Принцип работы амортизатора автомобиля: принцип работы, как устроен, из чего состоит, виды, для чего нужны

Как работают амортизаторы?

Амортизаторы могут быть газовыми, масляными и газомасляными. Мы рассмотрим, в чем достоинства и недостатки каждого из них, какие из них являются самыми надежными и многое другое.

• Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
• Принцип работы амортизаторов
• Особенности и различия амортизаторов
• На каком варианте амортизаторов остановиться
• Ресурс и стоимость амортизаторов

Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

Перед обсуждением особенностей амортизаторов, стоит рассказать об их принципе работы. В классическом варианте компоновки один амортизатор приходится на одно колесо, вернее, на каждую из точек опоры автомобиля. Бывает, что для каждой из точек опоры применяют по два, а иногда и больше амортизаторов, но такое происходит только в частных случаях.

Амортизатор, находясь у точки опоры между подвеской и кузовом, по сути своей является устройством для гашения (демпфирования) или предотвращения колебаний, возникающих в машине.

Большинство скажет, что такой деталью считается пружина (рессора), и они будут абсолютно правы. Однако пружина не может эффективно и быстро погасить колебания, возникающие после проезда неровных участков дороги, потому что работает она лишь в одну сторону, в то время как амортизатор работает в противоположном ей направлении.

Фактически пружина обладает значительным сопротивлением только при сжатии в подвеске, а при растяжении она не сможет эффективно гасить колебания. А вот амортизатор, наоборот, очень эффективно гасит возникшие колебания при «растяжении» подвески и оказывает минимальное влияние при её «сжатии». Именно таким образом амортизатор принимает участие в гашении колебаний кузова при его раскачивании.

Принцип работы амортизаторов

Работа амортизаторов заключается в следующем. По конструкции амортизатор состоит из цилиндра с поршнем внутри. На поршне имеются обратные клапаны с разным проходным сечением и, естественно, с различной пропускной способностью.

В одну сторону расход проходящей через клапан среды (к примеру, масла) будет большой, что происходит при сжатии амортизаторов. В другую сторону, при растяжении, клапаны настроены так, что уменьшают расход, этим самым проявляя сопротивление растяжению амортизаторов.

Демпфирующими компонентами в амортизаторе могут быть воздушные камеры – они будут выступать в роли гасителей резких внутренних колебаний и ударов при передвижении поршня внутри корпуса цилиндра амортизатора. Принцип реализации этих камер в амортизаторах может быть разным, но смысл один. Они гасят колебания, а также обеспечивают хорошую равномерность хода по меняющемуся усилию во время работы амортизаторов. Помимо этого, газовая камера в амортизаторе изменяет свою жесткость по нелинейному закону, а именно, их жесткость становится больше во время сжатия либо растяжения, что не свойственно жидкости. Эти амортизаторы с наличием газовых камер называют газовыми амортизаторами.

Особенности и различия амортизаторов

Мы уже говорили о масляных и газовых амортизаторах, но ничего не было сказано про газомасляные. Практически такие амортизаторы тоже должны считаться газовыми. Полностью газовых амортизаторов не существует, а существуют со смешанным типом среды – и с газом, и с маслом. Одни их называют просто газовыми амортизаторами, вторые газомасляными, однако и то, и другое название считается верным.

Масляные амортизаторы являются более жесткими, потому что в их составе имеется только одна рабочая среда – жидкое масло. Как известно, жидкости являются практически несжимаемыми, в результате ход и усилие амортизаторов находится в зависимости лишь от расхода среды через обратные клапаны в поршне цилиндров. Масляный амортизатор считается более жестким и менее инерционным по отношению к его перемещению.

Газовые амортизаторы считаются более мягкими, потому что второй рабочей средой является газ, который сжимаем, хоть и находится под давлением. В результате, он тоже будет принимать участие в плавности хода и в усилии на штоке амортизатора. По сравнению с масляным он будет более мягким и более инерционным в отношении передвижения штока.

Главной отличительной чертой газовых амортизаторов является их способность менять свойства в зависимости от дороги благодаря упомянутой выше нелинейности в работе. Можно сказать, что газовые амортизаторы более эластичны, так как при проезде неровных участков будут более мягкими, однако при больших перемещениях штока будут резко повышать свою жесткость. Широкий и меняющийся диапазон работы газовых амортизаторов считается их самым лучшим качеством.

