устройство и принцип работы жидкостных амортизаторов. Максимов РЕФЕРАТ № 3. Амортизаторы конструкция и принцип работы масляных амортизаторов

• Название: Амортизаторы конструкция и принцип работы масляных амортизаторов
• Анкор: устройство и принцип работы жидкостных амортизаторов
• Дата: 28.03.2020
• Размер: 37.48 Kb.
• Имя файла: Максимов РЕФЕРАТ № 3.docx
• Тип: Реферат; #113943

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………...……………………………..2

АМОРТИЗАТОРЫ………………………………………………………………3

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ МАСЛЯНЫХ АМОРТИЗАТОРОВ…………………………….….……………………………6

ОСОБЕННОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МАСЛЯНЫХ АМОРТИЗАТОРОВ……………………………….………………………..…...8

ПОДГОТОВКА К ЭКСПЛУАТАЦИИ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ МАСЛЯНЫХ АМОРТИЗАТОРОВ………………………….…………………………………9

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА………………………………………...…...…12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………15

ВВЕДЕНИЕ
Мы настолько привыкли к комфортному движению в автомобиле, без тряски, без резких кренов, что даже не задумываемся: а за счёт чего достигается этот комфорт. Ответ лежит на поверхности. В подвеске автомобиля, одну из ведущих ролей играют амортизаторы автомобиля. Всего четыре небольших механизма, но как важны они для современного динамичного автомобиля. Амортизатор является тем устройством, на «хрупкие плечи» которого ложится ряд важнейших задач: смягчение ударов при движении авто, демпфирование (подавление механических колебаний), влияние на тормозную и разгонную динамику автомобиля и так далее.



В подвеске любого современного автомобиля можно найти амортизатор — это демпфирующий элемент, который поглощает удары и толчки, а также предотвращает раскачивание автомобиля при преодолении неровностей. Без амортизаторов одни упругие элементы (рессоры и пружины) не могли бы обеспечивать необходимую плавность хода, при этом автомобиль раскачивался бы при наезде на препятствия (так как колебания рессор или пружин не гасились бы), что могло приводить даже к опрокидыванию.

В настоящее время наибольшее распространение имеют классические телескопические амортизаторы, которые принято называть масляными. В действительности все используемые в автотранспорте амортизаторы так или иначе являются масляными (а если точнее — гидравлическими), так как в качестве рабочего тела в них используется масло. Однако исторически так сложилось, что однотрубные газонаполненные амортизаторы (с компенсационной камерой, в которой находится газ под высоким давлением до 25 атмосфер) называются просто газовыми. А масляными (или газо-масляными) называются двухтрубные амортизаторы, в которых также присутствует компенсационная камера, однако она заполнена воздухом или азотом под низким давлением (не более 5 атмосфер).

АМОРТИЗАТОЫ

Амортизаторы — это неотъемлемая часть подвески как на легковых, так и на грузовых автомобилях. «Подвеска» автомобиля – общее понятие. Она служит для соединения колеса с кузовом автомобиля, но независимо от типа и конструктивных схем предназначена для обеспечения надёжного контакта колеса с поверхностью дороги и гашения колебаний кузова, вызванных неровностями дороги и инерционными силами при движении.

При жёстком креплении, удар о неровность полностью передаётся кузову, лишь немного смягчаясь шиной, а колебание кузова имеет большую амплитуду и существенное вертикальное ускорение.

При введении в подвеску упругого элемента (пружины или рессоры), толчок на кузов значительно смягчается, но вследствие инерции кузова колебательный процесс затягивается во времени, делая управление автомобилем трудным, а движение опасным. Автомобиль с такой подвеской раскачивается во всевозможных направлениях, и высока вероятность «пробоя» при резонансе (когда толчок от дороги совпадает со сжатием подвески в течение затянувшегося колебательного процесса).

В современных подвесках, во избежание вышеперечисленных явлений, наряду с упругим элементом используют демпфирующий элемент – амортизатор. Он контролирует упругость пружины, поглощая большую часть энергии колебаний. При проезде неровности пружина, как и в предыдущем случае, сжимается. Когда же, после сжатия, она начнёт расширяться, стремясь превзойти свою нормальную длину, большую часть энергии зарождающегося колебания поглотит амортизатор. Продолжительность колебаний до возвращения пружины в исходное положение при этом уменьшится до 0,5 … 1,5 циклов.

Надёжный контакт колеса с дорогой обеспечивается не только шинами, основными упругими и демпфирующими элементами подвески (пружина, амортизатор), но и её дополнительными упругими элементами (буферы сжатия, резинометаллические шарниры), а также тщательным согласованием всех элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.

