2020-04-12
1525
Устройство гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора двухстороннего действия схематически представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 - Телескопический двухтрубный амортизатора двухстороннего действия.
1 - резинометаллический шарнир (проушина); 2 – дно корпуса; 3 – основание цилиндра; 4 – разгрузочный клапан сжатия; 5 – перепускной клапан отбоя; 6 – разгрузочный клапан отбоя; 7 – поршень; 8 – перепускной клапан сжатия; 9 – корпус; 10 – рабочий цилиндр; 11 – направляющая втулка; 12 – шток; 13 – резинометаллический шарнир (проушина); 14 – перепускные отверстия; 15 – дроссельные отверстия;
А – надпоршневая полость; В – подпоршневая полость; С – компенсационная камера.
Две «трубы» двухтрубного амортизатора представляют собой два соосных цилиндра. Внутренний 10 называется рабочим цилиндром, наружный 9 - корпусом. В рабочем цилиндре перемещается поршень 7, закрепленный на нижнем конце рабочего штока 12. Резьбовая часть на другом конце штока используется для крепления в корпусе автомобиля или, как показано на рисунке 1, для монтажа на нем резинометаллического шарнира 13. Второй шарнир 1 приварен ко дну 2 корпуса 9.
В поршне имеются дроссельные (калиброванные) перепускные отверстия 14 (на схеме показано одно), а также размещаются перепускной клапан 8 сжатия и разгрузочный клапан 6 отбоя. В нижней части рабочего цилиндра 10 в основании цилиндра 3 с дроссельными отверстиями 15 смонтированы перепускной клапан 5 отбоя и разгрузочный клапан 4 сжатия.
Внутренние надпоршневая А и подпоршневая В полости рабочего цилиндра 10 заполнены рабочей жидкостью, а компенсационная полость (камера) С, образованная наружной поверхностью рабочего цилиндра 10 и внутренней поверхностью корпуса 9, заполнена частично жидкостью, а частично воздухом.
Рабочая жидкость - это специальная амортизаторная жидкость, обладающая при нормальной температуре малой вязкостью, а при экстремально низкой или высокой - приемлемой для обеспечения функционирования. Кроме того, она должна выполнять функцию смазывания трущихся пар амортизатора и уплотнений (манжет).
Обычно компенсационная полость С соединяется с атмосферой через канал в направляющей втулке 11. Внутренняя полость В соединяется с компенсационной С посредством клапанов 4 и 5 и дроссельных отверстий 15.
При статическом положении подвески компенсационная полость С заполняется жидкостью примерно наполовину. Остальная ее часть служит как для восприятия объема жидкости, вытесняемой при входе штока 12 в рабочий цилиндр 10, так и для восприятия дополнительного объема жидкости вследствие ее расширения при нагреве (температура жидкости может достигать 120 оС, а в районах с жарким климатом - 200 °С).
В экстремальных условиях, например, при наклоне автомобиля уровень жидкости на одной стороне компенсационной полости существенно снижается, что может привести к попаданию воздуха в рабочую полость и, как следствие, к нестабильности работы амортизатора. В связи с этим углы установки гидравлических амортизаторов в подвеске ограничивают 45-ю градусами.
Направляющая втулка 11. которая обеспечивает осевое возвратно- поступательное движение штока 12, служит для установки уплотнения и воспринимает вместе с поршнем 7 возникающие изгибающие моменты.
При ходе сжатия, когда шток 12 входит в цилиндр 10 (рис. 1 а), давление под поршнем 7 в полости В повышается и жидкость перетекает через дроссельные отверстия 14 и перепускной клапан 8 сжатия, который открывается сразу же с ростом давления, в полость А.
Ввиду того, что часть объема полости А занимает вдвигающийся шток, избыток жидкости из полости В через дроссельные отверстия 15 перетекает в компенсационную полость С, уменьшая объем находящегося в ней воздуха.
При большой скорости перемещения поршня давление в полости В поднимется настолько, что его необходимо ограничивать. Это достигается за счет открытия разгрузочного клапана 4 сжатия, усилие пружины которого преодолевается возросшим в полости В давлением. В результате нарастание давления в полости В уменьшается, что снижает силу сопротивления, а следовательно и усилие на штоке.
При ходе отбоя, когда шток 12 выдвигается из цилиндра 10 (рис. 1, 6), давление над поршнем в полости А возрастает и жидкость перетекает в полость В через дроссельные отверстия. При высоких скоростях движения поршня при ходе отбоя увеличение давления в полости А вызывает открытие в поршне разгрузочного клапана 6 отбоя, ограничивая тем самым силу сопротивления перемещению поршня амортизатора.
Разрежение, образующееся в полости В при движении поршня вверх, обеспечивает открытие перепускного клапана 5, что способствует более быстрому перетеканию жидкости из компенсационной полости С в полость В, которое до открытия клапана 5 происходило только через дроссельные отверстия 15.
Устройство и работу рабочего гидравлического телескопического двухтрубного амортизатора двухстороннего действия рассмотрим на примере амортизатора передней подвески автомобиля ЗИЛ – 130 (рис 1.1).
Работа амортизатора.
Сжатие.
Во время хода сжатия нижняя проушина 1 поднимается. При этом объем нижней полости А рабочего цилиндра 11 уменьшается быстрее по сравнению с увеличением объема верхней полости Б, так как часть последней занята штоком 12. Поэтому жидкость из полости А вытесняется не только в полость Б, но и в резервуар 13. Воздух, находящийся в резервуаре над жидкостью в пространстве 46, сжимается.
Плавный ход сжатия.
Жидкость из полости А перетекает в полость В через наружные отверстия 36 поршня 8, приподнимая перепускной клапан 26, нагруженный слабой пружиной 35. При этом перетекании не создается заметного сопротивления.
