Энциклопедия авто чайника
Амортизаторы
Задачи амортизаторов
Амортизаторы появились на автомобилях задолго до широкого внедрения известных на сегодняшний день цилиндрических конструкций с перемещающимся поршнем. Первоначально почти повсеместно распространенные рессоры совмещали в себе одновременно и пружину, и амортизатор. Пружинили листы, они же и терлись друг о друга, стянутые для этого в пакеты, переводя кинетическую энергию в тепловую и гася вертикальные колебания.
Идея разделить функции пружин и демпфирующих устройств была вынужденной. Широкое внедрение независимой подвески, значительно повышающей комфорт и управляемость, подвело к этому чисто конструктивно. С приходом винтовых пружин вместо рессор рядом с ними так и просилось что-нибудь цилиндрическое. К тому же разболтанную рессору приходилось менять целиком или перетягивать, что по трудоемкости значительно превосходило замену пары амортизаторов, закрепленных двумя гайками каждый.
Механическое трение заменили на гидравлическое. Первое было очень трудно контролировать, по мере быстрого износа трущихся поверхностей характеристики всей системы так же быстро менялись. Кроме того, все это сопровождалось обычно скрежетом и скрипом, что, как вы понимаете, не добавляло комфорта пассажирам. Гидравлическая система с маслом, прогоняемым через тонкие калиброванные отверстия клапанов, служила на несколько порядков дольше, не меняя существенно своих характеристик. К тому же появилась возможность достаточно четко дозировать эти характеристики, простой сменой двух или четырех амортизаторов делать один и тот же автомобиль более комфортабельным или более спортивным.
Гидравлическое трение имело перед механическим еще одно бесспорное преимущество. Клапаны, через которые протекает масло, можно настроить так, что сопротивление амортизатора будет разным в зависимости от направления работы подвески. Обычные амортизаторы имеют усилие при отбое в два-четыре раза больше, чем усилие при сжатии. Это означает, что когда колесо наезжает на препятствие, оно с легкостью идет вверх, а затем, уже при возврате его назад, пружинам, и приходится работать, тратя накопившуюся при сжатии кинетическую энергию. Меняя характеристики сопротивления ходов, получают «более спортивные» или «более комфортные» подвески, не меняя принципиально их конструкции.
Автомобиль построен вокруг человека. Если рассматривать его конструкцию с этой точки зрения, то окажется, что между этим самым человеком и кузовом находится сиденье, которое установлено на полу, вместе с порогами и боковинами образующими упругую балку, далее следуют пружины, амортизаторы и шины. Каждый из этих элементов пружинит и каждый имеет свои характеристики, включая характерные только для него значения резонансных частот. Ну, а резонансные колебания, как мы хорошо помним из учебника физики, разрушают даже мосты, поэтому солдаты через них «в ногу» не ходят. Поэтому-то и все механические системы автомобиля подбираются в процессе его разработки так, чтобы избежать вредных или неприятных колебаний.
Не только избежать разрушительных в прямом и переносном смысле резонансных колебаний, но и сделать передвижение в автомобиле максимально комфортным призваны элементы подвески.
Исторически человек связан с автомобилем и другими механическими средствами передвижения только последние 100–200 лет. Все тысячелетия до этого он передвигался пешком, и поэтому заложенная в него природой комфортная частота колебаний составляет 1–2 в секунду при амплитуде, равной примерно 1/8 длине тела. Все остальные колебания либо слишком часты (автомобиль «трясет»), либо укачивают и вызывают морскую болезнь (автомобиль плывет, как «баржа»). Именно характеристики амортизаторов являются последним самым мощным инструментом для достижения оптимального комфорта в машине.
