Технология амортизаторов. Двухтрубный амортизатор.

Амортизатор
Амортиза́тор

(от фр. amortisseur) — устройство для гашения колебаний (
демпфирования
) и поглощения толчков и ударов подвижных элементов (подвески, колёс), а также корпуса самого транспортного средства, посредством превращения механической энергии движения (колебаний) в тепловую.

Амортизаторы применяются совместно с упругими элементами пружинами или рессорами, торсионами, подушками и т. п. для гашения свободных колебаний больших масс и предотвращения высоких относительных скоростей меньших масс, связанных упругими элементами.

Не следует путать внешне похожие гидравлический трубный амортизатор и газовую пружину. Последние также часто встречаются в автотехнике и быту, но имеют другое назначение (а именно — создание толкающего усилия на штоке, например, для удержания в открытом положении капота или крышки багажника автомобиля).

Кратко о современном рынке амортизаторов

Ежегодная российская премия «Автокомпонент года» позволяет определить наиболее успешные бренды в каждой номинации. Так, в 2016 году из российских амортизаторов ведущим брендом стал «ДЕМФИ», представивший стойки и амортизаторы бюджетного класса серии «Комфорт» улучшенного качества «Премиум» и «Драйв». Продукция компании — передние и задние амортизаторы ВАЗ, ИЖ, Lada, Ford Focus2, Renault Logan. Сегодня «ДЕМФИ» — предприятие небольшое (на нем работает менее 60 человек), но высокотехнологичное и наукоемкое, способное расширить производство при условии надлежащего спроса.

Заслуживают также высокой оценки амортизаторы УАЗ «Хантер» от Петербургского предприятия «Плаза». Они возможны в трех модификациях: «стандарт», «спорт» и «экстрим». Среди зарубежных первое-четвертое места завоевали марки Monroe (США/Бельгия), TRW (Германия), KYB (Япония) и EGT (Литва) соответственно.

Как разобраться новичку-любителю, какие амортизаторы лучше? Ведь ведущие мировые производители демонстрируют все более изощренные разработки международного класса. Например, только Monroe сегодня выходит на рынок с различными марками амортизаторов «рефлекс», «сенса-трек», «ориджионал», «эдвенче», «ван-магнум». Именно они в настоящее время доминируют на современном авторынке. Признаком высокого реноме компании Monroe является комплектация ее амортизаторами, воссозданными прямо на конвейере автомобилей Ford, Nissan, Renault, Mitsubishi, Volvo, Porsche.

Немецкий автопром использует преимущественно отечественные амортизаторы. Отзывы автолюбителей свидетельствуют, что Opel, Mersedes, Audi традиционно пользуются продукцией концерна ZF (которому принадлежат бренды Sachs, Boge, TRW). Оригинальный амортизатор «Тойота», «Мицубиси» — это продукция японской компании KYB (бренда KAYABA). Впрочем, этот бренд становится все популярней и в Новом, и в Старом Свете. В настоящее время импортируются следующие серии А: масляные Premium, газо-масляные Excel-G, газовые Gas-A-Just, спортивные Ultra-SR, регулируемые AGX, внедорожные Monomax.

Какие амортизаторы «Хендай» (корейская компания) ставит на свои авто на конвейере? Логично, что от другой корейской компании, производящей автокомпоненты. Причем (это особенность Кореи) руководят обеими фирмами родственники. Называется производитель амортизаторов под брендом MANDO компанией Halla Group. Его заводы работают в Корее, Индии, Турции, Китае, Польше, США. За год изготавливаются десятки миллионов демпферов. Устанавливают на своих конвейерах MANDO-амортизаторы «Форд», Peugeot, Nissan, BMW, Suzuki, Renault, ГАЗ. Показательно, что амортизаторы КИА (другой корейской автокорпорации) также поставляются от компании Halla Group.

Конкуренция брендов

Конкуренция производителей настолько существенна, что импортируемые бренды успешно оппонируют местным. В частности некоторые водители японские автомобили предпочитают европейским. Так, по отзывам собственников транспортных средств, в текущее время весьма востребован газомасляный амортизатор «Рено», произведенный компанией Kayaba.

Он предпочтителен для большинства актуальных моделей этой марки: «Кенго», «Меган», «Трафик», «Премиум», «Мастер», «Клио», «Лагуна», «Магнум» и т. д. Его цена на 30% выше стоимости масляного устройства, но он заметно эффективней при вождении на неровной дороге. Поэтому газомасляный амортизатор «Рено» водители предпочитают масляному, более дешевому.

Отметим, что модели «Рено», предназначенные для экстремального вождения по добротным трассам, снаряжаются особыми амортизаторами — Kayaba Ultra SR. Ведь скоростное преодоление поворотов определяет большую нагрузку на такие изделия, причем как сжатия, так и отбоя. Однако для повседневного городского трафика они не оптимальны, поскольку обладают повышенной жесткостью, а для дорог несовершенных, как известно, нужны более мягкие рессоры.

Впрочем, в данной статье мы не будем ограничиваться обзором рынка амортизаторов. Наша цель шире — раскрыть секреты их успешной эксплуатации. Как известно, амортизаторы являются обеспечивающими элементами подвески, соответственно, представим себе идеальную подвеску. Как известно, этот элемент выполняет две задачи:

• Во-первых, соединяет автомобильные колеса с кузовом. Благодаря ей обеспечивается необходимое для полноценного движения сцепление колес с дорогой.
• Во-вторых, нейтрализует (амортизирует) возникшие во время движения колебания.

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.

Амортизация — это…

При более пристальном рассмотрении элементов подвески становится понятным, что амортизаторы – это демпфирующие (гасящие колебания) устройства. На заре автомобилестроения (XIX — начало XX века) упомянутых деталей вовсе не существовало. На малых скоростях первых автомобилей для баланса подвески вполне хватало одних лишь рессор. Впрочем, в современный динамичный век скоростей в подвеске не только присутствуют усовершенствованные пружины (рессоры), которые нынче часто называют несколько абстрактно — упругим элементом. Этого уже мало. Для иллюстрации сказанного рассмотрим типичный случай преодоления автомобилем ухаба дороги.

