Амортизаторы для грузовых автомобилей

В экономически развитом обществе все отрасли деятельности связанные между собой в той или иной степени. Производство, сфера услуг и торговля пересекаются на определенных стадиях работы, а все элементы громадного механизма экономики связывает транспорт.

В зависимости от количества и объемов перевозимых грузов, транспортную сферу можно расположить в порядке убывания следующим образом:

• Морские грузовые суда
• Железнодорожные составы
• Воздушные суда
• Грузовые автомобили

Наиболее масштабные объемы перевозок осуществляются морскими судами, при этом настоящие «гиганты» могут доставлять в любую точку земного шара свыше 300 тысяч тон груза.

Следующий сегмент грузоперевозок занимает железная дорога. Авиационные перевозки выгодно отличаются скоростью доставки, но при этом довольно затратны. А замыкающим звеном в транспортной цепи выступают грузовые автомобили, доставляющие товары и грузы непосредственно к потребителю или заказчику.

Грузовой автомобиль независимо от его размеров и грузоподъемности, это в первую очередь надежное техническое транспортное средство, обеспечивающее своевременную доставку грузов. Поэтому, грузовики проектируются с учетом высоких нагрузок на корпус автомобиля и его ходовую часть. От надежности и безотказности работы подвески зависит не только своевременное выполнение работы, но и безопасность груза, водителя и окружающих. Перечислять все узлы и агрегаты машины, которые являются наиболее ответственными деталями можно долго, но хочется уделить особое внимание амортизаторам. От этого агрегата зависит плавность хода, проходимость и маневренность автомобиля.

Характеристики и назначение амортизаторов

Амортизатор для грузовика обеспечивает нивелирование восприятия колеса грузового автомобиля ухабов и неровностей дорожного покрытия, чем придает машине курсовую устойчивость и способствует существенному уменьшению внутренних вибраций кузова и повышает ресурс рабочих элементов корпуса. Широкое распространение для транспортных средств получили амортизаторы с двухтрубной телескопической конструкцией. Применяемый тип амортизатора отлично соответствует жестким требованиям эксплуатации грузовиков, концепция обеспечивает эффективную работу при сжатии и отбое.

Цикл работы амортизаторов базируется на двух физических свойствах гидравлической жидкости:

• несжимаемость гидравлической жидкости;
• вязкость гидравлической жидкости.

Гидравлическая жидкость помещенная в ограниченный объем, благодаря своим физическим свойствам, выступает основным рабочим телом стойки амортизатора и обеспечивает заданные параметры работы последнего.

Цилиндры двухтрубного амортизатора конструктивно расположены соосно. В цилиндре происходит возвратно-поступательное движение поршня, на котором смонтирован клапан обратного хода и предусмотрен перепускной клапан, обеспечивающий ход сжатия.

Донная часть цилиндра, также оборудована клапаном сжатия и перепускной клапан, работающий на отбое. Применяемая конструкция обеспечивает надежную и долговечную службу амортизатора независимо от условий эксплуатации автомобиля и воздействий окружающей среды.

Надежность и долговечность

Амортизаторы для грузовых автомобилей на протяжении всего срока эксплуатации подвергаются высоким переменным нагрузкам, что негативно сказывается на основные рабочие части агрегата. Поэтому, при конструировании и изготовлении, конструктора и инженеры применяют наиболее оптимальные принципы устройства амортизатора, а также используют высококачественные материалы.

В производстве внедряются процессы повышения прочности ответственных рабочих деталей амортизатора с целью обеспечения безотказности и надежности этой детали автомобиля. Хромирование и полирование поршневого штока обеспечивает надежную защиту от коррозии, уменьшает износ уплотнений и сальников. Направляющая втулка штока изготавливается из армированного серого чугуна или железо керамики, с низким коэффициентом сопротивления скольжению.

Направляющая имеет стопор ограничения хода штока, что способствует уменьшению вероятности ударов, и как следствие — увеличивается ресурс работы амортизатора в целом.

Уплотнение амортизаторов имеют сложную высокотехнологичную структуру, для их производства используются смеси пербунана или витоновых материалов. Характеристики этих материалов позволяют применять амортизаторы в широком температурном диапазоне, без потери рабочих свойств и качеств. Применяемые в уплотнениях материалы имеют высокий уровень инертности, что обеспечивает стойкость к агрессивным средам и, следовательно — надежность работы амортизатора.

Гашение колебаний в амортизаторе, обеспечивается за счет сопротивления жидкости, во время диффузорного прохождения системы клапанов. Во время сжатия амортизатора жидкость поступает из подпоршневой в надпоршневую полость, а количество жидкости, выдавленное штоком, проступает во внешний цилиндр. При возвратном движении все происходит в обратном порядке. В современных амортизаторах используют полусинтетическую гидравлическую жидкость, устойчивую к влиянию высокой температуры и не теряющую свои характеристики при критически низких температурных показателях.

