Принципы работы амортизаторов. Разновидности, недостатки и преимущества амортизаторов
Амортизатор – упругий элемент автомобильной подвески
В основе подвески автомобиля, произведенного в любой период времени, всегда является один из упругих элементов – это может быть торсион, рессора или пружина. Последнее, к слову, наиболее распространено в современных моделях авто. По сути, все указанные конструкции способны прекрасно выполнять свою основную роль – смягчать толчки, которые вызваны разнообразными неровностями дорожного покрытия или неравномерным движением транспортного средства. Более того, для всех этих систем характерен один весьма заметных недостаток – полученная ими в результате внешнего воздействия кинетическая энергия всегда будет запасаться в упругом элементе подвески и вызывать ответное колебание. Разумеется, колебания, которые возникают в подрессоренной части транспортного средства, снижают комфорт для водителя и пассажиров, а также негативно влияют на безопасность движения.
Амортизаторы – для чего они нужны
Для того, чтобы обеспечить эффективное гашение возникающих на упругих элементах подвески колебаний, принято использовать амортизаторы. Самыми распространенными на сегодняшний день являются гидравлические амортизаторы, потому как в роли основного рабочего элемента в таких амортизаторах всегда выступает жидкость. Нередко амортизаторы подобной конструкции называют масляными, потому как амортизационная жидкость, которая используется в них, представлена в виде специального масла. К слову, к гидравлическим амортизаторам принято относить также и газонаполненные системы.
Основы конструкции амортизатора
По своей конструкции любой из возможных гидравлических амортизаторов состоит из цилиндра, который заполнен рабочей амортизирующей жидкостью, а также поршня, помещенного внутрь этого самого цилиндра. Внутренняя часть поршня обладает определенным количеством узких отверстий, предназначенных для постепенного прохождения через них масла. Под воздействием закрепленного на кузове автомобиля штока поршень перемещается вдоль оси, при этом, цилиндр амортизатора закреплен к подвижной части автомобильной подвеске, представленной виде опоры подшипника колеса или рычага.
Принцип работы амортизатора
Основной принцип работы гидравлического амортизатора представлен в виде демпфирования колебаний, возникающих при движении транспортного средства. Обеспечено это посредством прохождения масла через поршневые клапаны. В этом случае механическая энергия, возникающая при колебаниях упругих элементов автомобильной подвески, преобразуется в нагрев рабочей жидкости внутри амортизатора. Именно благодаря сильному гидравлическому сопротивлению, которое демонстрирует масло в амортизаторе, большинство колебательных процессов затухают, практически не начавшись.
Основные проблемы, которые могут возникнуть при работе амортизатора
Стоит понимать, что в процессе сжатия, происходящем в гидравлическом амортизаторе, в его цилиндр всегда будет входить часть поршневого штока, что приводит к снижению рабочего объема. Поскольку масло, используемое в амортизаторах, практически не способно сжиматься, приходиться дополнительно прибегать к использованию специальных устройств, призванных компенсировать объем, занимаемый поршневым штоком. В непосредственной зависимости от конструкции данных устройств сегодня можно выделить два вида гидравлических амортизаторов:
- однотрубные амортизаторы;
- двухтрубные амортизаторы.
Двухтрубный амортизатор
С целью обеспечения дополнительного объема в конструкции двухтрубного амортизатора принято использовать дополнительные, соосные основному, цилиндры с несколько увеличенным диаметром. В момент сжатия амортизатора такой конструкции, часть его рабочей жидкости будет проходить через поршневые отверстия в пространство прямо над поршнем. Оставшаяся часть масла, объем которой соответствует объему, вытесненному входящим в цилиндр амортизатора штоком, будет вытеснена из основного цилиндра во вторичный благодаря расположенному в его донной части клапану. В момент отбоя (растяжения) амортизатора этот процесс повторяется, только уже в противоположном направлении. Отличие в двух этих фазах может состоять лишь в том, что в момент сжатия амортизатора основные нагрузки приходятся на клапан, а в момент растяжения – именно на сам поршень.
Однотрубный газонаполненный амортизатор
Однотрубные амортизаторы в качестве компенсационной системы используют часть цилиндра, заполняемую газом под повышенным давлением. В качестве наполнителя в таких амортизаторах, как правило, выступает нейтральный азот, который закачивается под давлением до 20 кгс на квадратный сантиметр. Невзирая на то, что подобные амортизаторы сегодня чаще всего называют газовыми, в качестве основного рабочего тела в них также применяется масло, а никак не газ. Сжатие газа в этом случае направлено лишь на компенсацию объема цилиндра, который вытесняется поршневым штоком. Газ, который используется в однотрубных газонаполненных амортизаторах, закачивается в отдельную камеру и всегда отделен от основной рабочей части цилиндра посредством специального разделительного поршня. В то же самое время, по сравнению с двухтрубными гидравлическими амортизаторами, вся нагрузка при демпфировании возникающих колебаний на обоих рабочих фазах газонаполненного однотрубного амортизатора постоянно ложится на основные поршневые клапаны. В целом же, обе распространенные конструкции амортизаторов обладают своими достоинствами и недостатками.
Основные преимущества и недостатки двухтрубного амортизатора
Начнем, пожалуй, с основного недостатка двухтрубного гидравлического амортизатора, который заключается в кавитации (вспенивании) основной рабочей жидкости (масла). Данный эффект возникает при достаточно интенсивной работе самого амортизатора. Более того, сечение основного цилиндра (то есть, его рабочая площадь) в амортизаторах подобного типа оказывается меньше, чем в случае с однотрубным амортизатором. Эта особенность приводит к заметному снижению эффективности работы амортизатора при незначительных колебаниях поршневого штока, то есть, при движении по дорожным покрытиям с небольшими неровностями. Кроме того, двухтрубные гидравлические амортизаторы, как оказалось, являются очень восприимчивыми к особенностям их расположения. Так, если установить подобные амортизаторы под углом более 45 градусов, воздух, расположенный в их компенсационных камерах рискует попасть в основной цилиндр, что приведет к значительным нарушениям в работе. Что же касается преимуществ двухтрубных амортизаторов, то здесь, прежде всего, стоит отметить их невысокую стоимость, благодаря чему они обрели большую популярность и сегодня устанавливаются на подавляющее большинство серийно выпускаемых автомобилей.
