Автомобильные амортизаторы!!

Давайте поговорим об одном из самых важных элементов автомобиля, благодаря которому, проезжая очередную кочку, наш автомобиль двигается дальше, а не скачет, как чертик на пружинке, вытряхивая все из водителя. Мы поговорим об амортизаторе, о том, какие типы амортизаторов бывают, как они устроены, какие последние технические решения применены в современных амортизаторах.

Вес автомобиля принимают на себя пружины рессоры или торсионы, а амортизаторы занимаются гашением вертикальных колебаний и активно влияют на сцепление с дорогой во время маневрирования, разгона и торможения. При наезде на препятствие колесо подскакивает, и работа амортизатора сводится к предотвращению его дальнейшего колебания. При маневрировании машина наклоняется во внешнюю сторону поворота и высвобождает внутреннюю. А во время торможения — загружает переднюю часть автомобиля и высвобождает заднюю. Когда же машина разгоняется, происходит обратная ситуация по сравнению с торможением. Во всех этих случаях одно или несколько колес теряют сцепление с дорогой, что может привести в некоторых ситуациях к весьма неприятному исходу. В данных ситуациях было бы идеально, если бы машина находилась в горизонтальном положении. Поэтому задача амортизатора — удерживать колесо в постоянном контакте с дорогой, то есть колесо должно как можно мягче и четче обогнуть препятствие и так же четко и быстро вернуться на дорогу, то есть максимально долго обеспечивать сцепление с дорогой.

Простейший амортизатор

Простейший амортизатор представляет собой некий герметичный цилиндр с маслом. В этом корпусе перемещается шток, один конец которого оканчивается поршнем с уплотнительным концом и системой клапанов, а другой конец через опорные подшипники «несет» на себе кузов или раму автомобиля. Соответственно корпус цилиндра опирается на колесо.

Существует два режима работы амортизатора — сжатие и отбой. Сжатие происходит, когда автомобиль наезжает на кочку, в это время шток амортизатора с поршнем идет вниз, а масло через клапаны в теле поршня перетекает из нижней части в верхнюю.

Во время отбоя (колесо попадает в яму) операция повторяется, но только наоборот — поршень идет наверх, а масло перетекает обратно в нижнюю часть амортизатора.

Жесткость амортизатора на сжатие и отбой как раз и зависит от того, насколько легко масло будет проходить через клапаны в поршне. А это зависит от его вязкости и диаметра клапанов.

При создании амортизатора необходимо предусмотреть множество вариантов и характеристик его работы, а также решить основные проблемы, возникающие при эксплуатации. Первая проблема возникает из-за необходимости компромисса между комфортом и управляемостью. Теория сильно отличается от настоящей дороги, так, в реальности машина не всегда едет по прямой и гладкой линии, на пути встречаются участки дороги с одной кочкой либо целой серией из выбоин. В последнем случае амортизатор будет работать прерывисто: при наезде на препятствие амортизатор сжимается, но, не успев распрямиться, он снова должен сжаться. При большой череде препятствий и слишком мягком амортизаторе может произойти полное сжатие, что приведет к «пробою». Это может вызвать поломку амортизатора и вследствие прямого удара по кузову деформацию оного. А если сделать его очень жестким, то основная часть рельефа кочек будет передана непосредственно на кузов.

В торая проблема при конструировании амортизатора — тепловыделение: чем меньше перепускное отверстие поршня и выше вязкость жидкости, тем больше выделяется тепла при работе, как следствие жидкость становится менее вязкой, а амортизатор — более мягким и соответственно более склонным к пробою. В противоположном направлении влияют минусовые температуры. Так как замерзшее масло труднее проходит через отверстие в поршне, соответственно теряется плавность хода. К проблемам с маслом относится также его склонность вспениваться во время интенсивной работы амортизатора. Так как пена в отличие от жидкости сжимается без всяких затруднений, это сильно понижает эффективность демпфирования (гашения колебаний), теряется рабочий ход амортизатора, и возможен «пробой» подвески. Помимо этого образовавшиеся пузырьки в связи со своими физическими свойствами (эффект кавитации) разрушают амортизатор изнутри, приводя его к поломке.

Двухтрубный амортизатор

У исторических истоков амортизаторов находится двухтрубная конструкция. Она состоит из цилиндра резервуара, рабочего цилиндра, клапана сжатия, поршня и клапана отбоя, штока, направляющего и уплотняющего узла штока, кожуха. Внутри цилиндра резервуара находится рабочий цилиндр, внутри него имеется клапан сжатия и поршень с клапаном отбоя. Через оба цилиндра проходит шток с укрепленным на верху кожухом. Вы спросите, зачем нужен тогда резервуар? Попробуем объяснить это на примере сжатия: поршень движется вниз, при этом часть жидкости перепускается через его клапан, а другая должна быть вытеснена, так как некоторый объем штока занимает ее место. Так как жидкость не сжимаема, то излишек через клапан сжатия вытесняется в резервуар, несколько «поджав» в нем воздух. Основной недостаток такой конструкции в том, что масло при больших колебаниях вспенивается, что приводит к описанным выше неприятностям. Также из-за того, что резервуар охватывает рабочий цилиндр, ухудшается его охлаждение. Существует разновидность двухтрубных амортизаторов, в резервуар которых вместо воздуха накачан газ под некоторым давлением. Это несколько расширяет диапазон рабочих режимов амортизатора, так как сжатый газ, играя роль «аккумулятора давления», поджимает жидкость, препятствуя ее вспениванию. Определить, является ли ваш амортизатор газонаполненным, легко по поведению штока — последний под давлением изнутри упрямо выдвигается наружу, стоит лишь его освободить. Но это усилие не очень велико, всего несколько килограммов, и поэтому сопротивление хода сжатия создается в основном клапаном сжатия.