При этом задача упругого элемента очевидна — при ударе колес о неровность дороги он должен смягчить этот удар. Однако современный автомобиль при движении обладает огромной кинетической энергией, с «внештатными выбросами» которой на ухабах дороги упругий элемент справляется вовсе не моментально. Поэтому инерция кузова заставляет рессоры и после столкновения колебаться. Это крайне нежелательный эффект. Ведь он может привести к резонансу, способному привести к аварии автомобиля (вспомните физику и векторы силы). Подобное случается, когда колебание рессоры от очередной неровности дороги складывается с предыдущим ее колебанием, которое, увы, не погасилось. Автоинженеры должным образом отреагировали на это явление, изобретя специальное демпфирующее устройство.

В начале XX века для погашения колебаний упругого элемента был создан демпфер (амортизатор). Идея его работы оказалась довольно простой и изящной. После того как неровность дороги заставит пружину сжаться, ее последующее расширение и, соответственно, колебание погасит специальное устройство — амортизатор. Впрочем, не будем рассматривать его как единственную деталь, предохраняющую от вибраций, ведь для идеального поведения машины на дороге одних лишь амортизатора и упругого элемента мало.

Не амортизаторами едиными

Вышеупомянутые нами амортизаторы — это специальные элементы для сохранения максимально возможного горизонтального и стабильного положения подвески в пространстве. Но для по-настоящему работоспособной подвески этого недостаточно. Для максимального комфорта пассажиров и водителя, чтобы автомобиль не считал ухабы, а плавно парил вдоль трассы, необходима согласованная работа амортизаторов и других устройств, таких как:

• шины из отменной резины, обеспечивающие должное сцепление с трассой;
• неизношенные пружины и рессоры подвески (кроме уже упомянутых нами функций) должны сохранять указанный в технических характеристиках клиренс и удерживать машину на одном уровне;
• дополнительные резинометаллические элементы (шарниры и буферы сжатия), гасящие колебания от касания металлических деталей друг к другу;
• направляющие устройства, определяющие нужный угол вращения колес.

Впрочем, как бы то ни было, основным демпфирующим устройством автомобиля являются именно амортизаторы — предмет описания данной статьи. С их помощью достигается гармония постоянного контакта колес с дорожным полотном (машина идет, словно привязанная к дороге), и, в принципе, становится возможным по-настоящему комфортное вождение.

Материалы изготовления

Подседельный штырь должен быть прочным, легким и долговечным. Все эти параметры зависят от того из какого материала они изготовлены. Вынос седла может быть изготовлен из следующих металлов:

• Сталь – штыри из стальных сплавов сейчас встречаются только на старых и совсем дешевых велосипедах. Такие штыри самые тяжелые и недолговечные, кроме того сталь мягкий метал и может легко деформироваться.
• Алюминий – алюминиевый сплав самый популярный материал для выносов сиденья. Популярный он потому, что из него изготавливаю штыри, как низшего, так и самого высокого уровня. Алюминиевые штыри крепки, жестки, долговечны и имеют низкий вес.
• Карбон – из углепластика изготавливают в основном выносы для гоночных шоссейных велосипедов. Карбоновый подседельный штырь самый легкий.
• Титан – хороший, но дорогой материал, поэтому применяется редко.
• Скандий – из этого материала изготавливают штыри только самого высокого уровня.

Каков амортизатор на вид?

Внешне он выглядит как цилиндрическое устройство, прикрепленное с одной стороны к автомобильной раме, а с другой — к подвеске. Внутри амортизатора движется поршень. Это стержень, движущийся в полости, наполненной газом, маслом либо тормозной жидкостью. Из-за сжимания масла поршнем уменьшается скорость его движения. Колебания подвески определяют колебания поршня амортизатора. Чем активней движется подвеска (что бывает на неровной дороге), тем большее сопротивление демонстрирует амортизатор. Различные удары, получаемые при езде автомобиля по неровной дороге, а также колебания при резком торможении или в начале движения демпфируются (смягчаются) амортизатором. При этом кинетическая энергия колебания переходит в тепловую, получаемую при сжатии поршнем масла. Полученное же тепло рассеивается.

Внутренний байпасный амортизатор

Где: Ford F-150 Raptor

В двухтрубных амортизаторах Fox в автомобилях Ford перетекание жидкости происходит по многочисленным обводным патрубкам. Рабочая жидкость обходит поршень и перетекает через отверстия во внутренний цилиндр, заполняя область за поршнем. Некоторая часть масла также проходит через шимстек поршня и через донный клапан при сжатии. Размер, положение и регулировка отверстий прогрессивно повышает коэффициент демпфирования, когда подвеска сжимается или работает на отбой. Когда шток проходит через последнее байпасное отверстие, то рабочая жидкость, преимущественно проходит через шимстек, крепящийся к штоку, что значительно увеличивает демпфирующую силу. Донный клапан играет важную роль во время всего хода сжатия и регулирует поток рабочей жидкости, поступающей во внешний резервуар. Это обеспечивает стабильное регулирования сопротивления сжатия и уменьшает кавитацию (воздушные карманы в масле) при езде на высокой скорости.

Смотрите также: Вы никогда не догадаетесь зачем нужны все эти отверстия в новой Honda Civic Type R

(Примечание к рисунку): «Если вы повысите коэффициент упругости, прежде чем поедете на машине, то можно заранее предположить, что произойдет. С магнитореологическими амортизаторами, даже спустя много лет, я все еще узнаю много нового, все еще экспериментирую. Я продолжаю находить что-то новое», — Майк Хёрли, инженер по производительности автомобиля компании Chevrolet. Он занимается отладкой магнитореологических амортизаторов, с тех пор как они стали использоваться в 2003 году в Cadillac XLR.

Процесс амортизации

Как реагирует амортизатор, когда колесо сталкивается с дорожной выбоиной? Он сжимается, гася удар, при этом его поршень работает согласованно с пружинами подвески. Однако на этом цикл работы устройства не заканчивается, поскольку происходит его расширение, т. е. поршень выдвигается из амортизатора. Не будь его, пружины подвески подбросили бы корпус автомобиля вверх с той же силой, с которой они сжались при столкновении с выбоиной. Однако движение поршня амортизатора автомобиля, работающего на расширение, также тормозится маслом.

