Конструкции амортизаторов. Учебное пособие для

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ« МАМИ »
Добромиров В.Н.,
Острецов А.В.
КОНСТРУКЦИИ АМОРТИЗАТОРОВ
Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области транспортных
машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного
пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности
«Автомобиле- и тракторостроение»
Москва 2007
УДК 629.11.012.813
Добромиров В.Н., Острецов А.В. Конструкции амортизаторов: Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автомобиле- и тракторостроение». – М: МГТУ «МАМИ», 2007. – 47 с.
В учебном пособии изложены назначение, классификация, особенности конструкции, принципы работы и характеристики автомобильных телескопических
амортизаторов двухстороннего действия, а также приведены схемы пневмогидравлических упругих элементов. Рассмотрены перспективные конструкции амортизаторов.
Приведены типовые конструкции амортизаторов автомобилей и гусеничных
машин, а также конструкция упругого элемента гидропневматической подвески
многоосного шасси МАЗ-547.
РЕЦЕНЗЕНТЫ: зав. каф. «Тракторы» МГТУ «МАМИ», д.т.н., проф. В.М. Шарипов, 21 НИИИ МО РФ, к.т.н. В.С. Устименко
Виктор Николаевич Добромиров, проф., д. т. н.,
Александр Владимирович Острецов, доц., к.т.н.
Конструкции амортизаторов. Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности “Автомобиле – и тракторостроение ”.
Подписано в печать
Заказ
Усл. п. л. 2,05
Уч.- изд. л. 2.14
Бумага типографская. Формат 60x90/16
МГТУ “МАМИ”, Москва, 107023, Б. Семеновская, 38
Тираж 300
2
Содержание
Введение
1. Назначение амортизаторов
2. Основы выбора параметров амортизаторов
3. Классификация амортизаторов
4. Рычажные амортизаторы
5. Телескопические амортизаторы
5.1. Устройство и работа гидравлического телескопического
двухтрубного амортизатора двухстороннего действия
5.2. Устройство и работа гидропневматического однотрубного
амортизатора
5.3. Устройство и работа гидропневматического однотрубного
амортизатора в стойках МсPherson
4
6
9
12
13
15
16
19
22
6. Пневмогидравлические упругие элементы гидропневматических
подвесок
24
7. Перспективные конструкции амортизаторов
26
8. Характеристики амортизаторов
30
9. Типовые конструкции амортизаторов транспортных средств
34
9.1. Амортизаторы легковых автомобилей
34
9.2. Амортизаторы грузовых автомобилей
39
9.3. Гидравлические амортизаторы легкого гусеничного
многоцелевого транспортера МТ-ЛБ
41
9.4. Гидропневматические амортизаторы среднего гусеничного
многоцелевого транспортера МТ-СМ
9.5. Гидропневматическая подвеска многоосного шасси МАЗ-547
Список литературы
43
46
47
3
Введение
Увеличение скоростей движения современных автомобилей ограничивается в настоящее время не только мощностными характеристиками двигателя и типом трансмиссии, но, прежде всего, плавностью хода, устойчивостью и управляемостью, эффективностью торможения.
Такие показатели, как вертикальные и горизонтальные виброускорения,
предельные скорости маневров «переставка» и «вход в поворот», тормозной путь,
время реакции водителя, существенно зависят от совершенства конструкции подвески и ее отдельных элементов. Только при строгом согласовании кинематики
подвески и рулевой трапеции и их характеристик обеспечивается надежный контакт колеса с опорной поверхностью, особенно при высоких скоростях движения.
Подвеска транспортного средства (далее по тексту - автомобиль) согласно
ОСТ 37.001.277 – 84 [1] -- это совокупность устройств, связывающих мост или
колеса с рамой (кузовом) автомобиля и предназначенных для уменьшения динамических нагрузок, передающихся автомобилю при движении по неровностям
опорной поверхности дороги, а также обеспечивающих передачу всех сил и моментов, действующих между колесами и рамой (кузовом).
Подвеска состоит из направляющего, упругого и демпфирующего устройств. Направляющее устройство обеспечивает передачу сил и моментов, действующих между колесами и рамой (кузовом) автомобиля, и определяет траекторию перемещения колес относительно рамы (кузова). Упругое устройство, воспринимая подрессоренную массу, служит для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых автомобилю при движении по неровностям дороги. Демпфирующее устройство (амортизаторы) предназначено для демпфирования колебаний
подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля.
Амортизаторы в равной мере служат как для безопасности, так и комфортабельности движения автомобиля. Они должны соответствовать основным параметрам колебательной системы (подрессоренной массе и жесткости упругих элементов подвески) и оптимальному соотношению сил сопротивления при ходах
4
сжатия и отбоя в заданном режиме движения (скорость, дорога), предотвращая
отрыв колес от дороги и гася колебания кузова.
Таким образом, выбор оптимальных параметров затухания колебаний автомобиля всегда решается на основе компромисса между обеспечением наилучшей его плавности хода и максимальной устойчивости.
История создания первых амортизаторов непосредственно связана с выполняемыми ими функциями, а эволюция их развития происходила совместно с
совершенствованием конструкции автомобиля.
Подвески первых автомобилей, подобных конным экипажам, не имели
амортизаторов. Скорости движения их были малы, а некоторое гашение колебаний кузова достигалось трением, возникающим между листами рессор.
Амортизаторы в подвесках появились в начале 20 века, и одну из первых их
конструкций предложил французский изобретатель Трюффо, патент которого в
дальнейшем использовали многие фирмы. Демпфирование колебаний рычажными амортизаторами Трюффо, которые назывались поглощателями, осуществлялось благодаря трению металла рычага о кожаные шайбы. При небольших скоростях движения такие амортизаторы работали достаточно эффективно, а ремонт их
сводился к замене кожаных шайб. Принцип Трюффо использовался и в более
поздних конструкциях, но вместо кожи сначала ставили несколько металлических
пластин, сжимаемых специальной гайкой, регулирующей жесткость узла, а затем
появились гидравлические амортизаторы. Рычажная же схема привода просуществовала почти 50 лет.
Разработка двухтрубных телескопических амортизаторов началась в конце
30-х годов, а в производстве они появились в 50-е годы прошлого века. Однотрубный же гидропневматический амортизатор с разделительным поршнем изобретен в 1956 году также французским изобретателем Де Карбоном, который в
конце 50-х годов основал одноименную компанию, долгие годы в мировом автомобилестроении являвшуюся лидером в производстве однотрубных амортизаторов.
5
1. Назначение амортизаторов
Роль амортизаторов в подвеске автомобиля может быть проиллюстрирована
реакцией его кузова на проезд единичной неровности высотой 100 мм при различном соединении колеса с кузовом.
Рис.1.1. Жесткое соединение колеса с кузовом
При жестком креплении колеса к кузову удар, возникающий при наезде на
неровность, лишь отчасти смягчается упругой шиной. На рис.1.1 показано, как
перемещается кузов в таком случае. Колебания имеют большую амплитуду и существенное вертикальное ускорение. Водитель и пассажиры испытывают при
этом неприятные толчки.
При введении в подвеску упругого элемента, такого как пружина или рессора, толчки, передаваемые на кузов, за счет сжатия пружины (или прогиба рессоры) значительно смягчаются, вертикальные ускорения уменьшаются. Однако
после проезда неровности, пружина вместо того, чтобы вернуться к своей первоначальной длине, продолжает расширяться дальше из-за движения кузова вверх
по инерции. Затем она вновь сжимается, и весь цикл повторяется. Колебания, как
показано на рис.1.2, затухают постепенно за счет сил трения в подвеске до тех
пор, пока пружина не придет в исходное состояние. Чем выше неровность, тем
дольше и с большей амплитудой происходят колебания кузова. На неровной дороге автомобиль с такой подвеской раскачивается во всех возможных направле6
ниях, делая управление автомобилем затруднительным, а движение - опасным.
.
Рис. 1.2. Подвеска только с упругим элементом
Кроме того, может возникнуть резонанс, проявляющийся в нарастающем
увеличении колебаний автомобиля при совпадении вынужденных (от неровности
дороги) и собственных частот колебаний. Он зачастую сопровождается «пробоями» подвески – жесткими ударами по кузову.
Для исключения подобных негативных явлений в подвеску вводят демпфирующий элемент – амортизатор. Он ограничивает скорость сжатия и расширения
пружины, поглощая большую часть энергии колебаний и превращая ее в тепловую. При проезде неровности, как и в предыдущем случае, пружина
Рис. 1.3. Подвеска с упругим элементом и амортизатором
сжимается, а затем (после проезда неровности), когда она начинает расширяться,
стремясь превзойти свою первоначальную длину, большую часть накопленной
7
энергии поглощает амортизатор. Количество циклов колебаний, показанных на
рис.1.3, до возвращения пружины в исходное состояние составляет при этом 0,5 1,5.
Таким образом, демпфирующие элементы гасят колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а следовательно, уменьшают
их воздействие на пассажиров и груз. Они также способствуют гашению колебаний неподрессоренных масс (мостов, балок, колес, шин, осей, ступиц, рычагов,
колесных тормозных механизмов, частично пружин и амортизаторов) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.
При отсутствии надежного контакта колеса с дорогой, что бывает при неисправных амортизаторах, скорость движения автомобиля вынужденно снижается,
тормозной путь увеличивается, повышается склонность к аквапланированию,
ухудшаются курсовая устойчивость и управляемость автомобиля на повышенных
скоростях движения [2,3], что способствует более интенсивному и неравномерному (пятнистому) износу шин. В результате повышается утомляемость водителя
и, как следствие, возрастает время его реакции. Кроме того, из-за худшего сцепления колес с дорогой теряется часть полезной мощности, в связи с чем снижается разгонная динамика автомобиля и увеличивается расход топлива.
