Информация
Поиск

Принципы работы амортизаторов. Разновидности, недостатки и преимущества амортизаторов

Амортизатор – упругий элемент автомобильной подвески

В основе подвески автомобиля, произведенного в любой период времени, всегда является один из упругих элементов – это может быть торсион, рессора или пружина. Последнее, к слову, наиболее распространено в современных моделях авто. По сути, все указанные конструкции способны прекрасно выполнять свою основную роль – смягчать толчки, которые вызваны разнообразными неровностями дорожного покрытия или неравномерным движением транспортного средства. Более того, для всех этих систем характерен один весьма заметных недостаток – полученная ими в результате внешнего воздействия кинетическая энергия всегда будет запасаться в упругом элементе подвески и вызывать ответное колебание. Разумеется, колебания, которые возникают в подрессоренной части транспортного средства, снижают комфорт для водителя и пассажиров, а также негативно влияют на безопасность движения.

Амортизаторы – для чего они нужны

Для того, чтобы обеспечить эффективное гашение возникающих на упругих элементах подвески колебаний, принято использовать амортизаторы. Самыми распространенными на сегодняшний день являются гидравлические амортизаторы, потому как в роли основного рабочего элемента в таких амортизаторах всегда выступает жидкость. Нередко амортизаторы подобной конструкции называют масляными, потому как амортизационная жидкость, которая используется в них, представлена в виде специального масла. К слову, к гидравлическим амортизаторам принято относить также и газонаполненные системы.

Основы конструкции амортизатора

По своей конструкции любой из возможных гидравлических амортизаторов состоит из цилиндра, который заполнен рабочей амортизирующей жидкостью, а также поршня, помещенного внутрь этого самого цилиндра. Внутренняя часть поршня обладает определенным количеством узких отверстий, предназначенных для постепенного прохождения через них масла. Под воздействием закрепленного на кузове автомобиля штока поршень перемещается вдоль оси, при этом, цилиндр амортизатора закреплен к подвижной части автомобильной подвеске, представленной виде опоры подшипника колеса или рычага.

Принцип работы амортизатора

Основной принцип работы гидравлического амортизатора представлен в виде демпфирования колебаний, возникающих при движении транспортного средства. Обеспечено это посредством прохождения масла через поршневые клапаны. В этом случае механическая энергия, возникающая при колебаниях упругих элементов автомобильной подвески, преобразуется в нагрев рабочей жидкости внутри амортизатора. Именно благодаря сильному гидравлическому сопротивлению, которое демонстрирует масло в амортизаторе, большинство колебательных процессов затухают, практически не начавшись.

Основные проблемы, которые могут возникнуть при работе амортизатора

Стоит понимать, что в процессе сжатия, происходящем в гидравлическом амортизаторе, в его цилиндр всегда будет входить часть поршневого штока, что приводит к снижению рабочего объема. Поскольку масло, используемое в амортизаторах, практически не способно сжиматься, приходиться дополнительно прибегать к использованию специальных устройств, призванных компенсировать объем, занимаемый поршневым штоком. В непосредственной зависимости от конструкции данных устройств сегодня можно выделить два вида гидравлических амортизаторов:

  • однотрубные амортизаторы;
  • двухтрубные амортизаторы.

Двухтрубный амортизатор

С целью обеспечения дополнительного объема в конструкции двухтрубного амортизатора принято использовать дополнительные, соосные основному, цилиндры с несколько увеличенным диаметром. В момент сжатия амортизатора такой конструкции, часть его рабочей жидкости будет проходить через поршневые отверстия в пространство прямо над поршнем. Оставшаяся часть масла, объем которой соответствует объему, вытесненному входящим в цилиндр амортизатора штоком, будет вытеснена из основного цилиндра во вторичный благодаря расположенному в его донной части клапану. В момент отбоя (растяжения) амортизатора этот процесс повторяется, только уже в противоположном направлении. Отличие в двух этих фазах может состоять лишь в том, что в момент сжатия амортизатора основные нагрузки приходятся на клапан, а в момент растяжения – именно на сам поршень.

Однотрубный газонаполненный амортизатор

Однотрубные амортизаторы в качестве компенсационной системы используют часть цилиндра, заполняемую газом под повышенным давлением. В качестве наполнителя в таких амортизаторах, как правило, выступает нейтральный азот, который закачивается под давлением до 20 кгс на квадратный сантиметр. Невзирая на то, что подобные амортизаторы сегодня чаще всего называют газовыми, в качестве основного рабочего тела в них также применяется масло, а никак не газ. Сжатие газа в этом случае направлено лишь на компенсацию объема цилиндра, который вытесняется поршневым штоком. Газ, который используется в однотрубных газонаполненных амортизаторах, закачивается в отдельную камеру и всегда отделен от основной рабочей части цилиндра посредством специального разделительного поршня. В то же самое время, по сравнению с двухтрубными гидравлическими амортизаторами, вся нагрузка при демпфировании возникающих колебаний на обоих рабочих фазах газонаполненного однотрубного амортизатора постоянно ложится на основные поршневые клапаны. В целом же, обе распространенные конструкции амортизаторов обладают своими достоинствами и недостатками.

