Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Повышение приспособляемости автомобильного

Повышение приспособляемости автомобильного гидроамортизатора к дорожным условиям за счёт сжатия жидкости

Волков Ю.П. (1), Герасимов И.М. (iv@rud.gpu.neva.ru) (1),

Марецкий П.К. (2)

(1)Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, (2)Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения

Специфика транспортных средств, предназначенных для движения в различных дорожных условиях и вне дорог ( внедорожников ), вынуждает использовать амортизаторы с высоким усилием хода сжатия, позволяющим увеличить энергоёмкость и снизить вероятность пробоя подвески. Однако при движении по высокочастотному дорожному профилю с малой высотой неровности высокое сопротивление хода сжатия увеличивает вертикальные ускорения корпуса машины, ухудшает комфорт и способствует перегреву амортизаторов.

Одним из путей разрешения этого противоречия может быть использование управляемого амортизатора. Однако основным препятствием широкого внедрения такого амортизатора являются дороговизна и сложность конструкции [4]. Поэтому представляет интерес неуправляемый гидроамортизатор, конструкция которого за счёт соответствующего выбора конструктивных параметров и физических свойств жидкости, обеспечивает высокие параметры плавности хода для различных дорожных условий и эксплуатационных скоростей.

У большинства существующих автомобильных амортизаторов усилие хода сжатия формируется за счёт вытеснения жидкости объёмом вдвигаемого штока, при этом обе полости сжатия и растяжения оказываются под давлением. Предположим, что шток амортизатора вдвигается при заглушенных дроссельных отверстиях до срабатывания клапана сжатия. Это могло бы иметь место и при очень быстром перемещении штока, если жидкость не успевает



перетечь через дроссельные отверстия. Согласно обобщённому закону Гука [1,2] при уменьшении занятого жидкостью объёма приращение давления рассчитывается по формуле

-P = Еж , где Еж - модуль объёмной упругости жидкости.

Исходя из этого выражение для хода поршня до открытия клапана сжатия при заглушенном дроссельном отверстии запишется в виде:

R V

X = сж 2 (1)

ж шт

Для отечественных автомобильных гидроамортизаторов данная величина не превышает 2,5 см. Даже для длинноходовой конструкции амортизатора МАЗ, предназначенного для спортивной модификации КАМАЗ, (V-1000 см3, RC;vc~4 кН, 5Шт=3,14 см2, Еж-1670 МПа) она составит 2,4 см. Это вполне позволяет не учитывать сжатия жидкости, и при расчётах обходиться статической характеристикой. С повышением сопротивления упругий ход штока за счёт сжатия жидкости увеличивается. Однако при этом приходится увеличивать и диаметр штока, исходя из условия потери его устойчивости. Поэтому для повышения эффекта сжатия жидкости необходимо одновременно с диаметром штока увеличивать и диаметр цилиндра. Например, если при сопротивлении хода сжатия 20 кН диаметр штока увеличить с 20 мм до 27 мм (£>шт=5,73 см2), диаметр цилиндра с 50 мм до 100 мм, то внутренний объём полостей увеличится до -2000 см и упругий ход штока составит около 7 см.

Таким образом, усилие на штоке амортизатора с высоким сопротивлением сжатия и большим рабочим объёмом жидкости (или релаксационного гидроамортизатора) может существенно отличаться от рассчитанного по статической характеристике, особенно при высокочастотных колебаниях. Для оценки усилия на штоке амортизатора с учётом сжатия жидкости была создана математическая модель, основанная на решении



dt V1

dP2 = Еж

(- (S - Sulm) X+ Q12)

dt V2

где Pi, P2, - давления в полостях сжатия и отбоя; Vj, V2 - объёмы полостей;

скорость штока; Qi2, Qi3 - расходы из полости сжатия в полость отбоя и в компенсационную камеру, давление в которой близко к атмосферному.

Результаты расчётов для амортизатора, статическая характеристика которого показана на рис. 1, приведены на рис. 2 и 3.

