляют собой два соосных цилиндра. Внутренний 10 называется рабочим цилиндром, наружный 9 — корпусом. В рабочем цилиндре перемещается поршень 7, закрепленный на нижнем конце рабочего штока 12. Резьбовая часть на другом конце штока используется для крепления в корпусе автомобиля или, как показано на рисунке 1, для монтажа на нем резинометаллического шарнира 13. Второй шарнир 1 приварен ко дну 2 корпуса 9.

В поршне имеются дроссельные (калиброванные) перепускные отверстия 14 (на схеме показано одно), а также размещаются перепускной клапан 8 сжатия и разгрузочный клапан 6 отбоя. В нижней части рабочего цилиндра 10 в основании цилиндра 3 с дроссельными отверстиями 15 смонтированы перепускной клапан 5 отбоя и разгрузочный клапан 4 сжатия.

Внутренние надпоршневая А и подпоршневая В полости рабочего цилиндра 10 заполнены рабочей жидкостью, а компенсационная полость (камера) С, образованная наружной поверхностью рабочего цилиндра 10 и внутренней поверхностью корпуса 9, заполнена частично жидкостью, а частично воздухом.

Рабочая жидкость — это специальная амортизаторная жидкость, обладающая при нормальной температуре малой вязкостью, а при экстремально низкой или высокой — приемлемой для обеспечения функционирования. Кроме того, она должна выполнять функцию смазывания трущихся пар амортизатора и уплотнений (манжет).

Обычно компенсационная полость С соединяется с атмосферой через канал в направляющей втулке 11. Внутренняя полость В соединяется с компенсационной С посредством клапанов 4 и 5 и дроссельных отверстий 15.

Читайте также: Амортизатор это в медицине

При статическом положении подвески компенсационная полость С заполняется жидкостью примерно наполовину. Остальная ее часть служит как для восприятия объема жидкости, вытесняемой при входе штока 12 в рабочий цилиндр 10, так и для восприятия дополнительного объема жидкости вследствие ее расширения при нагреве (температура жидкости может достигать 120 о С, а в районах с жарким климатом — 200 °С).

В экстремальных условиях, например, при наклоне автомобиля уровень жидкости на одной стороне компенсационной полости существенно снижается, что может привести к попаданию воздуха в рабочую полость и, как следствие, к нестабильности работы амортизатора. В связи с этим углы установки гидравлических амортизаторов в подвеске ограничивают 45-ю градусами.

Направляющая втулка 11. которая обеспечивает осевое возвратно- поступательное движение штока 12, служит для установки уплотнения и воспринимает вместе с поршнем 7 возникающие изгибающие моменты.

При ходе сжатия, когда шток 12 входит в цилиндр 10 (рис. 1 а), давление под поршнем 7 в полости В повышается и жидкость перетекает через дроссельные отверстия 14 и перепускной клапан 8 сжатия, который открывается сразу же с ростом давления, в полость А.

Ввиду того, что часть объема полости А занимает вдвигающийся шток, избыток жидкости из полости В через дроссельные отверстия 15 перетекает в компенсационную полость С, уменьшая объем находящегося в ней воздуха.

При большой скорости перемещения поршня давление в полости В поднимется настолько, что его необходимо ограничивать. Это достигается за счет открытия разгрузочного клапана 4 сжатия, усилие пружины которого преодолевается возросшим в полости В давлением. В результате нарастание давления в полости В уменьшается, что снижает силу сопротивления, а следовательно и усилие на штоке.

При ходе отбоя, когда шток 12 выдвигается из цилиндра 10 (рис. 1, 6), давление над поршнем в полости А возрастает и жидкость перетекает в полость В через дроссельные отверстия. При высоких скоростях движения поршня при ходе отбоя увеличение давления в полости А вызывает открытие в поршне разгрузочного клапана 6 отбоя, ограничивая тем самым силу сопротивления перемещению поршня амортизатора.

