Рабочий ход амортизатора автомобиля
Немного «Физики», часть IV
Доброго времени суток!
Сейчас речь пойдет о таком понятии, как «Характеристика Сжатия/Отбоя амортизатора подвески». Их определения, на что они влияют и так далее.
Характеристика сжатия – сопротивление движению на сжимание амортизатора.
Характеристика отбоя – сопротивление движению на разжимание амортизатора.
Важный момент!
Ход сжатия — 1/3 максимального хода штока.
Ход отбоя — 2/3 максимального хода штока.
Характеристики являются линейными и зависят от скорости воздействия. Чем быстрее мы сжимаем/разжимаем амортизатор, тем он туже становится.
Золотой срединой считается соотношение сжатие/отбой как 1/4.
Амортизатор практически не должен сопротивляться движению на сжатие и максимально сопротивляться движению на разжимание (отбой).
Сделано это для того, чтобы обеспечивать максимальный комфорт при движении по дорогам общего и необщего пользования.
На сжатие должна работать пружина
На отбой должен работать амортизатор.
Именно при такой характеристике автомобиль начинает ехать максимально комфортно.
Естественно, в погоне за управляемостью и комфортом, производители начали мудрить с характеристиками и в случае с Lancer X перемудрили. Опять же…
О многих недостатках и способах их устранения я расписал в отдельной своей статье –www.drive2.ru/l/495228009683354267/
А сейчас мы поговорим о том, какие амортизаторы ставятся на наш Lancer X спереди и сзади и их примерные характеристики и естественно, куда их необходимо устанавливать. Постараюсь все подробно расписать.
Естественно, начну с передней подвески
1. Стойки invite165 мм. KYB 339117/118
Рекомендуются к установке на МКПП 2WD АКПП 2WD. Являются высокими по комфорту и средними по управляемости
Сжатие у данной стойки самое слабое, но чувствуется
Отбой у данной стойки средний.
Поэтому пружина должна быть или заводская, или усиленная со слабым преднатягом, чтобы исключить возникновение отбоя.
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
2. Стойки intense150 мм. KYB 339104/105
Рекомендуются к установке на МКПП 2WD и АКПП 2WD. Являются средними по комфорту и выше по управляемости
Сжатие у данной стойки среднее.
Отбой у данной стойки высокий.
Поэтому пружину можно оставлять стандартную и у нее будет «слабый» преднатяг, или менять на заменитель со «средним» преднатягом, для того чтобы компенсировать низкую скорость возвращения колеса на дорогу.
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
3. Стойки GTS150 мм. KYB 339082/083
Рекомендуются к установке на 4WD. Являются низкими по комфорту и самыми управляемыми
Пробой у данной стойки жестковат.
Сжатие у данной стойки очень жесткое.
Поэтому пружину необходимо менять на заменитель со «средним» преднатягом, для того чтобы компенсировать еще более низкую скорость возвращения колеса на дорогу. Или ставить пружину с «высоким» преднатягом. Учитывая характеристику данной стойки «высокий» преднатяг пружины возможен, стойка должна работать так, как задумано. Но в идеале, все же, преднатяг чуть выше «среднего».
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
С задними стойками все гораздо более прозаичнее:
Абсолютно всем я рекомендую ставить только GTS стойки,
1. Стойки GTS 150 мм. KYB 341425
Рекомендуются к установке на абсолютно все комплектации
Сжатие у данной стойки среднее, т.е. в целом не очень жестко, я бы сказал, комфортно
Отбой у данной стойки опять же самый сильный, и в целом плюс минус как на задних амортизаторах «Жигулей».
С пружинами тоже выбор не велик. В основном это пружины от ASX и OUT 3. И у тех и у других примерно одинаковый «средний» преднатяг. Стойка с пружиной работает как часики. Сцепление с дорогой максимальное.
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
На этом у меня все, читайте, познавайте и до скорых встреч!
Устройство и принцип работы амортизаторов
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.
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.
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:
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.
Амортизатор соединяется с рычагом подвески или балкой моста. Крепление амортизатора производится через упругое соединение – сайлентблок.
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.
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.
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.
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.
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.
Как настраиваются амортизаторы. Часть 2: “Устройство и настройка”
Итак, продолжаем говорить о настройке амортизаторов.
Часть первая: “В общем и целом” — обязательно к прочтению!