Необходимое сопротивление амортизатора создается при перетекании жидкости в резервуар 13. Жидкость проходит при этом через дроссельные отверстия 33 корпусе клапана сжатия 31.
Резкий ход сжатия.
При резком ходе сжатия жидкость не успевает перетекать через дроссельные отверстия 33, давление в рабочем цилиндре возрастает настолько, что клапан сжатия 4 перемещается вниз, сжимая пружину 45 и открывает путь жидкости через отверстия, значительно увеличивая общее проходное сечение и ограничивает силу сопротивления амортизатора.
Перетекание жидкости из полости А в полость Б происходит при резном ходе сжатия таким же образом, как и при плавном ходе.
Отдача.
Во время хода отдачи нижняя проушина опускается и объем нижней полости А рабочего цилиндра 11 увеличивается быстрее по сравнению с уменьшением объема верхней полости Б, так как часть последней занята штоком 12. Поэтому жидкость в полость А вытесняется не только из полости Б, но и из резервуара 13. Перетекание происходит благодаря изменению объёма полостей А и В, а также под действием находившегося в пространстве 46 воздуха, сжатого при предыдущем ходе сжатия.
Рисунок 3 – Устройство и работа амортизатора автомобиля ЗИЛ – 130.
1 - нижняя проушина; 2 - резиновая втулка проушины; 3 - перепускной канал; 4 - клапан сжатия; 5 - тарелка впускного клапана; 6 - стержень клапана сжатия; 7 - регулировочная шайба пружины; 8 - металлокерамический поршень; 9 - клапан отдачи; 10 - тарелка перепускного клапана; 11 -рабочий цилиндр; 12 - шток поршня; 13 - внешний резервуар для жидкости; 14 - кожух амортизатора; 15 - металлокерамическая направляющая штока; 16 -резиновый сальник направляющей; 17 - обойма сальника; 18 - гайка резервуара; 19 - обойма верхнего сальника; 20 - верхняя проушина штока; 21 - верхний резиновый сальник штока; 22 - войлочный сальник штока; 23 - резиновый сальник штока; 24 - резиновый сальник гайки; 25 - отверстие стока жидкости; 26 - перепускной клапан; 27 - тарелка клапана отдачи; 28 - пружина клапана отдачи; 29 - гайка клапана отдачи; 30 - впускной клапан; 31 - металлокерамический корпус клапана сжатия; 32 - гайка клапана сжатия; 33 - каналы прохода жидкости к клапану сжатия; 34 - каналы прохода жидкости к клапану отдачи; 35 - пружина перепускного клапана; 36 - каналы прохода жидкости к перепускному клапану; 37 - пластмассовое поршневое кольцо; 38 - дроссельный диск клапана отдачи; 39 - шайба клапана отдачи; 40 - пружина впускного клапана; 41 - каналы к впускному клапану; 42 - дроссельный диск клапана сжатия; 43 - шайба клапана сжатия; 44 - тарелка клапана сжатия; 45 - пружина клапана сжатия; 46 - полость сжатого воздуха; 47 - амортизаторная жидкость; 48 - нижний кронштейн амортизатора; 49 - верхний кронштейн амортизатора.
Плавный ход отдачи.
Жидкость из полости Б перетекает в полость А, создавая при этом необходимое сопротивление, проходя через внутренние отверстия 34 поршня 8 и через прорези дроссельного диска 38 клапана отдачи.
Жидкость из резервуара 13 перетекает в полость А (не создавая при этом заметного сопротивления), проходя через отверстие 41 корпуса клапана сжатия и приподнимая впускной клапан 30, прижатый слабой пружиной 40.
Резкий ход отдачи.
При резком ходе отдачи жидкость не успевает перетекать через прорези дроссельного диска 38 и давление в полости Б возрастает настолько, что клапан отдачи 9 сжимает пружину 28 клапана отдачи. Благодаря этому ограничивается сила сопротивления амортизатора при резких колебаниях за счет значительного увеличения проходного сечения для перетекания жидкости из полости Б в полость А.
Перетекание жидкости из резервуара 13 в полость А происходит таким же образом, как и при плавном ходе.
Когда жидкость проходит через клапаны, в ее потоке при локальном снижении давления может возникнуть явление кавитации, т.е. образование и схлопывание пузырьков пара. Вероятность возникновения кавитации повышается с увеличением скорости поршня и с ростом температуры жидкости. При нормальном тепловом режиме образующиеся пузырьки тут же схлопывают. Если же температура жидкости приближается к температуре кипения при данном давлении, обилие пузырьков образует пену. При этом, чтобы открылся клапан, поршень необходимо переместить на большее расстояние. В результате появляются характерные «провалы» подвески, когда амортизатор перестает гасить колебания. Избавиться от этого можно двумя способами: либо повысить давление в амортизаторе и отодвинуть кавитационный порог, либо снизить температуру рабочей жидкости, улучшив отвод теплоты.
Первый способ реализуется в двухтрубных газонаполненных амортизаторах низкого давления, которые отличаются от обычных двухтрубных тем, что компенсационная полость С изолируется от атмосферы, и в нее закачивается инертный газ (азот) под давлением 0,2 - 0,5 МПа, а принцип работы у них одинаков. За счет этого давления температура насыщения жидкости возрастает, а ее склонность к вспениванию многократно снижается. Тем самым обеспечивается стабильная работа клапанов, а следовательно, повышается эффективность работы амортизатора.
Существуют конструкции, в которых реализованы оба способа предотвращения вспенивания. Это однотрубные гидропневматические амортизаторы, которые в обиходе также называют газовыми.
