3.8. Розрахунок амортизатора

На сучасних автомобілях широкого застосування набули гідравлічні амортизатори. Сила опору, що створюється таким амортизатором, визначається як:

,

де k – коефіцієнт опору амортизатора; V_ам – швидкість вертикального переміщення кузова щодо колеса; і – показник степеня, який впливає на характеристику.

Амортизатори також розрізняються за співвідношенням коефіцієнтів стиску k_с і віддачі k_в, а також за наявністю чи відсутністю розвантажувальних клапанів.

Найбільшого поширення набули телескопічні амортизатори двосторонньої дії з несиметричною характеристикою (коли k_в > k_с) і розвантажувальними клапанами.

Розрахунок амортизатора передбачає побудову його характеристики, визначення основних конструктивних розмірів та температури нагрівання.

Характеристики амортизатора – це залежність сили опору амортизатора від відносної швидкості переміщення його рухомих частин. Характеристика несиметричного амортизатора зображена на рис. 3.8.1.

Рис. 3.8.1. Характеристика несиметричного амортизатора із розвантажувальними клапанами: А, В – точки характеристики, які відповідають відкриванню розвантажувальних клапанів відповідно на ході стиску та віддачі; – швидкість поршня амортизатора відносно його корпусу; – значення швидкості під час відкривання розвантажувальних клапанів, ; – максимальна швидкість; – сила опору, що створюється амортизатором; – значення сили під час відкривання розвантажувальних клапанів відповідно на ході стиску та віддачі; – максимальні значення сили відповідно на ході стиску та віддачі

Коефіцієнт опору амортизатора при ході віддачі до відкривання розвантажувального клапана, який пропорційний тангенсу кута нахилу прямої ОВ до осі абсцис, визначається із нерівності:

(3.8.1)

де – підресорена маса, що припадає на підвіску і-ї осі; - вертикальне прискорення підресореної маси, створюване зусиллям амортизатора при ході віддачі, яке відповідає відкриванню розвантажувального клапана

.

Коефіцієнт опору амортизатора при ході віддачі після відкривання розвантажувального клапана , який пропорційний тангенсу кута нахилу прямої BD до осі абсцис, визначається із нерівності .

або (3.8.2)

де – максимальне вертикальне прискорення підресореної маси, створюване зусиллям амортизатора при ході віддачі, яке відповідає допустимому значенню за умовою забезпечення достатньої плавності ходу .

Дійсний коефіцієнт опору амортизатора, що встановлений в незалежній підвісці.

, (3.8.3)

де – передатне число установки амортизатора у підвісці.

Дійсний коефіцієнт опору амортизатора, що встановлений під кутом  до вертикалі

. (8.4)

У несиметричному амортизаторі зусилля, що розвивається при ході стиску, менше від зусилля, що розвивається при ході віддачі. Це пояснюється намаганням зменшити силу, що передається через амортизатор на кузов при наїзді колеса на перешкоду. Відповідно до цього вибирається співвідношення між коефіцієнтами опору амортизатора при ходах стиску та віддачі:

.

Найбільші зусилля амортизатора до відкривання розвантажувальних клапанів відповідно при ходах віддачі та стиску:

(3.8.5)

Максимальні зусилля амортизатора відповідно при ходах віддачі та стиску

, (3.8.6)

За розрахованими значеннями максимальних зусиль амортизатора визначаються необхідні площі поршня амортизатора A_n та його штока А_ш

; , (3.8.7)

де – максимальні тиски робочої рідини в амортизаторі відповідно при ходах стиску та віддачі.

.

Враховуючи розраховані значення площ поршня і штока, визначаються їх діаметри і . При цьому повинно задовольнятися співвідношенням між діаметрами = (0,4…0,5) , властиве реальним конструкціям амортизаторів.

Конструктивна довжина амортизатора:

.

Конструктивна довжина амортизатора повинна бути більшою за граничний хід штока на товщину поршня і днищів.

Об’єм компенсаційної камери амортизатора повинен щонайменше втричі перевищувати об’єм штока, тобто

, (3.8.8)

де – граничний хід штока, дорівнює:

– при установці амортизатора перпендикулярно осі в залежній під­вісці; – при установці амортизатора в незалежній підвісці; – при установці амортизатора під кутом до вертикалі.

Площі каліброваних прохідних отворів перепускних клапанів стиску і віддачі

; , (3.8.9)

де – коефіцієнт витрати, =0,6…0,75; – густина робочої рідини, =900 кг/м³; – тиски робочої рідини в амортизаторі, при яких відкриваються розвантажувальні клапани відповідно при ходах стиску і віддачі.

Тиски розраховують за формулами:

. (3.8.10)

Температура нагрівання стінок амортизатора

, (3.8.11)

де – потужність, яку поглинає амортизатор; – площа бокової поверхні амортизатора; – коефіцієнт тепловіддачі бокової поверхні у навколишнє середовище, = 45...60 Вт/м²⁰С; – температура навколишнього середовища, в розрахунках приймається

Потужність, яку поглинає амортизатор, розраховується за формулою

. (3.8.12 )

При розрахунку потужності приймається = 0,2...0,25 м /с.

Площа бокової поверхні амортизатора (для випадку двотрубного амортизатора):

, (3.8.13)

де – товщина стінок відповідно внутрішньої та зовнішньої труби амортизатора, діапазон зміни товщин дорівнює (1,5...3) мм.

Температура нагрівання стінок амортизатора не повинна перевищувати .