Основные преимущества и недостатки однотрубного газонаполненного амортизатора
Разумеется, не обошлось без определенных недостатков и в конструкции однотрубных газонаполненных амортизаторов. Самая заметная проблема здесь заключается в том, что производство амортизаторов подобного типа требует к себе предельной точности, что, естественно, находит четкое отражение в их конечной стоимости. К примеру, для обеспечения соответствующего уплотнения штока, его поверхность не может обладать шероховатостью более 0,1 микрон. Второй недостаток однотрубного газонаполненного амортизатора – это его длина, которая значительно больше, чем у двухтрубных конструкций. Кроме всего прочего, при очень толстом поршневом штоке и высоких смещениях самого поршня, камера, наполненная газом, начинает играть роль своего рода дополнительной пружины – это приводит к неблагоприятным эффектам, отражающимся на качестве управляемости транспортного средства в самых разных режимах движения.
К слову, невзирая на ряд недостатков, характерных однотрубным газонаполненным амортизатором, и даже не смотря на их относительно высокий ценник, данные конструкции на практике демонстрируют более высокие технические параметры, чем двухтрубные амортизаторы. Чрезвычайно важным можно назвать тот факт, что однотрубный амортизатор способен работать в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации и справляться с критическими и экстремальными нагрузками. Именно благодаря такой особенности большинство современных спортивных автомобилей оснащается именно газонаполненными однотрубными амортизаторами. Более того, гидравлические характеристики пневматических однотрубных амортизаторов обладают более жестким характером, чем обеспечивается значительно более уверенный контакт колес транспортного средства с покрытием дороги. Стоит ли говорить, что это положительно влияет на плавность хода автомобиля, его управляемость, топливную эффективность и экономичность, эффективность работы тормозной системы и общую устойчивость при движении на самых разных скоростях и дорожных покрытиях.
Газонаполненный амортизатор с выносным резервуаром
Технологии, как известно, не стоят на месте и постоянно развиваются. Этот неоспоримый постулат современной промышленности нашел яркое отражение и в развитии газонаполненных амортизаторах. Так, на свет появилась специальная спортивная версия подобных систем с выносным резервуаром. Выносные камеры таких амортизаторов позволяют добиться значительного повышения рабочего объема масла и газа, что оказывается положительное влияние на общие технические характеристики в работе амортизаторов. Так, это позволяет значительно облегчить охлаждение амортизаторов. Более того, системы клапанов, которыми соединяется рабочий цилиндр газонаполненного амортизатора с дополнительной выносной камерой, дает возможность производить максимально точные независимые регулировки по усилию отбоя и сжатия. По сути дела, конструкция газонаполненных амортизаторов с дополнительной выносной камерой – это своего рода симбиоз из важнейших преимуществ двухтрубных и однотрубных амортизаторов.
Жаль только, что при всех указанных преимуществах и реально рекордной эффективности в работе, газонаполненные амортизаторы с выносным резервуаром стоят очень дорого, что существенно ограничивает возможности их практического применения на серийных моделях автомобилей.
Двухтрубный гидропневматический амортизатор
В роли наиболее разумного, практичного и оптимального компромисса между возможностями классического гидравлического двухтрубного амортизатора и газонаполненного однотрубного амортизатора способен выступить гидропневматический двухтрубный амортизатор. В этом типе конструкции используется закачанный под относительно небольшим давлением (около 4 атмосфер) инертный газ, что позволяет добиться значительного повышения эффективности ее работы. Кроме всего прочего, благодаря разделению рабочей жидкости и резервуара посредством инертного газа (как правило, азота), исключаются риски образования эффекта вспенивания (кавитации) рабочей жидкости в цилиндре. Отметим также, что основные гидравлические характеристики гидропневматического двухтрубного амортизатора, оснащенного газовым подпором пониженного давления, почти полностью идентичны характеристикам, которые демонстрируют однотрубные газонаполненные амортизаторы, газовый подпор в которых закачан под более высоким давлением. В то же самое время, производство амортизаторов этого типа совсем не требует к себе каких-то чрезвычайно сложных подходов, высокотехнологичного оборудования или высокоточных деталей. Это позволяет сохранить цену на гидропневматические амортизаторы в разумных пределах, не сильно превышающих стоимость самых доступных на сегодня классических двухтрубных пневматических систем.
Амортизатор спортивный с выносным резервуаром МХ6 27,5″ — ProComp
Описание:
Однотрубные амортизаторы серии МХ6 разработаны с учетом многолетнего опыта участия команды ProComp в автомобильных соревнованиях самого высокого уровня. Вся серия амортизаторов делится на три основные группы: первая, состоит из амортизатороа МХ-6 без расширительного бачка и, в свою очередь, делится на две части (амортизаторы, спроектированные под конкретный автомобиль и имеющие клапана отбоя и сжатия подобранные под их вес и особенности работы подвески для максимального комфорта, управляемости и нагрузочной способности, и универсальные амортизаторы). Инверсная конструкция креплений амортизаторов MX6 уменьшает неподрессоренную массу и защищает корпус амортизатора от повреждений. Эта конструкция также позволяет облегчить установку без проблем со свободным местом в современных моделях внедорожников. Амортизаторы разработаны для большинства популярных моделей, включая лифтованные внедорожники и пикапы.Вторая, состоит из амортизаторов МХ-6 с дополнительным расширительным бачком. Амортизаторы MX6R с выносным резервуаром за счет большего количества масла и лучшего его охлаждения выводят превосходные технические характеристики амортизаторов MX6 на новый уровень надежности и комфорта. Данная линейка чаще всего используется при создании подвесок тяжелых внедорожников и спортивных болидов. И, наконец, третья: высококлассные амортизаторы MX 2.75C и MX 2.75CR Coil Over (Койл Овер). Эти амортизаторы собираются вручную из высококачественных материалов и компонентов и спользуются в наиболее современных подвесках ПроКомп. В настоящее время, амортизаторы разработаны для лифт комплектов Pro Comp на 05-10 Ford Super Duty, 07-10 GMC/Chevrolet, 06-10 Dodge 1500 4×4, Nissan Titan/Armada, 05-10 Toyota Tacoma и 07-10 FJ Cruiser.
Сделайте еще один шаг к качеству, и точности настройки подвески с амортизаторами MX6 от всемирно известного производителя ProComp.