Обеспечение безопасности

Качественная работа амортизатора грузового автомобиля, обеспечивает безопасную эксплуатацию транспортного средства на любом покрытии и в различных дорожных ситуациях. При выходе из стоя амортизаторов или же при их неправильной работе, поведение автомобиля становится непредсказуемым и опасным.

Транспортное средство с неисправными амортизаторами теряет управляемость, снижается комфорт и безопасность движения, возникают следующие проблемы:

1. Заносы при движении в поворотах
2. Повышенный шум и вибрация
3. Сильные удары корпуса во время движения
4. Сильное раскачивание автомобиля
5. Потеря контроля над автомобилем

Рабочие элементы клапанов с уменьшенной усадочной потерей распределяют нагрузочное воздействие на всю рабочую область, исключая необходимость дополнительных регулировок. Износостойкие уплотнения креплений амортизаторов снижают шум и вибрацию кузова автомобиля, повышают долговечность корпусных деталей крепления. Правильная работа амортизаторов позволяет уверенно держать автомобиль в поворотах с критическими значениями радиуса, исключает возможность как продольного так и поперечного раскачивания машины.

Не последнюю роль, в надежности и долговечности работы амортизатора для грузового автомобиля играет репутация производителя. Традиционно, лучшими в этой области считаются немецкие торговые марки.

Немецкие производители амортизаторов, учитывая необходимость снижения сроков простоя в отрасли грузового транспорта, делают ставку на экономичность, работоспособность и долговечность.

Устройство и принцип работы амортизаторов

Со времен появления первых автомобилей перед конструкторами стоял вопрос поиска оптимального способа гашения колебаний кузова, возникающих при преодолении неровностей. Наилучшим решением, применяемым и сегодня, стало интегрирование в состав подвески автомобиля специальных устройств – амортизаторов. На данный момент повсеместное распространение получили гидравлические телескопические амортизаторы. Гашение колебаний кузова и колес происходит в них за счет жидкостного трения, возникающего при прохождении жидкости через узкие отверстия в поршне – клапаны. Таким образом, механическая энергия колебаний переводится в тепловую. От характеристик амортизаторов зависят такие важные показатели, как устойчивость, управляемость и плавность хода автомобиля. Современные амортизаторы, имея в своей основе общий принцип работы, отличаются по типам и особенностям конструкции.

История появления амортизатора

Первые автомобили с рессорной подвеской обладали неприятным свойством: при преодолении неровностей их кузов сильно раскачивался. Изначально данная проблема частично решалась сама собой, поскольку в многолистовых рессорах наблюдался эффект межлистового трения, который способствовал гашению колебаний кузова. Но этого было недостаточно.

Фрикционные амортизаторы

Поэтому следующим этапом стало добавление в состав подвески отдельного демпфирующего элемента. Одними из первых таких устройств были амортизаторы сухого трения с фрикционными дисками, разработанные в начале прошлого века.

В 1950-х годах стали применяться поршневые масляные амортизаторы телескопического типа, в основе работы которых лежал принцип жидкостного трения. Их устройство, позаимствованное из конструкции авиационных шасси, применяется в подвеске автомобилей и сегодня.

Функции амортизатора

Передние и задние амортизаторы являются демпфирующими элементами подвески автомобиля. Работая в паре с упругими элементами подвески (пружинами или торсионами), амортизаторы выполняют следующие основные функции:

1. гашение колебаний кузова и колес автомобиля;
2. сохранение контакта колеса с опорной поверхностью;
3. обеспечение плавности хода автомобиля.

Конструкция автомобильного амортизатора

Амортизаторы бывают двух типов: однотрубный или двухтрубный. От типа амортизатора зависит и его конструкция. Несмотря на это, основные элементы у обоих типов остаются общими. Амортизатор состоит из цилиндра, заполненного специальной жидкостью (маслом), по которому перемещается поршень. Сам поршень соединен со штоком круглого сечения, который, в свою очередь, своей верхней частью крепится к кузову автомобиля. В поршне сделаны отверстия небольшого диаметра (клапаны), через которые проходит жидкость. Для того, чтобы повысить сопротивление потоку жидкости, их делают подпружиненными. Более детальное описание конструкции амортизаторов приводится далее.

Конструкция гидравлического амортизатора

Амортизатор соединяется с рычагом подвески или балкой моста. Крепление амортизатора производится через упругое соединение – сайлентблок.