Основные преимущества и недостатки двухтрубного амортизатора

Начнем, пожалуй, с основного недостатка двухтрубного гидравлического амортизатора, который заключается в кавитации (вспенивании) основной рабочей жидкости (масла). Данный эффект возникает при достаточно интенсивной работе самого амортизатора. Более того, сечение основного цилиндра (то есть, его рабочая площадь) в амортизаторах подобного типа оказывается меньше, чем в случае с однотрубным амортизатором. Эта особенность приводит к заметному снижению эффективности работы амортизатора при незначительных колебаниях поршневого штока, то есть, при движении по дорожным покрытиям с небольшими неровностями. Кроме того, двухтрубные гидравлические амортизаторы, как оказалось, являются очень восприимчивыми к особенностям их расположения. Так, если установить подобные амортизаторы под углом более 45 градусов, воздух, расположенный в их компенсационных камерах рискует попасть в основной цилиндр, что приведет к значительным нарушениям в работе. Что же касается преимуществ двухтрубных амортизаторов, то здесь, прежде всего, стоит отметить их невысокую стоимость, благодаря чему они обрели большую популярность и сегодня устанавливаются на подавляющее большинство серийно выпускаемых автомобилей.

Основные преимущества и недостатки однотрубного газонаполненного амортизатора

Разумеется, не обошлось без определенных недостатков и в конструкции однотрубных газонаполненных амортизаторов. Самая заметная проблема здесь заключается в том, что производство амортизаторов подобного типа требует к себе предельной точности, что, естественно, находит четкое отражение в их конечной стоимости. К примеру, для обеспечения соответствующего уплотнения штока, его поверхность не может обладать шероховатостью более 0,1 микрон. Второй недостаток однотрубного газонаполненного амортизатора – это его длина, которая значительно больше, чем у двухтрубных конструкций. Кроме всего прочего, при очень толстом поршневом штоке и высоких смещениях самого поршня, камера, наполненная газом, начинает играть роль своего рода дополнительной пружины – это приводит к неблагоприятным эффектам, отражающимся на качестве управляемости транспортного средства в самых разных режимах движения.

К слову, невзирая на ряд недостатков, характерных однотрубным газонаполненным амортизатором, и даже не смотря на их относительно высокий ценник, данные конструкции на практике демонстрируют более высокие технические параметры, чем двухтрубные амортизаторы. Чрезвычайно важным можно назвать тот факт, что однотрубный амортизатор способен работать в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации и справляться с критическими и экстремальными нагрузками. Именно благодаря такой особенности большинство современных спортивных автомобилей оснащается именно газонаполненными однотрубными амортизаторами. Более того, гидравлические характеристики пневматических однотрубных амортизаторов обладают более жестким характером, чем обеспечивается значительно более уверенный контакт колес транспортного средства с покрытием дороги. Стоит ли говорить, что это положительно влияет на плавность хода автомобиля, его управляемость, топливную эффективность и экономичность, эффективность работы тормозной системы и общую устойчивость при движении на самых разных скоростях и дорожных покрытиях.

Газонаполненный амортизатор с выносным резервуаром

Технологии, как известно, не стоят на месте и постоянно развиваются. Этот неоспоримый постулат современной промышленности нашел яркое отражение и в развитии газонаполненных амортизаторах. Так, на свет появилась специальная спортивная версия подобных систем с выносным резервуаром. Выносные камеры таких амортизаторов позволяют добиться значительного повышения рабочего объема масла и газа, что оказывается положительное влияние на общие технические характеристики в работе амортизаторов. Так, это позволяет значительно облегчить охлаждение амортизаторов. Более того, системы клапанов, которыми соединяется рабочий цилиндр газонаполненного амортизатора с дополнительной выносной камерой, дает возможность производить максимально точные независимые регулировки по усилию отбоя и сжатия. По сути дела, конструкция газонаполненных амортизаторов с дополнительной выносной камерой – это своего рода симбиоз из важнейших преимуществ двухтрубных и однотрубных амортизаторов.

Жаль только, что при всех указанных преимуществах и реально рекордной эффективности в работе, газонаполненные амортизаторы с выносным резервуаром стоят очень дорого, что существенно ограничивает возможности их практического применения на серийных моделях автомобилей.

Двухтрубный гидропневматический амортизатор

В роли наиболее разумного, практичного и оптимального компромисса между возможностями классического гидравлического двухтрубного амортизатора и газонаполненного однотрубного амортизатора способен выступить гидропневматический двухтрубный амортизатор. В этом типе конструкции используется закачанный под относительно небольшим давлением (около 4 атмосфер) инертный газ, что позволяет добиться значительного повышения эффективности ее работы. Кроме всего прочего, благодаря разделению рабочей жидкости и резервуара посредством инертного газа (как правило, азота), исключаются риски образования эффекта вспенивания (кавитации) рабочей жидкости в цилиндре. Отметим также, что основные гидравлические характеристики гидропневматического двухтрубного амортизатора, оснащенного газовым подпором пониженного давления, почти полностью идентичны характеристикам, которые демонстрируют однотрубные газонаполненные амортизаторы, газовый подпор в которых закачан под более высоким давлением. В то же самое время, производство амортизаторов этого типа совсем не требует к себе каких-то чрезвычайно сложных подходов, высокотехнологичного оборудования или высокоточных деталей. Это позволяет сохранить цену на гидропневматические амортизаторы в разумных пределах, не сильно превышающих стоимость самых доступных на сегодня классических двухтрубных пневматических систем.


Написать отзыв

Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.
    Плохо           Хорошо