Часть вторая: “Устройство и настройка”
На самом деле это только кажется, что амортизатор слишком сложно устроен и разбираться в его работе нудно и непонятно. Однако, рекомендую попробовать. Я попробую упростить для вас понимание большинства моментов.
Азы:
Амортизатор называется двухтрубным. И вот почему:
«Рабочей» трубой является внутренняя труба. Она всегда заполнена маслом доверху. В ней двигается поршень, обеспечивая усилия, в нее же погружается шток, вытесняя собой масло.
Наружная труба, она же корпус амортизатора, является «расширительным бачком» для внутренней трубы. Туда вытесняется «лишнее» масло в процессе работы, оттуда же оно восполняет «недостаток» внутренней трубы.
Точь-в-точь, как расширительный бачок на радиаторе.
С этим, думаю, ясно. Это многие знали и без меня. Идем дальше.
Термины немного отличаются от общепринятых научных, но это для облегчения восприятия.
Амортизатор имеет всего четыре клапана.
1. Сжатия
2. Отбоя
3. Нижний впускной
4. Надпоршневой перепускной
Регулировка усилий осуществляется, в-основном, изменением усилий на клапанах сжатия и отбоя, то есть только первых двух.
Клапан сжатия (1) и клапан нижний впускной (3) обычно выполнены в одном “корпусе”, стоящем внизу трубы амортизатора. Их действие направлено в две разных стороны.
Аналогично этому клапан отбоя (2) и надпоршневой клапан (4) находятся на поршне и тоже функционально работают в две разных стороны.
Итак, пойдем по порядку.
Работа:
внутренняя труба постоянно заполнена маслом. Когда идет ход сжатия, то шток пытается вытеснить из внутренней трубы некий объем масла. Аналогично поршню, который выдавливает жидкость из шприца.
Куда же деваться маслу? Смотрим:
Вот два разобранных клапана. Российский «Скопин» и японский «Showa».
Правда, похожи?
— Плавный ход сжатия. Масло проходит сквозь т.н. “пуговицу” а также через вырезы в дроссельном диске в наружную трубу. Величина и количество вырезов в дроссельном диске влияют на начало срабатывания клапана и “сглаживают” его работу.
— Резкий ход сжатия. Масло проходит сквозь т.н. “пуговицу”, отгибает внутренние края рабочих дисков и уходит в наружную трубу. Количество и толщина рабочих дисков определяют жесткость хода сжатия в целом.
Вот отмеченные элементы клапана, работающие при ходе сжатия: «пуговица», дроссельный диск, рабочие диски
Как настраивать:
Добавив диски, вы получите более “жесткий” по ощущениям амортизатор. Крены меньше, управляемость лучше. Но и больше дискомфорт от тряски.
С количеством прорезей в дроссельном диске точно так же. Чем меньше прорези, тем меньше дроссель “вмешивается” в работу клапана.
Запомните: усилие сжатия амортизатора НЕ ЗАМЕНЯЕТ усилие сжатия пружины/подушки, а как-бы «замедляет» и «сглаживает» его. Или наоборот — делает более резким при чрезмерном усилии сжатия
Любите “спорт”? Добавьте один диск. Можете два, если любите риск 🙂 Поставьте дроссель с меньшими вырезами.
Любите “комфорт”? Уберите один диск. Раскачки больше не станет, но комфорт добавится. Дроссель лучше без нужды не ослаблять.
ФОТО: дроссели клапана сжатия хонды сивик. Передний, задние с 5 и 6 поколений.
Так называемая “пуговица” подбирается под диаметр штока для обеспечения прохождения нужного количестка масла при сжатии. То есть если вы не меняете диаметр штока, не трогайте пуговицу. Поставите меньше отверстий — получите разломанный клапан из-за гидроудара. Поставьте больше отверстий — ничего не изменится.
Запомните — пуговица — не регулятор, а скорее “предохранитель”
ФОТО пуговиц, всяких разных.
Вот пример.
ФОТО поршня и элементов клапана отбоя отечественного амортизатора и сивика.
Клапан отбоя — самый мощный клапан.
Его усилие напрямую влияет на раскачку машины, комфорт, да и в целом — противодействие упругому элементу (пружине, подушке)
Работа:
Полость над поршнем заполнена маслом. И тут шток начинает идти вверх, пытаясь сдавить это масло. Что в этот момент происходит?
