Демпфирование подвески

Предыдущая  Содержание  Следующая V*D*V

Затухание в подвесках происходит в первую очередь от действия гидравлических амортизаторов. Вопреки своему названию, они не поглощают удары от дорожных сотрясений. Скорее, подвеска принимает удар и функцией амортизатора является рассеивание энергии, введённой в систему неровностью.

 

Обычный эффект затухания, проиллюстрированный для модели четверти автомобиля коэффициентами усиления отклика, показан на Рисунке 5.19. Процент затухания определяется из коэффициента затухания, определяемого по Формуле (5-11). При очень небольших затуханиях (10%) отклик самый большой с очень высоким откликом на частоте 1 Гц. Этот тип реакции, часто упоминаемый как "плавание" ("float"), заставляет подрессоренную массу усиливать длинные неровности на проезжей части. Хотя это нежелательно, на всех частотах выше резонансной точки достигается преимущество в результате достигнутого высокого затухания.

 

Рис. 5.19. Влияние затухания на характеристику изоляции от дорожных неровностей подвески.

Рис. 5.19. Влияние затухания на характеристику изоляции от дорожных неровностей подвески.

 

Кривая для коэффициента затухания 40% является типичным представителем большинства автомобилей, узнаваемая по усилению на резонансной частоте, находящейся в диапазоне от 1.5 до 2.0 Гц. При 100% (критическом) затухании движения при отскоке подрессоренной массы на частоте 1 Гц хорошо контролируются, но при ухудшении изоляции на более высоких частотах. Если затухание больше критического, например, 200%, демпфер становится настолько жестким, что подвеска больше не движется и транспортное средство подпрыгивает на своих шинах, резонируя в диапазоне от 3 до 4 Гц.

 

Хотя этот аналитический подход предоставляет упрощённую иллюстрацию эффекта демпфирования при езде в подвеске, подгонка амортизаторов для достижения оптимальной характеристики  в современном автомобиле намного более сложна. Амортизаторы должны быть приспособлены не только для достижения желаемых характеристик при езде, но также играют ключевую роль в поддержании хорошего контакта шин с дорогой, необходимого для управляемости и безопасности. В общем, это достигается за счет подбора "клапанной системы" ("valving") в амортизаторе, так что это не простой линейный элемент (с силой, пропорциональной скорости), как предполагалось до сих пор.

 

Во-первых, затухание в подвеске в направлениях удара (сжатие) и отскока (расширение) не одинаково. Затухание в направлении удара добавляется к силе, передаваемой подрессоренной массе, когда колесо встречает неровность, таким образом, нежелательно иметь высокое демпфирование в этом направлении. С другой стороны, демпфирование в направлении отскока желательно, чтобы рассеять энергию, запасённую в рессоре вследствие удара. Следовательно, типичные амортизаторы имеют двойную характеристику примерно с соотношением один-к-трём затуханием при отскоке и ударе. Помимо этого, для управления демпфированием в обоих направлениях используются описанные ниже регулируемые характеристики.

 

С середины 1950-х годов для демпфирования в автомобильных подвесках использовались почти исключительно телескопические амортизаторы. Телескопические амортизаторы представляют собой устройство в виде поршня в трубе, один конец которого соединён с подрессоренной массой, а другой - с осью или колесом. Есть два типа телескопических амортизаторов - двухтрубный и однотрубный с газом под давлением, показанные на Рисунке 5.20.

 

Рис. 5.20. Двухтрубный амортизатор и однотрубный амортизатор с газом под давлением.

Рис. 5.20. Двухтрубный амортизатор и однотрубный амортизатор с газом под давлением.

 

Каждый из них имеет свои преимущества, но функционально они похожи. Во время сжатия и растяжения поршень движется через жидкость, проходящую через отверстие в нём. Клапаны в поршне ограничивают поток жидкости через поршень, создавая силу демпфирования. В случае двухтрубного амортизатора, для дальнейшей настройки демпфирования могут быть использованы дополнительные ограничения от клапанной системы в основание трубки.

 

Для получения желаемых характеристик могут быть использованы совместно два типа клапанной системы. Клапан с простым отверстием создаёт силу демпфирования, которая растёт с квадратом скорости, как показано кривой A на Рисунке 5.21. Когда они предназначены для обеспечения адекватного затухания для контроля движений кузова на низких скоростях, простое управление отверстием даёт слишком большое затухание на высоких скоростях типичных движений оси вверх-вниз. Вторым типом клапанной системы является антипомпажный (продувочный, "blow-off") клапан, в котором проход потока заблокирован подпружиненным клапаном, чтобы он предотвращал поток, пока желаемое давление не достигнуто, и в этот момент он позволяет "выпустить" силу торможения, как показано на кривой B. Благодаря сочетанию управления отверстием и продувкой в последовательных и параллельных схемах, получается типичное поведение демпфирования, такое, как показано на кривой C.

 

Рис. 5.21. Параметры силы-скорости клапанной системы амортизатора.

Рис. 5.21. Параметры силы-скорости клапанной системы амортизатора.

 

Для комплексного подхода при анализе затухания амортизатора при поездке амортизатор должен быть смоделирован как нелинейный элемент. Характеристики силы-скорости, подобные показанным на предыдущем рисунке, могут быть представлены полиномами или прямолинейными отрезками, аппроксимирующими эту кривую. Наконец, эластомерные вкладыши на конце соединений амортизаторов составляют значительную гибкость в системе для небольших высокочастотных движений, типичных для оси, и должны быть приняты во внимание.

 

Предыдущая  Содержание  Следующая