Зачастую на практике получается так, что изготовители амортизаторов все делают по-другому. Газовые амортизаторы выходят более жесткими, а масляные – наоборот, мягкими. Все это зависит от настраивания клапанов, объемов камер в амортизаторе и других конструктивных отличительных черт.

На каком варианте амортизаторов остановиться

Если говорить о рекомендациях, то выбор амортизаторов должен совпадать с советами завода-производителя для определенной машины, потому что они должны обеспечить необходимое усилие сопротивления, чтобы отлично работать. Не нужно проводить эксперименты ни со штатными амортизаторами, ни с любыми другими, значительно отличающимися от штатных. Каждый компетентный производитель, помимо того, что рассчитывает подвеску, также обладает значительным опытом в её свойствах и оказываемых влияниях на нее при эксплуатации. Это говорит о том, что лучшим вариантом будет использование только штатных амортизаторов. Практически всегда на любую модель машины можно найти штатные амортизаторы – и масляные, и газовые.

Если у вас вдруг возникли какие-то проблемы с подвеской, то мягкие амортизаторы лучше использовать для неровной дороги, а жесткие – для шоссе и автострад.

Ресурс и стоимость амортизаторов

Газовые амортизаторы имеют более сложную конструкцию, потому что есть дополнительные демпфирующие камеры с газом. Кроме того, для них используются уплотнительные поверхности, работающие с газом. К этим уплотнителям предъявляются жесткие требования, и технологии выполнения, соответственно, более сложные.

Ресурс зависит от качественных характеристик амортизаторов. Амортизаторы с хорошим качеством способны «отходить» больше 60 тыс. км. Но когда речь идет о ресурсе масляных и газовых амортизаторов при начальном одинаковом качестве, то масляные амортизаторы более просты и надежны. У масляных амортизаторов конструкция проще, что снижает их стоимость примерно на 20% по сравнению с газовыми.

Говорят, что газовые амортизаторы более спортивны, потому что более жесткие. Но как говорилось ранее, и повторим еще раз: все находится в зависимости от их настроек. В равных условиях, где применяются одинаковые материалы, один и тот же размер цилиндров и поршня, диаметр перепускных отверстий, идентичный ход амортизатора, масляные все-таки считаются более жесткими, чем газовые. Однако на практике изготовители газовые амортизаторы настраивают более жесткими.

Если смотреть на статистику, то у каждой четвертой машины необходимо менять амортизаторы. Износившиеся амортизаторы оказывают плохое влияние на управление автомобиля.

Принцип действия амортизатора

Почему от рессор отказались в пользу амортизаторов?

Ходовая часть

Назначение

Амортизатор нужен для гашения ударов и толчков, которые получает корпус автомобиля через колеса, во время движения. Кроме того, амортизатор обеспечивает надежный контакт колес автомобиля с дорожным покрытием. Так что его назначение – не только комфорт, но и безопасность.

Первые автомобили не были оборудованы амортизаторами. Их функцию выполняли рессоры – вибрации гасились за счет трения стальных листов друг о друга. В связи с тем, что скорость, с которой автомобили могли передвигаться, постоянно росла, для комфорта и безопасности приходилось придумывать новые системы. Так, амортизаторы существовали в виде пакета сжатых фрикционных дисков. Это работало следующим образом: диски поворачивались относительно друг друга с усилием, за счет которого и гасились вибрации. От такой конструкции спустя какое-то время пришлось отказаться, так как диски перегревались и быстро изнашивались.

Выход был найден в 20-е годы XX века. Решением проблемы стало использование жидкости, которая гасила вибрации кузова, перемещаясь под давлением из одной емкости в другую.

Устройство и принцип работы

По своей конструкции амортизаторы можно разделить на несколько основных типов.

По структуре их обычно делят на одно– и двухтрубные.

Амортизаторы различаются и характером жидкости, которой они наполнены: гидравлические и газовые (с гидравлическим газовым подпором). Существуют и просто газовые амортизаторы, газ в которых находится под очень высоким давлением (порядка 60 атм), но применяются они крайне редко. Принцип же работы у всех типов примерно одинаковый.