— Плавный ход отбоя, например, при легкой раскачке машины. Дроссельный диск пропускает через себя масло, снижая давление над поршнем
— Резкий ход отбоя. Наружные края дисков отгибаются, пропуская часть масла и снижая давление над поршнем
Настройка:
Зависит от требований и пожеланий.
Слабое усилие отбоя нужно тому, кто предпочитает через ямы “переползать”, а комфортом дорожит больше, чем управляемостью.
Плюсы в больших рабочих ходах подвески.
Минусы в том, что отбой идет слишком быстро. Следствие: возможный “отстрел” амортизатора на отбое, невозможность пролететь ямы “на скорости”.
Любите бабушкин стиль неспешную езду и только ее? Убирайте диск или два, ставьте пружинку помягче.
ОДНАКО большей части как людей, так и дорожных условий необходимо существенно увеличивать усилия отбоя амортизатора.
Быстрая езда по ямам, скоростное вождение, установка более жестких пружин или подушек — повод добавить парочку дисков в клапан отбоя и поставить пружину помощнее.
Хотелось бы обратить внимание: не бойтесь увеличивать усилие отбоя!
Дело в том, что когда колесо идет на отбой, то вес неподрессореной массы в 20-30-40 кг просто не в состоянии настолько сильно и резко “дернуть” кузов, чтобы вы сочли это дискомфортом. Амортизатор сглаживает рывки отбоя, в результате вы воспринимаете их как “покачивание”. То есть усилие отбоя, увеличенное, допустим, в полтора раза сделают машину, скорее всего более комфортной для вас, особенно при средней или активной езде.
И вы еще мне скажете спасибо, когда на 100км/ч вы вдруг встретите на трассе яму длиной в метр и услышите лишь тихий хлопок, а не заставляющий сжаться на сидении “бабах” 🙂
Особенно это касается любителей жестких пружин или подушек типа “бублик”, где усилия сильно увеличиваются при сжатии.
Влияние дросселя… Ну, тут то же самое. Слишком большие или много отверстий заставят масло свободно циркулировать без открытия клапана, а это неправильно. Если делаете отбой жестче, ставьте и дроссель “поменьше”
ФОТО: Дросселя отбоя ГАЗ-24 перед, зад и дроссель зад хундай акцент/солярис.
ФОТО: также дроссель бывает выполнен в виде просечек на поршне. В этом случае, чтобы изменить дросселирование, придется сошлифовать поверхность и сделать новые насечки в нужном количестве (или поставить дроссельный диск)
Работа:
Когда шток выходит из трубы, создается низкое давление во внутренней трубе (как будто вы тянете поршень шприца на себя). Задача клапана — заполнить внутреннюю трубу из наружной.
В усилениях/изменениях обычно не нуждается.
На данной фотографии вот пружина этого клапана. Масло из наружной трубы, сжимая эту мягкую пружинку, приподнимая пуговицу и диски, легко должно проходить во внутреннюю трубу.
Работа:
занимается тем, что без усилий перепускает жидкость из полости ПОД поршнем в полость НАД поршнем при ходе сжатия.
Вот конструкция отечественных авто и сивика.
Как вы видите, этот клапан очень мягкий. В нем либо мало дисков, либо гнутая/витая пружина и один диск. Срабатывать он должен от минимального усилия, обеспечивая хорошее заполнение надпоршневой полости.
Ошибочно этот клапан принимают за клапан, влияющий на усилие сжатия. Это неправильно!
Да, если вы попытаетесь усилить этот клапан, усилие сжатия возрастет. Но если усилие открытия этого клапана превысит усилие клапана сжатия, то амортизатор перестанет заполнять надпоршневую полость, в результате вы получите работу амортизатора не на масле, а на пене или воздухе. Стуки, неравномерная работа и тому подобное.
Поэтому этот клапан должен быть максимально легким на открытие и ВСЕГДА слабее клапана сжатия.
— Вы НЕ ПРОВЕРИТЕ усилия амортизатора руками. Дергая и вдавливая снятый амортизатор руками вам НЕ УДАСТСЯ открыть клапана. Не хватит силы.
Руками вы можете проверить только перепускание амортизатора через дросселя.
