Гасители колебаний подвески автомобиля: фрикционные, гидравлические, инерционные
Если освободить сжатую пружину с грузом на ее свободном конце, не имеющую внутреннего трения, то она начнет совершать длительные колебания, что нежелательно для хорошей амортизации автомобиля. Поэтому в схему подвески автомобиля включают гасители колебаний, которые эффективно подавляют, гасят эти колебания. Энергия, выделяющаяся при гашении колебаний автомобиля, превращается в гасителе в тепло.
Фрикционные гасители колебаний по своему устройству наиболее простые и применяются чаще всего. Их недостатком является то, что для перемещения двух первоначально неподвижных соприкасающихся поверхностей относительно друг друга необходимо приложить большую силу, чем в случае, когда эта поверхности уже начали перемещаться, причем величина силы трения практически не зависит от скорости этого перемещения. Поэтому фрикционные гасители колебаний не чувствительны к малым неровностям дороги и жестки.
Гидравлические гасители колебаний (амортизаторы) подавляют колебания за счет перетекания рабочей жидкости через специальные клапаны. При малых по величине и медленных перемещениях гашение колебаний происходит незначительно и сотрясения от малых неровностей дороги передаются подвеске автомобиля. Конструкция такого амортизатора в разрезе показана на рисунке 1.
Рис. 1. Сечение гасителя колебаний PAL
Амортизатор состоит из цилиндра 14, в котором перемещается плунжер 29 с уплотнительным кольцом или манжетой; в плунжере имеются клапаны 25 и 28. Перемещаясь вверх, плунжер вытесняет жидкость через клапаны в полость под плунжером; жидкость при этом дросселируется, за счет чего гасятся колебания. Достоинством такого устройства является то, что интенсивность дросселирования, а, следовательно, и гашения колебаний зависит от скорости перетекания. Еще более прогрессивную характеристику амортизатора можно получить с помощью тщательно подобранного клапана 28 с тарельчатой пружиной. При быстром перемещении плунжера давление рабочей жидкости над плунжером возрастает, это давление вызывает деформацию манжеты тарельчатого клапана и уменьшает его проходное сечение.
Интенсивность гашения колебаний в разных направлениях бывает различной. Чаще гаситель колебаний оказывает меньшее сопротивление сжатию, чем растяжению. В таком случае метод гашения колебаний должен правильно сочетаться с методом подрессоривания автомобиля. Гашение колебаний увеличивает общую жесткость подвески, особенно в направлении сжатия, и с этим необходимо считаться. Вместе с тем имеются модели амортизаторов, которые гасят колебания в обоих направлениях одинаково.
Рычажные гидравлические амортизаторы появились давно и часто являлись частью подвески колес. Ход плунжера таких амортизаторов невелик; они малочувствительны к малым перемещениям колеса. Поэтому скоро перешли к применению телескопических амортизаторов.
Телескопические амортизаторы получили наибольшее распространение. Амортизаторы бывают однотрубные и двухтрубные. Пример двухтрубного амортизатора показан на рисунке 1. Полость между рабочим цилиндром 14 и наружным кожухом 2 используется как емкость для запаса рабочей жидкости. Телескопический амортизатор эффективен и при малых перемещениях колес; однако проблемой является их установка и закрепление на автомобиле. В точке крепления амортизатора к кузову необходимо обеспечить изоляцию кузова от вибраций и шума. Амортизатор должен быть установлен с самыми минимальными отклонениями от вертикали, чтобы из емкости с запасной жидкостью в рабочий цилиндр не попадал воздух, который может нарушить нормальную работу амортизатора.
Однотрубные гидравлические амортизаторы отличаются простотой конструкции; в его рабочей полости жидкость постоянно находится под некоторым избыточным давлением. Для того чтобы объем рабочей жидкости в цилиндре в процессе работы амортизатора мог изменяться, в нем должен быть резиновый резервуар со сжатым воздухом. В некоторых случаях этот резервуар помещают в отдельную камеру или отделяют специальным поршнем, что позволяет устанавливать амортизатор не строго вертикально.