Чтобы понять, как работает амортизатор, а точнее – на что эта работа направлена, нужно представлять себе его взаимодействие с другими частями подвески и кузова автомобиля. Итак, амортизатор предназначен для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента. В качестве такого элемента может выступать пружина амортизатора,которая закрепляется на нем.  Такая конструкция называется стойкой амортизатора. Ее верхняя часть соединена с кузовом машины, а нижняя – с рычагом.  Поэтому то, насколько кузов и пружина будут плавно подниматься и опускаться, напрямую зависит от плавности движения деталей самого амортизатора.

Теперь остановимся подробнее на общем устройстве амортизаторов. Работа амортизатора основывается на гидравлическом сопротивлении, или сопротивлении газа. В качестве жидкости выступает масло. Существуют разновидности амортизаторов, в которых помимо масла сопротивление дает сжимающийся и разжимающийся газ.

Сам амортизатор можно условно разделить на цилиндр и поршень. Внутри цилиндра, в зависимости от модификации, находятся камеры либо с маслом и газом, либо с маслом и воздухом. В обоих случаях поршень ходит внутри цилиндра, поднимаясь и опускаясь. В первом случае – поршень перемещается с сопротивлением, которое создается за счет перетекания масла через клапаны в другую камеру. Во втором – поршень сопротивляется давлению, которое оказывает сжимающаяся камера с газом. Важно понимать, что такое сопротивление происходит от того, что газ довольно плохо сжимается и разжимается. Получается, что за счет этих сопротивлений и происходит плавное, размеренное движение поршня, что в результате приводит к гасящему толчки эффекту.

Эксплуатация

Определить неполадки, связанные с работой амортизатора не представляет особого труда: при попадании на кочки автомобиль заметно трясет, слышны характерные постукивания. Основной проблемой, связанной с приходом этого устройства в негодность, является то, что процесс этот происходит постепенно, за исключением газо-масляных амортизаторов, которые за счет своей конструкции могут выйти из строя мгновенно. Таким образом, водитель может приспособиться к изменяющемуся поведению автомобиля и не спешить с ремонтом. Тем временем, увеличивается и тормозной путь и износ покрышек, ухудшается рулевое управление. С одной стороны – мелочи, с другой,  при экстренной ситуации неисправность амортизаторов может значительно повлиять на ее исход.

На автомобилях, которые оборудованы электронными системами торможения (ABS, EBD и т. д.), неисправные амортизаторы часто приводят к сбоям в электронике.

Объяснение амортизаторов — Амортизаторы Monroe

В своей простейшей форме амортизаторы представляют собой гидравлические (масляные) насосы, похожие на устройства, которые помогают контролировать удар и отскок пружин и подвески вашего автомобиля. Наряду со сглаживанием неровностей и вибраций, ключевая роль амортизатора заключается в том, чтобы шины автомобиля всегда оставались в контакте с дорожным покрытием, что обеспечивает максимально безопасный контроль и реакцию автомобиля на торможение.

Это то, что мы называем Треугольником безопасности Монро, побуждая автомобилистов проверять шины, тормоза и амортизаторы при каждом обслуживании, чтобы обеспечить оптимальную остановку, управляемость и устойчивость.

Что делают амортизаторы?

По сути, амортизаторы выполняют две функции. Помимо управления движением пружин и подвески, амортизаторы также постоянно удерживают ваши шины в контакте с землей. В покое или в движении нижняя поверхность ваших шин является единственной частью вашего автомобиля, соприкасающейся с дорогой. Каждый раз, когда контакт шины с землей нарушается или уменьшается, ваша способность управлять автомобилем, управлять автомобилем и тормозить серьезно снижается.

Вопреки распространенному мнению, амортизаторы не выдерживают вес автомобиля.

Амортизаторы Подробнее

Для начала немного науки. Амортизаторы работают, забирая кинетическую энергию (движение) вашей подвески и преобразовывая ее в тепловую энергию (тепло), которая затем рассеивается в атмосферу посредством механизма теплообмена.

Но это далеко не так сложно, как может показаться.

Как уже упоминалось, амортизаторы в основном представляют собой масляные насосы. Поршень прикреплен к концу поршневого штока и воздействует на гидравлическую жидкость в напорной трубке. Когда подвеска движется вверх и вниз, гидравлическая жидкость проталкивается через отверстия (крошечные отверстия) внутри поршня. Поскольку отверстия пропускают только небольшое количество жидкости через поршень, поршень замедляется, что, в свою очередь, замедляет движение пружины и подвески.