На основе изложенного, а м о р т и з а т о р
ройством
ния
подвески,
колебаний
является
предназначенным
подрессоренных
и
для
устгаше-
неподрессорен-
ных частей автомобиля.
Следует отметить, что колебания кузова автомобиля частично гасятся за
счет внутреннего трения в упругих элементах, а также трения скольжения в направляющих элементах и между листами рессор. Но трение в элементах подвески
увеличивает их износ, повышает шумность работы и ухудшает плавность хода,
так как значительные по величине силы трения увеличивают не только жёсткость
подвески, но и блокируют ее, вызывая тряску. Поэтому при создании подвесок
стремятся силы трения в упругих элементах и направляющих устройствах по возможности снижать насколько это возможно.
8
В подвесках современных автомобилей повсеместно используются гидравлические амортизаторы, осуществляющие гашение колебаний посредством преобразования механической энергии в тепловую за счет внутреннего трения жидкости.
Исходя из назначения, основными требованиями к амортизаторам являются:
обеспечение заданных показателей плавности хода и эффективности гашения
колебаний на всех видах дорог и местности в эксплуатационном диапазоне скоростей автомобиля;
уменьшение вибраций при движении автомобиля по дорогам с незначительными неровностями;
снижение динамических нагрузок на раму (кузов) при резких перемещениях
колес;
стабильность характеристик в широком диапазоне рабочих температур от
минус 40 до +120 оС;
высокая надежность.
Обеспечение указанных требований достигается соответствующим выбором
параметров амортизатора и, в первую очередь, величиной его неупругого сопротивления.
2. Основы выбора параметров амортизаторов
Выше было отмечено, что автомобиль является сложной колебательной
системой, на параметры которой основное влияние оказывают величины и расположение его подрессоренных (m) и неподрессоренных масс, жесткость (с) передней и задней подвесок, шин (сш) и амортизаторов (определяется коэффициентом
сопротивления–k).
Колебания характеризуются частотой (ω), периодом (Т), амплитудой (z) и
ускорением. Частота колебаний – число колебаний в единицу времени. Период
колебаний – время между двумя последовательными возвращениями к одному и
9
тому же положению тела. Амплитуда – наибольшее расстояние, на которое при
колебаниях отходит тело от среднего положения. Ускорение определяется наклоном касательных к кривой колебаний (если наклон изменяется постепенно, то ускорение невелико).
Известно [4,5], что для свободных колебаний (например, кузова автомобиля при
отсутствии сопротивления в подвеске) справедливо равенство сил упругости и
противоположно направленной силы инерции, которое можно записать:
‥
cz = - mz
или
‥
cz + mz = 0
(1)
Такие колебания являются незатухающими и совершаются за период изменения величины (с/m)0,5 · t. При (с/m)0,5 · Т = 2π
и
2π/T = ω, получаем
угловую частоту свободных колебаний
ω = (с/m)0,5.
(2)
Зависимость (2) показывает, что при отсутствии трения частота свободных
колебаний ω, называемая также собственной частотой колебаний системы, определяется исключительно ее параметрами с и m.
Процесс затухания свободных колебаний внешне проявляется в уменьшении амплитуды отклонения массы до ее остановки, а физически означает потери
на трение механической энергии, равной работе силы сопротивления в системе:
Апэ = Zi ʃ
Zi+1
Ра·dz
Вычисление определенного интеграла затруднено в связи с необходимостью учета зависимости разнородных сил сопротивления от параметров колебаний, поэтому на практике для характеристики интенсивности затухания свободных колебаний используют ряд взаимосвязанных безразмерных параметров:
1. Декремент колебаний р, представляющий отношение соседних амплитуд отклонений.
р1 = z1/z0;
р2 = z2/z1;
р3 = z3/z2
··· рn = zn/zn-1 (рис.1.2)
Декремент -- величина переменная и зависит от амплитуды и направления
10
перемещения системы. Различают декременты р1 и р11 соответственно при растяжении и сжатии:
р11 = z11 / z0;
р111 = z1 / z11;
р21 = z21 / z1;
р211 = z2 /z21
2. Логарифмический декремент колебаний -- натуральный логарифм р:
δn = ln pn;
δn1 = ln pn1;
Отсюда, частное выражение для pn:
δn11 = ln pn11;
δn = δn1+ δn11.
pn = еδn = еδn1 + δn11.
3. Диссипация энергии при затухании колебаний, которая характеризуется
коэффициентом поглощения энергии: ηn = 1 - рn2 = 1 - e2δn, тогда рn = (1.- ηn)0,5.
Закон убывания амплитуды колебаний зависит от характера сил трения.
Наиболее простым является случай, когда сила сопротивления пропорциональна
скорости колебаний, то есть Ра = k·ż,
где k – коэффициент пропорциональности, [кН·с/м].
Сила сопротивления всегда направлена против движения системы, поэтому ее можно ввести в уравнение ( 1 ) с тем же знаком, что и силу инерции:
‥
.
‥
.
cz = - mz - kz или, поделив на m, получим: z + 2hz + ω2z при 2h = k/m
и ω = (с/m)0,5,
где h – коэффициент относительного сопротивления, [1/c].
Опуская математические выкладки, можно показать, что интенсивность
затухания колебаний может быть выражена через показатель ψ = h/ω, который
называется коэффициентом апериодичности или относительным коэффициентом
затухания колебаний.
При ψ = 1, имеем: h = ω. В этом случае свободные колебания отсутствуют, и масса, получив начальное отклонение z0, возвращается в положение равновесия.
Коэффициент ψ при h = k/2m и ω = (с/m)0,5 может быть представлен также выражением ψ = k/2·(mc)0,5. Отсюда k = 2ψ(с/m)0,5.
Таким образом, на затухание колебаний влияет не только сопротивление
амортизаторов, но и соотношение параметров жесткости подвески и подрессоренной массы автомобиля.
11
Определив жесткость упругого элемента, и зная приходящуюся на колесо
массу, можно вычислить коэффициент сопротивления амортизатора k, предварительно задавшись величиной коэффициента апериодичности ψ. Значение ψ принимается в пределах 0,25 – 0,30, при этом поглощение энергии за один период колебаний достигает до 95%.
Усилие сопротивления на штоке амортизатора (F, [кН]) может быть определено по зависимости (без учета кинематического передаточного отношения направлений перемещений штока амортизатора и колеса автомобиля)
F = k·ż,
(3)
где ż = Vпn -- скорость перемещения поршня в цилиндре, [м/с];
n – показатель степени, определяемый конструкцией и режимом работы дроссельной и клапанной систем амортизатора.
3. Классификация амортизаторов
Амортизаторы подразделяются на группы по следующим признакам:
по принципу гашения колебаний – механические или гидравлические;
по виду рабочих тел, обеспечивающих функционирование амортизатора, гидравлические или гидропневматические;
по характеру действия сил сопротивления – одностороннего или двухстороннего действия, с линейной, прогрессивной или регрессивной характеристиками симметричного либо несимметричного вида;
по конструкции – рычажные (поршневые или лопастные) или телескопические (однотрубные или двухтрубные) с внутрикорпусной или выносной компенсационной камерой, с разгрузочными клапанами или без них;
по степени приспособленности к нагрузкам – простые или релаксационного
типа.
Амортизаторы современных автомобилей, как правило, гидравлические, телескопические, двухстороннего действия, с разгрузочными клапанами и несимметричными регрессивными характеристиками сопротивления при ходах сжатия
12
и отбоя.
4. Рычажные амортизаторы
Транспортные средства с жесткой подвеской и небольшими скоростями
движения, не требующие высокого уровня демпфирования, для обеспечения
безопасности движения, как правило, оснащаются простыми и компактными рычажными амортизаторами.
Они могут быть одностороннего или двухстороннего действия. Имеют, как
правило, горизонтально расположенный корпус с размещенными в нем поршнями
или лопастями, перемещаемыми посредством рычага.
На рис. 4.1 показана работа рычажно-поршневого амортизатора двухстороннего действия, демпфирующего как ход отбоя, так и ход сжатия подвески.
В этом амортизаторе имеется двойной поршень 2, в котором размещаются
обратные клапаны. Рычаг 4 может перемещать поршень 2 в одну или в другую
сторону, отрабатывая таким образом ходы сжатия и отбоя подвески.
При ходе сжатия (рис. 4.1,а) жидкость перетекает из полости 3 в полость 1
через дроссельную (калиброванную) проточку в стержне клапана 5,а также в зазор по посадочному месту клапана 6, преодолевая при этом сопротивление слабой
внутренней пружины (дроссельный режим). При резком повышении давления
жидкости в полости 3, преодолевается сопротивление более жесткой наружной
пружины клапана 6 и увеличивается проходное сечение между клапаном и корпусом (клапанный режим).
При ходе отбоя (рис. 4.1,б) жидкость из полости 1 перетекает в полость 3
через дроссельную проточку в стержне клапана 5, а клапан 6 остается при этом
закрытым (дроссельный режим). При резком повышении давления жидкости в
полости 1, преодолевается сопротивление пружины клапана 5, и он открывается
(клапанный режим).
13
Рис. 4.1. Рычажно-поршневой амортизатор двухстороннего действия
Преимуществами рычажных амортизаторов являются компактность, возможность внешней регулировки, простота крепления к кузову (раме) автомобиля.