Либо через рычаг, либо используйте “жопомер”, то бишь поставили-поездили
— Качание машины “за крыло” — это только косвенный признак работы амортизаторов. Есть машины, которые качнуть практически нереально, а есть те, которые раскачиваются легко. Но и те и те ездят по-своему нормально (или не-нормально) 🙂
— Сечения и форма отверстий в поршне не играют критической роли в жесткости. Как я уже говорил, жесткость настраивается клапанами
— Толщину дисков легко проверить пальцами на изгиб. Диски обычно стандартные по толщине и вы легко отличите 0,15 от 0,2 по упругости. естественно, нужно ставить одинаковые наборы и дросселей, и дисков.
— Собирая амортизатор, нужно всегда проверять заполнение надпоршневой полости. Например так: ставите в любую емкость (или стакан амортизатора) трубу с нижним клапаном. Наливаете полную трубу масла до края. Теперь берете шток с поршнем и аккуратно вдвигаете в трубу. Входить он должен без особых усилий. Масло должно легко проступить через поршень и начать переливаться через край трубы, вытесняемое объемом штока (привет Архимеду). Если уровень масла понижается при этом, или вы не можете легко вдвинуть шток, значит усилие надпоршневого клапана превышает усилие клапана сжатия. Это ЗЛО. Исправляйте
Вторая проверка: на собранном амортизаторе вдавливаете шток вниз и тут же дергаете вверх. Если провал явно ощутим, это, вероятно, тоже ЗЛО.
— Уровень масла в стакане со стоящей в нем заполненной трубой и вдвинутым полностью штоком должен быть от ½ до ⅔ высоты стакана
— Хотите просто “улучшить” родной амортизатор, который стал хуже держать?
Увеличьте усилие отбоя на 20-50% добавлением дисков или более мощной пружиной клапана сжатия. Тщательно промойте и проверьте все диски-дроссели-поверхности. Залейте хорошее масло и поставьте хорошие сальники. Я вас уверяю, амортизатор будет работать значительно лучше, чем аналогичный “только из магазина”
— Запомните простое правило из опыта разных амортизаторщиков: хуже дороги — делать жестче отбой, лучше дороги — делать мягче отбой. Как бы не хотелось сделать наоборот. Такие настройки удовлетворяют 90% людей
— Если у вас “пробои” в отбойник, усиление амортизатора особо в этом не поможет. Поможет замена пружин или укорачивание амортизатора, в зависимости от того, что для вас актуально.
Удары “глотают” пружины и подушки, а не перетекание масла в амортизаторе.
— Чем жестче подушки, тем слабее должна быть настройка клапана сжатия, и сильнее — клапана отбоя. Например, если у вас “рубены” на давлении 3-5 бар, то отбой придется увеличить процентов на 50% для достижения оптимального комфорта
Вопросы и добавления — прошу в комментарии. Может я что-то забыл или не упомянул.
Репосты приветствуются.
Принцип работы амортизатора
Амортизатор автомобиля — для чего нужен и как работает
Основные нагрузки при движении авто в подвеске воспринимает на себя пружинистый элемент – рессора или винтовая пружина. За счет возможности изгибаться или сжиматься эти элементы принимают вертикальное движение колеса, которое оно получает от дорожного покрытия, предотвращая полную передачу этого движения на кузов или раму авто.
Однако в работе этих элементов имеется один серьезный недостаток – при работе на изгиб или сжатие, в них образуется инерционные колебательные движения, которые как раз на кузов и передаются, раскачивая его. При этом эти колебательные движения приводят к тому, что колесо теряет постоянный контакт с дорожным полотном, что сказывается на управляемости авто.
Чтобы убрать эти колебательные движения, в конструкцию подвески включены амортизаторы. В их задачу входит снижение инерции в пружинистых элементах за счет создания сопротивления, поглощающего данную энергию.
Внешне все амортизаторы очень схожи и представляют собой цилиндрический продолговатый герметичный корпус, из которого выходит шток, перемещающийся внутри его. В нижней части корпуса имеется крепежный элемент, которым амортизатор крепится к оси колес. В авто, использующих стойки МакФерсона, амортизатор помещен в саму стойку, а вот она уже прикрепляется к ступице колеса. Шток в верхней части тоже имеет крепежные элементы, которым он присоединен к кузову или раме авто.
А внутренняя конструкция отличается. Они бывают двухтрубными и однотрубными. Из-за конструктивных особенностей амортизаторы подразделяются на масляные и газовые. Существуют еще так называемые газомасляные, но они скорее — подвид масляных. Интересно, что в газовых тоже присутствует масло, которая является рабочей жидкостью амортизатора.