Амортизаторы автоматически адаптируются к дорожным условиям, потому что чем быстрее движется подвеска, тем большее сопротивление они оказывают.

Типы амортизаторов

Хотя все амортизаторы выполняют одну и ту же функцию, для разных типов транспортных средств и конструкций подвески требуются разные типы амортизаторов, которые могут быть совершенно разными.

Независимо от области применения все амортизаторы относятся к одному из трех основных типов: обычные телескопические амортизаторы, стойки или пружинные амортизаторы.

Обычные телескопические амортизаторы

Это самый простой тип амортизатора, который обычно заменяют, а не ремонтируют.

Амортизаторы этого типа можно найти как на передней, так и на задней подвеске, и они относительно недорогие.

Амортизаторы стоечного типа

Хотя они выполняют ту же основную работу, стойки заменяют часть системы подвески и должны быть более прочными, чтобы выдерживать большие нагрузки и усилия.

Хотя чаще всего их можно увидеть спереди и сзади на автомобилях малого и среднего размера, в настоящее время более крупные автомобили имеют тенденцию к конструкции подвески на основе стоек. Категория стойки далее делится на герметичные и ремонтопригодные узлы.

Как следует из названия, герметичные блоки рассчитаны на полную замену, тогда как ремонтопригодные (McPherson) стойки могут быть оснащены сменными картриджами.

Пружинные амортизаторы

Пружинные амортизаторы имеют характеристики как телескопических, так и стоечных амортизаторов. Как и стойки, пружинный амортизатор представляет собой узел подвески и демпфирующее устройство в одном блоке.

Однако, в отличие от стоек, они не рассчитаны на высокие боковые нагрузки. Построенные с использованием компонентов, аналогичных обычным амортизаторам, пружинные седла амортизаторов также герметизированы и требуют полной замены.

Как они работают?

Амортизаторы — это устройства, похожие на насосы, которые удерживают шины вашего автомобиля в контакте с поверхностью дороги, контролируя отскок пружин подвески. Пока шины вашего автомобиля остаются в контакте с дорогой, рулевое управление, управляемость на дороге и реакция торможения будут оптимальными, помогая вам оставаться в безопасности.

Амортизаторы и подвеска

Репутация Monroe в области инноваций определяется двумя тремя факторами. Тестирование, тестирование и тестирование. Как вы увидите, мы следим за тем, чтобы эффективность нашей продукции в отношении торможения, управляемости и стабильности всегда была на 100%.

Вы также скоро узнаете, как ваше управление зависит от монтажных и защитных комплектов Monroe. Поэтому каждый раз, когда вы проверяете свои амортизаторы и подвеску… проверяйте также жизненно важные крепления Monroe и компрессионные бамперы.

Как работает амортизатор — подвеска

Амортизатор, или, точнее, демпфер, представляет собой гидравлическое или пневматическое устройство, которое срабатывает до 1900 раз на милю, чтобы стабилизировать управляемость автомобиля и обеспечить максимальный контакт между дорогой и шинами. возможный.

Без установленного амортизатора ваши пружины будут постоянно сжиматься и расширяться, пока не рассеется накопленная в них энергия. Это сделало бы адски бодрую езду с совершенно непредсказуемым управлением.

Краткая история амортизатора

Ранние автомобили были оснащены амортизаторами с фрикционными дисками, которые были невероятно простыми и потрясали пассажиров до глубины души. Они состояли из соединенных между собой рычагов, разделенных кожаным фрикционным материалом, что помогало контролировать движения пружины.

Компания Gabriel Suspension утверждает, что изобрела первый в мире гидравлический амортизатор в 1918 году. К 1930-м годам гидравлические амортизаторы стали стандартным оборудованием.

С технической точки зрения, амортизаторы представляют собой форму линейного амортизаторного механизма.

Как работает амортизатор?

Амортизаторы бывают разных форматов, например:

• Однотрубный
• Двойная трубка
• Газонаполненная однотрубная
• Внешний резервуар

Эти два варианта доступны во многих различных формах и размерах, в виде стоек (McPherson), традиционных телескопических амортизаторов и патронных типов. Корпуса амортизаторов имеют множество различных креплений, которые варьируются от автомобиля к автомобилю, включая байонетное и кольцевое крепление, встроенные втулки и фитинги для крепления стержня, и это лишь некоторые из них.