Недостатками – высокое внутреннее давление (15 – 30 МПа [6]) при больших силах сопротивления и, как следствие, неудовлетворительное демпфирование колебаний колес автомобиля, большая масса (по сравнению с телескопическими), плохой отвод теплоты, высокая стоимость(из-за большого количества деталей), повышенный износ в местах контакта рычага с поршнями.
Ранее
рычажно-поршневые
амортизаторы применялись на ав-
Рис. 4.2. Рычажно-лопастный амортизатор
томобилях
УАЗ-469,
ГАЗ-М20
«Победа»,
гусеничных
машинах
АТ-С, АТС-59, ГТ-С, ГТ-Т и др. На
современных автомобилях они не применяются. На других транспортных средствах (ввиду компактности) применяются в тех случаях, когда установка телескопических амортизаторов оказывается невозможной по компоновке подвески.
Конструкция рычажно-лопастного амортизатора приведена на рис. 4.2. В
цилиндрической расточке корпуса 1 установлена перегородка 2 и вал с лопастями
3. В лопастях смонтированы клапаны 4 прямого хода. Постоянное проходное сечение образуется за счет торцовых и радиальных зазоров между лопастями и корпусом. Рычаг 5, соединенный через серьгу с рычагом подвески (балансиром катка), при его подъеме и опускании приводит во вращение вал и лопасти 3.
14
На прямом ходе при наезде на неровность жидкость перетекает из одной
камеры в другую через зазоры и перепускные клапаны. При этом коэффициенты
сопротивления амортизаторов гусеничных машин могут достигать до 14 кН с/м.
На обратном ходе жидкость перетекает только через зазоры, и коэффициенты сопротивления амортизаторов увеличиваются примерно в 3 раза. Шариковые клапаны перепускают жидкость из резервной камеры в рабочие. Уплотнения выполняются в виде войлочного и самоподжимного сальников.
Рычажно-лопастные амортизаторы компактны и сравнительно износоустойчивы, хорошо размещаются в расточках бортов гусеничной машины. Однако они характеризуются малой интенсивностью гашения колебаний, недостаточной стабильностью из-за большой длины дроссельных каналов, сложностью изготовления лопастей и отсутствием взаимозаменяемости всех амортизаторов машины.
Рычажно-лопастные амортизаторы ранее применялись на тяжелых гусеничных машинах МТ-Т, на средних и тяжелых танках.
5. Телескопические амортизаторы
Телескопические амортизаторы выполняются в виде телескопического устройства, располагаемого в подвеске вертикально или наклонно. Они по сравнению с рычажными амортизаторами обладают повышенным ходом, в два раза
меньшей массой и работают при пониженных давлениях (2,5 – 8,0 МПа [7]). Увеличенная поверхность теплоотдачи телескопических амортизаторов обеспечивает
им меньший нагрев при работе.
Телескопические амортизаторы современных автомобилей и гусеничных
машин выполняются по двухтрубной или однотрубной схемам.
15
5.1. Устройство и работа гидравлического телескопического
двухтрубного амортизатора двухстороннего действия
Устройство гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора
двухстороннего действия схематически представлено на рис. 5.1.
Две «трубы» двухтрубного амортизатора представляют собой два соосных
цилиндра. Внутренний 10 называется рабочим цилиндром, наружный 9 – резервуаром или корпусом. В рабочем цилиндре
перемещается поршень 7, закрепленный на
нижнем конце рабочего штока 12. Резьбовая
часть на другом конце штока используется
для крепления в корпусе автомобиля или,
как показано на рис. 5.1, для монтажа на нем
резинометаллического шарнира 13. Второй
шарнир 1 приварен к дну 2 резервуара 9.
В поршне имеются дроссельные (калиброванные) перепускные отверстия 14 (на
схеме показано одно), а также размещаются
перепускной клапан 8 сжатия и разгрузочный клапан 6 отбоя. В нижней части рабочего цилиндра 10 в специальном корпусе 3 с
Рис. 5.1. Устройство гидравлического двухтрубного амортизатора
дроссельными отверстиями 15 смонтированы
перепускной клапан 5 отбоя и разгрузочный
клапан 4 сжатия.
Внутренние надпоршневая А и подпоршневая В полости рабочего цилиндра
10 заполнены рабочей жидкостью, а компенсационная полость (камера) С, образованная наружной поверхностью рабочего цилиндра 10 и внутренней поверхностью резервуара 9, заполнена частично жидкостью, а частично воздухом.
Рабочая жидкость – это специальная амортизаторная жидкость, обладающая
при нормальной температуре малой вязкостью, а при экстремально низкой или
высокой – приемлемой для обеспечения функционирования. Кроме того, она
16
должна выполнять функцию смазывания трущихся пар амортизатора.
Обычно компенсационная полость С соединяется с атмосферой через канал
в направляющей втулке 11. Внутренняя полость В соединяется с компенсационной С посредством клапанов 4 и 5 и дроссельных отверстий 15.
При статическом положении подвески компенсационная полость С заполняется жидкостью примерно наполовину. Остальная ее часть служит как для восприятия объема жидкости, вытесняемой при входе штока 12 в рабочий цилиндр
10, так и для восприятия дополнительного объема жидкости вследствие ее расширения при нагреве (температура жидкости может достигать 120 ˚С, а в районах с
жарким климатом – 200 ˚С).
В экстремальных условиях, например, при наклоне автомобиля уровень
жидкости с одной стороны компенсационной полости существенно снижается,
что может привести к попаданию воздуха в рабочую полость и, как следствие, к
нестабильности работы амортизатора. В связи с этим углы установки гидравлических амортизаторов в подвеске ограничивают 45-ю градусами.
Направляющая втулка 11, которая обеспечивает осевое возвратнопоступательное движение штока 12, служит для установки уплотнения и воспринимает вместе с поршнем 7 возникающие изгибающие моменты.
При ходе сжатия, когда шток 12 вдвигается в цилиндр 10 (рис. 5.1,а), давление под поршнем 7 в полости В повышается и жидкость перетекает через дроссельные отверстия 14 и перепускной клапан 8 сжатия, который открывается сразу
же с ростом давления, в полость А.
Ввиду того, что часть объема полости А занимает вдвигающийся шток, избыток жидкости из полости В через дроссельные отверстия 15 перетекает в компенсационную полость С, уменьшая объем находящегося в ней воздуха.
При большой скорости перемещения поршня давление в полости В поднимется настолько, что его необходимо ограничивать. Это достигается за счет открытия разгрузочного клапана 4 сжатия, усилие пружины которого преодолевается возросшим в полости В давлением. В результате нарастание давления в полости В уменьшается, что снижает силу сопротивления, а следовательно и усилие на
17
штоке.
При ходе отбоя, когда шток 12 выдвигается из цилиндра 10 (рис. 5.1,б),
давление над поршнем в полости А возрастает и жидкость перетекает в полость В
через дроссельные отверстия. При высоких скоростях движения поршня при ходе
отбоя увеличение давления в полости А вызывает открытие в поршне разгрузочного клапана 6 отбоя, ограничивая тем самым силу сопротивления перемещению
поршня амортизатора.
Разрежение, образующееся в полости В при движении поршня вверх, обеспечивает открытие перепускного клапана 5, что способствует более быстрому перетеканию жидкости из компенсационной полости С в полость В, которое до открытия клапана 5 происходило только через дроссельные отверстия 15.
Когда жидкость проходит через клапаны, в ее потоке при локальном снижении давления может возникнуть явление кавитации, т.е. образование и схлопывание пузырьков пара. Вероятность возникновения кавитации повышается с увеличением скорости поршня и с ростом температуры жидкости. При нормальном тепловом режиме образующиеся пузырьки тут же схлопывают. Если же температура жидкости приближается к температуре кипения при данном давлении, обилие
пузырьков образует пену. При этом, чтобы открылся клапан, поршень необходимо переместить на большее расстояние. В результате появляются характерные
«провалы» подвески, когда амортизатор перестает гасить колебания. Избавиться
от этого можно двумя способами: либо повысить давление в амортизаторе и отодвинуть кавитационный порог, либо снизить температуру рабочей жидкости,
улучшив отвод теплоты.
Первый способ реализуется в двухтрубных газонаполненных амортизаторах
низкого давления, которые отличаются от обычных двухтрубных тем, что компенсационная полость С изолируется от атмосферы, и в нее закачивается
инертный газ (азот) под давлением 0,2 - 0,5 МПа. За счет этого давления температура насыщения жидкости возрастает, а ее склонность к вспениванию многократно снижается. Тем самым обеспечивается стабильная работа клапанов, а следовательно, повышается эффективность работы амортизатора.
18
Существуют конструкции, в которых реализованы оба способа предотвращения вспенивания. Это однотрубные гидропневматические амортизаторы, которые в обиходе также называют газонаполненными.
5.2. Устройство и работа гидропневматического
однотрубного амортизатора
Устройство гидропневматического однотрубного амортизатора двухстороннего действия схематически представлено на рис. 5.2.
Принципы работы однотрубного и двухтрубного амортизаторов идентичны.
Демпфирование достигается за счет прохождения жидкости через ограниченные
сечения дроссельных (калиброванных) отверстий 11 и разгрузочных клапанов
сжатия 6 и отбоя 4. Оба клапана располагаются в рабочем поршне 5, а единственная «труба» 7 исполняет роль корпуса и цилиндра. В связи с отсутствием компенсационного резервуара объем жидкости,
вытесняемый штоком, который входит в
цилиндр при сжатии, компенсируется сжатием газа, находящегося под разделительным поршнем 3.
В качестве газа используется нейтральный
газ
азот
под
давлением
1,5 – 2,0 МПа.
При ходе сжатия (рис. 5.2,а) шток
амортизатора 9 вдвигается в цилиндр 7.