Конструкция амортизаторов

Технически устройство в ходе своей эксплуатации преобразовывает механические колебания упругого элемента в тепловые. Замена амортизаторов, исчерпавших свой ресурс эффективного пользования, — дело ответственное. Ведь установивший «обновку» сразу замечает изменения в поведении автомобиля. Поэтому для знающего водителя критически важен правильный подбор амортизаторов. А выбирать, поверьте, есть из чего. Авторынок насыщен соответствующими изделиями производителей именитых (брендовых) и не очень. Мы к освещению этого аспекта еще вернемся. Но сначала будет логичным отвлечься от принципа «чьих будете» и попробовать «зрить в корень», то есть понять принципиальные отличия различных типов амортизаторов (А).

Если судить по конструктивным отличиям, то А подразделяются на одно- и двухтрубные. Если же классифицировать по типу рабочего вещества, рассеивающего тепло, полученное после преобразования кинематической энергии, то амортизаторы бывают масляные, газо-масляные и газовые.

Применение

В автомобилестроении

Подход к назначению амортизатора в различных школах автомобилестроения в некоторой степени можно определить по названию, которое ему даётся. Например, нем. Dämpfer — гаситель колебаний (демпфер), англ. Shock-absorber — поглотитель ударов.

В танкостроении

В танкостроении принцип действия немецких телескопических амортизаторов времён Второй мировой войны (танки Pz.III, Pz.V, Pz.VI) и фрикционного амортизатора современного «Леопард-2» не предусматривает поглощение ими ударов. Первые — одностороннего действия на обратном ходе катка, то есть при ударе во время прямого хода катка практически не работают, сопротивление вторых не зависит от скорости перемещения катка, поэтому при ударе амортизатор поглотит примерно столько же энергии, сколько при медленном перемещении катка на такую же величину. Англичане применяли в основном гидравлические амортизаторы двустороннего действия (танки «Крусайдер», «Кромвель», «Валентайн»), сопротивление которых зависит от скорости перемещения катка и при ударе возрастает многократно, отсюда и название «поглотитель ударов».

В авиатехнике

В авиатехнике мощные амортизаторы используются на шасси самолётов. Их задача (как и задача всей конструкции шасси) схожа с амортизаторами в автомобилях — смягчить перегрузки при контакте с покрытием взлётно-посадочной полосы на посадке, чтобы нагрузки на узлы самолёта не превышали допустимых при выполнении штатной посадки, а также чтобы можно было в экстренных случаях совершить безопасную для людей посадку при превышении максимальной посадочной массы вплоть до максимальной взлётной.

Амортизаторы на стойках шасси почти всех современных самолётов построены по принципу газовой пружины — упругим элементом в таком амортизаторе служит не механическая пружина, а технический азот, заряжаемый (закачиваемый в полости амортизатора) от наземного аэродромного азотозаправщика, под строго определённым давлением, зависящим от взлётного веса самолёта на данный вылет и температуры окружающей среды. Применяются однокамерные, двух- и даже трёхкамерные амортизаторы.

На железнодорожном транспорте

На железнодорожном транспорте гашение энергии необходимо производить как в вертикальном, горизонтальном поперечном, так и в горизонтальном продольном по отношению к движению направлениях. Амортизаторы в первых двух направлениях обычно используются масляные и устанавливаются под углом 45 градусов между вертикальной и горизонтальной поперечной движению плоскостями. То есть один амортизатор гасит энергии в двух направлениях. Продольные амортизаторы железнодорожного подвижного состава называют — поглощающий аппарат автосцепного устройства. Поглощающие аппараты различают грузового типа и пассажирского. Поглощающие аппараты грузового типа различают по классам Т0, Т1, Т2, Т3 — в зависимости от энергии, которую он поглощает (50 кДж — первый и 190 кДж — последний) и других его технических характеристик, описанных в ОСТ-32-175-2001.

В судостроении

В судостроении для защиты от вибрации и ударных нагрузок оборудования используются резинометаллические амортизаторы АКСС (амортизаторы корабельные сварные со страховкой). Амортизатор АКСС представляет собой резинометаллическое изделие, состоящее из металлической скобы, планки несущей и планки опорной, которые соединены между собой привулканизованным резиновым массивом. Для защиты от вибрации и ударных нагрузок электрических щитов и пультов в судостроении находят применение тросовые амортизаторы.

Двухтрубные изделия

Какие амортизаторы можно рекомендовать для спокойного, так называемого семейного вождения? Относительно недорогие, простые по конструкции, которые не выдерживают экстрима. Двухтрубные А более инертны и имеют большую массу. Кроме того, двойной корпус хуже охлаждается. При этом эффективность демпфирования двухтрубных устройств зависит от правильности установки. Как известно, на 100% выполняет свои функции амортизатор, закрепленный строго перпендикулярно подвеске, но если этот угол увеличивается до 50°, то его результативность понижается до 68%.

Конструкция таких элементов включает в себя рабочую колбу, внутри которой расположен поршень, а также внешний корпус, предназначенный для хранения избыточного масла. В ходе своего рабочего цикла поршень пропускает часть масла через свои каналы, а также выдавливает его сквозь находящийся внизу колбы клапан сжатия. При покупке изделий следует обратить особое внимание на масло, которое должно не закипать при температуре ниже 150 °С. При этом, несмотря на выгодную цену, их не стоит устанавливать на автомобили последнего поколения.

Устройство и функции амортизаторов

Для удобства путешествия в гужевых повозках была придумана рессора. Но для автомобилей такой детали оказалось недостаточно, и разработчики должны были решить проблему вертикальных колебаний. Амортизаторы, изобретенные конструкторами, до сих пор являются необходимым инструментом для достижения лучшего соотношения между комфортом и управляемостью.

Внимание! Жесткость или мягкость амортизаторов зависит от количества масла (или другой амортизирующей жидкости), проходящей через отверстия за единицу времени.

Суть работы амортизаторов – снижение амплитуды и количества колебания пружин. Они действуют, как обычные масляные насосы. Малый цилиндр находится в большом. Колеблющаяся подвеска двигает шток. Они приводит в движение поршень, сжимающий масло в цилиндре. Масло выдавливается через микроскопические отверстия во второй цилиндр большего размера, замедляя поршень, а значит, и подвеску.

