Май 2020
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

НОРМАЛЬНЫЕ И АНОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

Нормальными условиями осуществления рабочего процесса в амортизаторе считается отсутствие в жидкости, заполняющей рабочий цилиндр, воздушных или газовых включений (пузырей, «карманов», «мешков» и т. п.).

Наличие в рабочей жидкости более или менее значительных газовых включений приводит к «провалам», т. е. исчезновению сопротивления на некоторой части хода поршня. Сила сопротив­ления амортизатора возникает или восстанавливается только тогда, когда газовое включение будет или удалено из рабочего цилиндра, или сжато нарастающим давлением при увеличении скорости вытес­
нителя. В последнем случае происходит и частичное растворение газа в жидкости. На рис. 65 показаны связанные с описываемыми явлениями видоизменения рабочих диаграмм амортизатора. В двух­трубных телескопических амортизаторах провалы возникают при сжатии и при отдаче, но при отдаче «длина» провала всегда меньше. Отмеченное обстоятельство связано прежде всего с тем, что пло­щадь вытеснителя при отдаче — обычно это площадь поршня, — больше, чем при сжатии, если вытеснителем является площадь

О

 

Рис. 65. Внешние признаки нарушения нормального рабочего процесса в амор­тизаторе:

А — «провалы» Пс и П0 на рабочей диаграмме при большой и малой амплитудах колеба­ний н vn — idem; б — «провал» на осциллограмме сопротивления амортизатора Ра и давлення pi (в камере отдачи помещен датчик давления); /, 2, 3 — линии при отсутствии

Провалов

 

НОРМАЛЬНЫЕ И АНОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

Штока. Поэтому при отдаче требуется меньший ход, чем при сжа­тии, чтобы удалить газовое включение или сжать его.

К основным причинам возникновения в жидкости газовых вклю­чений относятся высокочастотные колебания, взбалтывание жид­кости в резервуаре, значительные сопротивления вспомогательных клапанов (впускного и перепускного) и недостаточное давление воздуха в резервуаре амортизатора. К второстепенным относятся причины:

1) отсутствие или неэффективность специальных устройств для отвода воздуха из рабочего цилиндра в резервуар;

2) негерметичность вспомогательных клапанов;

3) недостаточное давление воздуха в резервуаре (при непра­вильной сборке амортизатора с вдвинутым штоком, при негерме — тичности уплотнения и т. п.);

4) зазоры между торцом рабочего цилиндра и направляющей (при ослаблении затяжки узла уплотнения, при недотяжке гайки
резервуара, при неперпендикулярности торцов к оси цилиндра и т. п.);

5) большие проходные сечения калиброванных отверстий в дросселирующей системе сжатия;

6) большой зазор между штоком и направляющей (при отсут­ствии его уплотнения, при износе и т. п.);

7) недостаточный объем жидкости в амортизаторе;

8) большая длина амортизатора и значительный перепад вы­соты уровней жидкости в рабочем цилиндре и резервуаре и т. п.

Все эти причины устранимы конструкторско-технологическими средствами. Более сложным является создание конструкций впу­скных клапанов с малым гидравлическим сопротивлением и под­держание необходимого давления воздуха в резервуаре.

На рис. 66 показана схема работы амортизатора при отдаче, когда происходит заполнение рабочего цилиндра жидкостью из резервуара. Давление р2 зависит от суммарного сопротивления системы впуска, которая создает определенный перепад давлений:

П

ЛРз-2 = Рз — Ра = Е Др.- (118)

1

Правая часть данного выражения описывает сумму перепадов давлений, возникающих при перетекании жидкости из резервуара в рабочий цилиндр. Для предупреждения объемной кавитации при впуске жидкости давление в рабочем цилиндре должно быть

Больше давления парообразования амортизаторной жидкости рп,

Т. е. р2>рп и

П

ДРз-2«гРз — рп или 2 АРг^Рз— Рп — (119)

