Так как в наши дни большинство новых машин создается с газонаполненными «безуглеродными» амортизаторами, то и мы обратим на них пристальное внимание. Но эта статья не о «газовом мешке» или об амортизаторах эмульсионного типа. А говорить о старых гидравлических без давления и негерметичных амортизаторах просто вообще не имеет никакого смысла. Для того чтобы дать вам понимание вопроса о том, чем же в действительности являются эти амортизаторы, нами будут охвачены следующие темы:
- принципы действия газонаполненных амортизаторов; - силовые компоненты; - главные элементы; - ошибочные представления и мифы;
Основные принципы работы амортизаторов
Амортизатор, в самом главном смысле этого слова, обеспечивает сопротивление, происходящее при сжатии или при расширении во время его рабочего хода. Его работа должна «смягчать» неровности или нежелательные колебания машин и механизмов. Удары приходятся на его шток, и амортизатор должен их поглощать. А работа амортизатора – это ключевой элемент в полном комплексе движения транспорта.
На ходе сжатия, шток через герметичное соединение, вызывает сжатие масла под давлением. К штоку присоединен клапан амортизатора, обычно более известный как поршень амортизатора. Поршень герметизирован в отверстии корпуса амортизатора кольцевым уплотнением так, чтобы предотвратить состояние просачивания масла. Эффект демпфирования состоит в том, что масло проходит через отверстия в корпусе клапана при движении вала и регулируется одним из нескольких обычных методов. Самый общий «метод» состоит в изменении изгиба прокладки, и он который будет описан в этой статье. Поскольку это отклонение прокладок или подъем от поверхности корпуса клапана увеличивается, то оно и позволяет большему количеству жидкости проходить через отверстия. Значение сопротивления прокладки может быть установлено более жестким или более мягким, чтобы настроить это сопротивление. Более жесткие значения дают большее сопротивление, а более мягкие значения дают меньшее сопротивление. Это сопротивление и есть действие демпфирования. На ходе отдачи или расширения, это - просто движение штока во встречном направлении с силой, создаваемой главным образом пружиной. Это все это довольно просто, но от этих элементов зависит очень многое. Амортизаторы – это самое сердце фактора управляемости машины. Если они будут в неисправном состоянии, то водитель будет вынужден тратить больше времени на движение и испытывать серьёзные трудности при поездке. А на соревнованиях это может означать достижение победы или сход с трассы. Это могло бы заранее подразумевать, что вы прокладываете себе путь к победе.
Силовые компоненты
Главным образом амортизаторы работают при действии трех разных сил. Это - сила пружины, сила демпфирования и сила трения. Сила пружины, конечно, сопротивляется и накапливает энергию в спирали или в пружине кручения (при сжатии) в системах подвески. Пружине чувствительно её положение. Но ей не важно знать, как быстро она была сжата, а только на какую величину. Значение силы пружины определяются её ходом.
Демпфирующие силы устанавливаются амортизатором от его внутренних калибровок и компонентов конструкции. Некоторые коэффициенты, зависят от размещения клапанов в конструкции прокладки, приложенного давления, конструкции поршня, вязкости масла и регулируемого проходного сечения. Сила демпфирования – это сопротивление при движении, которое зависит от нагрузки и/или скорости. Демпфирование зависит от скорости штока, но не зависит от величины хода. Да, чувствительность амортизаторов зависит от их положения, но это только от действия систем обхода масла в конструкции самих амортизаторов. Их демпфирующее сопротивление - все еще чувствительно к скорости. А различные проекты используют различные методы управления демпфированием. Самые общие типы демпфирования изгибают прокладку или изменяют размер отверстия, а в некоторых случаях эти системы скомбинированы.
Силы трения присутствуют, как и в статических, так и в динамических способах. При основных условиях трение определяется как контакт или как трение двух поверхностей, одна из которых обычно перпендикулярна другой. Статическое трение всегда больше чем динамическое. Статической силой в амортизаторе считается постоянная или не зависящая от скорости величина. Сила, требуемая, для того чтобы вызывать движение, вообще определяется как «сила отрыва». Однако перейдем к динамическим силам. Динамические силы трения присутствуют в любых контактах скольжения. А вообще любая сила трения - это плохое явление, но, к сожалению, здесь она присутствует. И она является врагом №1 в эффективности амортизаторов. А уменьшение трения очень важно для плавности действия амортизаторов. Однако в некоторых случаях эти силы трения просто увеличивают силы демпфирования в значении сопротивления. В действительности же, если бы все трение амортизаторов было устранено, требования к демпфированию могли бы драматично измениться.
Важные элементы
Каковы же самые важные элементы в амортизаторе ? Прежде всего, это давление зарядки, которое имеет чрезвычайно важное значение. В то время как совсем так много смысла в этом параметре, достаточно даже небольшого давления, чтобы предотвратить кавитацию. Кавитация происходила бы просто от перепада внутреннего давления, настолько низкого, что приведет к вакууму и закончится кипением жидкости (вспениванием масла). Если амортизатор кавитирует, это - длинный путь к сокращению его потенциала. Давление зарядки может играют незначительную роль в настройке, но это - не наше основное беспокойство. Достаточное давление необходимо для того, чтобы предотвратить кавитацию, а его большое значение обычно ставит под угрозу только начальные качества поглощения удара с образованием увеличенного начального значения силы. А его наличие вполне достаточно, а его возможная избыточность может даже и не вредна.