Свойства товара
Конструкция амортизатора — Однотрубный
Рабочее вещество — Жидкость (масло) с газовым подпором
Расширительный бачек — Есть (отдельный)
Назначение — Универсальный
Длинна в сжатом состоянии — 17.00″ (432 мм)
Длинна в разжатом состоянии — 27.50″ (699 мм)
Тип верхнего крепления — Ухо (салейнтблок)
Тип нижнего крепления — Ухо (салейнтблок)
Диаметр корпуса — 2.0″ (51 мм)
Диаметр штока — 9/16″ (14.3 мм)
Диаметр пружин (COIL OVER) — Не устанавливаются
Цена за — Штуку
Вес (кг) 4.25
Разновидности амортизаторов, принцип работы.
Принцип работы амортизаторов. Виды амортизатров — преимущества и недостатки
Амортизаторы.
Упругие элементы подвески.
Основой подвески любого современного автомобиля является упругий элемент — пружина, рессора или торсион. Хотя эти конструкции прекрасно справляются со своей основной задачей — смягчением толчков, вызванных неровностями дороги и неравномерностью движения, всем им присущ один существенный недостаток. Полученная в результате механического воздействия кинетическая энергия запасается в упругом элементе и вызывает ответные колебания. Естественно, возникающие колебания подрессоренной части автомобиля не способствуют комфорту и безопасности как водителя, так и пассажиров.
Для чего нужны амортизаторы.
Для гашения колебаний, создаваемых упругими элементами подвески автомобиля используются амортизаторы. Наибольшее распространение получили так называемые гидравлические амортизаторы, так как в качестве рабочего элемента в них используется жидкость. Часто такие амортизаторы также называют масляные, потому что используемая в них жидкость представляет собой специальное масло. (К гидравлическим также относятся и газонаполненные амортизаторы).
Конструкция амортизаторов.
Конструктивно любой гидравлический амортизатор состоит из заполненного рабочей жидкостью (маслом) цилиндра и помещенного внутрь него поршня. Внутри поршня имеются узкие отверстия, предназначенные для пропускания масла. Поршень перемещается под воздействием штока, закрепленного на кузове автомобиля, а цилиндр амортизатора крепится на подвижной части подвески автомобиля (рычаге или опоре подшипника колеса).
Принципы работы амортизаторов.
Принцип работы гидравлических амортизаторов заключается в демпфировании возникающих колебаний путем прогона масла через клапаны поршня. Механическая энергия колебаний упругих элементов подвески при этом переходит в нагрев рабочей жидкости амортизатора. Благодаря значительному гидравлическому сопротивлению масла, затухание колебательного процесса происходит практически не начавшись.
Проблемы, возникающие при работе амортизаторов.
Однако, в процессе сжатия гидравлического амортизатора в его цилиндр входит часть штока поршня и рабочий объем цилиндра уменьшается. Так как используемое в амортизаторах масло (как и любая жидкость) практически не сжимается, то приходится использовать специальные устройства для компенсации занимаемого штоком поршня объема. В зависимости от конструкции таких устройств можно выделить два основных типа амортизаторов: однотрубные и двухтрубные.
Двухтрубные амортизаторы.
Для создания дополнительного объема в двухтрубных амортизаторах используется дополнительный, соосный основному цилиндр, немного большего диаметра. При сжатии такого амортизатора часть рабочей жидкости проходит через отверстия поршня в пространство над поршнем. Другая часть масла, соответствующая по объему входящему в цилиндр амортизатора штоку, вытесняется из основного цилиндра в дополнительный через расположенный в дне основного цилиндра клапан. При растяжении (отбое) амортизатора процесс происходит в обратном направлении. Отличие состоит лишь в том, что при сжатии амортизатора основное усилие приходится на клапан, а при растяжении — на поршень.
Однотрубные газонаполненные амортизаторы.
В однотрубных амортизаторах в качестве компенсационной полости используется часть цилиндра, которая заполняется газом под высоким давлением. В качестве наполнителя обычно используется нейтральный азот, закачанный под давлением 15-20 кгс/см2. Несмотря на распространенное название такого амортизатора «газовый», в качестве рабочего тела здесь также используется масло, а не газ. Сжатие газа лишь позволяет скомпенсировать объем, вытесняемый штоком поршня. Используемый в однотрубных амортизаторах газ закачан в отдельную камеру и отделен от рабочей области цилиндра разделительным поршнем. При этом, в отличие от двухтрубных амортизаторов, вся нагрузка по демпфированию колебаний, как при сжатии, так и при растяжении (отбое) амортизатора приходится на клапаны основного поршня.
Каждая из основных конструкций амортизаторов имеет свои достоинства и недостатки.
Недостатки и преимущества двухтрубных амортизаторов.
Основной недостаток двухтрубных амортизаторов, это вспенивание (кавитация) масла, возникающее при интенсивной работе амортизатора. Кроме того, рабочая площадь (сечение основного цилиндра) у двухтрубных амортизаторов меньше, чем у однотрубных, что существенно уменьшает эффективность его работы при небольших смещениях штока. И, наконец, двухтрубный амортизатор весьма чувствителен к своему расположению — при углах установки, превышающих 45 градусов, находящийся в компенсационной камере воздух может попасть в основной цилиндр и нарушить работу амортизатора. Основным преимуществом двухтрубных амортизаторов является их сравнительная невысокая стоимость, благодаря чему, ими укомплектованы большинство серийных автомобилей.
Особенности однотрубных амортизаторов.
Конечно, имеются свои недостатки и однотрубных амортизаторов. Основная проблема заключается в том, что изготовление таких амортизаторов требует очень большой точности, что, соответственно, отражается на их стоимости. Например, чтобы обеспечить необходимое уплотнение штока, шероховатость его поверхности должна быть менее 0,1 микрона. Вторым недостатком газонаполненных амортизаторов является их большая (по сравнению с двухтрубными) длина. Кроме того, при толстом штоке и больших смещениях поршня, наполненная газом камера становится как бы дополнительной пружиной, что также не лучшим образом отражается на управляемости автомобиля.
Преимущества однотрубных амортизаторов.
Несмотря на присущие однотрубным амортизаторам недостатки и их сравнительно высокую стоимость, газонаполненные амортизаторы превосходят двухтрубные по основным техническим параметрам. Особенно важно то, что однотрубные амортизаторы способны работать при весьма неблагоприятных условиях и выдерживать значительные нагрузки. Благодаря этой особенности, однотрубные амортизаторы получили широкое распространение в спортивных автомобилях. Кроме того, гидравлическая характеристика однотрубных пневматических амортизаторов имеет более «жесткий» характер, что обеспечивает более уверенный контакт колес автомобиля с дорожным покрытием, улучшает устойчивость, плавность хода, управляемость, топливную экономичность и тормозные свойства.