1

Это есть первое условие нормальной работы амортизатора, которое выполнимо только в определенном диапазоне скоростей колебаний, так как перепад давлений Ар3_2 зависит от скорости поршня Ар3_2 = / (у„) и неизбежно увеличивается с ростом у„, тогда как величина давления воздуха р3 прямо от скорости поршня не зависит. Таким образом, повышенное давление воздуха в ре­зервуаре необходимо для того, чтобы преодолевать сопротивле­ние системы впуска и обеспечивать в возможно более широком диапазоне скоростей колебаний надежное заполнение рабочего цилиндра жидкостью. В связи с этим целесообразно повышать давление воздуха в компенсационной камере и обеспечивать его стабильность в эксплуатации, что достигается повышением герме­тизирующей способности и надежности узла уплотнения и отделе­нием воздуха от жидкости (рис. 67).

Для нормальной работы амортизатора при впуске жидкости необходимо также предупреждение струйной кавитации во впу­скном клапане. Следовательно, все проходные сечения клапана должны иметь максимальные гидравлические радиусы и не иметь

НОРМАЛЬНЫЕ И АНОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

Рис. 66. Принци­пиальная схема телескопического двухтрубного амор­тизатора при ходе отдачи и впуске жидкости из резер­вуара в рабочий цилиндр:

подпись: 
рис. 66. принци-пиальная схема телескопического двухтрубного амор-тизатора при ходе отдачи и впуске жидкости из резер-вуара в рабочий цилиндр:

НОРМАЛЬНЫЕ И АНОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

Рі — рабочее давле­ние отдачи; рг — дав­ление в пространстве под поршнем; ра — давление в резервуаре

НОРМАЛЬНЫЕ И АНОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

Рис. 67. Конструкции амортизаторов с разделением газа и жидкости в резер­вуара эластичной перегородкой:

А — амортизатор автомобиля Кадиллак (США); б — амортизатор рулевого управ­ления с резиновой диафрагмой в резяр — ьуаре (фирма Армстронг, Англия);

/ — мешок из пластмассовой пленки, за­полненный фреоном; 2—резиновая диаф­рагма

Резких переходов, сужении, расширений, острых кромок и тому подобных недостатков, вызывающих местные сопротивления, при­водящие к местным скачкам давления, что достигается, в частности, увеличением диаметра и числа подводящих отверстий, их зенкова — нием, а также увеличением в известных пределах высоты подъема клапана.

Второе условие нормальной работы амортизатора связано с конструкцией перепускного клапана, который обеспечивает при сжатии заполнение жидкостью пространства над поршнем и сво­дится к тому, чтобы всегда соблюдалось неравенство рх <; р„. Сопротивление дросселирующей системы перепускного клапана Ар2_1 = рч — рх должно быть всегда меньше, чем сопротивление дросселирующей системы клапана сжатия, т. е.

ДР2-з = Ра — Рз и Др2_1<Лр2-з — (120)

Отсюда следует, что коэффициенты дросселирования калибро­ванных отверстий отдачи фйо и сжатия ф&, должны находиться в соотношении ^

(121)

Тем самым будет предусмотрена реальная возможность сжатия амортизатора при закрытом перепускном клапане, что возможно из-за действия сил инерции клапана и столба жидкости над ним, а также в самом конце хода сжатия, когда Др2 -1<ЛРЙ — ПРИ этом жидкость из полости под поршнем попадает в полость над поршнем преимущественно через калиброванные отверстия от­дачи, так как №3 У? д. Из выражения (120) следует также,

Что должно выполняться и условие

Р!>рз>рп. (122)

При выполнении этого условия будет исключено проникнове­ние воздуха из резервуара в рабочий цилиндр через направляющую штока и систему дренажа. Для предупреждения струйной кави­тации в потоке жидкости, протекающем через проходные сечения перепускного клапана, применимы те же конструктивные меры, которые рассмотрены выше по отношению к впускному клапану. Однако расход жидкости через перепускной клапан обычно на­много больше 1 расхода через впускной клапан, и это затрудняет выполнение последнего условия.