Разрежение, образующееся в полости В при движении поршня вверх, обеспечивает открытие перепускного клапана 5, что способствует более быстрому перетеканию жидкости из компенсационной полости С в полость В, которое до открытия клапана 5 происходило только через дроссельные отверстия 15.

Устройство и работу рабочего гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора двухстороннего действия рассмотрим на примере амортизатора передней подвески автомобиля ЗИЛ – 130 (рис 1.1).

Во время хода сжатия нижняя проушина 1 поднимается. При этом объем нижней полости А рабочего цилиндра 11 уменьшается быстрее по сравнению с увеличением объема верхней полости Б, так как часть последней занята штоком 12. Поэтому жидкость из полости А вытесняется не только в полость Б, но и в резервуар 13. Воздух, находящийся в резервуаре над жидкостью в пространстве 46, сжимается.

Жидкость из полости А перетекает в полость В через наружные отверстия 36 поршня 8, приподнимая перепускной клапан 26, нагруженный слабой пружиной 35. При этом перетекании не создается заметного сопротивления.

Необходимое сопротивление амортизатора создается при перетекании жидкости в резервуар 13. Жидкость проходит при этом через дроссельные отверстия 33 корпусе клапана сжатия 31.

При резком ходе сжатия жидкость не успевает перетекать через дроссельные отверстия 33, давление в рабочем цилиндре возрастает настолько, что клапан сжатия 4 перемещается вниз, сжимая пружину 45 и открывает путь жидкости через отверстия, значительно увеличивая общее проходное сечение и ограничивает силу сопротивления амортизатора.

Перетекание жидкости из полости А в полость Б происходит при рез­ном ходе сжатия таким же образом, как и при плавном ходе.

Во время хода отдачи нижняя проушина опускается и объем нижней полости А рабочего цилиндра 11 увеличивается быстрее по сравнению с уменьшением объема верхней полости Б, так как часть последней занята штоком 12. Поэтому жидкость в полость А вытесняется не только из полости Б, но и из резервуара 13. Перетекание происходит благодаря изменению объёма полостей А и В, а также под действием находившегося в пространстве 46 воздуха, сжатого при предыдущем ходе сжатия.

Читайте также: Амортизатор сидения 1189933 125908

Рисунок 3 – Устройство и работа амортизатора автомобиля ЗИЛ – 130.

1 — нижняя проушина; 2 — резиновая втулка проушины; 3 — перепускной канал; 4 — клапан сжатия; 5 — тарелка впускного клапана; 6 — стержень клапана сжатия; 7 — регулировочная шайба пружины; 8 — металлокерамический поршень; 9 — клапан отдачи; 10 — тарелка перепускного клапана; 11 -рабочий цилиндр; 12 — шток поршня; 13 — внешний резервуар для жидкости; 14 — кожух амортизатора; 15 — металлокерамическая направляющая штока; 16 -резиновый сальник направляющей; 17 — обойма сальника; 18 — гайка резервуара; 19 — обойма верхнего сальника; 20 — верхняя проушина штока; 21 — верхний резиновый сальник штока; 22 — войлочный сальник штока; 23 — резиновый сальник штока; 24 — резиновый сальник гайки; 25 — отверстие стока жидкости; 26 — перепускной клапан; 27 — тарелка клапана отдачи; 28 — пружина клапана отдачи; 29 — гайка клапана отдачи; 30 — впускной клапан; 31 — металлокерамический корпус клапана сжатия; 32 — гайка клапана сжатия; 33 — каналы прохода жидкости к клапану сжатия; 34 — каналы прохода жидкости к клапану отдачи; 35 — пружина перепускного клапана; 36 — каналы прохода жидкости к перепускному клапану; 37 — пластмассовое поршневое кольцо; 38 — дроссельный диск клапана отдачи; 39 — шайба клапана отдачи; 40 — пружина впускного клапана; 41 — каналы к впускному клапану; 42 — дроссельный диск клапана сжатия; 43 — шайба клапана сжатия; 44 — тарелка клапана сжатия; 45 — пружина клапана сжатия; 46 — полость сжатого воздуха; 47 — амортизаторная жидкость; 48 — нижний кронштейн амортизатора; 49 — верхний кронштейн амортизатора.

Жидкость из полости Б перетекает в полость А, создавая при этом необходимое сопротивление, проходя через внутренние отверстия 34 поршня 8 и через прорези дроссельного диска 38 клапана отдачи.

Жидкость из резервуара 13 перетекает в полость А (не создавая при этом заметного сопротивления), проходя через отверстие 41 корпуса клапана сжатия и приподнимая впускной клапан 30, прижатый слабой пружиной 40.

При резком ходе отдачи жидкость не успевает перетекать через прорези дроссельного диска 38 и давление в полости Б возрастает настолько, что клапан отдачи 9 сжимает пружину 28 клапана отдачи. Благодаря этому ограничивается сила сопротивления амортизатора при резких колебаниях за счет значительного увеличения проходного сечения для перетекания жидкости из полости Б в полость А.

Перетекание жидкости из резервуара 13 в полость А происходит таким же образом, как и при плавном ходе.

Когда жидкость проходит через клапаны, в ее потоке при локальном снижении давления может возникнуть явление кавитации, т.е. образование и схлопывание пузырьков пара. Вероятность возникновения кавитации повышается с увеличением скорости поршня и с ростом температуры жидкости. При нормальном тепловом режиме образующиеся пузырьки тут же схлопывают. Если же температура жидкости приближается к температуре кипения при данном давлении, обилие пузырьков образует пену. При этом, чтобы открылся клапан, поршень необходимо переместить на большее расстояние. В результате появляются характерные «провалы» подвески, когда амортизатор перестает гасить колебания. Избавиться от этого можно двумя способами: либо повысить давление в амортизаторе и отодвинуть кавитационный порог, либо снизить температуру рабочей жидкости, улучшив отвод теплоты.

Первый способ реализуется в двухтрубных газонаполненных амортизаторах низкого давления, которые отличаются от обычных двухтрубных тем, что компенсационная полость С изолируется от атмосферы, и в нее закачивается инертный газ (азот) под давлением 0,2 — 0,5 МПа, а принцип работы у них одинаков. За счет этого давления температура насыщения жидкости возрастает, а ее склонность к вспениванию многократно снижается. Тем самым обеспечивается стабильная работа клапанов, а следовательно, повышается эффективность работы амортизатора.

Существуют конструкции, в которых реализованы оба способа предотвращения вспенивания. Это однотрубные гидропневматические амортизаторы, которые в обиходе также называют газовыми.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  🔍 Видео

  Как определить неисправность амортизаторовСкачать

  

  Принцип работы амортизатора PlazaСкачать

  

  Сравнение работы однотрубного (слева) и двухтрубного (справа) амортизаторовСкачать

  

  👍 Что внутри амортизаторов, почему они изнашиваются и проверяются? Как выбрать б/у амортизатор?Скачать

  

  Амортизатор. Устройство, отличие, назначение, газовые, масляные.Скачать

  

  Как проверить амортизаторы на автомобиле за 5 секунд?Скачать

  

  Объяснение технологии двухтрубных амортизаторовСкачать

  

  Амортизаторы | Симптомы износа | Как проверить состояние амортизаторовСкачать

  

  Принцип работы и устройство амортизатора автомобиля, как это работает!!!Скачать

  

  Признаки неисправности амортизаторовСкачать

  

  ПОЧЕМУ ОПЫТНЫЕ АВТОМОБИЛИСТЫ НЕ СТАВЯТ ГАЗОВЫЕ АМОРТИЗАТОРЫ ВМЕСТО МАСЛЯНЫХСкачать

  

  Чем Отличаются Амортизаторы Масляные и Газомасляные.Скачать

  

  Как устроены лучшие в мире амортизаторыСкачать