Гідравлічний амортизатор

Амортизатор — пристрій для пом'якшування ударів у конструкціях машин і споруд з метою захисту їх від вібрацій та великих навантажень. Широко застосовується в техніці.

У споживчих назвах амортизаторів зараз панує справжня плутанина.

Газов, маслян, газово-маслян... Причому в двох різних магазинах один і той же амортизатор може бути названий по-різному! А вже якщо пригадати стійку звичку продавців ставити знак рівності між словами "газові" і "спортивні" ... Загалом, варто, мабуть, розібратися, що являють собою різні типи амортизаторів і на підставі яких характеристик потрібно їх вибірать.Самие першого амортизатори з'явилися набагато раніше автомобіля і встановлювалися на екіпажах, ваблених кіньми, щоб компенсувати розгойдування на ресорах. Ця примітивна конструкція являла собою дерев'яні обтягнуті шкірою диски, які притискалися один до одного гвинтом. Тертя між цими дисками і гасило коливання кузовів карет і диліжансів. Зрозуміло, що така конструкція швидко зношувалися і характеристики її були нестабільними. Набагато більш зручним виявилося використовувати спеціальні рідини, що перетікають через таровані отвори в поршні. Так з'явився гідравлічний амортизатор, загальний принцип роботи якого залишився незмінним і донині день.Однако принцип принципом, а от сам пристрій зазнало з тих пір значні зміни. За своєю конструкцією амортизатори діляться на два основних типи: однотрубні ідвотрубні, А по наповненню - на три: рідинні ("гідравлічні", "масляні"), з гідравлічним газовим підпором ("газові", "газово-масляні") і суто газові (в яких використовується дуже високий тиск газу - 60 атм). Остання модифікація, втім, зустрічається надзвичайно рідко, і коли продавець у магазині говорить про "газові" амортизаторах, він має на увазі газовий подпор.Зачем такі складнощі? Справа в тому, що умови роботи амортизатора на реальній дорозі дуже непрості і часто вимагають взаємовиключних характеристик. З одного боку, потрібно адекватна відпрацювання серії дрібних нерівностей, коли, не встигнувши розпрямитися, амортизатор знову повинен працювати на стискування, а з іншого боку, на великих "хвилях" покриття необхідно уникнути повного стиснення амортизатора (пробою). Це означає, що на малих ходах амортизатор повинен бути "м'яким", а на великих - "жорстким" ... Чим жорсткіше амортизатор, тим точніше керування машиною, але тим гірше комфорт водія - ось ще одне протиріччя. Свої вимоги вносять і компонувальні міркування - зрозуміло, що найбільш вигідне з точки зору роботи місце розташування амортизатора - якомога ближче до колеса, перпендикулярно площині підвіски, а установка його під кутом знижує ефективність роботи, проте конструкторів далеко не завжди радують стирчать вертикально вгору великі палиці - хочеться зробити підвіску якомога компактніше. Само собою, свої корективи вносить і вартість цих пристроїв, яка повинна відповідати ціновій групі даного автомобіля. Звідси й виникає така різноманітність конструкцій.

Рух автомобіля по нерівностях дороги супроводжується коливаннями остова автомобіля (рами, кузова, кабіни тощо). Ці коливання тривають деякий проміжок часу після переїзду колеса(коліс) через перешкоду. Для того, щоб зробити такі коливання швидко затухаючими звичайно використовують гідравлічні або в останні часи - пневматичні амортизатори. Найбільш повно сучасним вимогам, що висувають до конструкції підвісок, задовольняють телескопічні амортизатори. Найбільш розповсюджені двотрубні телескопічні амортизатори двосторонньої дії з несиметричною характеристикою: сила, з якою амортизатор стискається, є меншою сили при віддачі – розтисканні амортизатора.

Рис. 1. Телескопічний гідравлічний амортизатор.

