Сила сопротивления гидравлического амортизатора (3 видео)

Расчет амортизатора проводят с целью определения его рабочих и конструктивных параметров. Основным конструктивным элементом амортизатора является диаметр его поршня d_П, который рассчитывается таким образом, чтобы наибольшее давление рабочей жидкости, соответствующее максимальному усилию, передающемуся через амортизатор, не превышало рекомендуемые пределы (2,5…5,0 МПа), а максимальная скорость перемещения поршня амортизатора (кузова автомобиля) находилась в пределах 0,3…0,5 м/с.

В противном случае воздействие подвески на кузов автомобиля от неровностей дороги или при наезде колеса на препятствие могут оказаться чрезмерными (недопустимыми с точки зрения прочности). По этой же причине предусматривают уменьшение сопротивления амортизатора на ходе сжатия k_ас по сравнению с ходом отбоя k_ао, т.е. (k_ас 3 — плотность рабочей жидкости;

v_пк = 0,4 м/с — скорость поршня при открытии клапанов.

Отсюда диаметр дроссельного отверстий при ходе отбоя (число этих отверстий обычно равно 6):

5. Диаметр разгрузочных клапанов (поз.1 и 3 на рис.1) (их число обычно равно 6):

6. Объём компенсационной камеры, заполненный сжатым газом (поз. С на рис.1):

где k_р = 2 — коэффициент давления,

h_аст = 125 мм и h_ад =100 мм – полные статический (по заданию) и динамический ходы штока амортизатора соответственно; определяют с учетом выбранных статического f и динамического f_д прогибов подвески и ее передаточного отношения u.

С учетом рассчитанного объема компенсационной камеры ее длина определится как:

7. Завершая расчет амортизатора, определяют общую длину амортизатора l_а :

где Δ = 40 мм — запас хода поршня для предотвращения его удара о разделительный поршень газовой компенсационной камеры;

h_ам = 125 мм — полный ход амортизатора (по заданию).

По результатам самостоятельного изучения материала и проведенных расчетов оформить отчет по работе и подготовить его к защите.

Практическое занятие №11по теме «Несущая система автомобиля»

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Содержание

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2016
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО И МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОГО АМОРТИЗАТОРОВ
Сила сопротивления гидравлического амортизатора
🎥 Видео

Видео:Как работают амортизаторыСкачать

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2016

Видео:Работа Газомаслянного и газового амортизатора KYBСкачать

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО И МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОГО АМОРТИЗАТОРОВ

В настоящее время перспективной заменой стандартных гидравлических амортизаторов являются амортизаторы с магнитореологической жидкостью. Это решение позволяет улучшить работу подвески и повысить эксплуатационные показатели всего автомобиля. Поэтому актуально провести анализ сил сопротивления стандартного гидравлического и магнитнореологического амортизаторов.

Сила сопротивления амортизатора зависит от скорости перемещения его штока. Эту зависимость принято называть характеристикой амортизатора. Как правило, она несимметрична — сопротивление при сжатии меньше, чем при растяжении. Это ограничивает нагрузку, передающуюся кузову при наезде колеса на неровность [3].

В стандартных гидравлических амортизаторах на силу сопротивления оказывают большое влияние такие показатели, как: начальные настройки перепускных клапанов, вязкость амортизационной жидкости и температура окружающей среды. Температура воздуха оказывает негативное влияние на вязкость амортизационной жидкости: при сильном морозе она густеет и с трудом проходит через перепускные отверстия поршня, что в значительной степени ухудшает процесс демпфирования.

Еще одной проблемой стандартных амортизаторов является вспенивание масла. Поскольку все современные гидравлические амортизаторы — газомаслянные, газ и масло могут смешиваться в процессе работы. Причина в том, что жидкость проходит через зазоры с очень большими скоростями и при пониженных давлениях, в результате чего возникает кавитация (образование пузырьков разрежения) и рост температуры. Кавитация не только разрушает детали амортизатора, но и резко снижает эффективность демпфирования, т.к. образовавшаяся пена, в отличие от масла, хорошо сжимаема [1]. Из-за постоянных перепадов температур амортизационная жидкость теряет свои свойства, и амортизатор выходит из строя.