Давление рабочей жидкости в полости В
возрастает и она через дроссельные отвера
б
стия перетекает в полость А (дроссельный
Рис. 5.2. Устройство гидропневматического
однотрубного амортизатора
режим). Клапан сжатия закрыт, сила сопротивления перемещению поршня (на
штоке) большая, за счет чего обеспечиваются хорошие показатели устойчивости
19
и управляемости автомобиля.
Плавающий разделительный поршень 3 под действием увеличивающегося
давления в полости В перемещается вниз, дополнительно незначительно сжимая
газ в полости С. Это создает дополнительную силу сопротивления на штоке,
обеспечивает более пологое ее нарастание около нулевой точки характеристики и
компенсацию разницы изменения объемов полостей А и В при перемещении штока поршня. Дроссельный режим соответствует быстрому движению автомобиля
по ровному асфальтированному шоссе.
С ростом скорости перемещения поршня давление жидкости в полости В
увеличивается и открывается разгрузочный клапан 6 сжатия (клапанный режим).
Перетекание жидкости в полость А при этом обеспечивается не только через
дроссельные отверстия 11, но и через клапан 6, что замедляет темп нарастания
сил сопротивления перемещению поршня амортизатора, за счет чего, обеспечивается хороший контакт колеса с опорной поверхностью и существенно повышается
плавность хода автомобиля. Клапанный режим соответствует движению автомобиля по разбитым булыжным и грунтовым дорогам.
При ходе отбоя (рис. 5.2,б) поршень выдвигается из цилиндра. Рабочий
процесс осуществляется так же, как и при ходе сжатия, но жидкость перетекает в
обратном направлении (в полость В) через дроссельные отверстия 11 в поршне
при малой скорости его перемещения и через разгрузочный клапан 4 отбоя -- при
большой скорости. При этом из-за уменьшения давления в полости В плавающий
разделительный поршень 3 поднимается вверх.
Таким образом, клапаны сжатия и отбоя как бы разгружают амортизатор
при восприятии им сильных внешних воздействий от опорной поверхности, а
также обеспечивают нормальные условия его эксплуатации при изменении вязкости жидкости.
Однотрубный амортизатор по сравнению с двухтрубным имеет целый ряд
преимуществ:
в однотрубном амортизаторе давление газа, передаваемое жидкости через
разделительный поршень, полностью исключает ее кавитацию и вспенивание,
20
обеспечивая стабильность гашения колебаний на всех режимах работы;
в однотрубном амортизаторе теплота отводится эффективнее из-за отсутствия наружной трубы (резервуара), что способствует стабилизации характеристики
амортизатора;
при одинаковой энергоемкости однотрубный амортизатор значительно легче двухтрубного, его применение обеспечивает некоторое уменьшение неподрессоренных масс подвески и повышение комфортности передвижения;
при одинаковых наружных диаметрах амортизаторов площадь поршня в однотрубной конструкции больше, чем в двухтрубной, что позволяет эффективнее гасить
колебания;
однотрубный амортизатор всегда готов к работе и работоспособен в любом
положении, тогда как двухтрубный перед установкой необходимо прокачать, а устанавливать его можно только таким образом, чтобы в экстремальных
условиях
эксплуатации угол наклона к вертикальной плоскости не превышал 45 градусов;
в однотрубном амортизаторе сжатый под большим давлением газ служит дополнительным упругим элементом подвески с нелинейной (прогрессивной) характеристикой, добавляя свою упругость к упругости сжатой вместе с амортизатором
пружины и обеспечивая тем самым лучший контакт колеса с опорной поверхностью.
Таким образом, повышенная стабильность характеристик однотрубных амортизаторов обеспечивает более надежный контакт колес автомобиля с дорогой,
улучшая тем самым его тормозные свойства, плавность хода, устойчивость и управляемость.
Однако наряду с очевидными достоинствами однотрубные амортизаторы обладают и рядом недостатков, которые обусловлены применением газа высокого
давления.
Основную трудность представляет обеспечение герметичности узла уплотнения в направляющей втулке 8 штока (рис 5.2,а).Узел нагружен статически через
жидкость внутренним давлением, действующим на разделительный поршень 3 со
стороны сжатого в полости С газа, и динамически при ходе отбоя давлением сопро21
тивления перетеканию жидкости, возникающим в полости А над рабочим
поршнем 5.
Имеются также определенные сложности в обеспечении герметичности
подвижного сопряжения «разделительный поршень – внутренняя поверхность
цилиндра».
Герметичность указанных узлов обеспечивается повышенной износостойкостью штока, высокой точностью изготовления, как штока, так и уплотняющих
изделий, а также применением для них высококачественных материалов. Весь
комплекс перечисленных мероприятий существенно повышает стоимость однотрубных амортизаторов.
5.3. Устройство и работа гидропневматического
однотрубного амортизатора в стойках МсPherson
В стойках МсPherson (такой тип подвески применяется почти во всех переднеприводных легковых автомобилях) амортизатор не только является демпфирующим устройством, но и служит направляющим элементом подвески. То есть,
кроме осевых усилий, амортизатор воспринимает боковые и продольные силы, а
также моменты, действующие в подвеске.
По этой причине для двухтрубных амортизаторов в стойках МсPherson предусматриваются штоки достаточно больших диаметров (не менее 20 мм). Применить шток такого диаметра в однотрубном газонаполненном амортизаторе практически невозможно, так как объем газовой полости, способный компенсировать
объем части такого штока, вдвигающейся в рабочий цилиндр, попросту не впишется в габариты стойки. В связи с этим в стойках МсPherson применяется конструкция однотрубного гидропневматического амортизатора с газовой камерой,
расположенной вверху (рис. 5.3).
В такой конструкции амортизатор в сборе располагается в перевернутом
виде внутри специального корпуса 2, закрытого снизу запрессованным в него
дном 19, а сверху – корпусной гайкой 16 с грязесъемником 13. Корпусная гайка
22
фиксирует узел в сборе в корпусе 4 стойки, а грязесъемник предотвращает попадание влаги и грязи в полость между рабочим цилиндром 11 и корпусом 2 вставного
амортизатора.
Подвижным элементом стойки при
этом является не шток 3, а собственно цилиндр 11 амортизатора. Он, будучи отполирован, перемещается в подшипниках 6 и
не готов
12 скольжения с антифрикционным покрытием и воспринимает на себя все моменты и силы, действующие на стойку, за
исключением осевых сил, которые воспринимаются штоком 3 небольшого диаметра,
крепящимся к дну 19 амортизатора.
При предельных ходах подвески ее
«пробой» при сжатии предотвращается
буфером 1 сжатия, изготавливаемым из
Рис. 5.3. Однотрубный амортизатор для
работы в стойках McPherson
специальных морозостойких резин (темпе-
ратурный предел морозостойкости минус 40… 50˚С) или из микроячеистого полиуретана. Характеристика упругости буфера сжатия подбирается исходя из заданной характеристики упругости подвески в целом.
«Пробой» подвески при отбое предотвращается буфером 18 отбоя, изготавливаемым из полимерного материала, сохраняющего работоспособность при достаточно высоких температурах (+ 80… 100 ˚С).
Такого же рода буферы применяются и в конструкциях гидравлических
двухтрубных и гидропневматических однотрубных амортизаторов, описанных ранее. Они также монтируются на рабочем штоке. При этом буферы отбоя устанавливаются на шток перед сборкой амортизатора, а буферы сжатия – перед его монтажом в подвеску.
23
6. Пневмогидравлические упругие элементы
гидропневматических подвесок
В последние годы на специальных транспортных средствах и современных
тракторах стали широко применять подвески, действие которых основано на принципах работы однотрубных гидропневматических амортизаторов (рис. 6.1). Характеристика упругости такой подвески зависит от зарядного давления газа, заключенного в жесткую
оболочку, и последующего его изменения при работе
0
подвески. При этом
усилие от колеса на
Рис. 6.1. Схемы пневмогидравлических упругих элементов
диафрагму
(или
разделительный
поршень) оболочки с газом передается через жидкость, поэтому подвеску называют гидропневматической, а сами упругие элементы исторически – пневмогидравлическими (ПГУЭ).
Пневмогидравлические упругие элементы подвесок могут быть трех типов:
с одной ступенью давления (рис. 6.1,а), когда предварительно сжатый газ
расположен над поршнем 1 в одном объеме А;
с двумя ступенями давления (рис. 6.1,б), когда над поршнем находится две
камеры с предварительно сжатым газом, но давление зарядки камер А и В
различно. В камере А газ сжимается в течение всего хода подвески, а в камере В
сжатие газа начинается только при открытии клапана 4 по достижении давления
большего, чем зарядное давление этой камеры;
с противодавлением (рис. 6.1,в), когда предварительно сжатый газ
находится как над поршнем в камере А, так и под поршнем в камере Д, причем
давление газа в камере А больше, чем в камере Д.
При наличии камеры противодавления улучшается характеристика упругости ПГУЭ. Во-первых, при ходе отбоя, когда газ в камере А расширяется, в каме24
ре Д он сжимается, создавая необходимое сопротивление упругости. При ходе
сжатия дополнительная сила, воздействующая на поршень со стороны камеры
противодавления, относительно невелика и компенсируется за счет создания необходимого зарядного давления в камере А. Во-вторых, значительные изменения
статической нагрузки на ПГУЭ с противодавлением (например, у самосвалов БелАЗ), в меньшей степени сказываются на жесткости подвески.