Будова телескопічного амортизатора показана на рис. 1. Амортизатор складається з трьох частин: циліндра 2 з днищем 1, поршня 3 із штоком 5 і напрямної втулки 4 з ущільненням. Циліндр з'єднаний з важелем підвіски або з кожухом моста. Шток прикріплений до остова (рами, кузова) автомобіля. Внутрішній простір амортизатора заповнений певною кількістю спеціальної рідини заданої в'язкості. У поршні 3 зроблені два ряди наскрізних отворів, один з яких закритий зверху клапаном 6 стискання з відносно слабою пружиною, а знизу клапаном 7 віддачі з більш сильною пружиною. У днищі 1 також розташовані подібні клапани 10 стискання і 9 віддачі. Особливістю телескопічного амортизатора є наявність компенсаційної камери, виконаної у вигляді другого циліндра, який охоплює робочий циліндр 2. Додатковий простір цієї камери призначений для компенсації зміни об'єму рідини в робочому циліндрі з обох боків поршня. Ця зміна виникає внаслідок переміщення підвіски. При коливаннях остова автомобіля відносно коліс (мостів) поршень З переміщується всередині циліндра 2. При плавному ході стискання підвіски поршень переміщується донизу з невеликою швидкістю і рідина з нижньої порожнини перетікає через перепускний клапан 6 у простір над поршнем. Оскільки в цьому просторі розміщений шток 5, що займає певний об'єм, уся рідина з нижньої порожнини робочого циліндра 2 не може розміститись у верхній порожнині. Тому частина рідини з нижньої порожнини перетікає через калібрований отвір клапана 10 стискання в компенсаційну камеру. При цьому клапан стискання залишається закритим і амортизатор чинить необхідний опір переміщенню підвіски.

При плавній віддачі (розтисканні) підвіски поршень 3 переміщується вгору. При цьому тиск рідини над поршнем зростає, клапан 6 закривається і рідина починає перетікати через внутрішній ряд отворів у поршні і через кільцевий зазор між закритим клапаном 7 віддачі і його напрямною втулкою в простір під поршнем. Водночас відкривається клапан 9 у днищі і рідина перетікає з компенсаційної камери в робочий циліндр. Загальний опір амортизатора переміщенню підвіски при цьому буде більшим, ніж при стиканні.

Під час різкого ходу стискання підвіски поршень 3 переміщується донизу з більшою швидкістю, тиск рідини під ним різко зростає, в результаті чого клапан 10 стискання відкривається і рідина перетікає через відкритий великий переріз клапана в компенсаційну камеру. Опір переміщенню підвіски при цьому дещо зменшується, захищаючи деталі амортизатора і підвіски від перевантаження під час руху автомобіля по нерівній дорозі з великою швидкістю. При різкій віддачі підвіски швидкість руху поршня 3 зростає, що створює значний тиск рідини над поршнем. Під дією цього тиску клапан 7 віддачі відкривається і рідина з відносно меншим опором перетікає в надпоршневий простір. Другий потік надходження рідини до робочого циліндру через впускний клапан 9 при різкій віддачі зберігається.

Таким чином, клапан віддачі також захищає підвіску і амортизатор від перевантаження при різких ходах віддачі, а також при зростанні в'язкості рідини внаслідок зниження температури.

Останнім часом на автомобілях все більшого розповсюдження знаходять однотрубні амортизатори (рис. 1.) з пневматичною порожниною 6, заповненою повітрям або інертним газом (завдяки цій порожнині такі амортизатори інколи називають пневматичними). Рідина в робочій порожнині амортизатора ізольована від пневматичної порожнини гумовою мембраною або ж поршнем 8 з ущільнювачем 9. Поршень 11, закріплений на штоці гайкою 10, має канали К змінного перетину на циліндричній поверхні щілини. Канали перекриті дисками 13, що дотикаються до шайби 14. Гумова шайба 3 і сальник 1 штока, що спираються на направляючу штока 17, захищені фасонною шайбою 4, яка при висуванні штока 16 впирається у обмежуючу шайбу. Всі деталі утримує запорне кільце 2. Рідина під тиском омиває гумову шайбу 3 і сальник 1 притискаючи їх до корпуса 7 і до штока 16.

При ходу стискання (рис.1.) диски 13 під тиском рідини над поршнем відходять від нього рідина перетікає до порожнини під поршнем. При ходу віддачі диски 13 під тиском рідини під поршнем відходять від шайби 14 і рідина крізь вирізи зірочки 12 перетікає до порожнини над поршнем.