Газонаполненные амортизаторы с выносными резервуарами.
Дальнейшее развитие газонаполненные амортизаторы получили в конструкции спортивных амортизаторов с выносными резервуарами. Выносная камера этих амортизаторов позволила значительно увеличить рабочий объем газа и масла, что существенно улучшило их технические характеристики (в частности, облегчило процесс охлаждения амортизатора). Кроме того, система клапанов, соединяющая рабочий цилиндр и дополнительную камеру, позволяет произвести точную независимую регулировку усилий сжатия и отбоя. Практически, конструкция газонаполненных амортизаторов с выносной камерой объединила достоинства однотрубных и двухтрубных амортизаторов.
К сожалению, при всех своих преимуществах, стоимость таких амортизаторов оказалась довольно-таки высокой, что ограничило их применение в серийном производстве автомобилей.
Двухтрубные гидропневматические амортизаторы.
Разумным компромиссом между однотрубным газонаполненным амортизатором и классическим гидравлическим амортизатором стал двухтрубный гидропневматический амортизатор. Благодаря закачанному под небольшим давлением (4 атм) инертному газу, значительно улучшается эффективность его работы. Кроме того, разделяя рабочую жидкость и резервуар, инертный газ (азот) исключает явление кавитации (вскипания) масла. Гидравлические характеристики двухтрубных гидропневматических амортизаторов с газовым подпором низкого давления очень близки к характеристикам однотрубных амортизаторов с газовым подпором высокого давления. При этом, изготовление таких устройств не требует использования высокоточных деталей, что позволяет гидропневматическим амортизаторам оставаться в ценовой категории классических двухтрубных амортизаторов.
© 2010 - 2011 clubturbo.ru
Амортизаторы. А Вы знаете в чем разница?
Многие неопытные водители не видят разницы между функциями пружин (что такое пружина подвески ?) подвески и амортизаторов. Вроде бы и те, и другие призваны бороться с колебаниями при ударах колес о неровности дороги. В этой связи нужно все-таки сделать пояснение. Пружины – это упругий элемент, их задача – поглощать энергию, которая передается на кузов. Однако, чтобы колеса постоянно находились в контакте с поверхностью, необходима еще одна деталь: демпфер колебаний, который не даст кузову (и, соответственно, колесам) раскачиваться после каждого удара. Именно роль такого демпфера и играет амортизатор.
Амортизаторы могут иметь разную конструкцию и отличаться по типам рабочей жидкости. Двухтрубные масляные амортизаторы имеют два цилиндра: внутренний, в котором двигается поршень, и внешний, который иногда называют компенсационным. При движении колеса вверх происходит сжатие рабочей жидкости, и она через основные клапаны в поршне вытесняется в пространство над ним, а через дополнительный клапаны в нижней части — во внешний цилиндр. При отбое происходит обратный процесс. Главным достоинством такой конструкции является ее простота и эффективность, к недостаткам же стоит отнести чувствительность такого типа амортизаторов к их положению (не допускается установка под большими углами к вертикали) и вероятность вспенивания рабочей жидкости при интенсивной работе. Частые и быстрые перемещения поршня приводят к попаданию воздуха из компенсационного цилиндра в жидкость, вследствие чего ухудшаются характеристики демпфирования.
Чтобы избежать вспенивания, в двухтрубных амортизаторах вместо воздуха стали использовать газ под небольшим давлением. Такие амортизаторы получили название газо-масляные. Их, также, как и гидравлические, нельзя устанавливать «вверх ногами» — газ должен находиться в верхней части.
Зато другой тип амортизаторов безразличен к ориентации. Это однотрубные конструкции — как понятно из названия, такой амортизатор имеет лишь один цилиндр, одну полость. Однако, она разделена не только основным поршнем, но и дополнительным, плавающим, за которым находится газ под большим давлением (около 20 бар). Если в газо-масляном двухтрубном амортизаторе газ фактически играет роль подпора, не давая маслу пениться, то здесь он непосредственным образом участвует в демпфировании колебаний. Причем, поскольку в отличие от жидкости газ все-таки сжимаем, его характеристика демпфирования нелинейна: при значительных перемещениях поршня жесткость амортизатора будет выше. Такие амортизаторы часто называют газовыми, хотя масло в них также присутствует, поэтому, строго говоря, было бы правильно именовать их газо-масляными однотрубными.
В автоспорте используют специальные амортизаторы, имеющие дополнительный выносной резервуар. Такое решение позволяет увеличить общий объем рабочей жидкости и улучшить ее охлаждение (что актуально с учетом езды на пределе возможностей). Отметим, что в обычных «гражданских» условиях использование спортивных амортизаторов с выносными резервуарами не дает ощутимых преимуществ.
Отдельно стоит выделить дорогостоящие адаптивные амортизаторы, по понятным причинам получившие распространение в автомобилях премуим-класса. В них предусмотрена возможность оперативного изменения характеристик прямо во время движения. Такие амортизаторы могут иметь электронное управление (по сигналу от блока управления меняется сопротивление электрических клапанов) или магнитную регулировку. В последнем случае рабочая жидкость содержит магнитные частицы, а поршень – электромагнит, которым опять-таки управляет электронный «мозг». Меняя характеристики магнитного поля, можно менять и вязкость жидкости, а, значит, и характеристику амортизатора. Время отклика электромагнита на команды блока управления – около 10 мс, поэтому, можно сказать, изменение характеристик может происходить мгновенно. Подвеска действительно получает адаптивные свойства, то есть автоматически подстраивается под текущий рельеф дорожного покрытия. Недостаток управляемых амортизаторов – конечно, их цена.
