Як відомо, підвіска машини забезпечує пружний зв'язок між підресореними і безпружинні маси авто. До перших належить кузов з усім вмістом, рама і двигун, до других - колеса, мости і частина елементів самої підвіски. Якщо від пружного зв'язку відмовитися, тобто позбавити автомобіль підвіски, то все вертикальні переміщення колеса, що котиться по нерівностях дороги, викличуть точно такі ж за амплітудою переміщення тієї чи іншої частини автомобіля і, відповідно, людей, що знаходяться в ньому. Ви коли-небудь їздили на возі? Так ось, автомобіль без підвіски - те ж саме, хіба що пневматичні шини трохи пом'якшать хід.
Їздити з комфортом люди захотіли давно, коли ніяких автомобілів не було і в помині. Досить згадати ресорні екіпажі - карети. Зрозуміло, що при такій організації ходової частини (тобто за допомогою ресор) вертикальне переміщення колеса викличе стиснення пружного елемента. Таким чином, частина кінетичної енергії поштовху все ж дійде до кузова, а частина поглине пружним елементом підвіски. Але не безслідно: ця поглинена енергія викличе виникнення коливального процесу в підвісці. Якщо врахувати, що автомобіль продовжує рух, колесо наїжджає на все нові перешкоди (або провалюється в ями), то очевидно, що процес не припиниться ніколи. Більш того, можливий вхід системи в резонанс, що викличе додаткове розгойдування кузова і / або пробою підвіски.
Ви коли-небудь їздили на возі? Автомобіль без підвіски - те ж саме.
Поглинена енергія викличе виникнення коливального процесу в підвісці.
Поглинена енергія викличе виникнення коливального процесу в підвісці.
При коливаннях (розгойдуванні підресорених мас) сила тяжіння, що притискає колесо до дороги, виявляється мінливою, відповідно, змінюється і сила зчеплення. Таким чином, характеристики руху автомобіля будуть змінюватися з плином часу: як сила тяги при розгоні машини або гальмівна сила при його гальмуванні, так і курсова стійкість і якість керованості автомобіля.
Амортизатор покликаний приборкати виникає при роботі пружного елемента підвіски коливальний процес.
Амортизатор покликаний приборкати виникає при роботі пружного елемента підвіски коливальний процес.
Амортизатор покликаний приборкати виникає при роботі пружного елемента підвіски коливальний процес. Ми вже розібралися в тому, що крім зменшення розгойдування кузова, тобто поліпшення плавності ходу машини, його наявність дозволяє оптимізувати притиснення колеса до дороги. Спеціальні дослідження показали, що автомобіль з несправними амортизаторами окремих коліс гірше розганяється і має більший гальмівний шлях, а при маневруванні погіршується його стійкість.
Вище, говорячи про пружному елементі підвіски, ми згадували ресору. Листова ресора - це приватні випадок і далеко не найгірший з точки зору демпфірування коливань підвіски.
Листова ресора - це приватні випадок і далеко не найгірший з точки зору демпфірування коливань підвіски.
Листи при роботі ресори труться одна об одну, що обумовлює досить слабку інерційність коливального процесу, який виник в підвісці. Набагато гірші справи з крученими пружинами, які зараз застосовуються повсюдно. Будучи стислій або розтягнутої після припинення зовнішнього впливу пружина здатна коливатися досить довго, поступово витрачаючи запасені енергію. Гарна ілюстрація цього процесу - відома іграшка «чортик на пружинці».
Отже, гасити коливання підвіски або розсіювати енергію стисненого / розтягнутого пружного елемента покликані амортизатори. З'явилися вони на машинах давно. Як вони виглядають зараз, знають, напевно, все - це довгі телескопічні стійки.
Наприклад, фрикційні дискові демпфери гасили коливання за рахунок сили тертя, що виникає між дисками, стисливими болтом з пружиною. Таким чином, енергія коливального руху підвіски переводилася в тепло. Цей основний принцип зберігся і донині. Дисковий демпфер, або амортизатор, чинив опір роботі підвіски як при ході стиснення, так і при ході відбою.
Причому, цей опір був однаковим. Інакше кажучи, амортизатор був двосторонньої дії з симетричною характеристикою. Щоб гасити сильну розкачку, диски доводилося підтискати, що, в свою чергу, призводило до збільшення жорсткості підвіски.
Але існують також амортизатори односторонньої дії, які працюють тільки на відбій і не впливають на роботу підвіски при ході стиснення.
Не відразу амортизатори постали у звичному для нас вид.