Амортизаторы с резервуаром сжатого газа более чувствительны к быстрым перемещениям кузова автомобиля и поэтому более совершенны. Сальник штока подвержен воздействию высокого давления и должен быть очень надежным и высокоэффективным. Наличие постоянного давления в рабочем цилиндре предотвращает вспенивание жидкости при прохождении через клапаны, которое может происходить при низком давлении в результате выделения растворенных в жидкости газов. Вспенивание приводит к появлению определенного мертвого хода амортизатора; снижается чувствительность и эффективность демпфирования колебаний.
Разрез однотрубного амортизатора Де Карбон показан на рисунке 2.
Рис. 2. Сечение однотрубного гасителя колебаний Де Карбон с камерой со сжатым газом
В верхней части амортизатора имеется резервуар с газом под давлением 2,5 МПа (25 кгс/см²), который отделен от масла свободно перемещающимся поршнем. Наличие постоянного давления в амортизаторе предотвращает выделение пузырьков газов и вспенивание рабочей жидкости, благодаря чему амортизатор очень чувствителен к самым малым перемещениям поршня.
Сравнение обычного двухтрубного амортизатора (правый рисунок) с амортизатором с газовой камерой (левый рисунок) приведено на рисунке 3.
Рис. 3. Сравнение одно- и двухтрубного гасителей колебаний
В рабочей полости двухтрубного амортизатора избыточное давление отсутствует. При движении поршня амортизатора избыточное давление отсутствует. При движении поршня амортизатора вниз часть жидкости перетекает через клапан в поршне в верхнюю полость амортизатора, остальная же часть вытесняется поршнем через нижний клапан в резервуар. При прохождении через клапан жидкость дросселируется, ее давление падает, и из нее начинают выделяться растворенные газы и легкоиспаряющиеся фракции самой жидкости в виде множества пузырьков.
При обратном ходе поршня жидкость возвращается в полость под ним, что снова сопровождается дросселированием жидкости, снижением ее давления, а значит и вспениванием. Для того чтобы жидкость из резервуара попадала в рабочий цилиндр, давление в нем, учитывая сопротивление клапанов, должно быть ниже атмосферного давления в резервуаре. И в этом случае происходит вспенивание рабочей жидкости. При всех движениях поршня часть хода поршня затрачивается на то, чтобы давление рабочей жидкости вновь повысилось и пузырьки газа растворились в ней снова. Во время этого холостого хода гашения колебаний не происходит.
На левом рисунке показана работа амортизатора с газовой камерой. В однотрубном амортизаторе данной конструкции при том же наружном диаметре поршень намного больше, чем в первом случае, и поэтому для обеспечения той же эффективности демпфирования колебаний необходимое давление рабочей жидкости должно быть ниже. Это увеличивает долговечность амортизатора. Еще одно преимущество такого амортизатора заключается в том, что поскольку рабочая жидкость постоянно находится под избыточным давлением и разряжения при всасывании масла в рабочую полость во время движения поршня вверх не возникает, вспенивание рабочей жидкости не происходит и гашение колебаний начинается сразу же после изменения направления движения штока амортизатора. Такой амортизатор весьма чувствителен к самым незначительным неровностям дороги.
Инерционные гасители колебаний образуют самостоятельную группу устройств и применяются только в автомобиле Ситроен 2 CV. Основное отличие от предыдущих амортизаторов заключается в том, что колебание колеса гасится относительно свободной массы; в этом случае силы реакции не передаются на дорогу. Такой гаситель состоит из цилиндра, жестко соединенного с колесом автомобиля; в цилиндре на упругом элементе свободно подвешена некоторая свободная масса в виде поршня. Гашение колебаний осуществляется в результате перемещения этого поршня в полости, заполненной маслом. Вес этого поршня составляет 20-30% неподрессоренной массы колеса. Устройство такого гасителя колебаний показано на рисунке 4.
Рис. 4. Инерционный гаситель колебаний автомобиля Ситроен 2 CV
Еще об устройстве, ремонте, обслуживании и эксплуатации автомототехники
| Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: |