Теперь, когда мы познакомили вас со всеми основными типами амортизаторов, самое время задаться вопросом: так какие из них выбрать для собственного автомобиля? Выбор амортизаторов обусловлен плюсами и минусами каждой конструкции. Самый простой вариант – гидравлические (масляные). Они надежны, не боятся мелких повреждений внешнего корпуса и обеспечивают приемлемый комфорт. Однако, если вы часто ездите по неровным дорогам, или просто предпочитаете активный стиль вождения, масляные амортизаторы вам противопоказаны ввиду уже рассмотренной выше склонности к вспениванию. Газо-масляные в значительной степени избавлены от этого недостатка: газ подпирает масло, препятствуя образованию в нем пузырьков. Из недостатков такого типа стоек отметим линейную характеристику демпфирования: подвеска будет одинаково мягкой (или жесткой) на любых покрытиях. А вот газовые однотрубные амортизаторы обеспечивают не только более эффективную амортизацию, как на гладком асфальте, так и на неровных дорогах, но и более надежный контакт колес с поверхностью. Если вам важна управляемость, устойчивость автомобиля в поворотах – выбирайте газовые. Конечно, они обойдутся вам дороже, чем масляные, но результат будет того стоить. У газовых тоже есть свои недостатки, главный из которых – выход из строя при повреждении корпуса. Однако, такое случается нечасто.
Какой бы ни была конструкция амортизаторов, их ресурс в значительной степени зависит от условий эксплуатации и, в первую очередь, от рабочих нагрузок. Для того, чтобы продлить срок службы не только амортизаторов, но и большинства деталей подвески, рекомендуем воспользоваться одним из эффективных и безопасных способов тюнинга: установить дополнительную пневмоподвеску или пневмоэлементы в пружины задней подвески.
Наши социальные каналы:
Типы, характеристики и настройка амортизаторов на мотоциклах
21.03.2017
Амортизатор играет существенную роль в функционировании вашего мотоцикла. Он является одним из связующих элементов между колесами мотоцикла и дорожным полотном, задачей которого является не допустить раскачки кузова и отрыва колес от дороги. Без него не было бы никакого комфорта ни безопасности и соответственно показатели возможности техники были бы низкими. В современном амортизаторе демпфирование осуществляется за счет гидравлического сопротивления масла, прокачиваемого через узкие каналы. Простейший гидравлический амортизатор состоит из цилиндра, заполненного маслом, и поршня, плотно ходящего в цилиндре. Поршень закреплен на штоке, который ходит внутри цилиндра, конец штока поршня закреплен на кузове, в то время как сам цилиндр прикреплен к подвижной его части-маятнику. В поршне амортизатора находятся отверстия, через которые перемещается масло, если подвеска сжимается, то поршень выдавливает масло через каналы в нем в область, которая расположена выше поршня и наоборот при растяжении (отбое) происходит обратный эффект. Таким образом, за счет гидравлического сопротивления в каналах поршня энергия колебания конвертируется в тепловую
Типы амортизаторов
Амортизатор эмульсионного типа
Цилиндр такого амортизатора заполнен маслом не полностью, связанно это с тем, что при входе штока поршня в цилиндр объем последнего уменьшается (отчасти это связано еще и с нагреванием), поэтому в амортизаторах такого типа оставляют газовый карман, который находиться выше уровня масла и призван компенсировать изменение объема.
Газонаполненный амортизатор высокого давления
Масло и газ в таком амортизаторе отделены плавающим поршнем. Давление газа в нем может быть увеличено, что обеспечивает гораздо больший КПД при нагревании. Этот тип амортизаторов используется в производстве большинства мотоциклов и автомобилей.
Газонаполненный амортизатор высокого давления с внешним резервуаром
Речь пойдет о том же принципе функционирования как и у предыдущего рассмотренного нами амортизатора, но с присоединенным резервуаром, позволяющим увеличить объем масла, что дает возможность повысить показатели амортизатора при нагреве.
Газонаполненный амортизатор высокого давления с выносным внешним резервуаром
Так же как и предыдущий, этот амортизатор оснащен отделенным резервуаром соединенным с цилиндром гибким шлангом для более удобного монтажа.
Работа амортизатора
Находящийся на штоке амортизатора поршень скользит по «телу» цилиндра. Перемещение поршня вынуждает масло проходить через отверстие находящиеся в штоке. Отверстия в штоке частично закрывает клапан. Его пирамидальное строение имеет некоторую «гибкость», позволяющую таким образом менять поток масла в зависимости от скорости перемещения поршня. Именно на пропускной способности клапана формируется поведение амортизатора. На языке профи setting (настройка, регулировка) амортизатора состоит из выбора, настроек отличных от стандартных.
Регулировка амортизатор
Первый шаг в настройке амортизатора — это регулировка преднатяга пружины, от которого зависит ее статический прогиб (запас хода пружины до того как она полностью разжимается), настраивается в нагруженном состоянии. Регулятор отбоя обычно располагается в нижней части амортизатора, на его штоке, а регулятор сжатия рядом с резервуаром. Сжатие амортизатора регулируется с помощью клапана на этом резервуаре в виде барашка либо винта. Регулирование сжатия амортизатора — это поиск компромисса между состоянием дороги и жесткостью шасси мотоцикла. Чем жестче настроен амортизатор, тем лучше вы чувствуете дорогу, мотоцикл меньше «приседает» и более жестко едет. Регулирование отбоя амортизатора — это поиск компромисса между сцеплением, удобством езды и контролируемостью мотоцикла. Сцепление и управляемость пострадают при любой крайности.
Замер хода подвески
Перед тем как начать регулировать амортизатор рекомендуется произвести замер хода подвески. Такая миссия необходима для того чтобы иметь представление о ее показателях. Для этого мотоцикл нужно «вывесить», чтобы подвеска находилась в свободном состоянии.
Производим замеры R1 и F1 (где R1 задняя подвеска, измеряется от оси колеса до любой точки видимой линии на «хвосте» мотоцикла). F1 — передняя подвеска измеряется от оси колеса до верхней части пера (чаще всего для удобства механики производят измерение передней подвески от оси до входа «пера» в «стакан»). Делаем это следующим образом:
- Устанавливаем мотоцикл на колеса.
- Производим измерение R2 и F2 без пилота.
- Для задней подвески разница должна составлять: R1-R2 = 5 – 10 мм
- Для передней части подвески разница должна составлять: F1-F2 = 25 – 30 мм
- Производим третье измерение R3 и F3 с нагруженной подвеской.
Для задней подвески разница между первым и последнем измерении должна составлять: R1-R3 = 30 – 40 мм.
Для передней части подвески разница между первым и последнем измерении должна составлять: F1-F3 = 35 –48 мм.