-1,6 -1,2 -0,8 -0,4

0,4 0,8 1,2 1,6 Y, м/с

10 15 ?п

Рис. 1. Статическая характеристика амортизатора

На рис. 2 показаны рабочие диаграммы амортизатора как с учётом, так и без учёта сжатия жидкости при полном ходе штока 10 см и частоте 1,92 Гц. Видно более плавное увеличение усилия в начале хода сжатия по сравнению с полученным по статической характеристике.

системы дифференциальных уравнений изменения давлений в полостях амортизатора:




5 -4-3-2-10 1 2 3 XIIIT, см

Рис. 2. Рабочая диаграмма амортизатора

1 - усилие на штоке без учёта сжатия жидкости; 2 - то же для жидкости с объёмным модулем упругости 1670 МПа.

На рис. 3 приведены рабочие диаграммы амортизатора при различных амплитудах, но одинаковой максимальной скорости штока, равной 1,7 м/с. При амплитуде перемещений штока около 2 см, что характерно для движения по высокочастотному профилю, усилие на ходе сжатия достигает только 10 кН в конце хода. Для движения по разбитым дорогам с большой высотой неровности характерны большие амплитуды перемещения колёс. В этих условиях сопротивление на штоке будет достигать максимума уже близко к середине хода, то есть в статическом положении, где требуется максимальное гашение колебаний корпуса автомобиля. Следовательно, релаксационный амортизатор лучше приспосабливается к различным дорожным условиям, чем обычный.




-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 Хшт, см

Рис. 3. Рабочие диаграммы амортизатора при разных ходах и одинаковой максимальной скорости штока (1,7 м/с)

1 -Хтах=200 мм; f=2,71 Гц 3-Хтах=100 мм; f= 5,42 Гц

2 -Хтах=150 мм; f=3,16 Гц 4 -Хтах= 50 мм; f=10,84 Гц

Данный благоприятный эффект был, по-видимому, замечен некоторыми зарубежными фирмами. Так двухтрубный амортизатор типоразмера Т70 фирмы Boge при диаметре штока 2,8 см и максимальном усилии на ходе сжатия при 0,524 м/с равном 20 кН, которое можно условно принять за усилие срабатывания клапана хода сжатия, даёт величину Х из формулы (1) равную 3,15 см при давлении 32,5 МПа. Для амортизатора того же типоразмера фирмы Fichtel & Sachs , имеющего диаметр штока 2,2 см и усилие сжатия при скорости 0,524 м/с равное 0,8 кН величина Х составляет 3,3 см [3].

Из формулы (1) следует, что упругий ход амортизатора обратно пропорционален модулю объёмной упругости рабочей жидкости. Данный показатель зависит от природы жидкости и находится в пределах 1200...2100 МПа при температуре 20° С в диапазоне давлений до 20 МПа. Меньшие его значения, а, следовательно, большая сжимаемость, присущи полиэтилсиликоновым жидкостям и жидкостям типа ПЭС-5, большими значениями обладают специальные тормозные жидкости типа НГЖ-4.



ЛИТЕРАТУРА

1. Гавриленко Б. АМинин В. АРождественский С. Н. Гидравлический привод. - М.: Машиностроение, 1968. - 502 с.

2. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика. - М.: Машиностроение,

1971. -672 с.

3. Раймпель Й. Шасси автомобиля: Амортизаторы, шины и колёса/Пер. с нем. В.П. Агапова; под ред. О. Д. Златовратского. - М.: Машиностроение,

1986. - 320 с.

4. Дербаремдикер А.Д. Амортизаторы транспортных машин. - М.: Машиностроение, 1985. - 200 с.

Применяемые в амортизаторах жидкости минерального происхождения занимают промежуточное значение. Следовательно, за счёт применения сжимаемой жидкости упругий ход штока амортизатора может быть увеличен примерно на 25...30%.

Таким образом упругий ход, получаемый за счёт сжатия жидкости в амортизаторе, способствует его приспособляемости к различным дорожным условиям.



© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.