Однотрубные амортизаторы

Данная конструкция является базовой для современных А. Такой амортизатор состоит из одной-единственной колбы, одновременно выполняющей роль и рабочей емкости для поршня, и корпуса. Она может быть гидравлической (масляной) или гидропневматической (газомасляной). Последнюю модификацию также называют комбинированной. Принцип работы масляного А достаточно прост. Имеется рабочий цилиндр, наполненный маслом (гидравлической жидкостью). В нем движется поршень со специальными калиброванными клапанами, точнее с их системой, имеющей характеристики, специально подобранные под подвеску определенной модели автомобиля.

Динамика работы такого амортизатора выглядит следующим образом:

• При закрытых клапанах гидравлическая жидкость проходит только обходным каналом поршня. Гидравлическая характеристика амортизатора при этом становится жесткой.
• Если же открываются клапаны, соседствующие с компенсационной камерой А, то его гидравлическая характеристика становится более мягкой.

Причем для исправности амортизатора клапан, функционирующий на сжатие, должен пропускать больше гидравлической жидкости, чем обратный клапан, срабатывающий на отбой. Таким образом, при открытых клапанах поршня жесткость амортизаторов уменьшается.

Двухтрубные амортизаторы

Так же на рынке представлены другие модели, состоящие из двух или одной цилиндрических стальных трубок с движущимся внутри вверх и вниз штоком, который прикреплен к раме или кузову автомобиля. В систему входят калиброванные клапаны, которые позволяют регулировать силу сжатия и отскока. А так же контролируют проход через них масло в зависимости от условия вождения. Двухтрубные амортизаторы, как следует из их названия, состоят из двух концентрических трубок. Эти трубки образуют рабочую и резервную камеры.

Для того, чтобы амортизатор функционировал правильно, рабочая камера всегда должна быть полностью заполнена маслом, в противном случае клапаны будут работать в воздушной среде, что приведет их к неисправности. Резервная камера заполняется частично, т.к. она должна обеспечивать заполнение рабочей камеры маслом не зависимо от степени сжатия амортизатора. Обе трубки разделены, а клапан сжатия расположен в основании рабочей камеры.

Комбинированные амортизаторы

В гидропневматических (газомасляных) амортизаторах вместо воздуха используют сжатый газ под давлением 4-20 атмосфер. Его автомобилисты называют по-своему — «газовым подпором». Причем давление газа — это не блажь, а способ уменьшить аэрацию (смешение воздуха с маслом), а также дополнительный элемент упругости подвески. У однотрубных А нет нижнего клапана сжатия. Поршень полностью управляет сопротивлением как при сжатии, так и при отбое. В них можно разместить больше масла, чем в двухтрубных того же объема, а значит, с их помощью достижимо лучшее демпфирование.

Основные неисправности амортизаторов

На какие элементы подвески влияют неисправные амортизаторы

Неисправностей амортизаторов не так уж и много, но все они приводят к тому, что данные элементы заменяются, поскольку они не ремонтопригодны.

Что касается масляных и газомасляных амортизаторов, то самой частой неисправностью в них является разгерметизация, вследствие которой часть масла выходит наружу. А из-за недостатка масла нарушается общая работоспособность, амортизатор уже не способен выполнять полностью свою функцию.

Вполне возможен и изгиб штока, в результате чего он заклинивает в одном из положений.

Ударные нагрузки, приводящие к появлению вмятин на корпусе, не всегда оказывает значительное влияние на работу двухтрубного амортизатора. Ведь между ним и рабочим цилиндром имеется расстояние, поэтому вмятина приводит лишь к уменьшению свободного пространства внутри.

А вот в однотрубном амортизаторе вмятина на корпусе является губительной. Она перекроет возможность поршню со штоком перемещаться – амортизатор заклинит и перестанет работать.

Также в однотрубном амортизаторе встречается и разгерметизация корпуса, которая приводит к нарушению работы.

Управляемые и магнитные амортизаторы

Ведущие производители амортизаторов достаточно оригинально пытаются разрешить техническую задачу регулируемости таких устройств. Американо-бельгийская компания MONROE изготовила на стенках рабочего цилиндра однотрубного А специальные регулировочные бороздки, используемые для настройки на спокойную или активную езду. Японская компания KYA в нижней части однотрубного с выносным резервуаром А в обход поршня вмонтировала отдельный регулировочный клапан. Немецкий концерн ZF создал свой управляемый амортизатор «Опель-Астра», используя двухтрубную газо-масленную конструкцию. Два электромагнитных клапана в нижней части амортизатора и в поршне регулируются специальным процессором, отслеживающим параметры колес, руля, подвески.

Еще более перспективен новый, так называемый магнитный амортизатор «Шевроле», установленный в прошлом году на модели Chevrolet Corvette. Это совместная перспективная разработка автоконцерна и корпорации Delphi. Используемая в них вместо масла магнитореологическая жидкость способна с высокой частотой (до 1000 раз в секунду) изменять свою вязкость под действием электромагнитного поля. При этом принципиально не используется клапанная система: демпфирование производится исключительно за счет магнитореологического эффекта. Подобная конструкция весьма перспективна: нет потребности в поперечных стабилизаторах, упрощается устройство самого А, а также появляются впечатляющие возможности для контроля и управления жесткостью подвески.

Магнитореологические амортизаторы

Где: Cadillac CTS-V, Chevrolet Corvette, Ferrari 488GTB, Lamborghini Huracan

Магнитореологические амортизаторы не имеют клапанов, отвечающих за коэффициент демпфирования. Движения колес и корпуса автомобиля контролируются за счет изменения вязкости масла. И хотя конструкция амортизаторов относительно стандартная (шток на конце поршня движется внутри полости с гидравлической жидкостью), принцип их работы отличается. В магнитореологических амортизаторах нового поколения используются две электромагнитные катушки, расположенные в поршне. Именно они генерируют местное магнитное поле. Гидравлическая жидкость внутри амортизаторов содержит крошечные частицы ферромагнетика, которые распределены в случайном порядке, пока через магнитные катушки не пройдет электрический ток. Ток, проходя через магнитные катушки, создает магнитное поле, которое распределяет частицы в ряды. Так как изменяется ориентация магнитных частиц, изменяется и вязкость жидкости. Когда давление, оказываемое с любой стороны поршня, достаточно сильное, чтобы разрушить эти ряды частиц, то жидкость протекает через проходы, приводя поршень в движение. Сила выстроенности частиц пропорциональна силе магнитного поля, поэтому изменения силы тока катушек приводит к изменению силы демпфирования.