Принцип действия амортизатора

Масляные амортизаторы работают по принципу преобразования энергии жидкостного трения в тепловую. Перемещающийся шток с поршнем заставляет масло перетекать через небольшие клапаны, тем самым создавая сопротивление его движению. Максимальный ход штока с поршнем ограничивает отбойник амортизатора. Передние амортизаторы воспринимают достаточно большую нагрузку, поэтому их делают более усиленными по сравнению с задними.

Классификация амортизаторов

Двухтрубный амортизатор

Двухтрубный амортизатор состоит из соосных цилиндров, один из которых помещен внутри другого. Шток с поршнем перемещается во внутренней полости – рабочей камере. Она сообщается с внешней, частично заполненной воздухом либо азотом через донный клапан. Камера, заполненная газом, предназначена для компенсации объема жидкости при погружении штока.

Схема двухтрубного амортизатора

• простая конструкция и невысокая стоимость изготовления;
• небольшая длина;
• малое внутреннее давление (при утечках небольшого количества масла через сальник рабочие характеристики сохраняются);
• мягкое демпфирование ударов подвески;
• лучшая устойчивость к механическим повреждениям.

• вспенивание масла после длительной работы и, как следствие, снижение эффективности демпфирования;
• недостаточно эффективное охлаждение;
• установка, хранение и транспортировка амортизатора производится только в одном положении – штоком вверх.

Двухтрубную конструкцию могут иметь как передние, так и задние амортизаторы. Но все же в большинстве случаев на современных автомобилях двухтрубные амортизаторы устанавливаются на заднюю ось.

Однотрубный амортизатор

Однотрубные амортизаторы являются газонаполненными. В их конструкции предусмотрен только один цилиндр, в нижней части которого расположена камера, заполненная газом под давлением 2…3 МПа. Данная камера отделена от жидкости специальным плавающим поршнем и предназначена для компенсации объема жидкости при сжатии амортизатора. Благодаря тому, что газ постоянно поджимает жидкость в рабочей камере, при высокочастотном режиме работы амортизатора предотвращается эффект вспенивания масла (эмульсирование), а также появляется возможность его установки в любом положении.

• лучшее демпфирование и стабильность;
• улучшенное охлаждение по сравнению с двухтрубной системой;
• возможность установки амортизатора в любом положении.

• большая длина амортизатора;
• низкая устойчивость к механическим воздействиям;
• высокая стоимость изготовления по причине применения более качественных уплотнений и материалов для корпуса.

Однотрубные газонаполненные амортизаторы способны выдерживать серьезные нагрузки без потери рабочих свойств. В основном, они применяются в качестве передних амортизаторов.

Регулируемые амортизаторы с клапаном переменного сечения

Адаптивные (или регулируемые) амортизаторы предполагают возможность изменения демпфирующих свойств (коэффициента демпфирования). Амортизаторы оснащаются электромагнитным клапаном, сечение которого изменяется под воздействием электрического сигнала. Уменьшение сечения затрудняет прохождение жидкости через клапан, увеличивая жесткость амортизатора. Увеличение же сечения клапана, наоборот, делает его более мягким.

Адаптивные амортизаторы с магнитореологической жидкостью

Регулируемые амортизаторы данного типа заполнены жидкостью с включением металлических частиц. Такое масло меняет структуру под воздействием магнитного поля, которое создается при помощи катушек, встроенных в поршень амортизатора. Благодаря магнитореологической жидкости магнитные амортизаторы изменяют характеристики жесткости за доли секунды. Преимущество адаптивных амортизаторов заключается в возможности изменения характеристики подвески в соответствии с текущими условиями движения: более жесткая подвеска улучшит управляемость и устойчивость автомобиля, а более мягкая повысит комфорт передвижения. Основной недостаток адаптивного амортизатора: высокая стоимость его изготовления.

Спортивные амортизаторы

Спортивные амортизаторы предназначены для работы в условиях экстремальных нагрузок. Их отличает повышенная жесткость и стабильность, обеспечивающие лучшую управляемость автомобиля.

Основные неисправности и срок службы амортизаторов

Наиболее частотная неисправность амортизатора – нарушение герметичности уплотнительного сальника штока. Это происходит в случае повреждения пыльника амортизатора, и, как следствие, попадания грязи на поверхность штока. Повреждение сальника штока ведет к утечке газа и амортизаторной жидкости, из-за чего сам амортизатор утрачивает свои демпфирующие свойства.

При нормальных условиях эксплуатации срок службы амортизаторов может составить 3-5 и более лет. Передние амортизаторы претерпевают большую нагрузку, тем не менее, на новом автомобиле их ресурс составляет примерно 100-125 тысяч километров пробега. Задние же амортизаторы обычно превосходят эти показатели.