Жидкость в камерах отделяется от газа упругой диафрагмой 3 (рис. 6.1,а, б)
или плавающим поршнем, а может иметь с ним непосредственный контакт
(рис. 6.1,в, камера Д). Последний вариант конструкции менее предпочтителен,
так как способствует вспениванию жидкости при работе упругого элемента,
вследствие чего возникает двухфазная рабочая среда, обладающая сжимаемостью
и пониженной вязкостью. В результате гидравлическое сопротивление упругого
элемента заметно снижается, что приводит к ухудшению гашения колебаний.
Наличие жидкости в ПГУЭ позволяет встраивать в их конструкцию амортизаторный узел 2, состоящий из калиброванных отверстий и разгрузочных клапанов, а применение управляемых гидравлических замков одностороннего действия
– обеспечивать боковую устойчивость автомобиля в заданных пределах.
В связи с изложенным, использование ПГУЭ является перспективным направлением в создании совмещенных в одном агрегате упругого и демпфирующего устройств подвески с практически независимыми характеристиками. Отличительной особенностью процесса ПГУЭ такого типа является то, что энергия сжатого газа в пневматических камерах используется преимущественно для создания
необходимой силы упругости. Сила же гидравлического сопротивления, обусловливающая демпфирование, создается в результате работы (перемещений) полого
штока – плунжера с встроенной дроссельно - клапанной системой при принудительном вытеснении жидкости.
Таким образом, в гидропневматической подвеске, неотъемлемой частью которой являются ПГУЭ, компактно совмещаются упругое и демпфирующее устройства. У нее есть еще одно важное достоинство: в современных сельскохозяйственных тракторах и машинах повышенной проходимости она обеспечивает (по25
средством регулирования объема жидкости в полости С, то есть корректирования
характеристики упругости) регулирование дорожного просвета.
7. Перспективные конструкции амортизаторов
Перспективным направлением в развитии амортизаторов является создание
амортизаторов с регулируемыми характеристиками, так называемых р е г у л и р у е м ы х а м о р т и з а т о р о в . Их появление связано со стремлением разработчиков транспортных средств максимально реализовать потенциальные скоростные возможности машины на всех возможных видах дорог. Решение этой
проблемы кроется в переходе от нерегулируемого амортизатора, работающего на
всех видах дорог и режимах движения по единому осредненному алгоритму, к регулируемому, то есть имеющему возможность п р и н у д и т е л ь н о й р у ч н о й , а в т о м а т и з и р о в а н н о й или а в т о м а т и ч е с к о й настройки для каждого отдельного вида дороги или режима движения.
Р у ч н а я р е г у л и р о в к а обеспечивает, как правило, реализацию незначительного набора (2 - 3 варианта) типовых характеристик, наилучшим образом
соответствующих ряду характерных условий движения. При этом регулировка
осуществляется за счет изменения площади проходного сечения перепускных отверстий и разгрузочных клапанов путем выполнения механических операций по
ввертыванию-вывертыванию регулировочных винтов, гаек, переключению положения рычажков и т.п. непосредственно на амортизаторе. Такие амортизаторы
выпускаются сегодня всеми ведущими мировыми производителями и могут устанавливаться на любой автомобиль по требованию потребителя.
П р и а в т о м а т и з и р о в а н н о й регулировке амортизатора выполнение
операций с настроечными элементами возлагается на специальные исполнительные механизмы, встроенные в корпус амортизатора и приводимые в действие непосредственно с места водителя с помощью электрического, реже – гидравлического или пневматического приводов.
Пропускная способность клапанов системы, как известно, зависит не только
26
от площади ее проходного сечения, но и от вязкости жидкости. В технике давно
применяются магнитореологические жидкости, у которых вязкость варьируется
путем изменения напряженности магнитного поля. Использование таких жидкостей открывает широкие возможности по переходу от автоматизированных способов к а в т о м а т и ч е с к о м у с п о с о б у регулирования амортизатора, когда
выбор режима его работы будет задаваться не на основе субъективных желаний и
возможностей водителя, а в соответствии с результатами объективных измерений
характеристик колебания корпуса машины, его кренов, тягово-скоростных и других
показателей транспортного средства. Принципиальная схема устройства такой системы представлена на рис. 7.1.
Магнитореологический амортизатор конструкции Е.П. Гусева состоит из
корпуса 1, штока 2 с продольным каналом и размещенными в нем проводами 3,
направляющей втулки 4 штока, рабочего поршня 5, гидравлической полости 6,
заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем на нижнюю В и верхнюю А части, газовой полости С и поршня - разделителя 8, отделяющего гидравлическую полость от газовой. Нижняя В и верхняя А части гидравлической полости 6 соединены между собой каналом 9. Канал 9 проходит
внутри сердечника 10 магнита. Силовые линии магнитного поля внутри канала 9
параллельны его оси. В поршне размещен датчик давления двухстороннего действия, состоящий из нижней и верхней пьезоэлектрических пластин 11 и расположенного между ними металлического диска 12. Этот диск повышает прочность
пьезоэлектрических пластин 11 и является для них общим проводом. Пьезоэлектрические пластины преобразуют давление магнитореологической жидкости в
электрический сигнал. Они включены в электрическую цепь управления током в
обмотке13 магнита. Схема управления током в обмотке магнита представлена на
рис. 7.1,б. В схему входит управляющее устройство 14 (на рис. 7.1,а не показано),
изменяющее ток в обмотке 13 магнита.
Амортизатор работает следующим образом:
27
Рис. 7.1. Принципиальная схема магнитореологического амортизатора
При ходе сжатия поршень 5 начинает перемещаться вниз, и давление жидкости в нижней части В гидравлической полости становится больше, чем в ее
верхней части А. На нижней пьезоэлектрической пластине 11 датчика давления
возникает положительный потенциал. Его значение пропорционально давлению
жидкости в нижней части гидравлической полости В и, следовательно, скорости
перемещения поршня 5. Положительный знак потенциала нижней пластины 11
служит сигналом управляющему устройству 14 по изменению тока в обмотке 13
магнита в соответствии с программой ветви сжатия на оптимальной характеристике сопротивления. Управляющее устройство 14 устанавливает заложенную в
программу величину тока, посредством чего создается строго определенная сила
сопротивления сжатию ввиду соответствующего изменения сопротивления магнитореологической жидкости, перетекающей через канал 9 из полости В в полость А.
28
При ходе отбоя поршень 5 начинает перемещаться вверх и давление жидкости в верхней
части А гидравлической полости становится
больше, чем в ее нижней части В. На верхней
?
пьезоэлектрической пластине 11 датчика давления возникает положительный потенциал. Его
значение пропорционально давлению жидкости
в верхней части гидравлической полости и, следовательно, скорости перемещения поршня 5.
Положительный знак потенциала верхней пластины 11 служит сигналом управляющему устройству 14 по изменению тока в обмотке 13 магнита по программе ветви отбоя на оптимальной
Рис. 7.2. Принципиальная схема
релаксационного амортизатора
характеристике сопротивления. Управляющее
устройство 14 устанавливает заложенную в программу величину тока, посредством чего создается строго определенная сила сопротивления отбоя.
Другим перспективным направлением развития гидравлических телескопических амортизаторов является создание саморегулирующихся конструкций на
основе использования эффекта сжатия (релаксации) жидкости – так называемых
релаксационных амортизаторов.
Принципиальная схема такого амортизатора представлена на рис. 7.2.
Корпус амортизатора имеет две камеры: рабочую, разделенную поршнем на
подпоршневую А и надпоршневую В полости, и компенсационную С. Клапаны
отделены друг от друга клапанно-дроссельным узлом, в котором имеются дроссельные отверстия 1 хода отбоя, разгрузочный клапан 3 отбоя и перепускное окно
(клапан) 2 хода сжатия.
Перемещение разделительного поршня 7 ограничивается пружиной 8. Подпоршневое пространство в компенсационной камере связано с атмосферой отверстием 9.
При ходе сжатия открывается перепускной клапан 2. Площадь пропускного
29
сечения этого клапана настолько велика, что сопротивлением поршня можно пренебречь и принять, что давления в полостях В и А равны. Жидкость, вытесняемая
штоком через дроссельное отверстие 6, перетекает в компенсационную камеру С.
Избыточное давление в компенсационной камере невелико, так как жесткость
пружины 8 обеспечивает лишь отсутствие разрыва потока на ходе отбоя. При
больших объемах жидкости в полостях А и В становится заметным эффект сжатия
жидкости, или релаксационный эффект. При объеме жидкости около 2000 см3 и
объемном модуле упругости 1670 МПа этот эффект ощутим при давлении от 10
МПа. Благодаря ему объем жидкости, прошедшей через дроссельное отверстие 6
за время хода сжатия меньше, чем объем вдвинутой части штока. Из-за этого максимум усилия сопротивления на ходе сжатия смещается к концу хода. В наибольшей степени релаксационные эффект проявляется при малых ходах и высокой частоте колебаний подвески. Как правило, именно в таких условиях сопротивление амортизатора желательно свести к минимуму.
В той или иной степени релаксационный эффект присущ всем гидравлическим амортизаторам. Он может быть количественно оценен ходом штока до открытия разгрузочного клапана хода сжатия при заглушенных дроссельных отверстиях. Для рассматриваемого амортизатора эта величина составляет до 70 мм, в то
время как в обычных амортизаторах она не превышает 25 мм.
Использование эффекта релаксации жидкости позволяет создавать конструкции амортизаторов, в которых изменение сопротивления происходит в зависимости не только от скорости движения рабочего поршня, но и от величины его
перемещения,. что обеспечивает интенсивное демпфирование колебаний при малых ходах подвески (при движении по дорогам с микронеровностями на высоких
скоростях), и сохранение традиционных характеристик при больших ходах подвески.