Досить швидко механічні фрикційні демпфери поступилися місцем гідравлічним, в яких енергія коливань перетворюється також в тепло, але тільки виділяється воно не при сухому терті, а при перетікання рідини певної в'язкості через отвори і зазори каліброваного перетину. Одним словом, не відразу амортизатори постали у звичному для нас вид. Відомі лопатеві (крильчасті) гідравлічні амортизатори, в яких демпфірування коливань відбувається за рахунок повороту лопатей з каліброваними отворами в корпусі, заповненому в'язкою рідиною.
Потім з'явилися важільні амортизатори, де циліндр з двома поршнями, забезпеченими клапанами, розміщувався на рамі авто, а поршні переміщалися за допомогою кулачка, пов'язаного з мостом машини важелем. Наприклад, такі амортизатори ставилися на ГАЗ-69. Не варто думати, що подібна конструкція залишилася в далекому минулому: важільні амортизатори до сих пір застосовуються на деяких зразках військової техніки, що мають незалежну підвіску.
Звичайно, всі ми звикли до телескопічним амортизаторам. Але останнім часом все тільки і говорять, що про газові. Строго кажучи, термін хибний, оскільки в цих амортизаторах працює все та ж рідина, а не газ. Але спочатку розповімо про класичні гідравлічних амортизаторах, які все ще широко застосовуються на автомобілях.
Класичний гідравлічний амортизатор складається з циліндра, вставленого в трубу. Зазор між цими деталями утворює компенсаційну камеру. У циліндр вставляється поршень, шток якого з'єднується з нерухомою частиною підресореною маси (рама, кузов авто). Низ зовнішньої труби пов'язаний з непідресореної масою автомобіля (мостом, важелем незалежної підвіски). У поршні і в нижній частині циліндра є перепускні і розвантажувальні клапани, а також калібровані отвори.
Класичні гідравлічні амортизатори все ще широко застосовуються на автомобілях.
Класичні гідравлічні амортизатори все ще широко застосовуються на автомобілях.
При ході стиснення (колесо наїжджає на виступ дорожнього полотна) поршень вдвигается в циліндр і амортизатор стискається. При цьому робоча рідина перетікає через отвори і клапан у поршні в надпоршневую порожнину. Оскільки частина обсягу циліндра тепер займає вдвінувшійся шток, надлишок рідини через отвір в нижній частині циліндра видавлюється в компенсаційну камеру. При ході відбою (колесо з'їжджає з виступу або провалюється в яму) процес розвивається у зворотному порядку, тільки рідина тепер йде через інші клапани і перепускні отвори з іншої пропускною спроможністю. Тому опір амортизатора при ході стиснення і відбою не однаково: він легше стискується, ніж розтискається, не даючи кузову розгойдатися. При різких ударах колеса про дорогу сила опору амортизатора обмежується завдяки відкриттю розвантажувальних клапанів, що знижує вплив на підресорену масу.
A. - однотрубний газовий,
B. - двотрубний масляний,
C. - двотрубний газовий,
D. - газовий з виносної камерою
Як бачимо, все досить просто. Характеристики амортизаторів залежать, в першу чергу, від підбору перерізів перепускних каналів і клапанів, ну і, зрозуміло, від в'язкості рідини.
Здавалося б, в'язкість рідини повинна бути постійною величиною. Однак при інтенсивній роботі підвіски рідина настільки інтенсивно змінює рівень в компенсаційній камері, що мимоволі починає змішуватися з наявними в ній повітрям.
Замість однорідної рідини певної в'язкості виходить піна, що має зовсім іншу щільність. Вона потрапляє в циліндр, і характеристика амортизатора різко змінюється: сила опору на штоку практично зникає. Конструктори цей неприємний ефект помітили давно і стали в компенсаційну камеру закачувати інертний газ азот під тиском 4-20 атм. Таке рішення покладено в основу гідравлічного амортизатора з газовим підпором, в якому процес змішування рідини на основі мінерального масла з газом йде набагато менш інтенсивно, ніж в конструкції першого типу. Демпфірування поліпшується, але вивести його на якісно новий рівень дозволило впровадження в підвіску гідропневматичних амортизаторів, іменованих в народі «газовими».
Гідропневматичні амортизатори називають в народі «газовими».
Зовні вони такі ж, як і гідравлічні, але різниця полягає в тому, що зовнішня труба в них є також робочим циліндром, тобто застосовується так звана «однотрубна схема».
