Amortizatorių vaidmuo pakaboje

30 rugpjūčio 2013, 0:17

Visi puikiai žino, kad amortizatoriai turi labai didelę įtaką važiavimo patogumui ir saugumui. Tam, kad iki galo suprastume šias funkcijas, turime susipažinti su pakabos sandara ir veikimo principais. Šiame straipsnyje kaip tik ir pamėginsime tai padaryti.

Vadinamosiose elastinėse pakabose automobilio ratai arba ašys yra sujungti su likusiais jo elementais naudojant spyruokles. Todėl visa automobilio masė paskirstoma į dvi dalis: neamortizuojamą ir amortizuojamą. Pirmąją dalį sudaro ratai arba ašys su standžiai pritvirtintais prie jų guoliais, stabdžiais ir pavaros perdavimo elementais. Ši dalis važiuojant juda vertikaliai, priklausomai nuo kelio dangos. Antrosios dalies judesiai yra nepriklausomi nuo šių jėgų: tuo labiau nepriklausomi, kuo didesnis yra santykis tarp amortizuojamos ir neamortizuojamos automobilio dalių masių.

Spyruokliuojantys pakabos elementai perkelia jėgas, atsiradusias dėl kelio nelygumo, į kėbulą, tuo pat metu deformuojasi ir sukau¬pia energiją, kuri vėliau, spyruoklėms grįžtant į pradinę padėtį, yra atiduodama. Po to automobilio masė vėl suspaudžia spyruokles, o po suspaudimo jos atpalaiduojamos. Todėl po kiekvieno spyruokliuojančių elementų suspaudimo būna daugybė vertikalių kėbulo svyravimų, kurie palaipsniui mažėja dėl trinties jėgų, veikiančių tarp visų tarpusavyje judančių elementų.

Tačiau trinties sukeliamas slopinimas yra per lėtas stabiliam automobilio judėjimui ir patikimam ratų kontaktui su kelio danga užtikrinti, o ypač esant didesniam greičiui ir nelygiai kelio dangai, kai minėti spyruoklių svyravimai gali būti papildomai sustiprinami rezonanso principu. Dažni ir greiti vertikalūs kėbulo svyravimai, taip pat išilginis ir skersinis kėbulo siūbavimas sukelia keleiviams nemalonius ir kenksmingus pojūčius, o automobilio ratai periodiškai praranda sukibimą su kelio danga, todėl sumažėja pavaros perdavimo, stabdymo bei automobilio valdymo veiksmingumas. Dėl šios priežasties automobilių pakabose yra naudojami amortizatoriai, kurių pagrindinė užduotis – radikaliai sumažinti spyruokliuojančių elementų cikliškų judesių amplitudę.

Hidrauliniai amortizatoriai

Iš įvairių technikoje žinomų amortizavimo mechanizmų motorizacijoje yra naudojami hidrauliniai amortizatoriai. Jų veikimas pagrįs¬tas cilindre esančio skysčio perstūmimu per kalibruotus stūmoklio kanalus iš vienos pusės į kitą. Dažniausiai stūmoklis tvirtinamas prie amortizuojamos automobilio masės dalies, o cilindras – prie neamortizuojamos, nors pasitaiko ir atvirkštinių sistemų. Skysčio srauto pasipriešinimas slopina pakabos virpesius, keisdamas kinetinę energiją į šilumą. Perstumto skysčio, kuris vadinamas amortizatorių alyva, kiekis priklauso nuo stūmoklio eigos ilgio, t. y. nuo spyruokliuojančio elemento suspaudi¬mo, o perstūmimo intensyvumas – nuo stūmoklių judėjimo cilindruose greičio. Tai reiš¬kia, kad sugeriamos energijos kiekis tiesiogiai priklauso nuo pakabos virpesių intensyvumo.