С целью определения величины перепада давления, требуемого для перетекания жидкости из резервуара амортизатора в рабочий цилиндр, необходимо прежде всего оценить сопротивление соб­ственно впускного клапана амортизатора Дрклв, так как в боль-

П

Шинстве случаев Аркла = 0,6 н-0,8 2 Др1.

_______________________ 1

1 Ввиду разности площадей вытеснителей (поршень и шток) и вслед­ствие того, что скорости поршня при сжатии среднестатистически больше ско­ростей отдачи.

Испытания для определения гидравлического сопротивления впускных клапанов удобно проводить на специальном стенде типа БГО (см. ниже) непрерывной проливкой впускных клапанов в сборе.

На основании экспериментальных данных построены графики (рис. 68), характеризующие перепад давлений АрКлв в зависи — В7»

Мости от (№,— установившийся расход жидкости при

НОРМАЛЬНЫЕ И АНОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

О 40 80 120 160/„см/сек0 40 80 120 160чпсм/сек

А) 5)

Рис. 68. Скоростные характеристики гидравлического сопротивления впускных клапанов двухтрубных телескопических амортизаторов:

А — с рабочим цилиндром диаметром 25—30 мм; б — с рабочим цилиндром диаметром 40—50 мм; I— автомобиля Паккард (1953 г.); 2, 9 — фирмы СВХ (ГДР); 3, 13 — фирмы Габриэль (США); 4 — автомобиля «Москвич-407»; 5 — автомобиля «Москвич-408»; 6 — автомобиля «Москвич-402»; 7 — фирмы ПАЛ (ЧССР); 8 — автомобиля ГАЗ-53 (первые серийные амортизаторы); 10 — автомобиля ЗИЛ-164 (ЗИЛ-157, ЗИЛ-111); 11 — с рабочим цилиндром диаметром 50 мм; 12 — автомобиля ЗИЛ-130 (ЗИЛ-131)

КРклв) и определяющие эксплуатационные колебательные режимы работы амортизаторов, опасные с точки зрения возможности нару­шений нормального рабочего процесса при сжатии.

Как видно из графиков, все величины Арклв сравнительно малы, но, учитывая небольшую величину избыточного давления воздуха в резервуаре амортизатора, следует признать испытанные клапаны далеко не равноценными. Совершенство конструкции впускного клапана оценивается по величине Арклв при разных скоростях поршня уп. Для сравнения можно принять скорости поршня равными 50, 100 и 200 см/сек.

Из рассмотрения рис. 68 можно сделать вывод, что большинство амортизаторов при скоростях колебаний, превышающих 100 см! сек, не будут в состоянии работать нормально, если р3 = 0,2 ■+ ч-0,3 кГ/см2. Однако при установке амортизаторов в подвеске под

Углом и на рычаге несколько облегчается достижение нормальной работы в широком диапазоне частот колебаний, так как при этом уменьшаются приведенные скорости поршня. В то же время приме­нение на некоторых легковых автомобилях передних свечных под­весок с амортизатором в качестве шкворневого элемента затруд­няет решение указанной задачи. Это связано как с увеличением скоростей колебаний, приведенных к поршню, так и с увеличением диаметров штока, что влечет за собой повышение вели­чины Аркла из-за увеличения циклового расхода жидкости при прочих равных условиях (рис. 69). Кроме того, в амор­тизаторах свечных подвесок с вращательным движением штока в уплотнении встре­чаются затруднения с герме­тизацией резервуара (по воз­духу).