Устройство амортизаторов
Основные популярные типы амортизаторов:
1. Двух-трубные
2. Однотрубные, в том числе:
— Газонаполненный без разделительного поршня — Emulsion
— С разделительным плавающим поршнем IFP (Internal Floating Piston — Internal Reservoir)
— С выносным компенсационным бачком Remote Reservoir
— C компенсационным бачком типа Piggyback.
Двух-трубные амортизаторы
Двух-трубные амортизаторы могут быть как просто масляными так и газонаполненными. Самые распространенные благодаря дешевизне производства. Внутри внешнего корпуса находится картридж со штоком. На штоке находится поршень и клапан отбоя, клапан сжатия — находится внизу картриджа амортизатора. При ходе штока вниз масло пере-пускается через клапан сжатия. При ходе отбоя масло пере-пускается через клапан отбоя находящийся на штоке. Снаружи картриджа находится воздух, который при сжатии компенсирует вытесняемый из картриджа обьем масла. Двух-трубный амортизатор может быть расположен только так как на рисунке, его нельзя располагать «вверх ногами».
Схема двух- трубного амортизатора
В конструкции двух- трубных амортизаторов возможны различные варианты, например в амортизаторе может быть размещен резервуар заполненный фреоном вместо прямого контакта масла с воздухом. Использование фреона в данном случае никак не влияет на охлаждение амортизатора как вы могли бы подумать, не как в холодильнике :).
Также встречается конструкция в которой, содержится плавающее кольцо-поршень которое уплотняет внешний диаметр картриджа и внутренний диаметр корпуса амортизатора и позволяет заправить амортизатор газом. В такой конструкции, уменьшается явление кавитации и амортизатор может быть установлен в любом положении. Скорее это исключение из правил.
Преимущества-дешевизна, амортизатор сохраняет работоспособность при повреждении внешнего корпуса (в разумных пределах), -давление газа невысокое благодаря клапану в корпусе движение более комфортное, амортизатор более мягкий, низкое давление газа нагружает уплотнения в малой степени, и трение компонентов минимально. Но…двух — трубные амортизаторы в спортивном приложении как правило не применяются ввиду их недостатков. Газ может смешиваться с маслом, возникает емульсии (что приводит к меньшей эффективности работы до минус 40%), поршень меньшего размера и менее чувствителен к изменению давления, меньший обьем масла, низкое давление газа делает его менее жестким, возможность монтажа только «вверх головой».
Газонаполненные однотрубные без разделительного поршня — Emulsion Shocks
В названии содержится основной признак такого амортизатора — газ смешивается с маслом и образуется емульсия как и в двух-трубном амортизаторе, тем не менее он одно-трубный.
У таких амортизаторов нет выносных компенсационных бачков с разделительным поршнем или разделительного поршня в корпусе амортизатора. Также такие амортизаторы заполнены маслом частично-так как требуется обьем для вытеснения масла при ходе сжатия для поршня и штока. Если его заполнить полностью-он работать не будет, или масло выдавится наружу если свободного объема будет мало и усилие сжатия будет достаточным. Набор шайб клапана сжатия располагается со стороны штока, шайбы клапана отбоя со стороны гайки.
Схема emulsion амортизатора
Газонаполненные однотрубные эмульсионные амортизаторы заполняются азотом под давлением около 15-17 bar в зависимости от производителя для снижения эффекта возникновения кавитации и снижения температуры при работе. Но тем менее кавитация может возникнуть по причине образования эмульсии из газа и масла. Такие двух-трубные амортизаторы гораздо более эффективны чем двух-трубные так как в них больший обьем масла, меньше склонность к образованию эмульсии. Emulsion амортизаторы нельзя устанавливать «вверх ногами» вверх штоком то есть и для автоспорта менее предпочтительны чем амортизаторы, в которых газ отделен от масла.
Одно-трубные Амортизаторы DeCarbon с разделенными камерами
Если в конструкции амортизатора масло отделено от контакта с газом поршнем или перегородкой-перед вами конструкция амортизатора DeCarbon по имени изобретателя и правообладателя патента. Они могут быть :
— с отдельным выносным компенсационным бачком
— с плавающим поршнем внутри корпуса амортизатора
— с выносным резервуаром типа pyggyback (дословно «свиной хвостик») который жестко закреплен на корпусе амортизатора
-с перегородкой в виде поршня или гибкой диафрагмы.
Все эти конструкции работают гораздо более эффективнее чем рассмотренные выше и активно используются в авто- мото- и т.д. спорте.
Амортизаторы DeCarbon с разделенными камерами
Французский ученый доктор Кристиан Де Карбон «Dr. Christian Bourcier DeCarbon» придумал конструкцию амортизатора в которой масло отделено от газа плавающим поршнем размещенным в корпусе амортизатора, но все другие варианты — это вариации основной идеи. Снаружи амортизатор DeCarbon выглядит как и амортизатор «emulsion» но внутри его содержится плавающий поршень и это делает его гораздо более эффективным.
Разделив масло от пространства компенсационной камеры и заправив ее азотом под высоким давлением мы значительно уменьшаем вероятность возникновения кавитации. Величина давления азота зависит от производителя. Давление азота в малой степени влияет на жесткость автомобильного амортизатора и не влияет на высоту положения кузова-это не пневматическая стойка. В амортизаторах для мотоциклов давление играет более существенную роль. Азот используется потому что он не содержит влаги, недорогой газ, но не только азот может быть использован.
Основной проблемой в оригинальной конструкции амортизатора DeCarbon ( с внутренним плавающим поршнем или Internal Floating Piston or IFP) является размер, амортизатор должен быть более длинным чем двухтрубный или однотрубный «emulsion». Для устранения этого недостатка используют выносные компенсационные бачки с вентилем для заправки, размещаемые отдельно или на корпусе. Выносные бачки также позволяют заправить больший обьем газа и компенсируют больший обьем вытесняемого масла.
