CC BY
90
Вдовикина О.А., Вдовикин А.И., Умрихин Р.В. К ВОПРОСУ НАДЕЖНОСТИ И КАЧЕСТВА АМОРТИЗАТОРОВ
Амортизатор служит в равной мере как для безопасности, так и для комфортабельности движения, он должен предотвращать отрыв колес от дороги и препятствовать колебаниям кузова.
Амортизаторы гасят колебания подрессоренной и неподрессоренной масс автомобиля за счет дросселирования жидкости через калиброванные отверстия в специальных шайбах. Образующаяся теплота трения
жидкости рассеивается через корпус амортизатора. В независимых подвесках амортизатор часто использу-
ют как направляющий элемент [1].
Для автомобильных амортизаторов бывает весьма трудно определить работоспособность, допустимость и пригодность, поскольку они установлены в местах, не доступных для простого осмотра. Обозначение на них, хотя и нанесено, обычно покрыто грязью, так что прочитать его невозможно. Кроме того, для большинства амортизаторов определить их допустимость и пригодность для данного автомобиля в случае заме-
ны можно лишь по справочнику. Точную проверку регулировок можно определить только на снятом с автомобиля амортизаторе на специальных стендах. Внешним же осмотром можно выявить неисправный амортизатор только при нарушении его герметичности.
В связи с этим автомобилей с дефектными амортизаторами на дорогах больше, чем с негодными шинами. По данным немецких исследователей еще в 1972 году более чем на 30 % всех проверенных автомобилей был неисправен хотя бы один амортизатор, а на 3 % - три и даже все четыре [2].
Позже при обследовании на стенде было выявлено 38,8 % автомобилей, имеющих по крайней мере один неисправный амортизатор. Меры, принятые Союзом работников технического надзора ФРГ, привели к тому, что в 1980 году при аналогичных исследованиях снижение эффективности по крайней мере на одном амортизаторе было выявлено у 13,6 % обследованных автомобилей, а в 1981 году аналогичный дефект был обнаружен лишь у 4,3 %.
По данным этих же исследований потеря эффективности демпфирования реже всего отмечается на автомобилях, имеющих пружинные и амортизационные направляющие стойки, что, впрочем, очевидно, так как такие конструкции - более жесткие.
Следует отметить, что немецкие производители амортизаторов и автомобилей отвергают проверку работоспособности амортизаторов методом раскачивания кузова, отмечая следующие причины, приводящие к ошибкам. Во-первых, у автомобилей, имеющих шарниры с легким перемещением и амортизаторы с прогрессивной характеристикой, при малых скоростях даже при исправных амортизаторах кузов будет раскачиваться по причине малого демпфирования (ошибка первого рода - отвергается верная гипотеза). Во-вторых, при неисправных амортизаторах в случае большого сопротивления в шарнирах подвески, вызванном длительной эксплуатацией, собственного трения может оказаться достаточно для эффективного гашения колебаний низкой частоты (ошибка второго рода - принимается неверная гипотеза) .
Таким образом, вопрос надежности остается актуальным для этого вида изделий, особенно в связи с возрастанием интенсивности и скоростей движения.
Общие требования к амортизаторам можно сформулировать следующим образом:
- обеспечение плавности хода автомобиля, его устойчивости и управляемости;
- уменьшение крена кузова при резком торможении и разгоне;
- предотвращение отрыва колес от дороги при толчках.
Классификация амортизаторов может быть проведена по различным признакам [1].
По принципу действия амортизаторы подразделяются на два типа:
- амортизаторы одностороннего действия, которые гасят колебания при ходе отбоя рессоры,
- амортизаторы двустороннего действия, которые гасят колебания и при сжатии, и при ходе отбоя
рессоры.
По конструкции амортизаторы подразделяются на два типа:
- рычажные;
- телескопические.
Телескопические амортизаторы в свою очередь могут быть двухтрубными и однотрубными.
По применяемому материалу сжатия амортизаторы подразделяются на три типа:
- жидкостные;
- газонаполненные;
- комбинированные.
