Амортизаторы

Амортизаторами называются устройства, преобразующие ме­ханическую энергию колебаний в тепловую с последующим ее рассеиванием в окружающую среду.

Амортизаторы служат для гашения колебаний кузова и колес автомобиля и повышения безопасности движения автомобиля.

На автомобилях в передних и задних подвесках применяются гидравлические амортизаторы телескопического типа (рис. 10).

Гидравлические амортизаторы по конструкции аналогичны поршневым насосам. Отличие состоит в том, что амортизаторная жидкость (масло) перекачивается только внутри амортизаторов из одной камеры в другую по замкнутому кругу циркуляции. При этом амортизаторы работают при давлениях 3, 0... 7, 5 МПа, ско­рости перетекания жидкости 20... 30 м1с и при работе могут на­греваться до 160 °С и более.

 

 

Гидравлические амортизаторы гасят колебания кузова и колес автомобиля в результате создаваемого ими сопротивления (жид­костного трения) перетеканию жидкости через клапаны и калиб­рованные отверстия.

Амортизаторы повышают безопасность движения автомобиля, так как предотвращают отрыв колес от поверхности дороги и обес­печивают их постоянный контакт с дорогой.

Двухтрубные амортизаторы имеют рабочий цилиндр и резерву­ар, а однотрубные — только рабочий цилиндр. В двухтрубных амор­тизаторах амортизаторная жидкость и воздух соприкасаются между собой, а внутреннее давление воздуха составляет 0, 08...0, 1 МПа.

В однотрубных амортизаторах амортизаторная жидкость и газ разделены и не соприкасаются друг с другом.

В амортизаторах низкого давления внутреннее давление газа до 0, 1 МПа или несколько больше, а в амортизаторах высокого дав­ления — 1, 0 МПа и выше. Однотрубные амортизаторы высокого давления называются газонаполненными амортизаторами.

Однотрубные газонаполненные амортизаторы по сравнению с двухтрубными лучше охлаждаются, имеют меньшее рабочее дав­ление, проще по конструкции, легче по массе, более надежны в работе и могут устанавливаться на автомобиле в любом положе­нии — от горизонтального до вертикального. Однако они имеют большую длину, высокую стоимость и требуют высокой точности изготовления и уплотнений.

Рассмотрим устройство гидравлического телескопического амортизатора автомобиля (рис. 6.11). Амортизатор двухтрубный, низкого давления, двухстороннего действия. Он гасит колебания кузова и колес как при ходе сжатия (колеса и кузов сближаются), так и при ходе отдачи (колеса и кузов расходятся).

Амортизатор состоит из трех основных узлов: цилиндра 12 с днищем 2, поршня 10 со штоком 13 щ направляющей втулки 21 с манжетами 17, 18, 20. В поршне амортизатора имеются два ряда сквозных отверстий, расположенных по окружности, и установ­лено поршневое кольцо 27. Отверстия наружного ряда сверху зак­рыты перепускным клапаном 24 с ограничительной тарелкой 22, находящимся под воздействием слабой пластинчатой пружины 23. Отверстия внутреннего ряда снизу закрыты клапаном отдачи 29 с дисками 25, 28, гайкой 8, шайбой 26 и сильной пружиной 9. В днище цилиндра амортизатора расположен клапан сжатия с дис­ками 3, 4 и пружиной 5, обойма б и тарелка 7которого имеют ряд сквозных отверстий. Цилиндр 12 заполнен амортизаторной жидкостью, вытеканию которой препятствует манжета 18 с обой­мой 19, поджимаемая гайкой 15, которая ввернута в резервуар 11 с проушиной 1. Полость амортизатора, заключенная между ци­линдром 12 и резервуаром 11, служит для компенсации изменения объема жидкости в цилиндре по обе стороны поршня, возникаю­щего из-за перемещения штока 13 амортизатора, который защи­щен кожухом 14.