Помимо распространенного мнения что амортизаторы с бачком работают лучше потому что-они содержат больший обьем масла (в реальности не намного-дополнительный обьем масла содержится в шланге, в 10-15% процентах объема бачка плюс корпус амортизатора заполнен маслом полностью), лучше охлаждаются (правильнее — меньше нагреваются), мало кому известна основное преимущество амортизаторов с бачком относительно «emulsion» амортизаторов без бачков при абсолютно одинаковой конструкции за исключением бачка. Они гораздо более надежны, эффективны и предсказуемы в настройке. В «emulsion» амортизаторах при перемещении поршня и как следствие нагреве, давление возрастает в несколько раз. Например при базовом значении давления 17 bar при работе оно вырастает до 40 bar и больше. Также амортизатор работает частично как пневматическая стойка, чем больше нагрев тем выше давление и характеристики меняются, эмульсия — нечто среднее между жидкостью и газом. Амортизаторы с бачком лишены таких недостатков, возникновения эмульсии не происходит, нагрев существенно меньше, давление меньше в разы, амортизатор стабилен в работе и более надежен при совершенно одинаковых используемых компонентах за исключением простой детали — выносного бачка. Ну и такие амортизаторы можно ставить как угодно, в любом положении.
Держать удар: Хорошо подвешенный автомобиль
Мастерство приводит к победе только при правильных настройках подвески.
Амортизатор изнутри
Потоки скорости: движение масла при разных скоростях штока
«В WRC машины отлично прыгают, так как у них идеальная развесовка по осям, 50х50, — рассказывает Геннадий Брославский, — нам же, в группе №2, где автомобили должны оставаться практически серийными, приходится колдовать с балластом и настройками».
К примеру, если у автомобиля на переднюю ось приходится больший вес, чем на заднюю, после прыжка она будет клевать носом. Однако если сделать усилие сжатия передних подвесок больше, чем зад-них, то с трамплина машина будет вылетать, заранее приподняв перед. Не стоит забывать, что подвески должны быть достаточно жесткими на сжатие, чтобы при приземлении не срабатывать на полный ход (не «пробиваться»)
Многим раллийным пилотам знакома такая ситуация: хороший автомобиль подготовлен по высшему классу, гонщик проявляет чудеса концентрации и пилотирует болид на пределе собственных возможностей — а в результате занимает место даже не в первой десятке. Чтобы побороть неудачи, раллист вкладывает колоссальные средства в запчасти, доводит до белого каления несчастный мотор, а то и вовсе начинает сомневаться в собственных водительских качествах.
Но затем он находит правильные настройки подвесок и сразу получает невиданную ранее максимальную скорость, «рельсовую» управляемость и долгожданное место на подиуме.
В автоспорте, особенно в ралли, за неправильные настройки амортизаторов можно поплатиться минутами на финише. Если колеса не касаются земли, нет никакого смысла ни в мощном моторе, ни в классном гонщике. Чемпион России по ралли 2004 года Геннадий Брославский и механики команды FreeDRIVE рассказали нам, как устроены подвески, и поделились секретами правильной настройки автомобиля. Первым делом Геннадий сообщил, что правильно говорить не «подвеска», а «подвески», так как их на автомобиле четыре.
Почва под ногами
Автогонщики тоже люди, и сильная тряска и удары могут негативно сказаться на их здоровье, и все же рассуждения о комфорте мы оставим любителям семейных седанов. Всем известно, что подвески нужны автомобилю, чтобы как можно дольше сохранять сцепление всех четырех колес с дорогой. При этом важно, чтобы колеса не только касались дорожного полотна, но и принимали на себя как можно большую часть веса автомобиля. В идеале вес должен распределяться между колесами равномерно. Но во множестве ситуаций (крен автомобиля в повороте, выезд на уклон, проезд над ямой) у автомобиля буквально «почва уходит из-под ног». В такой ситуации важно, чтобы подвеска не только дотянулась до земли, но и с достаточным усилием прижала колесо к отдалившейся дороге во избежание пробуксовки. Способность подвески отжимать колесо от автомобиля называют отбоем.
Другая важная задача подвески — гасить удары при проезде выпуклых неровностей, чтобы они не передавались на кузов. Допустим, автомобиль на высокой скорости наезжает на камень. Слишком жесткая подвеска передаст прыжок колеса на кузов. При этом ходовая часть испытает нежелательную избыточную нагрузку, а кузов подпрыгнет, увлекая за собой и разгружая остальные колеса. Кроме того, на толчки кузова уходит энергия, поэтому максимальная скорость прыгающего и вибрирующего автомобиля будет меньше. Если же подвеска в такой ситуации позволит кузову остаться неподвижным, автомобиль сохранит скорость и управляемость. Такое свойство подвески называется сжатием.
Стойка подвески состоит из пружины и амортизатора. Пружина выполняет исключительно силовую функцию (удерживает вес кузова), поведением подвески управляет амортизатор, причем его роль не сводится исключительно к гашению колебаний, как упрощенно говорят в автошколах. Пружина подбирается по трем основным параметрам: она должна обеспечивать необходимый ход подвески при данном весе автомобиля, а также создавать прогрессию (при очень сильном сжатии — прогрессивно увеличивать усилие, чтобы подвеску не «пробивало»). Пружина должна точно соответствовать амортизатору, поэтому спортивные стойки подвески часто продаются в сборе. На раллийных стойках нередко можно встретить подпружинники — короткие пружинки, установленные под основными пружинами. Подпружинники более мягкие, чем основные пружины, они хорошо отрабатывают мелкие неровности трассы. А когда «пробиваются» (сжимаются полностью), в дело вступают мощные основные пружины, способные разобраться с серьезными препятствиями.
Дорожный просвет раллийного автомобиля, как правило, регулируется не заменой пружин, а простой перестановкой их чашек выше или ниже. Ход подвески можно скорректировать, настроив амортизатор, он обратно пропорционален усилию сжатия.
Поршни и клапаны
Простейший амортизатор можно описать как заполненный маслом цилиндр (присоединен к колесу), внутри которого перемещается поршень (его шток соединен с кузовом). В поршне имеются клапаны. При сжатии масло из нижней части цилиндра переходит через клапаны в верхнюю, при отбое — наоборот. Из-за ограниченной пропускной способности клапанов создается сопротивление движению штока. При сжатии и отбое работают разные клапаны, поэтому, изменяя их сечение, можно изменять усилия сжатия и отбоя в отдельности. Конструкция некоторых амортизаторов, например KONI Sport, позволяет регулировать жесткость, не поднимая автомобиль — достаточно просто открыть капот или багажник. Регулировочный вентиль в них соединен со стержнем, проходящим внутри штока прямо к поршню.