8. Характеристики амортизаторов
Характеристика телескопического амортизатора – это зависимость силы сопро30
тивления перемещению поршня в рабочем цилиндре от скорости его перемещения
[см. раздел 2, зависимость (3)]. Для рычажного амортизатора – это зависимость силы сопротивления от скорости перемещения конца рычага при неподвижном корпусе.
Виды характеристик амортизаторов представлены на рис. 8.1.
У
амортизато-
ров с регрессивной
характеристикой
(рис. 8.1,a) сила
сопротивления
а) регрессивная
б) прогрессивная
в) линейная
Рис. 8.1. Виды характеристик амортизаторов
про-
порциональна корню
квадратному от ско-
рости перемещения поршня. Как видно из графика, в начале движения поршня
сопротивление растет быстро, а затем – существенно медленнее. В связи с этим
амортизаторы с регрессивной характеристикой хорошо противостоят боковому
крену кузова автомобиля при крутых поворотах и продольному крену («кивкам»)
при резком торможении. При этом воздействие мелких дорожных неровностей
гасится ими менее эффективно, чем амортизаторами с другими видами характеристик. Небольшой подъем характеристики при повышенной скорости поршня
соответствует ограничению максимальных сил, развиваемых амортизатором и
воздействующих на подвеску и кузов.
У амортизаторов с прогрессивной характеристикой близкой к классической
параболе (рис. 8.1,б) сила сопротивления растет пропорционально квадрату скорости поршня. При малой скорости поршня развиваются небольшие усилия сопротивления, а при ее увеличении они существенно возрастают. В связи с этим
амортизаторы с прогрессивной характеристикой хорошо «сглаживают» мелкие
неровности на дороге даже при относительно жестких шинах, активно предотвращают отрыв колес на плохих дорогах (что улучшает сцепление с дорогой), но
с боковым и продольным креном справляются хуже, чем амортизаторы с регрессивной характеристикой.
31
Амортизаторы с л и н е й н о й характеристикой (рис. 8.1,в) представляют
собой компромисс между ранее описанными вариантами.
При закрытых клапанах сжатия и отбоя (в дроссельном режиме работы) показатель степени n скорости перемещения поршня в цилиндре у современных
амортизаторов составляет 0,8 -- 2,0, т.е. при плавном сжатии и отбое их характеристики являются нелинейными (рис. 8.1,а, б). При открытых клапанах сжатия и
отбоя (в клапанном режиме работы) n ≈ 1,0, т.е. характеристика в этом случае
близка к линейной (рис. 8.1,в).
Для инженерных расчетов амортизаторов их характеристики удобно представлять в л и н е а р и з о в а н н о м виде из четырех линейных участков (рис.
8.2,а).
Участки об и ов соответствуют дроссельным режимам сжане готов
тия и отбоя, а участки ба и вг –
клапанным режимам. Точки б и в
соответствуют моментам открытия клапанов сжатия и отбоя. У
современных амортизаторов от-
Рис. 8.2. Характеристика амортизатора
крытие клапанов происходит при
относительных скоростях поршня 0,3 -- 0,5 м/с.
Реальная характеристика (рис. 8.2,б) естественно отличается от теоретической (линеаризованной). Она нелинейна, линии нагрузки и разгрузки не совпадают, что обусловлено упругостью элементов крепления амортизатора, инерционными свойствами его деталей и возможностью эмульсирования рабочей жидкости. Поэтому реальная характеристика имеет вид петли гистерезиса.
Требования к характеристике амортизатора противоречивы. Закон изменения сопротивления при сжатии, с одной стороны, должен обеспечивать ограничение толчков от дороги, передаваемых через колесо на кузов (раму) автомобиля, а
с другой стороны, исключать отрыв колеса от дороги при переезде неровности на
переднем ее склоне. Кроме того, сопротивление при сжатии должно препятство32
вать значительному прогибу подвески автомобиля после переезда неровности,
предотвращая удар в ограничитель хода подвески и, исключая, таким образом, ее
«пробой» за препятствием.
Закон изменения сопротивления при отбое должен обеспечивать качение
колеса без отрыва от дороги на заднем склоне обкатываемой неровности. Но, с
другой стороны, усилия сопротивления при отбое должны быть значительно
больше усилий сопротивления при сжатии (рис. 8.2), чтобы обеспечить поглощение кинетической энергии колебаний, которая выделяется при ходе отбоя.
Таким образом, реализация предъявляемых к характеристике амортизатора
требований без применения автоматического регулирования возможна только на
основе компромиссных решений. Сложившиеся в настоящее время взгляды на
формирование характеристик амортизаторов современных наземных транспортных средств предусматривают их несимметричность при ходах сжатия и отбоя.
При этом усилие сопротивления на штоке амортизатора при ходе отбоя рекомендуется задавать в 2 – 5 раз больше, чем при ходе сжатия, т.е.
Fот = (2 -- 5)Fсж.
Для отечественных грузовых автомобилей коэффициенты сопротивления
амортизаторов находятся в пределах kсж = 1,8 -- 2,9 кН·с/м, а
kот = 4,6 -- 11,0 кН·с/м.
Несимметричность характеристик рекомендуется закладывать тем меньшую,
чем лучше преимущественные дорожные условия использования разрабатываемого автомобиля (т.е. чем ровнее дорога), чем легче его неподрессоренная масса и
чем меньше сухое трение в подвеске. Поэтому несимметричность характеристик
задается меньшей у легковых автомобилей, а большей – у грузовых. Достигается
требуемая несимметричность различиями в размерах и конфигурациях сечений
дроссельных отверстий и разной жесткостью пружин клапанов сжатия и отбоя.
Следует отметить, что для получения оптимальной характеристики в двухтрубном телескопическом амортизаторе должно обеспечиваться вполне определенное соотношение объемов рабочей жидкости и воздуха: объем воздуха в резервуаре при нормальном давлении должен быть примерно в три раза больше
33
объема штока, соответствующего максимальному ходу поршня при сжатии. При
недостатке жидкости уменьшается энегропоглощающая способность амортизатора, при избытке – отказывают уплотнения.
9. Типовые конструкции амортизаторов транспортных средств
В подвесках современных автомобилей и тракторов наиболее широкое распространение получили гидравлические телескопические двухтрубные амортизаторы двухстороннего действия, и значительно меньшее – гидропневматические
однотрубные. Конструкции их достаточно однотипны и различаются в основном
размерами, особенностями устройства клапанов и уплотнений.
9.1. Амортизаторы легковых автомобилей
Наиболее современные конструкторские решения в отечественных амортизаторах для легковых автомобилей нашли реализацию в амортизаторах фирмы
«Плаза» (Санкт-Петербург). Отличительной особенностью амортизаторов фирмы
является применение компактных и наиболее универсальных, с точки зрения
обеспечения требуемых характеристик, дисковых пружинно-клапанных систем,
включающих набор дисков клапанов сжатия и отбоя требуемых толщин и диаметров.
На рис. 9.1 представлен гидропневматический однотрубный амортизатор.
При ходе сжатия жидкость из полости В перетекает в полость А через специальные дроссельные отверстия в рабочем поршне 10, а также через пружинно
– дисковый клапан 11 сжатия при его вступлении в работу. При малой относительной скорости перемещения поршня и цилиндра жидкость проходит только
через дроссельные отверстия и на штоке создается большая сила сопротивления,
препятствующая сжатию амортизатора. С увеличением скорости, жидкость не успевает перетекать через дроссельные отверстия, давление резко возрастает и открывается клапан 11 сжатия, замедляя темп нарастания силы сопротивления.
34
Разделительный поршень 7 перемещается вниз, компенсируя изменение
объема полостей А и В, происходящее вследствие
входа штока в цилиндр, и дополнительно незначительно сжимая газ в полости С.
При ходе отбоя жидкость, находящаяся над
рабочим поршнем 10 в полости А, вытесняется в
полость В. Рабочий процесс осуществляется так же,
как и при ходе сжатия. При малых относительных
перемещениях поршня и цилиндра жидкость проходит только через дроссельные отверстия рабочего
поршня. С увеличением скорости давление жидкости резко возрастает и открывается клапан 6 отбоя,
замедляя темп нарастания силы сопротивления.
Разделительный поршень 7 под действием сжатого
газа поднимается вверх.
Требуемые
характеристики
сопротивления
амортизаторов в разных моделях достигаются за
Рис. 9.1. Гидропневматический однотрубный амортизатор
счет соответствующих размеров дроссельных отверстий и жесткости дисков клапанов.
Алюминиевая направляющая втулка 18 штока 14, запрессованная в рабочий
цилиндр 15, фиксируется пружинным стопорным кольцом 17. Снижение силы
трения в скользящем сопряжении направляющей втулки и штока обеспечивается
применением металлофторопластовой втулки 2. Уплотнение направляющего узла
в месте сопряжения с рабочим цилиндром осуществляется резиновым кольцом
16, а в месте подвижного сопряжения со штоком – резиновыми манжетой 3 и
сальником 4, поджатыми тарельчатой крышкой 5, запрессованной в нижнюю
часть втулки 18.
Герметичность и долговечность находящегося под постоянным давлением
(1,5 – 2,5 МПа) рабочей жидкости подвижного сопряжения направляющей втулки
и штока достигается хромированием и последующей суперфинишной обработкой
35
поверхности штока 14, а также применением в качестве материала манжеты 3
фторкаучуковых или фторсиликоновых смесей, обеспечивающих ее высокую эластичность при хороших антифрикционных свойствах.
Для исключения попадания в рабочую полость цилиндра влаги и грязи при
перемещении штока, в верхней части направляющей втулки установлен грязесъемник 1.