Всі клапани і канали тут знаходяться на поршні, а зміна обсягу циліндра (за рахунок появи і зникнення в ньому штока) компенсується переміщенням розділового поршня. Так він називається тому, що ділить циліндр на дві порожнини - гідравлічну і пневматичну. В останній знаходиться інертний газ під тиском 20-30 атм. Оскільки рідина і газ тепер розділені плаваючою перегородкою, їх змішування неможливо, тому характеристика амортизатора стає стабільною.
При інтенсивній роботі амортизатора рідина, з великою швидкістю перетікаючи туди-сюди, нагрівається. При цьому гідропневматичний амортизатор з одного трубою (циліндром) охолоджується набігаючим повітрям або дощовою водою, що летить з-під коліс автомобіля. Такий амортизатор краще двотрубного. Є у цієї схеми й інші переваги, які забезпечили газовим (гідропневматичним) амортизаторам широке поширення, хоча вони і дорожче гідравлічних.
Амортизатори з виносними камерами
Останнім часом в моду входять амортизатори з виносними камерами, а в спорті без них взагалі нікуди. По суті це гідропневматичний амортизатор, тільки компенсаційна газова порожнина у нього виконана у вигляді окремого циліндра. У ньому і ходить поршень-роздільник.
Амортизатор з виносної камерою по суті - гідропневматичний амортизатор, компенсаційна газова порожнина якого виконана у вигляді окремого циліндра.
Амортизатор з виносної камерою по суті - гідропневматичний амортизатор, компенсаційна газова порожнина якого виконана у вигляді окремого циліндра.
З основною циліндром виносна камера з'єднується шлангом. При такій схемі і гідравлічну, і газову порожнини амортизатора можна зробити великими при збереженні габаритів амортизаторной стійки. Це сприятливо позначається на температурному балансі системи - такі амортизатори менш схильні до перегріву, ніж звичайні. Крім того, стає можливим збільшити робочий хід амортизатора.
Ще одна істотна перевага амортизаторів з виносної камерою - порівняно легке регулювання жорсткості амортизатора завдяки розміщенню регульованих клапанів на сполучному шлангу (штуцере).
Суттєва перевага амортизаторів з виносної камерою - порівняно легке регулювання жорсткості.
Взагалі, ідея створити амортизатор, характеристики якого можна змінювати, займала розуми конструкторів давно. Був запропонований варіант зі зміною тиску газового підпору (характерний приклад - амортизатори з підкачкою). Інший шлях - зміна настройки клапанів, для чого створювалися складні механічні пристрої, що вбудовуються в шток поршня. Потім замість звичайних механічних клапанів з'явилися електромагнітні, відкриваючи або закриваючи які за допомогою електричного імпульсу, можна змінювати характеристики роботи амортизаторів. Розроблено системи, в яких взагалі немає звичних клапанів, і демпфірування відбувається за рахунок зміни в'язкості самої рідини. Вона, зрозуміло, тут не проста, а магнітореологіческой. Вона здатна змінювати свою в'язкість під впливом електромагнітного поля, що генерується спеціальними котушками. Звичайно, це все складні, дорогі системи, тому такі амортизатори - доля автомобілів високого класу, забезпечених так званої активної підвіскою.
Що стосується позашляховиків, то різні виробники встановлюють різні амортизатори на різні моделі. Якщо ви хочете налаштувати підвіску під себе, то потрібно враховувати і конструктивні особливості підвіски, і ваші побажання до неї. Як правило, на короткоходних підвісках (а такими є більшість незалежних підвісок) краще себе зарекомендували газонаповнені амортизатори, тому що вони більш стабільні при тих навантаженнях, які випадають на їх частку.
На длінноходниє підвісках непогано працюють звичайні гідравлічні амортизатори, тому що їх жорсткість на відбій якраз дозволяє «заспокоїти» коливається пружину.
На длінноходниє підвісках, де амортизатори мають великий об'єм рідини і можливість кращого охолодження, непогано працюють звичайні гідравлічні амортизатори, тому що їх жорсткість на стиск невисока і вони не посилюють таким чином і без того потужну довгу пружину, але їх жорсткість на відбій якраз дозволяє «заспокоїти» коливається пружину. Таким чином, підвіска виходить енергоємної і комфортною.
Якщо ви хочете налаштувати підвіску під себе, то потрібно враховувати і конструктивні особливості підвіски, і ваші побажання до неї.
Якщо дозволяють фінанси, то можна замовити амортизатори штучного виготовлення, які використовуються в автоспорті. Вони робляться і налаштовуються під конкретний автомобіль і конкретного водія, що дозволяє домогтися фантастичних результатів у порівнянні з будь-якою (навіть тюнинговой) підвіскою. У будь-якому випадку, перед установкою амортизатора краще отримати консультацію у фахівців.