Соответствие гидравлической характеристики амортизатора рельефу дороги

В конструкции амортизатора должны быть учтены различные аспекты его эксплуатации. Ведь некачественное дорожное покрытие определяет различные режимы его работы. С одной стороны, повторяющиеся мелкие неровности не позволяют А распрямиться. В таком случае актуальна мягкая гидравлическая характеристика. Крупные же выбоины грозят полным форсированным его сжатием, что часто вызывает поломку амортизатора. При этом востребована жесткая гидравлическая характеристика устройства.

Поэтому бессмысленно вопрошать: «Какие амортизаторы лучше — мягкие или жесткие?» Ведь актуальной в плане длительной эксплуатации А становится не только их мягкость, но и управляемость.

Еще одна характеристика — отвод тепла амортизатора — является важной для его корректной работы. Ведь в условиях жесткого режима тепла выделяется больше, и его следует отводить. С другой стороны, зимой масло в амортизаторе густеет, и его гидравлическая характеристика становится более жесткой. При этом для автолюбителя важным становится правильный выбор масла. Нежелательно использовать жидкости с высоким содержанием присадок, ведь последние имеют свойство размягчать резину. Чаще всего специалисты рекомендуют применять фирменные масла ГРЖ-12, AFT. Однако в морозы следует выбирать жидкость с вязкостью 75Wt. Для масел, содержащих силикон, степень вязкости определяется в других единицах — cPs, которые примерно в 10 раз больше, чем Wt.

Диагностика амортизаторов

Поскольку вечного не бывает ничего, подвержены износу и амортизаторы. Это явление водителю следует вовремя диагностировать. Как известно, замену потерявших должную функциональность амортизаторов нужно производить сразу же по выявлению. Причем наиболее эффективной является комплексная замена А: попарно на каждой оси — и на передней, и на задней. Ведь наивно ожидать после неполной замены амортизаторов идеального демпфирования.

Впрочем, одного лишь этого также недостаточно. Следует диагностировать весь комплекс устройств автомобиля, задействованных при демпфировании. Ведь нормальная эксплуатация амортизаторов возможна при исправных резинометаллических элементах (шарнирах и буферах сжатия), неизношенных пружинах и рессорах. Техобслуживание всех вышеупомянутых частей и механизмов приведет к снижению нагрузки на амортизаторы.

Виды подседельных штырей с амортизатором

Существует две модели подседельных штырей с амортизатором:
телескопические и параллелограммные (рычажные)
. обоих типов предполагают преднагрузочную регулировку, которую приравнивают к весу велосипедиста.

Без регулировки езда на не отрегулированном подседельном штыре будет некомфортной и может привести к повреждению деталей велосипеда (рамы). Производят такие подседельные штыри в основном из алюминиевого сплава.

Чтобы разобраться, в чем их отличие и на чем стоит остановить свой выбор необходимо рассмотреть их подробно.

Амортизационные штыри телескопического вида

Такие модели имеют конструкцию, включающую в себя с внутреннюю и внешнюю скользящие около друг друга трубки. Внутренний механизм содержит эластомер и упругую твердую пружину. Размерности можно приобрести самые разнообразные.
Длина может составлять 2,5 – 3,5 см или 2,5 – 3,24 см. В геометрическом плане ход телескопических подседельных штырей составляет от 3 до 6 см. Весить от 400 до 700 гр. Регулируется такой штырь под необходимую весовую категорию.

Минусы устройства:

• высокое внутреннее трение системы амортизации приводит к низкой чувствительности, что не смягчает небольшие неровности;
• регулируя высоту сидения, необходимо учитывая насколько оно, будет просажено. При длительных больших нагрузках происходит сжатие эластомеров и пружин, отчего седло просаживается;
• тяжёлый по весу.

Плюсы устройства:

• небольшая стоимость;
• имеет долгий срок службы;
• имеет простую конструкцию.

Амортизационные штыри параллелограмного типа

Второе название паралелограммного устройства

– рычажный. Его механизм включает рычаги в количестве 2 штук, которые параллельно скреплены с помощью шарниров. Между ними крепиться демпфирующий упругий эластомер. При толчке происходит сжатие эластомера, после чего происходит смещение седла назад и вниз. При совпадении смещения с движением удара амортизация эффективна. В таких моделях возможны настройки на необходимый амортизационный уровень.

Минусы параллелограмного штыря

• изнашивается очень быстро;
• ломается чаще, чем телескопический тип;
• подвержен повышенной загрязненности;
• имеют тяжелый вес.

Плюсы параллелограмного штыря

• имеют достаточно высокую надежность;
• дорогие по стоимости.

Когда амортизаторы ломаются

Современные автокорпорации изготавливают все более и более эффективные А, максимально привносящие комфорт в поездку. Впрочем, если на бетонных трассах они служат положенные 80 и более тысяч километров пути, то некачественное дорожное покрытие с выбоинами приводит к непрогнозируемой поломке упомянутых устройств гораздо раньше.

Поломки возникают чаще всего внутри амортизатора, когда колесо автомобиля попадает в выбоину. Из них начинает просачиваться масло. От ударов деформируется шток, а в мягких амортизаторах выбивается клапан в рабочей камере. Подобные поломки означают выход из строя А и требуют безусловной его замены. Поэтому автолюбители взвешивают все «за» и «против», покупая амортизаторы. Отзывы водителей при этом, размещенные на специальных форумах, также следует учитывать.

Испортить А может также пыль и грязь, попавшая в них. Мелкие частички, попав в рабочую камеру, оставляют царапины на штоке. Как результат, сальник перестает быть герметичным, и вследствие этого происходит утечка масла. Еще более совершенным однотрубным является А с выносной компенсационной камерой. Улучшенная конструкция позволяет использовать больший объем сжатого газа и масла. При еще более продвинутом усовершенствовании на пути масла, перетекающего из основного цилиндра в выносную камеру, устанавливают систему клапанов, регулирующих жесткость амортизатора. Существуют модификации А, где над внешней поверхностью проходят трубки для перетекания масла.