На гражданских автомобилях получили распространение двухтрубные амортизаторы. В них рабочий цилиндр с отверстием в дне расположен внутри дополнительного резервуара с маслом. Такая конструкция позволяет проще всего реализовать воздушный или газовый подпор, препятствующий вспениванию масла: газ можно закачать в верхнюю часть резервуара, там он и останется. Кроме того, между рабочим цилиндром и резервуаром можно установить дополнительный клапан, управляющий усилием отбоя или сжатия. Основной недостаток двухтрубного амортизатора — склонность к перегреву. Разогретое масло становится менее вязким, и характеристики амортизатора кардинально меняются.
Существуют однотрубные амортизаторы с газовым подпором высокого давления. В них газ отделяется от масла дополнительным поршнем. Такие амортизаторы хорошо охлаждаются, могут работать в любых положениях, в том числе горизонтально (на автомобилях типа «формула»). Однако они требуют бескомпромиссной точности изготовления и полностью выходят из строя при утечке газа.
В амортизаторах фирмы Ohlins, одного из ведущих производителей спортивной подвески, применяется схема с выносным резервуаром, сочетающая в себе достоинства однотрубных и двухтрубных амортизаторов. Резервуар соединяется с амортизатором перевернутого типа (цилиндр соединяется с кузовом, шток — с колесом) гибким шлангом. Внутри резервуара располагается компенсационная камера с газом, отделенная от масла дополнительным поршнем. В последних моделях фирмы применяются длинные армированные шланги, которые можно расположить рядом с радиатором охлаждения автомобиля. В клапанах Ohlins используется алюминиевый элемент, который расширяется при нагревании и уменьшает сечение, компенсируя изменение вязкости масла, благодаря чему амортизаторы ведут себя одинаково в любых условиях. Часть регулировок амортизаторов располагается на выносных резервуарах и доступна под капотом.
Когда колесо автомобиля наезжает на препятствие, шток амортизатора развивает значительную скорость. Масло не успевает проходить через клапаны, и давление внутри амортизатора существенно возрастает. Часть клапанов в высших моделях амортизаторов Ohlins настроена на срабатывание лишь при высоком давлении. Такие стойки предоставляют механикам возможность регулировки четырех раздельных параметров: сжатия и отбоя при высоких скоростях штока, сжатия и отбоя при низких скоростях штока.
Бег с препятствиями
Высокая скорость штока означает, что колесо столкнулось с серьезным препятствием. Это может быть поребрик кольцевой трассы, камень, дорожная выбоина, трамплин, впадина и даже колея, накатанная в скоростном левом ряду на МКАД. Для разных неровностей предпочтительны разные настройки. При наезде на бугорок нам важно, чтобы удар не передался на кузов: усилие сжатия должно быть минимальным. При этом хотелось бы, чтобы колесо аккуратно «облизало» неровность, а не пролетело над ней: не помешает большое усилие отбоя. При проезде ямки ситуация меняется с точностью до наоборот. Прежде всего, хотелось бы не провалиться в яму всем кузовом: не помешает сильный отбой. Затем желательно не выпрыгнуть из ямы, как на трамплине: нужно мягкое сжатие. Вот так и приходится раллистам разрываться между противоречивыми желаниями и искать компромисс, который уникален для каждой трассы.
Мягко стелет, да жестко ехать
Жесткость амортизаторов при малых скоростях штока определяет поведение автомобиля на относительно ровной дороге: на продольных волнах, на подъемах и спусках и, конечно же, в поворотах. Возьмем простой пример: поворот на ровном сухом асфальте, в котором нагружаются внешние колеса и разгружаются внутренние. При абсолютно жестких подвесках (например, при их отсутствии, как на карте) крен автомобиля будет минимальным, максимум веса автомобиля передастся внешним колесам (что само по себе хорошо), однако даже минимального крена хватит, чтобы внутренние колеса оторвались от земли. При слишком мягких подвесках крен будет значительным, внутренние колеса хоть и дотянутся до земли, но окажутся недостаточно загруженными и уйдут в пробуксовку. При этом в S-образном повороте может возникнуть раскачка. Очевидно, что для ровной дороги существует оптимальная настройка, когда крен будет небольшим, а прижимная сила на колесах значительная. Однако в некоторых случаях от оптимума стоит отступить.
Хорошо настроенная асфальтовая машина может резко реагировать на управляющие действия, мгновенно меняя курс при малейшем повороте руля. Такая резкость требует надежного сцепления колес с дорогой. На скользкой дороге резкие движения могут привести к потере управления. Машину лучше сделать более мягкой: тогда управляющие действия не спровоцируют слишком сильные ускорения кузова, ситуация будет развиваться плавно и предсказуемо.
Помимо настроек амортизаторов пилот может выбирать жесткость стабилизатора поперечной устойчивости (если это не запрещено правилами, как в группе №2). Стабилизатор препятствует кренам в поворотах, но ограничивает ход подвесок. Поэтому, скажем, на прямой, изобилующей буграми и ямами, автомобиль стабильнее и быстрее проедет без него.
Доверяйте профессионалам!
Окинув взглядом все вышеперечисленные противоречивые требования к подвескам, остается только восхищаться теми гонщиками и механиками, которым удается на каждой трассе находить наименьшее из всех зол. Геннадий Брославский описывает процесс поиска так: «Я доверяю инженерам крупных компаний, в частности Ohlins, поэтому на любой трассе мы первым делом устанавливаем настройки, рекомендованные производителем для данного типа покрытия. Затем я один за другим провожу тестовые заезды по трассе (особенно здорово, если на ней есть закольцованный участок) и описываю механикам свои ощущения. Приходится испытывать множество различных вариантов настроек. Лучший судья здесь — секундомер. Когда находишь хорошие настройки, часто кажется, что поехал медленнее — требуется меньше движений, меньше спешки».
Настройки подвесок в значительной мере зависят от стиля и предпочтений пилота. «Есть ‘жесткие’ пилоты, готовые прыгать и ловить машину после каждой кочки ради того, чтобы иметь возможность максимально активно, остро проходить поворот, — рассказывает Геннадий. — А ‘мягкие’ несутся по прямой, как на катере, и так же плавно, как по реке, входят и выходят из поворота». Разумеется, настройки у них кардинально различаются.
Хотя обычным автомобилистам не требуется летать над бездорожьем на максимальной скорости, рекомендуем всем прислушаться к опыту раллистов и быть внимательными к состоянию подвесок своего автомобиля: те доли секунды, за которые гонщики борются ради победы, в экстремальной ситуации могут спасти жизнь людям.
Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2007).