Рис. 69. Скоростные характеристики гидравлического сопротивления впускных клапанов телескопических амортизаторов свечной подвески автомобилей:

подпись: 
рис. 69. скоростные характеристики гидравлического сопротивления впускных клапанов телескопических амортизаторов свечной подвески автомобилей:
При анализе работы впускного клапана требуют оценки и такие факторы, как инерционное сопротивле­ние клапана [20] и жидкости Арм, а также инерционное

«нагнетание» при < 0.

/ — Пежо; 2 — БМВ; 3 — «Москвич»; 4 — Форд М-17

подпись: / — пежо; 2 — бмв; 3 — «москвич»; 4 — форд м-17Коэффициент дросселирова­ния этого клапана (рклв, ко­торый зависит от его конст­рукции и схемы работы амортизатора, желательно

Иметь минимальным. В амортизаторах с переменным направле­нием потока жидкости (все отечественные и большинство зару­бежных конструкций) площадь равна площади штока, а в амортизаторах с постоянным направлением потока жидкости площадь равна площади поршня. На рис. 70 показан аморти­затор с одним рабочим клапаном в направляющей штока, который выполняет функцию разгрузочного клапана и при отдаче и при сжатии, что обусловливает так называемое постоянное направле­ние потока жидкости.

Обеспечение нормальных условий работы и требуемое умень­шение АрКл9 и Арш в таких амортизаторах существенно за­труднены, так как Рп = 4 — т-6/ш. Эго подтверждается испыта­
ниями и, возможно, объясняет, почему амортизаторы с постоян­ным направлением потока жидкости не получили широкого рас­пространения, хотя условия охлаждения жидкости при работе у них несколько улучшены, а конструкция проще.

Рис. 70. Телескопические двух­трубные амортизаторы с по­стоянным направлением потока жидкости:

подпись: 
рис. 70. телескопические двухтрубные амортизаторы с постоянным направлением потока жидкости:
Уменьшение влияния инерцион­ного сопротивления жидкости при впуске достигается уменьшением сопротивления впускного клапана, т. е. уменьшением ц>кла и р/ за счет уменьшения длины подводящих кана­лов и увеличением давления воздуха в резервуаре.

А — конструкция по патенту ЧССР 64598, 1939 г; б —системы Арм­стронг; 1— уплотнение; 2—пружина рабочего клапана; 3 — втулка клапана; 4 — кожух; 5 — дренаж­ная трубка; 6— шток; 7 — рабочий цилиндр; 8, 9 — перепускные кла­паны; 10 — отверстие в поршне; И — поршень; 12, 13 — впускные клапаны; 14— резервуар; /5 —кла­пан на конце трубки (с фильтром Ф)

подпись: а — конструкция по патенту чсср 64598, 1939 г; б —системы армстронг; 1— уплотнение; 2—пружина рабочего клапана; 3 — втулка клапана; 4 — кожух; 5 — дренажная трубка; 6— шток; 7 — рабочий цилиндр; 8, 9 — перепускные клапаны; 10 — отверстие в поршне; и — поршень; 12, 13 — впускные клапаны; 14— резервуар; /5 —клапан на конце трубки (с фильтром ф)Для уменьшения <рклв величина (Клв (периметр и ход) должны быть по возможности больше. Следует об­ращать особое внимание на выбор параметров упругого элемента (ви­тая коническая пружина, упругая «звездочка» из стальной ленты и т. п.). Величина предварительного натяга пружины должна уравновешиваться давлением не более 0,015—0,020 кГ/см2 (~0,1р3), действующим на площадь диска впускного клапана, ограниченную снизу седлом клапана. Вместе с тем жесткость упругого элемента должна быть такой, чтобы собственная частота колебаний кла­пана была высокой — не менее 200 рад! сек (35—40 гц). Последнее условие распространяется и на пере­пускные клапаны амортизаторов, так как эти клапаны должны четко рабо­тать при высокочастотных режимах колебаний в подвеске. Выполнение этого условия способствует уменьше­нию эрозии дисков и седел клапанов, связанной с кавитационными явле­ниями.

Комментарии запрещены.