Таким образом, чтобы Ваш автомобиль «парил» над дорогой, между кузовом и дорожным полотном должны быть:– шины– основные упругие элементы– дополнительные упругие элементы– направляющие устройства подвесок– демпфирующие элементы.

Шины первыми в автомобиле воспринимают неровности дороги и, насколько это возможно, в силу их ограниченной упругости, смягчают колебания от микропрофиля дороги.

Шины могут служить индикатором исправности подвески: быстрый и неравномерный (пятнами) износ шин свидетельствует о снижении сил сопротивления амортизаторов ниже допустимого предела.

Основные упругие элементы (пружины, рессоры) удерживают кузов автомобиля на одном уровне, обеспечивая упругую связь автомобиля с дорогой. В процессе эксплуатации упругость пружин меняется вследствие старения металла или из-за постоянной перегрузки, что приводит к ухудшению характеристик автомобиля: уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса.

Пружины, а не амортизаторы удерживают вес автомобиля. Если дорожный просвет уменьшился и автомобиль «просел» без нагрузки, значит, пришло время менять пружины.

Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или сайлентблоки, буферы сжатия) отвечают за подавление высокочастотных колебаний и вибраций от соприкосновения металлических деталей. Без них срок службы элементов подвески резко сокращается (в частности в амортизаторах: из-за усталостного износа клапанных пружин).

Регулярно проверяйте состояние резинометаллических соединений подвески. Поддерживая их работоспособность, Вы увеличите срок службы амортизаторов.

Направляющие устройства (системы рычагов, рессоры или торсионы) обеспечивают кинематику перемещения колеса относительно кузова. Задача этих устройств в том, чтобы сохранять плоскость вращения колеса (двигающегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое) в положении близком к вертикальному, т.е. перпендикулярно дорожному полотну.

Если геометрия направляющего устройства нарушена, поведение автомобиля резко ухудшается, а износ шин и всех деталей подвески, в том числе и амортизаторов, значительно ускоряется. Отдельное внимание стоит уделить подвеске McPherson: во-первых, такая подвеска получила исключительное распространение на переднеприводных автомобилях, а во-вторых в этой подвеске амортизатор играет роль направляющего элемента и нагружен боковыми силами.

Демпфирующий элемент гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз. Он также препятствует колебаниям неподрессоренных масс (мосты, балки, колёса, шины, оси, ступицы, рычаги, колёсные тормозные механизмы) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ МАСЛЯНЫХ АМОРТИЗАТОРОВ

В общем случае двухтрубный масляный амортизатор имеет не слишком сложное устройство. Его основу составляет корпус, изготовленный из двух соосных труб, установленных одна в другой. Со стороны выхода штока трубы закрыты сальниковым узлом, который обеспечивает герметизацию и одновременно выступает в качестве направляющей для штока. С противоположной стороны внутренняя труба несколько короче, она закрыта донным клапаном. Внешняя труба при этом закрыта просто герметичным днищем. Таким образом, образуется полость, разделенная на две сообщающиеся части донным клапаном: одна часть — это внутренний цилиндр (труба), вторая часть — это полость между внешними стенками внутренней и наружной трубами, она часто называется компенсационной камерой.

Во внутренней трубе находится поршень, соединенный со штоком. В поршне расположен поршневой клапан, который обеспечивает перетекание масла из надпоршневого пространства в подпоршневое пространство во время работы амортизатора. Вся внутренняя труба заполнена маслом, также частично масло занимает и межтрубное пространство. В верхней части компенсационной камеры (со стороны выхода штока) находится воздух или азот под невысоким давлением (обычно от 2,5 до 5 атмосфер).

В донной части амортизатора и на конце штока расположены крепежные элементы — проушины или штоки, которые дополнительно комплектуются резиновыми втулками, шайбами или сайлентблоками. На штоке также обычно устанавливается кожух (или пыльник), обеспечивающий защиту сальникового узла от попадания пыли и воды. Кожух может быть металлическим или пластиковым.

Работает двухтрубный масляный амортизатор следующим образом. При наезде на неровность дороги колесо поднимается или опускается, вследствие чего поршень амортизатора движется вверх или вниз. При этом часть масла перетекает через поршневой клапан, а часть масла поступает из основной камеры в компенсационную камеру (или наоборот) через донный клапан. Так как масло имеет высокую вязкость, то энергия движения поршня переходит в тепловую энергию (в нагрев масла), и поршень затормаживается — происходит демпфирование, колебания, толчки или удары гасятся (их амплитуда и сила снижается).

Так как масло, как и любая другая жидкость, плохо сжимается, во время работы амортизатора необходимо предусмотреть возможность удаления его избытков из основной камеры и быстрого возврата назад. Эту задачу решает компенсационная камера, частично заполненная воздухом. Газы, в отличие от жидкостей, сжимаются легко, поэтому масло без труда вытесняется в компенсационную камеру. При сжатии воздуха его давление возрастает, и в дальнейшем, при падении давления масла в основной камере, этот воздух выдавливает излишки масла из компенсационной камеры.

Во время работы амортизатора масло нагревается, тепло от него частично отводится через контактирующую с окружающим воздухом компенсационную камеру. Также компенсационная камера решает и проблему расширения масла при нагреве.

Таким образом, двухтрубная конструкция с компенсационной камерой обеспечивает нормальную работу амортизатора в любых условиях, компенсирует изменение характеристик масла при нагреве, а также позволяет добиться большого хода поршня. Однако масляные амортизаторы имеют не только преимущества, но и ряд недостатков, о которых нужно сказать особо.

ОСОБЕННОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МАСЛЯНЫХ АМОРТИЗАТОРОВ

Ключевое преимущество масляных амортизаторов заключается в их простой и надежной конструкции. Амортизаторы данного типа могут исправно работать несколько лет, обеспечивая нормальные ходовые характеристики автомобиля, а при необходимости могут быть без особо труда отремонтированы или просто заменены в сборе.

Однако у двухтрубных амортизаторов есть и существенные недостатки. Главный из них — ухудшение характеристик при высоких нагрузках вплоть до полной потери работоспособности. При слишком активном движении поршня в масле образуются пузырьки воздуха, также масло смешивается с воздухом в компенсационной камере — в результате образуется суспензия, которая имеет значительно меньшую плотность и вязкость, чем у исходного масла. Конечно, в суспензию переходит не весь объем масла, но даже заполнение ею компенсационной камеры и частично основной камеры может привести к потере амортизатором демпфирующих качеств со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

С другой стороны, износ масляных амортизаторов происходит медленно и их характеристики ухудшаются плавно — водитель этого даже и не замечает. Поэтому в какой-то момент автомобиль может просто потерять управляемость из-за того, что амортизатор «неожиданно» перестал нормально выполнять свои функции.

Масляные амортизаторы чувствительны к ориентации в пространстве (а точнее — к направлению вектора силы тяжести). Транспортировать и хранить их следует только в вертикальном положении, а при эксплуатации наклон амортизатора не должен превышать 45°. А кроме того, перед установкой на автомобиль они нуждаются в специальной подготовке — прокачке.

Наконец, масляные двухтрубные амортизаторы лучше всего подходят для эксплуатации по ровным дорогам на умеренных скоростных режимах. На бездорожье они быстро выходят из строя, а на скоростных трассах не могут обеспечить необходимые ходовые характеристики и управляемость автомобиля. Однако большинство автомобиле на нашей планете эксплуатируются по более или менее хорошим дорогам на невысоких скоростях, поэтому масляные амортизаторы остаются вне конкуренции и, наверняка, еще многие десятилетия будут занимать наибольшую долю рынка.

ПОДГОТОВКА К ЭКСПЛУАТАЦИИ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ МАСЛЯНЫХ АМОРТИЗАТОРОВ

Современные масляные амортизаторы далеко ушли от своих предшественников — они более надежны и долговечны, и практически не требуют какого-либо специального технического обслуживания. Достаточно лишь периодически осматривать амортизаторы на предмет их деформаций, поломок, подтеков масла и т.д. При обнаружении неисправностей, либо при появлении признаков поломок («пробои» ходовой при наезде на неровности, чрезмерное раскачивание авто на неровностях и т.д.) амортизатор подлежит замене, при этом рекомендуется заменять амортизаторы в паре (то есть, ставить оба передних или оба задних амортизатора).

Перед установкой новый амортизатор обязательно следует прокачать. Это необходимо для устранения тех негативных явлений, которые могли возникнуть при долгой транспортировке и хранении амортизаторов в горизонтальном положении. Если амортизатор долго лежит и при этом подвергается колебаниям и вибрациям, в нем происходит перемешивание масла и воздуха, а после установки в компенсационной камере может вовсе не оказаться воздуха — это приведет к ухудшению работы амортизатора, и не факт, что со временем все придет в норму.

В общем случае прокачка проводится следующим образом:

1. 
   Поставить амортизатор штоком вниз, сжать его плавно и без рывков;
   
2. 
   Удерживать амортизатор в сжатом положении несколько секунд;
   
3. 
   Перевернуть сжатый амортизатор штоком вверх, удерживать в таком положении 3-6 секунд;
   
4. 
   Медленно и без рывков вытянуть шток вверх до упора;
   
5. 
   Перевернуть амортизатор штоком вниз, подождать 2-3 секунды;
   
6. 
   Повторить пункты 1-5 не менее 5 раз (лучше 6 или даже 8);
   
7. 
   Последний цикл прокачки завершить на пункте 4.
   

После прокачки следует сделать несколько резких движений штоком, и если движения штока плавные, ровные, без провалов на всем участке, то амортизатор можно ставить в подвеску. Прокачанный амортизатор нельзя наклонять и класть, он должен находиться в вертикальном положении вплоть до монтажа на машину. А монтаж выполняется только в положении «штоком вверх».

При правильной прокачке и установке амортизатор будет служить долго и надежно, обеспечивая необходимые ходовые характеристики и безопасность автомобиля в течение всего своего срока службы.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

На первых машинах амортизаторов не было вообще. Наряду с вагонами и железнодорожными локомотивами, большинство ранних моторных транспортных средств оснащались листовыми рессорами для снижения вибраций от дороги. Одним из их преимуществ было то, что трение между листьями служило своеобразным демпфером, исключающим ритмическую раскачку. Именно отсутствие этой характеристики у обыкновенных винтовых пружин не позволяло им стать основными частями подвески автомобиля. Недостатком рессорной подвески помимо её громоздкости было и то, что гашение колебаний происходило в обоих направлениях, что означает низкую комфортность рессорной подвески. Были попытки использовать и пружинную подвеску. Однако стало понятно, что машина на пружинах ритмически раскачивается от неровностей дороги. Автомобиль в любой момент мог буквально соскочить со своей траектории.  В силу этого стали конструировать отдельные демпферы (амортизаторы) для безопасности и комфорта, так как скорости экипажей с годами стремительно росли вверх. В 1901 К. Л. Хорок придумал конструкцию, которая по сути была гидравлическим демпфером в одном направлении. Считалось, что этот демпфер может иметь большое будущее для гонок благодаря своему лёгкому весу. Разрабатывались также амортизаторы в виде пакета сжатых фрикционных дисков. Во время работы подвески они с усилием поворачивались относительно друг друга, поглощая энергию вибрации. Но такие конструкции быстро изнашивались и перегревались.

Один из самых ранних производимых гидродемпферов был амортизатор Телеско, представленный в 1912 на Лондонском автосалоне «Olympia Motor Show» компанией «Polyrhoe». Это была пружина внутри телескопического блока с маслом, имеющего внутренний клапан, чтобы происходило затухание в направлении разрыва. Блок Телеско был установлен на заднем конце пластинчатой пружины вместо одной задней пружины на корпусе. Эту компоновку было легко применить к существующим транспортным средствам. Это означало, что теперь в устройстве пружин повсеместно стало появляться это вспомогательное устройство. В 1920 в качестве рабочего тела начали использовать жидкость, которая препятствовала излишней вибрации автомобиля, перетекая из одной ёмкости в другую через калиброванные отверстия. Такого рода гидравлический амортизатор может быть различной формы, но со временем очень популярными стали телескопические демпферы. Они имеют небольшую массу, компактные размеры и в то же время обладают высокой надёжностью и прекрасным охлаждением. Такие конструкции устанавливаются на транспортных средствах и сегодня.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Амортизатор служит в равной степени, как для безопасности, так и для комфортабельности движения, он должен предотвращать отрыв колес от дороги, то есть обеспечивать хорошее сцепление с дорожной поверхностью и препятствовать колебаниям кузова.

В процессе эксплуатации амортизаторы теряют работоспособность. Определение работоспособности амортизатора, установленного на автомобиль, создает определенные трудности. Проверять работоспособность следует только на специальных стендах. На стендах колесам сообщают колебания с их собственной частотой, и по амплитуде перемещений в зоне резонанса оценивают эффективность работы. Однако точную проверку регулировок можно осуществить лишь на снятом с автомобиля амортизаторе (или стойке), установив его на специальный стенд. Внешним осмотром можно определить лишь герметичность амортизаторов.

Ресурс амортизатора в первую очередь зависит от уплотнения, а ресурс последнего – в основном от состояния поверхности штока. Она должна быть твердой, чтобы пыль и грязь не могли оставить царапин, коррозионно-стойкой, чтобы не повредить уплотнение очагами коррозии, и возможно более гладкой для обеспечения малого трения скольжения. Соответственно, особое внимание следует уделить состоянию качеству защитных пыльников. Поэтому при покупке бывших в употреблении амортизаторов первыми признаками для выбраковки являются царапины и коррозия на штоке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   https://fb.ru/article/308220/smazochnyie-materialyi-i-tehnicheskie-jidkosti
   
2. 
   https://principraboty.ru/princip-raboty-amortizatora/#h2-34
   
3. 
   https://nivovod.ru/ekspluatatsiya-i-obsluzhivanie/kakie-byvayut-avtomobilnye-amortizatory-vidy-amortizatorov/