Между верхним торцом штока и бобышкой 20, приваренной к проушине
крепления амортизатора и навернутой на верхнюю резьбовую часть штока, зажимается шайба 21, на которой фиксируется полимерный защитный чехол 19. Он
ограждает выдвигающуюся при работе амортизатора часть штока от воздействия
влаги и грязи.
Для исключения жестких ударов рабочего поршня о направляющую втулку
при предельных ходах отбоя подвески на
шток надевается полимерный (обычно выполненный из десмопана) буфер отбоя 12. Он
опирается на металлическую шайбу, зажатую
между заплечиком штока и набором упругих
дисков клапана 11 сжатия, поджатым через
рабочий поршень 10 и набор дисков клапана 6
отбоя гайкой 9, навернутой на нижнюю резьбовую часть штока.
Для исключения вредного контакта
нижнего конца штока 14 и гайки 9 с разделительным поршнем 7 на предельных ходах
сжатия подвески в его верхней части предусмотрено углубление.
Разделительный поршень 7 изготавлиРис. 9.2. Гидропневматический вставной
амортизатор телескопической стойки
передней подвески
вается из полимерных материалов или легких
металлических сплавов. Резиновое уплотни-
тельное кольцо 8, установленное в его канавку с небольшим осевым зазором,
36
обеспечивает герметичность газовой полости С. Незначительная величина зазора
позволяет при малых перемещениях разделительного поршня, не нарушая герметичность, исключить трение кольца о стенку цилиндра за счет эластичности резины. В результате такого конструктивного приема долговечность сопряжения возрастает.
Для уменьшения трения в сопряжениях стенки цилиндра с рабочим и разделительным поршнями в их канавках устанавливаются направляющие кольца 22 из
фторопласта.
Гидропневматические вставные однотрубные амортизаторы телескопических стоек производства фирмы «Плаза» имеют свои отличительные особенности (рис. 9.2).
Цилиндр 2 амортизатора выполнен заодно с дном. Сверху к нему
приварен шток 1 крепления. Цилиндр
снаружи покрыт износостойким хромом и отполирован. Такой поверхностью он скользит по металлофторопластовым втулкам 4, опирается на
них и воспринимает боковые нагрузки, передаваемые от колес автомобиля. Втулки 4 смонтированы с натягом
в корпусе 5, который гайкой 3 фиксируется в резервуаре стойки. Полость 8
между втулками 4 заполнена консистентной смазкой для уменьшения
трения.
Рис. 9.3. Гидравлический двухтрубный
амортизатор с газовым подпором
Продольные усилия от амортизатора на стойку передаются посред-
ством дна 6, к которому прикреплен рабочий шток амортизатора. Между дном и
37
направляющей втулкой установлен резиновый буфер 7 сжатия,
предот-
вращающий «пробои» подвески при максимальных ходах сжатия.
В гайке 3 смонтирован грязесъемник 9, исключающий при эксплуатации
попадание грязи и влаги в полость между цилиндром 2 и корпусом 5
амортизатора.
На рис. 9.3 представлен гидравлический двухтрубный амортизатор, отличающийся наличием г а з о в о г о п о д п о р а .
При ходе сжатия поршень 1 идет вниз и вытесняет из нижней полости В цилиндра 2 жидкость, часть которой, преодолевая
сопротивление плоской пружины 3, перетекает в
полость А. Другая часть вытесняемой жидкости,
отгибая внутренние края дисков 5, перетекает в
компенсационную полость С резервуара 6.
При малой скорости перемещения поршня
усилие от давления жидкости недостаточно, чтобы отжать внутренние края дисков 5, и жидкость
проходит в резервуар через вырезы дроссельного
диска 7.
При ходе отбоя поршень идет вверх. Над
ним создается давление жидкости, а под ним –
разрежение. Жидкость из полости А, преодолевая сопротивление пружины 8 и отгибая наружные края дисков 9, перетекает в полость В. Кроме того, за счет разрежения часть жидкости из
полости С, отжимая пружину 10, заполняет полость А, компенсируя тем самым объем выдвиРис. 9.4. Гидравлический двухтрубный
вставной амортизатор стойки передней
подвески легкового автомобиля
гаемого из цилиндра штока.
При малой скорости перемещения поршня,
когда давление жидкости недостаточно, чтобы отжать диски 9, жидкость поступает в полость В цилиндра через боковые вырезы дроссельного диска 11.
38
Для обеспечения стабильности характеристик амортизатора за счет исключения вспенивания жидкости при ее дросселировании в верхнюю часть компенсационной полости С через каналы 14 в направляющей втулке 12 при сборке закачивается инертный газ (азот) под давлением 0,3 – 0,5 МПа.
Герметичность рабочей полости А в сопряжении направляющей втулки и
штока обеспечивается применением резиновой манжеты 13, армированной металлом.
Гидравлический двухтрубный вставной амортизатор телескопической стойки
передней подвески (рис. 9.4) имеет аналогичный принцип работы. Фиксация
вставного амортизатора 1 (в сборе) в корпусе 2 амортизаторной стойки осуществляется с помощью гайки 3.
В отличие от однотрубного вставного амортизатора телескопической стойки,
где боковые усилия от колес автомобиля воспринимаются рабочим цилиндром с
диаметром 35 мм, в двухтрубной конструкции эти усилия воспринимаются рабочим штоком 4, диаметр которого составляет не менее 20 мм.
9.2. Амортизаторы грузовых автомобилей
Гидравлический двухтрубный телескопический амортизатор грузовых автомобилей ЗИЛ (рис. 9.5,в) состоит из стального корпуса 5 с проушиной 10, в котором гайкой 1 закреплен цилиндр 4, уплотненный резиновым кольцом 21 и
имеющий внутри шлифованную поверхность. В цилиндре установлен поршень 7,
закрепленный на штоке 3. Шток приварен к проушине 24, закрыт чехлом 19,
вставлен в направляющую втулку 20 и уплотнен войлочным 23 и резиновым 22
сальниками. В поршне смонтированы два клапана: клапан 16 отбоя с жесткой
пружиной 15 и перепускной клапан 18 со слабой пластинчатой пружиной.
В цилиндре 4 установлен корпус 9 с клапаном 12 сжатия и перепускным
клапаном 13. Цилиндр 4 и частично полость С между ним и корпусом 5 заполнены рабочей жидкостью.
Амортизаторы автомобилей ЗИЛ более поздних конструкций отличаются
39
улучшенным уплотнением штока, а амортизаторы автомобилей КАМАЗ и ГАЗ
дополнительно имеют антифрикционные кольца на поршне. Кроме колец 26
(рис. 9.5,г) амортизаторы автомобилей КрАЗ и УралАЗ отличаются увеличенными размерами, формой клапанов 27 и 29 отбоя и сжатия соответственно, а также
устройством пружин 25 и 28 перепускных клапанов.
Амортизаторы верхней проушиной крепятся к кронштейнам на раме с помощью пальцев и резиновых втулок, а нижней проушиной -- к кронштейнам передней
или задней осей аналогичным образом.
Действие всех амортизаторов одинаково.
При прогибе рессоры
(ход сжатия) поршень 7
(рис. 9.5,а) сближается с
корпусом
9
клапанов,
жидкость из полости В
выдавливается через отверстия 17 и перепускной
клапан 18 на поршне в полость А, а через клапан
сжатия 12 – в полость С.
При
выпрямлении
рессоры (ход отбоя) жидкость выдавливается в поРис. 9.5. Гидравлические двухтрубные телескопические
амортизаторы
лость В из полости А (рис.
9.5,б) через отверстия 6 и
клапан 16 отбоя на поршне, а также поступает туда из полости С через отверстия
8 и перепускной клапан 13.
Плавные и незначительные деформации рессор сопровождаются просачиванием жидкости через дроссельные щели в клапане 16 отбоя и в корпусе 9 под
клапаном 13.
40
Конструкции амортизаторов для сельскохозяйственных тракторов аналогичны конструкциям, применяемым на грузовых автомобилях. Амортизаторы гусеничных машин транспортно-тягового класса имеют ряд особенностей. Однако
назначение их традиционное – гашение колебаний корпуса, возникающих при
движении транспортера по неровностям опорной поверхности, и повышение
плавности хода машины.
9.3. Гидравлические амортизаторы легкого гусеничного
многоцелевого транспортера МТ-ЛБ
Гидравлические телескопические амортизаторы 1 (рис. 9.6) двухстороннего
действия устанавливаются между корпусом машины 2 и балансирами 3 передних
и задних катков.
Они выполнены по нетрадиционной схеме, в которой роль межтрубной полости классического двухтрубного амортизатора играет выносная компенсационная камера.
К основным частям амортизаторов
(рис. 9.7) относятся:
к о р п у с , состоящий из сваренных между собой цилиндра 3, головки
17, трубки 14, компенсационной камеры
16, закрытой резьбовой крышкой 15;
Рис. 9.6. Установка амортизатора на шасси МТ-ЛБ
ш т о к 2 , изготовленный заодно с
поршнем, в котором установлен клапан-золотник 1, предназначенный для устранения перегрузки деталей при ходе сжатия. В хвостовик штока 2 ввернута резьбовая часть проушины 12;
н а п р а в л я ю щ а я о п о р а 5 и к р ы ш к а 9, которые герметичны при рабочих давлениях внутри цилиндра от 3 до 25 МПа за счет колец 7 и набора фторопластовых и резиновых уплотнений 8. Грязесъемник 11 предотвращает попадание
пыли, грязи и воды внутрь цилиндра. Кроме того, между корпусом и опорой 5,
41
корпусом и крышкой 9, крышкой и скребком 11, соответственно установлены уплотнительные кольца 6, 10 и 13;
г о л о в к а 17, имеющая проушину, с помощью которой амортизатор крепится к рычагу катка; в головке установлен компенсационный клапан 18, который
служит для сообщения полости цилиндра с компенсационной камерой 1б.