Двухтрубные амортизаторы. Конструкция, принцип действия
Двухтрубные амортизаторы производятся как масляные, так и газомасляные. Внутри такого корпуса установлен резервуар, который является рабочим цилиндром. Между корпусом и этим цилиндром имеется небольшое расстояние.
В нижней части цилиндра установлен перепускной клапан, который называется клапаном прямого хода. В этот цилиндр помещен шток с поршнем на конце. В поршне проделаны отверстия, которые являются клапаном обратного хода. Вся внутренняя полость рабочего цилиндра заполнена маслом.
Работает этот амортизатор так: при движении колеса вверх, когда производится разгибание рессоры или сжатие пружины, шток начинает перемещаться вниз – при этом поршень давит на масло, часть его уходит через клапан прямого хода в пространство между стенками корпуса и рабочего цилиндра, а часть через клапан обратного хода переходит в надпоршневое пространство. Поскольку пропускная способность клапанов незначительная, то в подпоршневом пространстве создается избыточное давление, которое является противодействием инерции пружинистых элементов.
При возврате рессоры или пружины в исходное положение – происходит обратное действие – поршень движется вверх, часть масла переходит из надпоршневого пространства в подпоршневое, а часть возвращается из пространства между стенками. Таким образом гасятся все колебательные движения пружинистых элементов.
В масляном амортизаторе все внутренние полости не полностью заполнены маслом, поскольку требуется определенное место для вытеснения масла при работе. То есть часть пространства заполняет воздух. В этом и кроется основной недостаток этих амортизаторов. Масло при работе нагревается, что приводит к снижению его вязкости, а затем и вспениванию масла. Эти эффекты связаны с тем, что охлаждение двухтрубного амортизатора затруднено, и приводят они к ухудшению его работы.
Частично данная проблема устранена в газомасляных амортизаторах. В них свободное пространство заполнено не воздухом, а газом (зачастую использую азот), причем он находится под давлением. Избыточное давление газа приводит к тому, что масло не может вспениться, но нагрев масла и потерю вязкости устранить так и не удалось.
Однотрубные амортизаторы. Конструкция и принцип действия
Конструкция однотрубных амортизаторов несколько отличается, и они все делаются газовыми. Особенностью их является отсутствие внутреннего рабочего цилиндра – корпус амортизатора им и является. Внутри на штоке так же имеется поршень, но на нем уже размещены оба клапана – и прямого и обратного хода.
Также в конструкцию входит еще один поршень-поплавок, ни с чем не связанный, в его задачу входит разделение масла и газа, который находится внизу цилиндра.
Вся верхняя полость до поршня поплавка заполнена маслом, а нижняя – газом, причем с высоким давлением.
Видео: Как определить разборный или нет амортизатор стойка
Работа данного амортизатора такова: при сжатии, когда колесо движется вверх, шток с поршнем движется вниз – часть масла перетекает в надпоршневое пространство, остаток же смещается вниз, толкая поршень-поплавок и газ сжимается. При движении колеса вниз – производится обратное действие.
Из-за отсутствия внутри дополнительного резервуара, в однотрубном амортизаторе охлаждение масла происходит более эффективно, а отсутствие свободного пространства, поскольку все оно до поршня-поплавка заполнено маслом, исключает вспенивание.
Но имеется и отрицательное качество в работе амортизатора такой конструкции – при возвратно-поступательном движении штока с поршнем, с постоянным воздействием масла на газ, которое заставляет его постоянно сжиматься и разжиматься, происходит нагрев газа, сопровождающееся увеличением его объема и как следствие – давления. В итоге при активной работе амортизатора жесткость его возрастает из-за увеличивающегося давления внутри амортизатора.
Принцип работы передних стоек
Амортизационная конструкция автомобиля состоит из пружины и амортизатора.
Пружина
Пружина — это деталь, которая гасит колебания, вибрацию путям сжимания и разжимания длины конструкции.
Материал пружины должен соответствовать значениям определенных допустимых колебаний.
Один конец пружины устанавливают в посадочное место для нее — чаша стойки. Второй конец упирается в пятачок кузова авто. А между кузовов и пружиной устанавливается резиновая проставка.
Амортизатор
Стойка или амортизатор — это сложное устройство, которое состоит из нескольких деталей.
