Хидравлични амортисьори за кола
4.5. Хидравлични амортисьори
Устройство и работа. Наред с еластичните елементи и направляващи устройства, хидравличните амортисьори принадлежат към основните части на окачването на колелата. Амортисьорите се използват за овлажняване на вибрациите на каросерията и колелата, те трябва да предотвратяват отделянето на колелата от пътната настилка и да осигуряват тяхното надеждно сцепление. По този начин работата на амортисьорите влияе не само върху плавността на пътуването, но и върху безопасността на движението, стабилността и управляемостта на автомобила. Често допълнителни устройства са разположени в амортисьори, за да ограничат движението на колелото нагоре или надолу (в края на хода на компресията или отскока).
При леките автомобили се използват дву- и еднотръбни телескопични амортисьори. Принципът на действие на всеки хидравличен амортисьор е, че когато буталото се движи в цилиндър, пълен с течност, той се задвижва през отворите от кухината над буталото до кухината под буталото и създава устойчивост на вибрации на тялото и колелата.
По време на работата на амортисьора се различава ход на компресия, когато пръчката с буталото навлиза в цилиндъра, и ход на отката, когато пръчката с буталото се движи назад. Ако амортисьорът работи с някакво движение на буталото (по време на компресия и откат), тогава той се нарича амортисьорно устройство с двойно действие. Амортисьорите за леки автомобили имат два основни режима на работа, свързани с необходимостта да се ограничат максималните усилия. При плавно натоварване на амортисьора скоростта на буталото е ниска, течността в цилиндъра протича през калибрираните отвори, създавайки необходимото съпротивление. При рязко увеличаване на скоростта на буталото се задействат разтоварващите клапани, които увеличават проходните отвори за потока на течността, съпротивлението на амортисьора бързо пада.
Фигури 4.15 и 4.16 показват диаграма на работата на двутръбен амортисьор и графика на характеристиката на натоварване, обясняваща неговата структура и работа. Амортисьорът се състои от работни кухини А и В, съответно, над и под буталото. Буталото 4 е прикрепено към долния край на пръта 6. Клапанът за освобождаване на отката 3 е монтиран на буталото 4, а предпазният клапан 1 за сгъстяване е фиксиран в долната част на работния цилиндър 8. На бутало и заедно с предпазния клапан за сгъстяване/входящия клапан 2. Между цилиндъра 8 и тръбата 9 има компенсационна кухина В, изпълнена с амортизираща течност от около половината.
При плавно компресиране на амортисьора (ниска скорост на движение на буталото) в кухината Б възниква налягане. Байпасният клапан 5 се отваря и течността тече от кухина В в кухина А през калибрираните отвори 10. Въпреки това цялата течност не може да влезе в кухина А, тъй като в работния цилиндър е въведен прът 6. Количество течност, равно на обема на тази част от пръта, което влиза в цилиндъра, преминава през калибрираните отвори 11 в компенсационната кухина В, леко увеличавайки налягането на въздухът, разположен там. В този случай силата на съпротивление на амортисьора P се увеличава в зависимост от скоростта на буталото v в съответствие с кривата на участъка от графиката на характеристиките на натоварването (виж фиг. 4.16, раздел 2-3).
При рязко компресиране на амортисьора (висока скорост на буталото) течността няма време да тече през калибрираните отвори //, налягането в работния цилиндър се увеличава и предпазният клапан/компресията се отваря. Увеличаването на силата на съпротивление на амортисьора при висока скорост на буталото се забавя (участък от крива 3-4 от графиката на характеристиките на натоварване).
С плавно движение на буталото нагоре (ход на откат), течността от кухина А през калибрирани отвори 10 се влива в кухина В. Освен това течността от компенсационната камера В навлиза в кухина А през отворения входящ клапан 2. При висока скорост на буталото нагоре ( рязък откат) задейства се клапанът за разтоварване на отката 3. Съпротивлението на амортисьора пада, което съответства на участъка на кривата 1-4 от характеристиката на кривата на натоварване (фиг. 4.16). От графиката на характеристиката на натоварване на амортисьора се вижда, че силата на съпротивлението при хода на отката е много по-голяма от силата върху хода на компресията. Намаляването на силата на съпротивление на амортисьора по време на хода на компресията се извършва с цел намаляване на ударите и ударите, предавани на тялото при движение по неравни пътища. Прекомерното увеличаване на силата на съпротивление при откат може също да доведе до нежелани последици, т.е. амортисьорът може да намали сцеплението на колелото с пътната настилка, до тяхното отделяне.
Разработването на двутръбни телескопични амортисьори започва преди Втората световна война. Въпреки това, масовото въвеждане на двутръбни амортисьори в леките автомобили се случи след войната. В същото време имаше конструкции на еднотръбни газонапълнени амортисьори с разделящо бутало. Основната трудност при създаването на еднотръбен амортисьор беше уплътнението на стеблото, което постоянно се зарежда с вътрешно налягане на газа. Отне много време, за да се преодолее основният недостатък на еднотръбните амортисьори - преждевременното разхерметизиране. Само след много години изследвания, подобрения в технологиите и използването на нови материали, стана възможно да се създаде надежден дизайн на уплътнителния възел на пръта.