Амортизаторная жидкость, просочившаяся через уплотнения направляющей
опоры, попадает в компенсационную камеру по каналу трубки 14.
Рис. 9.7. Гидравлический амортизатор МТ-ЛБ
Для защиты области скользящего сопряжения крышки 9 и штока 2 к основанию проушины 12 крепится металлический защитный кожух 4.
Амортизаторы работают как обычные гидравлические телескопические
двухтрубные амортизаторы с одной лишь особенностью, состоящей в том, что излишки жидкости, образующиеся при входе штока в цилиндр при ходе сжатия, заполняют не межтрубное пространство, а поступают в компенсационную камеру.
При обратном ходе поршня эти излишки жидкости возвращаются в цилиндр через
компенсационный клапан 18 и клапан-золотник 1.
42
9.4. Гидропневматические амортизаторы среднего гусеничного
многоцелевого транспортера МТ-СМ
Принцип работы амортизаторов транспортера-тягача МТ-СМ (рис. 9.8) и
гидропневматических амортизаторов автомобильного типа (рис. 5.2) идентичен.
Отличаются они конструктивно: во-первых, рабочий и разделительный поршни
амортизаторов транспортера-тягача МТ-СМ расположены каждый в своем цилиндре, то есть, применена выносная гидропневматическая камера, и, во-вторых, они
имеет автономную систему охлаждения.
Амортизаторы состоят из корпуса 1, цилиндров 6, 34, штока 15 и поршняразделителя 29. Корпус 1 имеет два резьбовых отверстия, в которые ввернуты
верхний 6 и нижний 34 цилиндры, соединенные между собой каналами В и Г, выполненными в корпусе 1.Цилиндры в корпусе уплотнены кольцами 5 и 38.
Корпус 1 имеет проушину, с помощью которой соединяется с корпусом
машины. Шток15 выполнен заодно с рабочим поршнем, снабженным антифрикционным кольцом 10. На другой конец штока навернута проушина 17, с помощью
которой он связан с рычагом балансира. Проушина 17 на штоке 15 стопорится
шплинтом 16.
Направляющая втулка 11 фиксируется в цилиндре 6 втулкой 21 и гайкой
14.
Герметичность сопряжения штока 15, направляющей втулки 11, втулки 21 и
цилиндра 6 обеспечивается уплотнениями 12, 13, 22, 23 и уплотнительными
обоймами 18, 19, 20.
Между корпусом 1 и цилиндром 6 установлен корпус 4 клапана сжатия, где
размещены два клапана 7, 41, прижатые к седлам пружинами.
Внутренние полости цилиндра 6, разделенные поршнем штока 15, связаны
трубопроводом 30 так, что при перемещении катка и связанного с ним корпуса
амортизатора рабочая жидкость перетекает из полости в полость по трубопроводу
30 через кольцевую проточку с отверстиями 25 в цилиндре 6. Герметичность
кольцевой проточки обеспечивается уплотнениями 9. Сопротивление перетеканию жидкости гасит колебания корпуса машины.
43
В цилиндре 34 установлен поршень-разделитель 29 полостей, занятых двумя рабочими телами – жидкостью и сжатым нейтральным газом (азотом). Газ заправляют через зарядный клапан 24. Сочленение цилиндра 34 и поршняразделителя 29 хорошо уплотнено устройствами 37, 36, 35, 8. Крышка 27 ограничивает перемещение поршня-разделителя. Она уплотнена кольцами 26 и
затянута гайкой 28, навернутой на цилиндр 34. Установка уплотнений связана с большими давлениями, развиваемыми в рабочих цилиндрах.
Рис. 9.8. Гидропневматический амортизатор МТ-СМ
Золотник со штоком 40, расположенным в корпусе 32, предназначен
для соединения между собой цилиндров 6 и 34 и запоршневой полости цилиндра 6 через трубопровод 30, а также для их разобщения при выключении
системы подрессоривания. С целью выключения системы подрессоривания,
что иногда необходимо для применения смонтированного на машине спецоборудования, через штуцер 39 подается рабочая жидкость под давлением,
44
при этом золотник со штоком 40 поднимаются и разобщают цилиндры 6 и
34. Перед установкой амортизатора на машину полость между поршнем 29 и
крышкой 27 заполняют азотом до давления 0,5 МПа, а полости цилиндров 6
и 34, а также каналы В и Г – рабочей жидкостью.
Амортизаторы работают следующим образом. При наезде катка на неровность поворачивается ось балансира с рычагом. Рычаг балансира перемещает шток 15 с поршнем к корпусу 1 амортизатора. При этом поршень вытесняет рабочую жидкость, которая под давлением открывает клапан 7 и через канал В поступает к клапану 33, открывает его и далее по трубопроводу
30 поступает в цилиндр 6, заполняя полость между поршнем со штоком 15 и
втулкой 11. Излишек жидкости, обусловленный разностью объемов за и перед поршнем со штоком, перетекает в цилиндр 34 через каналы В и Г, перемещает поршень-разделитель 29 и сжимает азот, находящийся между поршнем 29 и крышкой 27.
При съезде с неровности опорный каток опускается и амортизатор работает в режиме обратного хода. При этом шток 15 с поршнем передвигается
в сторону направляющей втулки 11, под действием поршня рабочая жидкость вытесняется из запоршневого пространства между поршнем и втулкой
11 в полость перед поршнем цилиндра 6 по трубопроводу 30. Под усилием
пружин клапаны 33, 7 закрываются, жидкость перетекает через дроссельные
отверстия. Сопротивление перетеканию жидкости создает сопротивление
опусканию катка и, в целом, гасит колебания. Кроме того, под усилием сжатого азота в полости между поршнем-разделителем 29 и крышкой 27 поршень-разделитель 29 перемещается в сторону корпуса 1 и выдавливает рабочую жидкость из компенсационной камеры цилиндра 34 в цилиндр 6 через
открытые клапаны 31,41.
Выключение системы подрессоривания производится ручным насосом.
Жидкость под давлением поступает к штуцеру 39 , перемещая шток золотника
40, который перекрывает каналы Г, В, Д в корпусе амортизатора и тем самым
препятствует перетеканию рабочей жидкости из одного цилиндра в другой, из
45
одной полости в другую. Тем самым амортизатор «запирается» (становится жестким) и препятствует перемещению катка.
Система охлаждения обеспечивает принудительный отвод теплоты от
амортизаторов за счет циркуляции охлаждающей жидкости в контуре, включающем в себя собственный радиатор, насос, приводимый от тягового двигателя,
трубопроводы, а также полости, образованные амортизаторами и специальными
кожухами на них. Из радиатора жидкость, имеющая пониженную температуру,
подается к передним амортизаторам и далее к задним, последовательно охлаждая их. После этого жидкость вновь поступает в радиатор.
В системе охлаждения имеется расширительный бачок, который обеспечивает расширение жидкости без ее потерь, поддерживает регламентированное
давление, собирает образующийся в контуре пар и отводит его через паровоздушный клапан.
В качестве охлаждающей жидкости используется
антифриз марок 40
или 65. Его заправляют через заливную горловину расширительного бачка.
9.5. Гидропневматическая подвеска многоосного
шасси МАЗ-547
Основными частями гидропневматического с противодавлением упругого
элемента подвески МАЗ-547 являются основной гидроцилиндр 1 (рис. 9.9), цилиндр 2 противодавления, газовая камера 4 с разделительной диафрагмой 5 и клапанное устройство 6. Цилиндр 2 противодавления представляет собой поршень с
пустотелым штоком. В качестве упругого рабочего тела используется нейтральный газ (азот), а рабочей жидкостью служит масло АМГ-10. При ходе сжатия цилиндр 2 перемещается в основном цилиндре 1 вверх, жидкость из полости А перетекает в полость Б и сжимает газ в полости В. Давление газа в полости В увеличивается. При этом в полости противодавления Г давление газа вследствие перетекания жидкости по соединительной трубке 3 в кольцевую полость Д уменьшается. При ходе отбоя цилиндр 2 перемещается вниз, давление газа в полости В
46
уменьшается, а в полости Г - увеличивается. Наличие полости противодавления
обеспечивает смягчение удара при ходе
отбоя. Ход колеса вверх - вниз ограничивается кинематикой гидропневматического
элемента.
Гашение колебаний при движении
по неровной дороге обеспечивается дросселированием жидкости через клапанное
устройство 6 с обратным клапаном. Наличие обратного клапана обеспечивает различное сопротивление перетеканию рабочей жидкости при ходах сжатия и отбоя.
Рис. 9.9 Гидропневматический упругий
элемент с противодавлением МАЗ-547
Список литературы
1. ОСТ 37.001.277 – 84. Подвеска автотранспортных средств. Термины и
определения. - Введ. с 01.01.85. М., НАМИ, 1984.
2. Острецов А.В., Устименко В.С. Оценка эффективности работы амортизаторов на автомобиле // Грузовик &, 2002, № 11.
3. Буклет компании «MONROE»: Безопасность на дороге означает… Printed
in Belgium, 1996.
4. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. - М.: Машиностроение, 1972.
5. Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. - М.:
Машиностроение, 1969.
6. Дербаремдикер А.Д. Амортизаторы транспортных машин. - М.: Машиностроение, 1985.
7. Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов. - М.: Машиностроение, 2004.
47