Все демпферы работают по одному основному принципу. По мере того, как рычаг управления или поперечный рычаг перемещаются, чтобы приспособиться к неровностям дорожного покрытия, эти первоначальные толчки амортизируются пружиной. Технически пружина амортизирует. Сжатая пружина теперь имеет запас кинетической энергии, и натяжение витка заставляет пружину расширяться, затем сжиматься и так далее, причем этот процесс повторяется до тех пор, пока энергия не исчезнет.

Демпфер превращает кинетическую энергию пружины в тепло. Это достигается заполнением корпуса цилиндра маслом и наличием поршня с закрепленным на конце плунжером. На конце плунжера есть несколько отверстий, которые контролируют, сколько масла проходит между двумя камерами в демпфере.

Это позволяет контролировать колебания пружины, а сопротивление внутри демпфера создает нагрев. Затем тепло передается от тела в атмосферу, и преобразование кинетической энергии в тепловую завершается. После езды по неровной поверхности вы можете заметить, что ваши амортизаторы на самом деле теплые на ощупь.

Что еще делает система подвески?

Система подвески не только обеспечивает плотный контакт колес с землей, но и выполняет ряд других важных функций:

Управление торможением носом

Поскольку вес перемещается вперед из-за импульса при торможении, подвеска помогает противостоять этому смещению и уравновешивать перенос веса.

Крен кузова

Если не остановить, тело будет отклоняться от направления движения. Это смещает вес и уменьшает сцепление. Система подвески помогает поддерживать тело и сопротивляться качению.

Acceleration Squat

Мощные гоночные автомобили испытают то, что по существу противоположно нырянию носом, когда передняя часть становится легче и поднимается при ускорении. Удары помогут противостоять этой силе.

Потеря сцепления с дорогой

Потеря сцепления с дорогой может произойти по ряду причин, но на одной ухабистой дороге подвеска заставляет шины соприкасаться с землей, увеличивая сцепление с дорогой.

Нижняя часть

На автомобилях с низким дорожным просветом вы можете столкнуться со скрежетом или нижней частью, когда кузов или кузов автомобиля соприкасается с гусеницей. Подвеска поможет предотвратить это.

Типы амортизаторов

Двухтрубный справа, однотрубный слева

Двухтрубные амортизаторы

Как правило, двухтрубные амортизаторы являются наиболее экономичным и распространенным типом амортизаторов. Вы найдете их установленными на многих легковых автомобилях и грузовиках. Эти амортизаторы состоят из двух взаимосвязанных трубок, внешнего корпуса и внутреннего цилиндра, в котором находится поршень. Крошечные отверстия в поршне работают с клапанами, которые предназначены для управления движением масла между внутренней и внешней трубками.

Эти амортизаторы перегреваются. Это будет наиболее заметно на пересеченной местности или ухабистых трассах. Постоянное движение может привести к взбиванию масла амортизатора в пену, что вызывает неустойчивое и неравномерное сжатие амортизатора. Это приводит к вялой езде и увеличивает вероятность потери контроля над транспортным средством. Амортизаторы OEM обычно не подлежат обслуживанию.

Однотрубные

Однотрубные амортизаторы могут помочь уменьшить проблемы с накоплением тепла, которые мы наблюдаем в двухтрубных амортизаторах. Поскольку есть только одна трубка, в которой поршень движется вверх и вниз, меньше материала для изоляции амортизатора и удержания тепла. Эти амортизаторы с меньшей вероятностью перегреются на дорогах со стиральной доской, однако они, как правило, будут дороже, чем двухтрубные амортизаторы, поскольку затраты на производство и требования выше.

Газонаполненные амортизаторы

Чтобы предотвратить вспенивание масла амортизатора, называемое кавитацией, внутри амортизатора используется сжатый газ. Этот газ предотвращает смешивание масла с воздухом в масляной камере и образование пузырьков, которые обеспечивают непредсказуемое управление движением колеса.

Газонаполненные амортизаторы с меньшей вероятностью изнашиваются от перегрева или кавитации и используются командами гонщиков по бездорожью и ралли.