Классификация

• по принципу действия
  — на фрикционные или механические (сухого трения), гидравлические (вязкостного трения), электромагнитные (по схеме близки к линейным двигателям);
• по характеру действия сил трения
  — на амортизаторы одностороннего и двустороннего действия (с сопротивлением на прямом и обратном ходах);
• конструктивно
  гидравлические амортизаторы делятся на рычажно-лопастные, рычажно-поршневые и телескопические (двух- и однотрубные) с газовым подпором или без него;
• по характеру изменения силы сопротивления
  , в зависимости от перемещения катков, скорости и ускорения этого перемещения амортизаторы подразделяются на: амортизаторы с примерно постоянной силой трения (например, простой механический амортизатор танка «Ландсверк»);
• амортизаторы с силой трения, зависящей от перемещения («релаксационные», преимущественно устанавливаются на быстроходную гусеничную технику), при этом сила трения может быть как пропорциональна перемещению, так и иметь нелинейную зависимость;
• амортизаторы с силой трения, пропорциональной скорости перемещения катка (подавляющее большинство современных гидравлических амортизаторов);
• амортизатор, сопротивление которого меняется пропорционально ускорению.

Односторонний и двусторонний

Односторонний амортизатор
У амортизатора такого типа сопротивление при ходе, соответствующем сжатию подвески, незначительно, а основное поглощение энергии происходит при отбое. Благодаря этому они обеспечивают несколько более плавный ход, однако с ростом неровностей дороги и скорости подвеска не успевает занять исходное положение до следующего срабатывания. Это приводит к пробоям и заставляет водителя снизить скорость. С появлением около 1930 года амортизаторов двойного действия одноходовая конструкция постепенно вышла из употребления.

Двусторонний амортизатор

Амортизатор, который действует (работает) в двух направлениях, то есть амортизатор поглощает энергию при движении штока в обе стороны, передавая, однако, при этом и некоторую часть усилия толчков на кузов при прямом ходе. Такая конструкция амортизатора эффективнее, чем амортизатор односторонний, в том смысле, что может быть построена с учётом необходимого компромисса между плавностью хода и стабильностью автомобиля на дороге. Для скоростных автомобилей характерны более «жёсткие» настройки, для комфортабельных пассажирских — более «мягкие», где бóльшая часть работы амортизатора приходится на «отбой».

На автотранспорте, как правило, эффективность хода сжатия амортизатора (сжатие, наезд колесом на препятствие) делают меньше, чем эффективность хода отбоя (обратного движения). В этом случае при сжатии амортизатор меньше передаёт толчки от неровностей на кузов, и при растяжении «придерживает» колесо от ударов его о дорогу.

Фрикционный амортизатор

Фрикционный амортизатор. Листовая рессора
Фрикционные (механические) амортизаторы в простейшем случае представляют собой трущуюся пару с фиксированным усилием сжатия. Возможна конструкция с сопротивлением, пропорциональным перемещению, с оперативно регулируемым усилием и т. д. Очевидным свойством фрикционных амортизаторов является то, что их сопротивление не зависит от скорости перемещения рычага. Поэтому они в прямом смысле слова являются демпферами, так как выполняют только одну из указанных в определении амортизатора функций — гашение колебаний. Достоинства — простота и относительная ремонтопригодность, пониженные требования к механической обработке деталей, условиям эксплуатации, стойкость к мелким повреждениям. Принципиальные недостатки — неустранимый износ трущихся поверхностей и наличие некоторого усилия страгивания, избавиться от которого без усложнения механики невозможно. Как результат — на автомобилях данный тип амортизаторов давно не применяется, сохраняясь лишь на отдельных образцах военной техники. Также в лёгких и/или низкоскоростных транспортных средствах (мопеды, тракторы и т. п.) роль фрикционного гасителя колебаний может выполнять трение между деталями подвески.

Одна из самых массовых фрикционных амортизирующих конструкций в старых автомобилях — листовая рессора, которая совмещала в себе функции упругого элемента и демпфера, работающего за счёт взаимного трения листов рессоры.

Гидравлические амортизаторы

Гидравлические амортизаторы получили наибольшее распространение. В гидравлических амортизаторах сила сопротивления зависит от скорости перемещения штока. Рабочее тело — масло (оно также является смазкой). Принцип амортизатора заключается в возвратно-поступательном движении поршня амортизатора, поршень через перепускной клапан вытесняет масло из одной камеры в другую, превращая механическую энергию в тепловую.

Жёсткость амортизаторов зависит от начальной настройки перепускных клапанов (для амортизаторов массового предназначения начальную настройку задаёт производитель на заводе однократно на всё время эксплуатации; в амортизаторах спортивного назначения жёсткость может регулировать пользователь), изначальной вязкости жидкости (масла) и температуры окружающей среды которая влияет на вязкость амортизаторной жидкости (масла).

Гидравлические амортизаторы делятся на несколько подвидов:

• По конструкции: рычажные
  (распространённые до 50-х — 60-х годов)
• двухтрубные
  (основной тип в настоящее время)
• однотрубные
  (получают распространение)

Газовый подпор, как правило, слабо влияет на жёсткость амортизатора, но значительно увеличивает стабильность характеристик в условиях сильных нагрузок за счет меньшего вспенивания масла; при повседневной езде разница совершенно незаметна.

Гидравлические рычажные

Амортизатор типа Houdaille. Жёсткость регулировалась винтом. Рычажный гидравлический амортизатор в передней подвеске ГАЗ М-21И, объединённый с верхним рычагом подвески. Стойка подвески снята. На чугунном корпусе амортизатора хорошо видны приливы, внутри которых расположены поршни, а также болты-заглушки, за которыми скрываются клапаны отбоя и сжатия. Задний рычажный амортизатор ГАЗ М-21И, частично разобранный для замены сальника. Хорошо видны ось рычага со шлицами, вращающаяся в латунных втулках, и болты-заглушки клапанов сжатия и отбоя, расположенные снизу от оси слева и справа. Внутри цилиндрической части ходят поршни.
В 1930-е годы фрикционные амортизаторы постепенно стали уступать место гидравлическим, однако последние мало напоминали привычные современным автомобилистам телескопические.

