Гидравлические амортизаторы

Амортизаторы

При движении автомобиля в ре­зультате деформации рессор и пру­жин подвески возникают поперечные колебания рамы или кузова, которые гасятся амортизаторами. В связи с повышенными требованиями к плав­ности хода амортизаторы стали од­ним из основных элементов подвески современных автомобилей.

На автомобилях и автобусах наи­более широко применяют гидравли­ческие амортизаторы, в которых используют сопротивление (внутрен­нее трение) сравнительно вязкой жидкости, проходящей через калиб­рованные отверстия малых диамет­ров и ограниченные сечения в клапанах. Полный цикл колебаний рамы кузова) относительно моста и колес включает в себя два периода:

ход сжатия рессоры (пружины), когда под­рессоренная часть (рама с платфор­мой) сближается с неподрессоренной частью (мостами и колесами);

ход отдачи рессоры (пружины), когда под­рессоренная часть удаляется от не­подрессоренной.

Амортизаторы делятся на две груп­пы: амортизаторы двустороннего действия и амортизаторы односто­роннего действия, последние гасят колебания только при ходе отдачи рессоры. Амортизаторы двусторонне­го действия способствуют более плав­ной работе подвески, поэтому они почти полностью вытеснили аморти­заторы одностороннего действия.

Схематично устройство гидравлического амортизатора двухстороннего действия показано на рис.11.15. Амортизатор состоит из уравновешивающего ре­зервуара С, рабочего цилиндра 2, штока 6 с поршнем 1и клапа­нов: перепускного I Ι, отдачи I, впускного I Ι I, сжатия I V. В верхней части шток поршня перемещается в направляющей втулке 8 которая служит вместе с уплотнением 5 для предохранения штока амортизатора от возникающих изгибающих моментов и поперечных сил.

Рис. 11.15. Схема гидравлического амортизатора двухстороннего действия:

1 – поршень; 2 – рабочий цилиндр; 3 – корпус; 4 – корпус клапанов; 5 – уплотнение; 6 – шток; 7 – защитный кожух; 8 – направляющая втулка; 9 – разгрузочное отверстие; А – рабочая полость; С – уравновешивающий резервуар; I – клапан отдачи; I Ι – перепускной клапан; I Ι I – впускной клапан; IV – клапан сжатия

В рабочем цилиндре 2 вместе со штоком 6 перемещается поршень 1, в котором имеются сквозные отверстия, равномерно расположен­ные в два ряда по окружностям различных диаметров. Отверстия, находящиеся на большой окруж­ности, закрыты сверху перепускным клапаном I, к которому прижимает­ся пружинная шайба. Отверстия на меньшей окружности перекрыва­ются снизу дроссельным диском кла­пана отдачи I Ι.

В нижней части рабочего цилиндра расположен корпус, в котором уста­новлены впускной клапан I Ι I и клапан сжатия I V, прижимаемый пружиной. Эти клапаны закрывают от­верстия, расположенные в корпусе.

Между цилиндром 2 и кожухом 7 находится уравновешивающий резервуар С, заполненный маслом примерно на половину объема. Оставшийся незаполненным объем уравновешивающегося резервуара служит для заполнения маслом при изменении его температуры, которая может колебаться от -20° до +200°С. Уровень жидкости в уравновешивающем резервуаре рассчитан таким образом, чтобы воздух не попадал в рабочую полость амортизатора через клапан сжатия при снижении уровня в наклонном положении амортизатора (до 45°).

К штоку и резервуару приварены проушины. Нижней про­ушиной амортизатор крепится к бал­ке или к нижним рычагам переднего моста при независимой подвеске, а верхней – к кронштейну рамы или основания кузова. От повреждений и попадания грязи шток защищен ко­жухом 7.

Во время хода сжатия (пружины) рессоры (наезд колеса на выпуклость) поршень амортиза­тора движется вниз, перепускной клапан I Ι открывается и жидкость перетекает через отверстия поршня в рабочую полость А. Под давлением жидкости клапан сжатия I V преодолевает усилие пру­жины и открывается, при этом жидкость в объеме, равном вводи­мой части штока, вытесняется из ра­бочего цилиндра в уравновешивающий резервуар С. Усилие пружины клапана сжа­тия создает необходимое сопротивле­ние амортизатора, в результате чего частота колебаний подвески и под­рессоренных масс автомобиля уменьшается. При перемещениях штока жидкость, частично просачиваясь через зазор между направляющей втулкой и штоком, через разгрузочное отверстие 9 поступает в полость уравновешивающего резервуара, разгружая тем самым сальники от действия рабочего давления жидкости.

Во время хода отдачи (попадание колеса во впадину) поршень движется вверх, вытесняя жидкость из верхней рабочей полос­ти А в нижнюю. Перепускной клапан I Ι, расположен­ный со стороны надпоршневого про­странства, закрывается, и жидкость через отверстия поршня поступает к клапану I отдачи и открывает его. При этом жидкость в объеме, равном выводимой части штока, по­ступает из уравновешивающего резервуара в рабочий ци­линдр через отверстия, предвари­тельно преодолев сопротивление впускного клапана I Ι I.

Жесткость дисков клапана отдачи I и усилие его пружины создают необходимое сопротивление аморти­затора, которое пропорционально квадрату скорости перетекания жид­кости.

При движении автомобиля необ­ходимо, чтобы амортизатор гасил в основном свободные колебания под­вески при ходе отдачи (распрям­ления рессоры или пружины) и не увеличивал их жесткость при сжатии. Поэтому сопротивление хода сжатия составляет 25…30 % сопротивления хода отдачи.

Недостатком двухстороннего амортизатора является наличие уравновешивающего резервуара, который охватывает рабочий цилиндр и усложняет охлаждение его. Между тем, гашение колебаний сводится к тому, что их механическую энергию амортизатор преобразует в тепловую энергию, что в свою очередь приводит к повышению температуры масла, а значит и снижению его вязкости. Вследствие этого снижаются усилия сжатия и отбоя.

Усилие отбоя в одних случаях оборачивает­ся раскачиванием автомобиля как целого (на плавных, волнообразных неровностях дороги), в других – возникновением силь­ных вертикальных колебаний подвески с «отскакиванием» колес от покрытия. И тогда устойчивость, управляемость, тормозные свойства автомобиля на неровной дороге становятся неудовлетво­рительными.

К тому же в амортизаторах этого типа даже специально подобранное маловспени­вающееся масло при больших скоростях колебаний (пропорциональных произведению хода на частоту колебаний) порой вспенивается. Причина в том, что масло проходит через узкие проходы (зазоры в клапанах, каналы, сверления) с очень большими скоростями и при пониженных давлениях, в результате чего возникает ка­витация (образование пузырьков разреже­ния). Этому способствует и повышение тем­пературы амортизатора при интенсивной работе. Все это препятствует нормальной работе амортизатора, так как сопротивление вспененного масла во много раз меньше сопротивления нераз­рывного объема масла. Амортизатор пе­рестает гасить колебания. Это одна из при­чин того, что некоторые амортизаторы, вполне приемлемые для езды с комфортом по обычным дорогам, непригодны для спортивного типа езды.