Особенности стойки:
Амортизатор служит буферным элементом. Он должен гасить удары пружины. В амортизаторе должно быть создано давление, которое может поглощать энергию ударов пружины. Снижение давления происходит за счет клапана на поршне. Клапан автоматический открывается и закрывается в зависимости от частоты и силы колебаний.
Гидравлический телескопический амортизатор
Гидравлические телескопические амортизаторы отличаются тем, что конструктивно они выполняются в виде двухтрубных, а в качестве рабочего тела используют только жидкости.
На рис. 1 показана типовая конструкция телескопического амортизатора, применяемого на отечественных автомобилях.
Поршень 14 через шток 18 и верхнюю проушину 1 соединен с несущей системой (рамой или кузовом) автомобиля. Труба 16, в которой закреплен цилиндр 17, соединена с колесом через нижнюю проушину 1.Поршень 14 делит рабочее пространство цилиндра 17 на две полости. В верхней части шток 18 перемещается в направляющей втулке и уплотнен уплотнительной манжетой, расположенной в обойме 3. Уплотнение прижимается специальной гайкой по резьбе трубы 16 к направляющей втулке, а так прижимается к цилиндру 17.Таким образом, амортизатор имеет три полости: в цилиндре над поршнем, под поршнем, а также между цилиндром 17 и трубой 16.
В нижней части рабочего цилиндра расположен корпус, в котором установлены впускной клапан 9 и клапан сжатия 10, прижатый пружиной 11. Эти клапаны закрывают отверстия 13 и 12, расположенные в корпусе.
Кожух 2 защищает шток 18 от грязи и повреждений. Во время хода сжатия рессоры (или пружины) поршень амортизатора движется вниз. При этом основная часть рабочей жидкости через перепускной клапан 5 со слабой пружиной перетекает в полость над поршнем, встречая незначительное сопротивление со стороны клапана. Другая часть жидкости переходит в кольцевую компенсационную полость между цилиндром 17 и трубой 16.
При резком сжатии амортизатора дополнительно открывается разгрузочный клапан 10, вследствие чего уменьшается нарастание сопротивления перетеканию жидкости в компенсационную полость.
Усилие пружины 11 клапана сжатия создает необходимое сопротивление амортизатора, в следствие чего частота и амплитуда колебаний подвески и подрессоренных масс автомобиля снижается.
При перемещении штока рабочая жидкость, частично просачиваясь через зазор между направляющей втулкой и штоком, поступает через отверстие 19 в полость между цилиндром 17 и трубой 16, разгружая тем самым уплотнительную муфту от действия высокого давления рабочей жидкости.
Таким образом, сопротивление сжатию определяется сопротивлением перетекания рабочей жидкости в компенсационную полость.
При ходе отбоя, когда поршень перемещается вверх, рабочая жидкость перетекает в нижнюю полость через каналы в поршне и калиброванное отверстие в клапане 7. В это же время жидкость через отверстия, преодолевая сопротивление впускного клапана 9, поступает в цилиндр 17.
При резком отбое перетекание жидкости дополнительно обеспечивается открытием разгрузочного клапана 7. Существенную роль в надежной работе амортизатора играет узел уплотнения штока 18.
В качестве рабочей жидкости в гидравлических телескопических амортизаторах применяются амортизаторные жидкости АЖ-12Т, МГП-10, МГП-12 или смеси трансформаторного и турбинного масла.Основные требования, предъявляемые к амортизаторным жидкостям – хорошие противопенные свойства, и малая зависимость вязкости от температуры.
Газонаполненный амортизатор
Газонаполненные амортизаторы, в отличие от гидравлических, конструктивно выполняются однотрубными. Если в гидравлическом двухтрубном амортизаторе рабочая жидкость находится в непосредственном контакте с воздухом, то в газонаполненном амортизаторе (рис. 2) рабочая жидкость изолирована от воздуха плавающим поршнем 8 с уплотнителем 9. Таким образом, корпус 7 в нижней части заполнен рабочей жидкостью 5, а в верхней части – газом 6.Давление газа в верхней полости – 0,6…0,8 МПа.
Иногда газонаполненные амортизаторы называют газовыми, что не совсем правильно, поскольку основным рабочим телом в них является не газ, а жидкость. Сжатие газа в таких амортизаторах направлено лишь на компенсацию объема цилиндра, который вытесняется поршневым штоком. В качестве газа для газонаполненных амортизаторов чаще всего используется нейтральный азот, который закачивается под давлением.