Первые гидравлические амортизаторы изготавливались по патенту Мори́са Худейи́ (Maurice Houdaille; американское произношение — «Худай»)

, полученному им ещё около 1906 года, но в то время оставшемуся невостребованным. Они представляли собой цилиндрический корпус, заполненный маслом, внутри которого вращалось на оси колесо с четырьмя лопатками. Имевшиеся в лопатках калиброванные отверстия (на поздних моделях — отверстия с клапанами) создавали сопротивление потоку жидкости, возникающему при повороте оси, обеспечивая тем самым демпфирование. Корпус такого амортизатора неподвижно устанавливался на раме автомобиля, а на выходящую из него ось одевался рычаг, шарнирно соединённый с деталями подвески. Перестановкой рычага можно было регулировать жёсткость амортизатора. Впоследствии конструкция амортизаторов данного типа была усовершенствована, появилось дистанционное управление жёсткостью из салона, что было полезно на тогдашних плохих дорогах. Однако в целом, данная конструкция отличалась невысокой эффективностью и была сложна в производстве из-за необходимости обеспечения очень точной подгонки деталей амортизатора друг к другу, а также была практически неремонтопригодна даже в условиях оборудованной мастерской. Тем не менее, Ford использовал их на своих автомобилях до конца 1940-х годов. Из отечественных автомобилей использовались на ГАЗ-А.

Несколько позже появились рычажные гидравлические амортизаторы поршневого типа, в которых рычаг посредством кулачкового или кривошипного механизма приводил в движение поршень (в амортизаторах одностороннего действия) или поршни (двустороннего действия), создававшие ток жидкости, а демпфирование обеспечивали установленные в корпусе амортизатора клапаны, оказывавшие сопротивление перетеканию жидкости из одной полости в другую. Такие амортизаторы допускали настройку усилия при сжатии и отбое в широких пределах за счёт замены клапанов, которые обычно устанавливались на их корпусе снаружи за винтовыми заглушками. Так, на всех послевоенных легковых автомобилях ГАЗ с рычажными амортизаторами задние амортизаторы имели идентичную конструкцию, а отличались только клапанами (то есть, настройкой) и рычагами, рассчитанными на различные конфигурации подвески. После появления в середине 1930-х годов независимых передних подвесок на двойных поперечных рычагах такие амортизаторы нередко стали встраивать в их верхние рычаги.

Наряду с этим, для поршневых рычажных амортизаторов также были характерны определённые недостатки, в первую очередь — сравнительно высокая себестоимость, обусловленная большой металлоёмкостью и необходимостью механической обработки высокого класса точности для изготовления многих узлов, в частности — пары «цилиндр-поршень». Кроме того, из-за несовершенного уплотнения оси нередки были утечки рабочей жидкости из изношенных амортизаторов, что, впрочем, не выводило их из строя мгновенно и обычно исправлялось заменой уплотнения. За исключением элементарных работ по замене уплотнений и клапанов, рычажно-поршневые амортизаторы были практически неремонтопригодны вне заводских условий из-за высокой точности изготовления многих деталей, даже производить их полную разборку без большой необходимости в этом считалось крайне нежелательным.

В конце 1930-х годов их стали постепенно теснить близкие к современным трубчатые амортизаторы так называемого «авиационного типа», более дешёвые и технологичные в производстве, а также обладавшие большей стабильностью характеристик при движении на высокой скорости благодаря лучшей способности рассеивать тепло. Тем не менее, «рычажники» оставались популярны и в первое послевоенное десятилетие, а на некоторых автомобилях использовались вплоть до 1960-х годов. В настоящее время рычажные амортизаторы можно встретить только в подвеске бронетехники.

Гидравлические двухтрубные

Двухтрубный гидравлический амортизатор
Двухтрубный амортизатор состоит из двух соосных (одна в одной) труб, внешняя из которых является корпусом, внутренняя заполнена рабочей жидкостью и в ней перемещается поршень с клапанами. Пространство между трубами заполнено запасом жидкости для охлаждения и компенсации утечек, а также воздухом — для компенсации изменения объёма (температурное расширение жидкости и вход-выход штока).

Применяются в подвеске автомобилей для спокойного и размеренного движения без резких поворотов и торможений. Предназначены для работы в условиях хороших дорог.

В автоспорте амортизаторы двухтрубной конструкции не применяются, поскольку не соответствуют требованиям снижения неподрессоренных масс, стабильности, надёжности и рабочего ресурса в условиях проведения спортивных мероприятий. Исключением является, пожалуй, только дрифтинг, где могут применяться двухтрубные амортизаторы с повышенным давлением компенсационного газа(около 6-8 атмосфер), поскольку соревнования проходят только на очень ровном дорожном покрытии и невысоких скоростях.

Достоинства:

• Относительная простота изготовления и ремонта
• Приемлемые рабочие характеристики (в том числе надёжность) для большинства применений в транспорте
• Отсутствие выступающих деталей — может устанавливаться внутри пружины подвески
• Малое давление внутри и соответственно требования к уплотнению штока. В основном именно это обосновывает их низкую стоимость и более дешёвые материалы для изготовления
• При небольшом пропускании запаса масла в амортизаторе может хватить на несколько лет при полном сохранении работоспособности амортизатора (но ухудшении охлаждения)

Недостатки:

• При высоких нагрузках (плохие дороги, бездорожье или спортивные заезды) масло и компенсационный газ в полости С перемешиваются и образуют пену, препятствующую охлаждению амортизатора. Перегретый амортизатор теряет свои характеристики и автомобиль становится опасно менее управляемым
• При движении в сложных условиях в данной конструкции амортизаторов (плохие дороги, бездорожье) установлена высокая вероятность возникновения кавитации, причём, чем ниже давление компенсационного газа, тем выше эта вероятность. Возникновение данного явления приводит к быстрому выходу из строя амортизаторов, а также повреждения других деталей подвески — как следствие выхода из строя первых
• При износе характеристики амортизаторов данной конструкции ухудшаются очень плавно и незаметно для водителя, вследствие чего необходимо более тщательно контролировать их работоспособность
• На высоких скоростях из-за недостаточной скорости реакции амортизатора на неровности управляемость автомобиля резко падет
• Несколько увеличивают вероятность возникновения аквапланирования
• При установке в подвеску автомобиля максимальный угол наклона без резкого снижения работоспособности 45° к вертикали. Перед установкой обязательна «прокачка» — для удаления пузырьков газа из рабочей полости
• Должен устанавливаться только корпусом вниз (штоком «А» вверх), что ухудшает характеристики подвески (увеличение неподрессоренных масс)
• Хранить и перевозить необходимо только в вертикальном положении

Гидравлические однотрубные

Однотрубный амортизатор
Представляют собой трубу, заполненную рабочей жидкостью, в которой перемещается поршень с клапанами. Для компенсации изменения объёма рабочей жидкости (температурные и вход-выход штока) «дно» цилиндра заполнено газом, отделённым от рабочей жидкости плавающим поршнем-перегородкой. Давление газа, как правило, около 18-25 атмосфер (для улучшения характеристик рабочей жидкости при нагреве и устранения вероятности возникновения кавитации).