Для устранения недостатков современных амортизаторов, началось применение магнитореологической жидкости в конструкции. В таких амортизаторах вязкость варьируется путем изменения напряженности магнитного поля. Использование таких жидкостей открывает широкие возможности по переходу от автоматизированных способов к автоматическому способу регулирования демпфирующих свойств амортизаторов. Когда выбор режимов их работы задаётся не на основе субъективной оценки водителем дорожных условий, а в соответствии с результатами объективных измерений характеристик колебаний кузова и колёс автомобиля, его кренов, тягово-скоростных и других свойств [2].

Магнитореологическая жидкость состоит из синтетического углеводородного масла, в котором находятся магнитные частицы ферромагнетика размером от 3 до 10 микрон со специальным покрытием, препятствующим их слипанию друг с другом. Эти частицы занимают около 30% объема жидкости. Жидкость работает как обычная амортизаторная, но под воздействием электромагнитного поля, генерируемого специальными электромагнитными катушками, изменяется ориентация магнитных частиц и, соответственно, вязкость жидкости. Причем, изменяется с частотой 1000 раз/с и регулирование сопротивления перемещению поршня амортизатора происходит фактически мгновенно [4]. Характеристика магнитореологического амортизатора представлена на рисунке 1.

Достоинствами магнитных жидкостей являются: несжимаемость, малая плотность и быстрота реакции на внешние воздействия, что существенно влияет на силы сопротивления амортизатора и значительно улучшает плавность хода, устойчивость и управляемость автомобиля.

В настоящее время магнитореологические амортизаторы применяются в системах подвески Audi Magnetic Ride и Magnetic Ride Control (на автомобилях Cadillac). Они имеют индивидуальный выбор настраивания «Sport» или «Normal» нажатием на клавишу переключателя. В режиме «Normal» жидкость менее вязкая, подвеска при движении по неровным дорогам обеспечивает хорошую плавность хода и комфортабельность. В режиме «Sport» жидкость более вязкая, и подвеска обеспечивает хорошее сцепление колёс с дорогой, управляемость и устойчивость.

Читайте также: Амортизатор задний для nissan pathfinder r51

Также следует отметить, что разработчики предусмотрели программный алгоритм защиты от перегрева амортизаторов. В итоге заявленный ресурс амортизаторов системы составляет не менее 300 тыс. км, в то время как у стандартных амортизаторов он редко превышает 70 тыс.км.

Таким образом, можно сделать вывод, что сила сопротивления амортизатора зависит от скорости перемещения поршня, на которую, в свою очередь, влияют свойства амортизационной жидкости. Вязкость жидкости стандартных гидравлических амортизаторов постоянно меняется под действием различных факторов, это приводит к ухудшению сопротивления и снижению эффективности процесса демпфирования. В магнитореологических амортизаторах вязкость жидкости регулируется с помощью магнитного поля, а сам процесс сопротивления находится под контролем водителя.

Список использованных источников:

1. Автомобильный справочник / Перевод с англ. «Бош» / Под ред. В.В. Маслова. — М.: За рулем, 2000. — 896 с.

2. Адаптивная подвеска [Электронный реурс] // Выбор автомобильных амортизаторов: [портал]. [Москва], 2012-2015. URL: http://www.avtoamort.ru/article

3. Раймпель И. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины, колеса. — М.: Машиностроение, 1983. -318 с.

Видео:Гидравлические амортизаторы на Ладу ЛаргусСкачать

Сила сопротивления гидравлического амортизатора

Амортизаторы меняют сравнительно редко – два-три раза за срок службы автомобиля. Чаще — из-за неисправностей, иногда — желая улучшить поведение машины. Но как и какие выбрать взамен старых?

Амортизатор — узел подвески автомобиля, уменьшающий колебания кузова и колес. Он превращает кинетическую энергию их вертикальных перемещений в тепловую и рассеивает ее в окружающую среду.

В подвесках современных автомобилей применяют телескопические амортизаторы, в основном — гидравлические двухтрубные и гидропневматические однотрубные. И те и другие гасят раскачку за счет гидравлического сопротивления. Оно возникает при перетекании амортизаторной жидкости 1 через специально подобранные отверстия постоянного (дроссели) и переменного (открывающиеся клапаны) сечения.

Телескопическая стойка (в обиходе — Мак-Ферсон) — агрегат подвески, соединенный верхней частью шарнирно с кузовом, а нижней — жестко с неподвижными деталями ступичного узла (поворотным кулаком или цапфой). Как правило, состоит из амортизаторной стойки, пружины и верхней опоры с подшипником. Воспринимает продольные, поперечные и вертикальные нагрузки, действующие между колесом и кузовом 2 .

Амортизаторная стойка — амортизатор увеличенных размеров, основной элемент телескопической стойки.

Патрон (вкладыш, картридж) (рис. 1) — телескопический амортизатор, устанавливаемый в корпус амортизаторной стойки или амортизатора, как правило, при их ремонте. Работать в подвеске “в чистом виде” не может.

Рис. 1. Ремонтные патроны амортизаторной стойки (пунктиром показан контур штатного резервуара).
Двухтрубный: 1 — корпус патрона; 2 — центрирующая втулка; 3 — гайка резервуара; 4 — рабочий цилиндр; 5 — шток с поршнем и клапаном отбоя; 6 — буфер отбоя; 7 — клапан сжатия; 8 — полости, заполненные амортизаторной жидкостью.
Однотрубный: 1 — корпус патрона с опорными втулками 11; 2 — центрирующая втулка; 3 — гайка резервуара;4 — рабочий цилиндр амортизатора; 5 — шток с поршнем и клапанной системой; 6 — буфер отбоя; 7 — плавающий поршень с уплотнениями; 8 — полости, заполненные амортизаторной жидкостью; 9 — буфер сжатия; 10 — газовая полость.

Полный ход поршня (штока) — разность длины телескопического амортизатора в растянутом и сжатом положении.

Дроссельный и клапанный режимы — работа амортизатора, соответственно, с закрытыми и открытыми (открывающимися) клапанами.

На дроссельном режиме скорость поршня мала, и жидкость перетекает через постоянно открытые дроссели. С увеличением скорости гидравлическое сопротивление растет, открываются клапаны, и жидкость течет еще и через них — это клапанный режим 3 . Момент открытия клапанов задают при проектировании амортизатора в зависимости от требуемой его характеристики.

Характеристика амортизатора — зависимость сил его сопротивления 4 от скорости перемещения поршня. Как правило, она несимметрична — сопротивление при сжатии меньше, чем при растяжении. Это ограничивает нагрузку, передающуюся кузову при наезде колеса на неровность.

Характеристику записывают на специальных стендах при максимальных скоростях поршня до 1,0 м/с. Однако ее можно нарисовать самостоятельно. Для этого нужно знать хотя бы одно значение силы сопротивления при соответствующей скорости поршня на каждом режиме. Соединив три точки (центр координат и значения сил) плавной линией, получают приблизительную характеристику амортизатора. Это упрощает его выбор. Ведь у разных фирм скорость поршня, при которой определяют силы сопротивления, неодинакова, и без графика сопоставить их значения трудно (см. “Амортизаторы для российских легковых автомобилей”).

Характеристика может быть (рис. 2) регрессивной, прогрессивной, линейной или комбинированной. Каждая придает разные свойства одному и тому же автомобилю. Но амортизаторы с однотипными характеристиками могут отличаться друг от друга величинами сил сопротивления, тоже влияющими на поведение машины. Поэтому специалисты сравнивают принципиальные (качественные, ярко выраженные) особенности характеристик разных типов.

Читайте также: Амортизатор из нержавеющей стали

Рис.2. Типы характеристик амортизаторов:
— регрессивная;
— прогрессивная;
— линейная.

Регрессивная наиболее распространена. С ней амортизатор хорошо гасит колебания и уменьшает интенсивность крена кузова при резких маневрах, но пропускает на него вибрации от разбитой дороги (от совокупностей мелких неровностей — выбоин, швов, гребенки, булыжника на трамвайных путях — высотой около 30 мм). Кроме того, если амортизатор рассчитан для магистрального автомобиля, переезд на нем единичных выступов (ступенек асфальта, образовавшихся при ремонте дороги) на высокой скорости может сопровождаться ощутимыми ударами.

Прогрессивную применяют реже. Ее основное преимущество — повышение виброзащиты кузова. Однако, проезжая череду плавных волн, машина может раскачаться вплоть до пробоев подвески. При энергичной смене полосы движения не исключены повышенные крены и диагональная раскачка автомобиля. А когда он полностью нагружен, у водителя часто возникает ощущение “слабых” амортизаторов. Если же их заменить усиленными, но с тем же типом характеристики, будут перегружены места крепления к кузову или подвеске.

Линейная по свойствам занимает промежуточное положение.

Комбинированная сочетает разные типы характеристик (например, прогрессивную и регрессивную). Кроме того, изготовители иногда делают их не “гладкими” — на отдельных участках кривую искажают, пытаясь влиять на нюансы поведения машины.

Любые новые амортизаторы лучше неисправных. А “плохих” или “хороших” характеристик не бывает. Их оценка зависит от назначения и конструкции автомобиля, особенностей его эксплуатации, качества дороги, жесткости шин и, главное, личных пристрастий водителя — люди по-разному воспринимают колебания и реагируют на них.

Если нет специфических требований к машине, оптимальное решение — придерживаться рекомендаций автозаводов и покупать штатные амортизаторы. Они универсальны по плавности хода, устойчивости и управляемости автомобиля, соответствуют заданным условиям его эксплуатации, их силовые параметры согласованы с прочностью кузова, а геометрические — с подвеской.

Когда на автомобиле часто ездят с полной нагрузкой или он дополнительно оснащен газобаллонной системой, можно купить амортизаторы посильнее — примерно на 30-50%. Приверженцам активного стиля управления машиной, желающим уменьшить интенсивность кренов кузова, подойдут амортизаторы с повышенным сопротивлением на дроссельных режимах. А любителям “полетов” по загородным автострадам — еще и на клапанных.

Часто поставщики запасных частей не афишируют параметры продукции, ссылаясь на фирменное “ноу-хау”. Автозаводы, естественно, не могут проверить все возможные варианты характеристик и за последствия применения неиспытанных амортизаторов не отвечают.

При выборе можно ориентироваться на каталоги известных фирм — они вряд ли будут рисковать своей репутацией. Тем не менее, полезно проконсультироваться о назначении продукции у технических специалистов в представительстве фирмы или у ее официального дилера.

Кроме того, полезно проехать на автомобиле той же модели, что и у вас, но с приглянувшимися амортизаторами.

Слишком мощные амортизаторы могут вырвать “с мясом” места крепления к кузову или подвеске.

Похожие с виду узлы одного автомобиля не обязательно годятся для другого той же марки, но иной модели или модификации. Даже их место по отношению к колесу или угол наклона к вертикали влияют на эффективность работы.

Особенно тщательно нужно обдумать замену штатных однотрубников относительно дешевыми двухтрубниками на тех машинах, где при перемещениях колеса амортизатор наклонен больше чем на 45°. В этом случае альтернативы газонаполненному не существует.

Патроны, установленные при ремонте, охлаждаются хуже штатных амортизаторов — “лишние” стенка и воздушная прослойка затрудняют теплоотвод. Чтобы при интенсивной работе подвески жидкость в патроне не перегревалась, а характеристика была стабильной 5 , в резервуар ремонтируемой стойки можно залить жидкость (масло) — она передаст наружным стенкам тепло от вкладыша. Однако многие изготовители этого не требуют. Отчасти из-за небольшой вероятности опасных последствий временного снижения эффективности амортизатора. Но в основном — не желая необоснованных рекламаций: в штатном резервуаре уплотнений патрона не предусмотрено, поэтому, например, при хранении собранного узла в горизонтальном положении жидкость может вытекать, создавая впечатление негерметичности вкладыша. Кроме того, если (по принципу “хуже не будет”) залить жидкости больше рекомендованного количества, при работе подвески она может появляться на наружных поверхностях стойки, также вызывая иллюзию неисправности.

Если у двухтрубного ремонтного картриджа стойки диаметр штока меньше штатного (например, 20 вместо 25 мм), при динамичном стиле вождения или частых поездках по плохим дорогам на машине с полной нагрузкой велик риск погнуть его.

Когда в сжатом состоянии амортизатор длиннее 6 , а в растянутом — короче штатного, не исключена опасность его поломки и ухудшения плавности хода автомобиля. В первом случае, особенно если разрушены буферы сжатия, перемещение подвески будет ограничено длинным амортизатором, который примет на себя все жесткие удары. Во втором или когда ход недостаточен — уменьшится перемещение колеса на отбой, и при движении по неровной дороге возможны рывки, дерганье и стуки в подвеске, особенно на незагруженной машине. “Длинноходный” амортизатор увеличит ход колеса в отбое, пружины могут сместиться со своих мест и перекоситься, тормозные шланги — выбрать запас длины и порваться, а сайлент-блоки — преждевременно износиться (углы их качания станут недопустимыми).

Иногда при установке “длинных” или “коротких” амортизаторов помогают их увеличенные усилия сопротивления, уменьшающие амплитуду перемещений кузова и колес и, соответственно, вероятность ударов и рывков в подвеске.

Менять амортизаторы нужно парами. Некоторые фирмы даже продают их упакованными по две штуки. Допустимо ставить на автомобиль одновременно однотрубники и двухтрубники, но на одной оси они должны быть одинаковы.

Желательно, чтобы у каждого амортизатора был паспорт с техническими характеристиками и гарантийными обязательствами изготовителя. А у патрона — еще и инструкция по сборке: каким моментом затягивать гайку резервуара, заливать ли жидкость для теплоотвода и, если надо, то сколько и какой, и т.п.

Кроме того, иногда на амортизаторах есть защитные чехлы. Они могут быть транспортными, и при монтаже их надо снять. Об этом также должно быть сказано в инструкции.

К сожалению, многие изготовители поставляют в магазины амортизаторы без технической документации. Их параметры можно проверить в специализированных фирмах на исследовательском оборудовании, но только после покупки. Кстати, долговечность амортизатора специалисты определяют по уменьшению его сил сопротивления, считая предельно допустимым потерю не более 25% от номинала. Не зная исходных значений, выявить такую неисправность невозможно.

В любом случае у прилавка удастся только оценить качество изготовления амортизатора по косвенным признакам, придерживаясь указанной ниже последовательности действий.

Потеки и капли жидкости, вмятины (особенно у однотрубных амортизаторов) на наружной поверхности резервуара, а также царапины, риски, повреждения или неоднородность покрытия штока 8 — недопустимы.

Проверка геометрических размеров (линейкой и штангенциркулем)

Проверка работоспособности амортизатора

Двухтрубник нужно предварительно прокачать (3-5 раз сжать и растянуть на полный ход), поставив вертикально штоком вверх (отклонение от вертикали не более 30°), и потом не класть и не переворачивать.

Однотрубник можно проверять в любом положении без подготовки.

Сопротивление амортизатора при сжатии, как правило, меньше, чем при отбое (примерно в три раза). В конце хода растяжения не должно быть уменьшения усилия (провала), а сжатия — увеличения (подпора). У прокаченного двухтрубника провал свидетельствует о нехватке жидкости, а подпор — об ее избытке. У однотрубника провал — признак поврежденного уплотнения плавающего поршня.