Рычажный амортизатор одностороннего действия демпфирует только ход отбоя. Рычажные амортизаторы устанавливались на автомобилях с жесткой подвеской и небольшими скоростями движения. Такие автомобили не требовали высокого качества демпфирования, для обеспечения безопасности движения хватало простых и компактных рычажных амортизаторов. В 1937 году фирмой «Ауто Унион» был применен конструктивный принцип, согласно которому рычаг амортизатора служит одновременно верхним рычагом подвески. В ФРГ установка рычажных амортизаторов на новых автомобилях прекращена в 1953 г., однако их еще можно было найти на английских автомобилях. В России рычажные амортизаторы устанавливались на автомобилях «Победа» и «Волга» ГАЗ21 первой модификации.
Преимущества рычажных амортизаторов:
- компактность;
- возможность использовать рычаг амортизатора одновременно в качестве поперечного рычага подвески;
- для крепления корпуса амортизатора на раме или кузове достаточно всего двух болтов;
- возможность применения простого передаточного механизма для соединения конца рычага с поперечным или продольным рычагом подвески или с балкой;
- наличие внешней регулировки.
Недостатки рычажных амортизаторов:
- большая масса;
- высокая стоимость изготовления из-за обработки резанием почти всех деталей;
- весьма большие внутренние силы на кулачке и в опорах рычага;
- неблагоприятное передаточное отношение ( / « 5 ) между концом рычага и точкой контакта кулачка с поршнем приводит к появлению высоких внутренних давлений и неудовлетворительному демпфированию колебаний колес при жестких шинах и высоких скоростях движения.
Разработка двухтрубных телескопических амортизаторов началась около 1938 года, а однотрубных -примерно на 10 лет позже.
Общие достоинства телескопических амортизаторов:
- более высокая эффективность по сравнению с рычажным амортизатором;
- меньшая масса;
- более низкое давление;
- значительный ресурс;
- более низкая стоимость, так как обработка резанием необходима небольшому числу деталей.
Достоинства двухтрубных амортизаторов:
- меньшая длина по сравнению с однотрубными;
- меньшая стоимость по сравнению с однотрубными;
- не требуют применения дорогого уплотнения штока.
Недостатки двухтрубных амортизаторов:
- ограничение уровня жидкости в компенсационной полости для предотвращения подсасывания воздуха в рабочую полость в условиях отрицательных температур (-40о) или при полностью выдвинутом штоке;
- увеличение передаточного отношения для разноименного хода подвески вызывает ухудшение демпфирования поперечных угловых колебаний, особенно при высоком кузове;
- ограничение на установку - угол наклона не должен превышать 45о.
Достоинства однотрубных амортизаторов:
- возможность установки в любом положении (угол наклона 0...90°) при наличии разделительного поршня;
- хорошее охлаждение обдуваемого цилиндра газонаполненных амортизаторов;
- снижение внутреннего давления за счет увеличения диаметра поршня при том же диаметре внешней трубы;
- отсутствие вспенивания жидкости за счет внутреннего давления, что обеспечивает демпфирование даже небольших высокочастотных колебаний.
Недостатки однотрубных амортизаторов:
- опасность разгерметизации;
- большая стоимость по сравнению с двухтрубными, вызванная более высокой точностью изготовления и необходимостью герметизации газонаполненных амортизаторов;
- большая длина по сравнению с двухтрубными;
- значительное увеличение выталкивающей силы на штоке при нагреве;
- уменьшение хода отбоя и увеличение высоты центра масс кузова.
В настоящее время на автомобилях устанавливаются телескопические амортизаторы, хотя по сравнению с рычажным телескопический амортизатор требует больше места по длине при установке.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автомобили /Под ред. А.В. Богатырева. - М.: КолосС, 2002. - 496 с.
2. Й. Раймпель. Шасси автомобиля: Амортизаторы, шины и колеса /Пер. с нем. В.П. Агапова. Под ред. О.Д. Златовратского. - М.: Машиностроение, 1986. - 320 с.