Достоинства:

• Данная конструкция является практически самой эффективной
• Стабильные показатели в самых разных дорожных условиях, при высоких нагрузках (разбитые дороги, полное бездорожье, спортивная езда и т. д.), а также лучшая скорость реакции на внезапные неровности дорожного покрытия даже на высоких скоростях.

Характеристики очень стабильны за счёт того, что компенсационный газ «F» отделён от жидкости плавающим поршнем «Е» и эффект вспенивания рабочего тела

(масла) при работе
отсутствует полностью
; за счёт высокого давления газа и, как следствие, жидкости в данной конструкции кавитация не возникает даже при сверхвысоких нагрузках (ралли, движение в условиях бездорожья и т. д.)

• Меньшие углы крена при вхождении автомобиля в повороты по сравнению с двухтрубной конструкцией, на 5-20 % уменьшается тормозной путь
• Благодаря более стабильному давлению автомобильных колёс на дорожное покрытие эффект аквапланирования возникает несколько позже по кривой разгона
• Такие амортизаторы не боятся наклонов, не требуют «прокачки» перед установкой и могут устанавливаться штоком вниз, что улучшает характеристики подвески за счёт снижения неподрессоренных масс
• Стенка рабочего цилиндра имеет непосредственный контакт с воздухом, что улучшает охлаждение жидкости (масла) и приводит к снижению вероятности перегрева (то есть ускоряется охлаждение)
• Поршень и цилиндр имеют большой диаметр, а жидкость больший объём — это увеличивает теплоёмкость системы (нагрев происходит значительно медленнее)
• Имеют в среднем в 1,5-2,2 раза больший срок службы в сравнении с амортизаторами двухтрубной конструкции с теми же размерами
• Однотрубный амортизатор может быть экономически выгоден для владельцев автомобиля, поскольку больший срок службы экономит время ремонтов и расходы на замену, сопоставимые со стоимостью самого амортизатора, а также обеспечивает большую безопасность движения на дороге

Недостатки:

• Если компенсационная камера «F» находится прямо в рабочем цилиндре, то данный амортизатор имеет меньший ход по сравнению с двухтрубной конструкцией при одинаковых внешних размерах (длине), однако уменьшение габаритов клапанных наборов и поршня значительно снижает эту величину
• Вынесение компенсационной камеры в отдельный элемент применяется только для отдельно взятых автомобилей, в основном ориентированных на спортивную езду и в серийном производстве не используется
• Высокое давление в амортизаторе создаёт значительную выталкивающую силу на шток (десятки килограмм), что может требовать замены пружин подвески на более слабые
• Данный амортизатор очень критичен к повреждению (вмятинам) на внешней стенке цилиндра, это приводит к заклиниванию поршня и полному выходу из строя, в то время как двухтрубный амортизатор не замечает даже крупных вмятин. Согласно статистке, вероятность возникновения данных повреждений приближается к 0,01 % относительно всего объёма поставляемых амортизаторов, значительная часть случаев происходит при транспортировке или неквалифицированной установке в подвеску
• Однотрубный амортизатор сложней в изготовлении, чем двухтрубный, поскольку высокое давление компенсационного газа накладывает значительно большие требования к качеству уплотнений, материалам и покрытиям деталей. Это обосновывает более высокую стоимость амортизатора

Газовый амортизатор

• Не следует путать с пневмобаллоном.

Амортизатор, действующим веществом которого является газ. Возвратно-поступательное движение штока амортизатора затрудняется работой по перепусканию через небольшое отверстие газа из одной камеры в другую. Но по технологии производства и по логике они все являются газомасляными. На автомобили амортизаторы такой конструкции не устанавливаются.

Комбинированный амортизатор

Газомасляный или олеопневматический амортизатор, действующим веществом которого является как масло, так и газ. Работает масло, газ устраняет образование пены.

Электрогенерирующий амортизатор

Амортизаторы, вырабатывающие энергию из колебаний автомобильной подвески[1]. Принцип действия системы заключается в рекуперации энергии от работы подвески, а затем возвращения этой энергии в электрическую систему автомобиля[2], подзаряжая аккумулятор[3].

Регулируемые амортизаторы

Благодаря регулируемым амортизаторам водитель может сам выбирать режим работы подвески автомобиля, зачастую между спортивным, комфортным и промежуточным. Наибольшее распространение имеют такие вариации регулируемых амортизаторов:

Гидромеханическая адаптивная система с дополнительным клапаном

Благодаря дополнительному клапану, в котором находится жидкость, появляется возможность регулировать жесткость автомобильной подвески. В зависимости от частоты колебаний подвески клапан открывается, запускает жидкость в амортизатор

, обеспечивая более плавную езду, а в случае вождения по обычной ровной трассе подвеска сохраняет свою жесткость, что позволяет автомобилю не крениться в поворотах. [4]

Регулировка с помощью электромагнитных перепускных клапанов

Встроенные датчики, получая сигнал, как от водителя, так и в адаптивном автоматическом режиме, изменяют сечение клапана благодаря внутреннему соленоиду[5], делая амортизатор более жестким или мягким.

Применение магнитореологической жидкости

Идея основана на свойствах магнитореологической жидкости, коллоидного раствора ферромагнитных частиц в масле. Под воздействием магнитного поля вязкость такой жидкости плавно изменяется. [6] Система состоит буквально из того, что необходимо расположить в поршне магнит, который и будет приводить механизм в действие. В сравнении с другими подобными адаптивными подвесками такая конструкция позволяет добиться не только более высокого быстродействия, но и уберегает систему от перегрева, что повышает качество работы подвески в целом.