Поршень 12 закреплен на штоке гайкой 10. В поршне выполнены каналы 11 переменного сечения, а на его цилиндрической поверхности имеются щели. Каналы 11 перекрыты дисками 13, соприкасающимися с шайбой 15, образуя клапан.Герметичность штока и корпуса обеспечивается уплотнительным узлом, в который входят резиновая шайба 3, уплотнительная манжета 1, направляющая 17 штока, фасонная шайба 4 и запорное кольцо 2.
Жидкость под давлением омывает резиновую шайбу 3 и уплотнительную манжету 1 и прижимает их к корпусу 7 и штоку 16.
При ходе сжатия (рис. 2, б) под давлением над поршнем диски 13 отжимаются от шайбы 15, и рабочая жидкость через звездообразные вырезы в дроссельной шайбе перетекает в надпоршневую полость.
При малых скоростях перемещения поршня диски 13 занимают первоначальное положение, и рабочая жидкость проходит в основном через зазор между поршнем и цилиндром. Таким образом, один клапан работает попеременно на сжатие и на отбой.
При резких перемещениях поршня гашение происходит в основном за счет газовой подушки. Так, при ходе сжатия плавающий поршень 8 сжимает газ 6 и компенсирует изменение объема рабочей жидкости в рабочей полости амортизатора из-за входа в нее штока.При ходе отбоя давление сжатого газа перемещает плавающий поршень 8 вниз, компенсируя изменение объема рабочей жидкости вследствие выхода штока 16 из цилиндра амортизатора.
Рабочие жидкости, применяемые в качестве рабочего тела в газонаполненных амортизаторах, аналогичны жидкостям, применяемым в гидравлических телескопических амортизаторах.
Однотрубные амортизаторы
Данная конструкция является базовой для современных А. Такой амортизатор состоит из одной-единственной колбы, одновременно выполняющей роль и рабочей емкости для поршня, и корпуса. Она может быть гидравлической (масляной) или гидропневматической (газомасляной). Последнюю модификацию также называют комбинированной. Принцип работы масляного А достаточно прост. Имеется рабочий цилиндр, наполненный маслом (гидравлической жидкостью). В нем движется поршень со специальными калиброванными клапанами, точнее с их системой, имеющей характеристики, специально подобранные под подвеску определенной модели автомобиля.
Динамика работы такого амортизатора выглядит следующим образом:
Причем для исправности амортизатора клапан, функционирующий на сжатие, должен пропускать больше гидравлической жидкости, чем обратный клапан, срабатывающий на отбой. Таким образом, при открытых клапанах поршня жесткость амортизаторов уменьшается.
Комбинированные амортизаторы
Управляемые и магнитные амортизаторы
Ведущие производители амортизаторов достаточно оригинально пытаются разрешить техническую задачу регулируемости таких устройств. Американо-бельгийская компания MONROE изготовила на стенках рабочего цилиндра однотрубного А специальные регулировочные бороздки, используемые для настройки на спокойную или активную езду. Японская компания KYA в нижней части однотрубного с выносным резервуаром А в обход поршня вмонтировала отдельный регулировочный клапан. Немецкий концерн ZF создал свой управляемый амортизатор «Опель-Астра», используя двухтрубную газо-масленную конструкцию. Два электромагнитных клапана в нижней части амортизатора и в поршне регулируются специальным процессором, отслеживающим параметры колес, руля, подвески.
Еще более перспективен новый, так называемый магнитный амортизатор «Шевроле», установленный в прошлом году на модели Chevrolet Corvette. Это совместная перспективная разработка автоконцерна и корпорации Delphi. Используемая в них вместо масла магнитореологическая жидкость способна с высокой частотой (до 1000 раз в секунду) изменять свою вязкость под действием электромагнитного поля. При этом принципиально не используется клапанная система: демпфирование производится исключительно за счет магнитореологического эффекта. Подобная конструкция весьма перспективна: нет потребности в поперечных стабилизаторах, упрощается устройство самого А, а также появляются впечатляющие возможности для контроля и управления жесткостью подвески.
Диагностика амортизаторов
Когда следует производить замену
Для водителя существуют первые признаки, указывающие на износ амортизаторов. Назовем их: