CC BY
39
Вдовикина О.А., Умрихин Р.В. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ АМОРТИЗАТОРОВ
В современных транспортных средствах применяют в основном телескопические двухтрубные амортизаторы, так как у них небольшие давление (2,5...5 МПа по сравнению с рычажными, у которых давление 10...20 МПа) и масса, значительный ресурс, а допустимый угол наклона менее 45о. Для однотрубных амортизаторов возможна установка их в любом положении (0...90о), двухтрубные амортизаторы имеют в этом смысле ограничения.
Современная автомобильная промышленность предлагает специальные исполнения, использующие запатентованные решения. Немецкая фирма «Боге» предлагает устанавливать, например, в подвеске на продольных рычагах или в подвеске прицепа более дешевые и короткие двухтрубные амортизаторы специального исполнения с газовым элементом (рис. 1) [1].
Этот элемент располагается в увеличенной компенсационной полости и допускает установку амортизатора в любом положении за счет того, что компенсационная полость может быть целиком заполнена жидкостью. Газовый элемент выполнен из нейлонового мешка, заполненного газом Фреон-13 (название, используемое в ФРГ). Продолжительное время он может выдерживать температуру от -20 °С до + 80 °С, кратковременно - до + 120 °С. Очевидно, для климатических условий России нижний предел недостаточен. Опыт эксплуатации таких амортизаторов в Германии показывает, что вспенивания масла не происходит даже в экстремальных условиях.
Аналогичная идея, но в принципиально другом исполнении запатентована в СССР в 1988 году (Могилевский машиностроительный институт) . Гидропневматический амортизатор имеет полый цилиндр, заполненный газом более высокого давления, чем в гидрогазовом аккумуляторе. В полости цилиндра коаксиально установлены сильфоны, соединенные с полостью гидроцилиндра, за счет увеличения объема которых происходит гашение динамических нагрузок (рис. 2) [2].
I
Рис. 2
По мнению авторов изобретения амортизатор такой конструкции эффективно гасит толчки и не допускает увеличения крена подрессоренных масс, что позволяет сохранять безопасность движения при прохождении поворотов на повышенных скоростях.
Существует ряд разработок с дополнительными плавающими поршнями.
Обе конструкции содержат элементы, наполненные газом или жидкостью под давлением, поэтому особые требования предъявляются к материалам, из которых они изготовлены. При нарушении целостности этих элементов эффект исчезает и неизвестно, как ведет себя поврежденный амортизатор.
В транспортных средствах с меняющейся подрессоренной массой (автобусы, контейнеровозы, трейлеры и т.д.) наиболее часто применяются упругие пневматические элементы, обладающие нелинейной характеристикой, параметры которой можно менять за счет изменения давления.
Интересное решение, использующее перспективный класс материалов - дискретные среды - было запатентовано в 1984 году сотрудниками Брянского института транспортного машиностроения. Упругий пневматический элемент, выполненный из резинокордной оболочки, содержит коаксиально расположенные кольцевые камеры, разделенные решетками и заполненные сыпучими материалами (рис. 3) [3].
Рис. 3
По мере удаления от центра удельный вес среды увеличивается, а размер фракций уманьшается. По мнению авторов изобретения дискретная среда поочередно переходит в состояние виброкипения в зависимости от изменения частоты внешнего возмущения, которая совпадает с одной из собственных частот фракций. Таким образом диапазон частот гашения колебаний расширяется за счет поочередного включения в работу всех слоев. Настройка осуществляется подбором размера и удельного веса фракций в ходе испытаний.
Идея устройства заслуживает внимания, так как упругие пневматические элементы проще в изготовлении и эксплуатации и достаточно ремонтопригодны.
Требует выяснения вопрос о значении резонансных частот дискретных сред. Испытания по определению частот виброкипения ряда дискретных сред показали схожесть результатов - частоты виброкипения лежат в достаточно узком диапазоне (20...60 Гц) и весьма слабо зависят от размеров фракций (0,5...5 мм) и плотности материала полимерной среды (150.900 кг/м3) [4].
Перспективной представляется конструкция, сочетающая в себе достоинства рассмотренных вариантов и свободная от их недостатков.
ЛИТЕРАТУРА
1. О.Д. Златовратского. - М.: Машиностроение, 1986. - 320 с.
2. А.С № 1421550 А1, 07.09.88. №3.
3. А.С. № 1074740 А, 23.02.84. №7.
4. О.А. Вдовикина, Р.В. Умрихин. Инновационная методика определения диссипативных свойств дискретных рабочих сред // Новые технологии в образовании, науке, экономике. Труды ХХ Международного симпозиума (г. Сидней, Австралия). - М.: ИИЦ Фонда поддержки вузов, 2008. - С. 34.37.