Šiuolaikinių amortizatorių konstrukcijos

Šiuolaikiniai amortizatoriai konstruojami taip, kad būtų rastas kompromisas tarp vairavimo patogumo ir saugumo reikalavimų. Vertikalios jėgos periodinio sumažėjimo reiškiniui panaikinti amortizatoriaus kompensacinė kamera buvo pripildyta stipriai suslėgtų dujų, tai padidino bendrą pakabos standumą. Tačiau tai mažina patogumą. Kaip optimalus sprendimas (geresnis nei kompromisinės charakteristikos) pasirinktos konstrukcijos, turinčios kintamą slopinimą: didelį – esant didelėms virpesių amplitudėms (kietas amortizatorius), ir mažą – esant nedidelėms amplitudėms (minkštas amortizatorius). Paprasčiausiuo¬se modeliuose charakteristikos pakeitimas kartais būna daugiapakopis, atliekamas pasukant svirtelę, reguliuojančią skysčio srautą.
Patogesni vartotojams, tačiau kur kas brangesni yra amortizatoriai, turintys elektroninį skysčio srauto tarp abiejų stūmoklio pu¬sių reguliavimą. Tokią sistemą sudaro trys pagrindiniai elementai:
• pakabos virpesių amplitudžių ir greičių davikliai;

• mikroprocesorinis valdymo blokas, apdorojantis daviklių duomenis ir siunčiantis vykdymo impulsus;

• elektriniai vožtuvai, reguliuojantys skysčio srautus atskiruose amortizatoriuose.

Panašias savybes turi pvz., „Monroe“ firmos amortizatorius „Sensa-Trac“, pasižymintis sąlyginai paprasta, grynai mechanine, savaime susireguliuojančia konstrukcija be jokių elektroninių sistemų. Vidurinėje šio amortizatoriaus cilindro dalyje yra padarytas vertikalus apvedimo (droselinis) griovelis, gamintojų vadinamas „by-pass“. Kai stūmoklis yra vidurinėje savo eigos dalyje, pagrindinis skysčio srautas pereina per droselinį griovelį, kurio skerspjūvis yra didesnis už stūmoklio vožtuvų skerspjūvį. Tuo metu slopinimas yra silpnas. Ši būsena būdinga mažoms virpesių amplitudėms ir užtikrina didelį važiavimo patogumą. Kai automobilis važiuoja labai nelygiu keliu, stūmoklio eigos amplitudė didėja ir peržengia vidurinės srities ribas. Tuomet alyva perstumiama tik per stūmoklio vožtuvus. Didėja slopinimo jėga ir jaučiamas amortizatorių sukietėjimas.

Nors šių amortizatorių konstrukcija nesudėtinga, tačiau reikalauja didelio gamybos tikslumo. Droselinio griovelio ilgis žemo slėgio dvivamzdžiuose amortizatoriuose, priklausomai nuo automobilio modelio, siekia nuo 27 iki 59 mm. Vienvamzdžiuose aukšto slėgio amortizatoriuose grioveliui buvo reikalingos storesnės sienelės bei novatoriški sprendimai, apimantys teflo¬ninį stūmoklio žiedą, užtikrinantį geresnį slydimą ir greitesnę stūmoklio reakciją, taip pat specialius savaime tepančius riebokšlius.

Nepriklausomai nuo konstrukcijos, laikui bėgant, kiekvienas amortizatorius palaipsniui nusidėvi. Šio nusidėvėjimo priežastys gali būti tokios:

• laisvumo tarp stūmoklio ir cilindro padidėjimas, t. y. pakabos spyruoklių slopinimo jėgos sumažėjimas tiek suspaudimo, tiek išsitempimo metu;
• amortizatoriaus koto riebokšlių nusidėvėjimas daro įtaką dujų slėgio mažėjimui ir (arba) alyvos nuotėkiui;
• amortizatoriaus alyvos klampumo sumažėjimas daro įtaką slopinimo jėgos mažėjimui esant bet kuriam darbo režimui.

Maksimaliam važiavimo saugumui ir komfortui užtikrinti būtina periodiškai tikrinti ne tik amortizatorių, bet ir pakabos spyruoklių būklę bei veikimą.

Straipsnyje panaudota „Sachs“ ir „Monroe“ įmonių medžiaga.

 

Komentarai

Komentarų nėra. Būkite pirmas!