При ходе сжатия (колеса и кузов автомобиля сближаются) поршень 10 движется вниз, и шток 13 входит в цилиндр 12, а защитное кольцо 16 снимает со штока грязь. Давление, оказывае­мое поршнем на жидкость, вытесняет ее по двум направлениям: в пространство над поршнем и в компенсационную камеру 30. Прой­дя через наружный ряд отверстий в поршне, жидкость открывает перепускной клапан 24 и поступает из-под поршня в простран­ство над ним. Часть жидкости, объем которой равен объему вво­димого в цилиндр штока, поступает через клапан сжатия в компенсационную камеру, повышая при этом давление находящего­ся в камере воздуха. При плавном сжатии жидкость в компенсаци­онную камеру перетекает через специальный проход в диске 4 клапана сжатия. При резком сжатии поршень перемещается быст­ро, и давление жидкости в цилиндре значительно возрастает. Под действием высокого давления прогибается внутренний край дис­ков З и 4, и поток жидкости проходит через кольцевую щель меж­ду тарелкой 7 и диском 4клапана сжатия. В результате дальнейшее увеличение сопротивления амортизатора резко замедляется. Кла­пан сжатия разгружает амортизатор и подвеску от больших уси­лий, которые могут возникнуть при высокочастотных колебаниях и ударах во время движения по плохой дороге. Кроме того, он исключает возрастание сопротивления амортизатора при повы­шении вязкости амортизаторной жидкости в холодное время года. При ходе отдачи (колеса и кузов автомобиля расходятся) пор­шень перемещается вверх, и шток выходит из цилиндра аморти­затора. Перепускной клапан 24закрывается, и давление жидкости над поршнем увеличивается. Жидкость через внутренний ряд от­верстий в поршне и клапан отдачи 29 поступает в пространство под поршнем. Одновременно под действием давления воздуха часть жидкости из компенсационной камеры также поступает в цилиндр амортизатора. При плавной отдаче клапан 29 закрыт, и жидкость проходит через пазы его дроссельного диска 25.

При резкой отдаче скорость движения пор­шня увеличивается, под действием возросше­го давления открывается клапан отдачи 29, и жидкость проходит через него. Клапан отдачи разгружает амортизатор и подвеску от больших нагрузок, возникающих при высокоскоростных колебаниях при движении автомобиля по не­ровной дороге. Клапан также ограничивает уве­личение сопротивления амортизатора в случае возрастания вязкости жидкости при низких температурах. Сопротивление, создаваемое амортизатором при ходе сжатия, в 4 раза мень­ше, чем при ходе отдачи. Это необходимо для того, чтобы толчки и удары от дорожных не­ровностей в минимальной степени передава­лись на кузов автомобиля.

Однотрубный газонаполненный амортиза­тор высокого давления (рис. 6.12) состоит из рабочего цилиндра 7, поршня 4 со штоком 1 и узла уплотнения 2 высокого давления. На поршне размещены два клапана: сжатия 3 и отдачи 5. Внутри цилиндра амортизатора находятся рабочая полость 9, заполненная амортизаторной жидкостью, и компенсационная камера 8, заполненная газом. Камера компенсирует изменение объема жидкости в рабочей полости при ее нагреве и охлажде­нии, при входе штока поршня в цилиндр и выходе из него за счет изменения объема сжатого газа в камере.

Рис. Газонаполненный амортизатор:

1 — шток; 2 — уплотнение; 3, 5 — клапаны; 4, 6 — поршни; 7 — цилиндр; 8 — камера; 9 — полость

 

Газ и жидкость разделе­ны плавающим поршнем 6, который ограничивает рабочую по­лость 9.

В процессе работы амортизатора жидкость перетекает через ка­налы переменного сечения, выполненные в поршне 4, и клапаны сжатия 3 и отдачи 5. При ходе отдачи поршень 4 перемещается вниз, и жидкость из-под поршня перетекает в полость над поршнем через клапан отдачи 5, испытывая при этом сопротивление. В этом случае давление сжатого газа перемещает разделительный поршень 6 вниз, компенсируя изменение объема жидкости вслед­ствие выхода штока 1 из цилиндра амортизатора.

При ходе сжатия поршень 4 перемещается вверх, и жидкость из падпоршпевого пространства перетекает в полость под порш­нем через клапан сжатия 3, также испытывая сопротивление. При этом давлением жидкости перемещается вверх разделительный пор­шень, который сжимает газ в компенсационной камере 8 и ком­пенсирует изменение объема жидкости в рабочей полости амор­тизатора из-за входа штока внутрь цилиндра.

 

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой подвеска автомобиля и для чего она пред назначена?

2. Каковы основные устройства подвески?

3. В чем заключаются особенности зависимой и независимой подве­сок колес легкового автомобиля?

4. Какие упругие устройства подвески вы знаете?

5. Каков принцип действия телескопического амортизатора?