Толерантность и компоненты конструкции - другой важный аспект внутренних частей амортизатора. Слишком высокая нагрузка и слишком большая свобода – не есть хорошо. Однако, небольшое напряжение всегда лучше, чем избыточная свобода. Держите эти внутренние компоненты в хорошей форме для сохранения заданных качеств. А сальники и герметизаторы должны сделать свою работу безупречно. Все виды проблем и риски возникают от течей, изношенных втулок, а в некоторых случаях и от использования элементов, которые для этого не предназначены, не говоря уже о возможной неэффективности и несогласованности их в работе и настройке.
Масло – очень часто упускаемый из вида очень важный элемент. Все жидкости амортизатора не одинаковы. Из-за большой стоимости эта жидкость с чрезвычайными низкими температурными свойствами обычно упоминается как точка отсчета. Это имеет больше значение при использовании снегохода, так как он работает при низких окружающих температурах. Другие важные качества жидкости это - вязкое трение, смачивающая способность, вязкость и индекс вязкости. И ещё одно заключительное замечание о вязкости жидкости - вязкость может изменяться от изготовителя к изготовителю. У каждой машины 5wt не может быть одним и тем же, только как при использовании значения вязкости масла - и это элемент настройки, об этом необходимо помнить. Мое предложение состоит в том, чтобы пользоваться только одной маркой, которую вы любите, и которая хорошо работает на вашей машине, скорее надеясь на то, что ваше «старое» 5wt лучше, чем «новое» 7wt. Вы, конечно, можете попробовать, но в некоторых случаях это может вообще ничего и не давать.
Конструкция клапана – это тоже важный элемент, и он также может диктовать требуемые давления зарядки. Очень жесткое сжатие клапана может потребовать большего давления для предотвращения кавитации жидкости, если вы не хотите, чтобы ваш амортизатор превратился в насос. А надлежащий клапан также может быть долгожданным преимуществом к требуемому качеству поездки. Каждый – это не любой тип водителя и конечно же он может предпочесть совсем другую чувствительность амортизаторов. Стандартные амортизаторы, конечно, не могут удовлетворить всем этим требованиям, поэтому используйте настраиваемые в своих интересах. Ошибочные представления и мифы.
Мнение что амортизация исчезает в условия перегрева - ошибочно. Я бросаю вызов. В следующий раз, когда вы проедете по серьёзному участку трассы на ваших санях и нагрузите амортизаторы беспощадно, а потом остановитесь, то снимите перчатку и потрогайте корпус амортизатора, чтобы увидеть насколько он горячий. Если вы не обнаружите вытекания жидкости (позор вам), то увидите, что амортизаторы не нагреваются, так что бы привести химическому разрушению масла. Типично холодная окружающая температура, холодный снег, превосходная настройка и применение системы соответствующих амортизаторов даст то, они что даже могут вообще не нагреваться, а тем более до высокой температуры. Если же амортизаторы настолько горячи, что вы не можете дотронуться до них, то вы должны проконсультироваться с профессиональными настройщиками. Теперь, если вы сделаете тоже самое с амортизаторами MX от мотоцикла, то вам придется срочно искать ящик со снегом чтобы остудить руку. Да, они становятся ГОРЯЧИМИ! И я это видел, но очень немного хороших гонщиков будут способны повредить их. Поверьте, это - факт. Любая жидкость исчезнет, как только она будет перегрета, но здесь мы не говорим о перегреве жидкости. Я был обеспечен динамическими характеристиками от компании, которая произвела эти амортизаторы, которые ясно показывают, что самая большая потеря демпфирования (когда оно вообще должно исчезать) была не от окружающей среды и фактически была значительно меньше, чем от использования амортизатора со средних рабочих температур до чрезвычайно высокого нагрева. Что и означает для среднего парня, что он наиболее вероятно почувствует некоторое изменения в демпфировании, по мере того как амортизатор нагревается во время работы, и вязкость жидкости ослабляется. Это - то, почему Вы пробуете работать с менее вязкими жидкостями и наиболее низкими её значениями и строить требования к клапанам вокруг этого значения. Жидкости VI будут индикатором температурной стабильности. Повышение содержания VI уменьшит изменения, которое произойдут в вязкости жидкости, когда она будет нагреваться. На некоторых OEM амортизаторах есть и другое условие, которое вносит вклад в этот эффект исчезновения, который является вопросом к такой конструкции. Но мы можем назвать это «механическим исчезновением».
И о мифе, что защитные крышки увеличивают перегрев амортизаторов. Это - ошибка. Они - превосходное изделие и помогают минимизировать любые проблемы от всасывания воды, и это их главный плюс. Вода и масло не любят друг друга. Не хорошо иметь воду в амортизаторах. Покупайте крышки, и применяйте их, поскольку они предлагают несколько таких преимуществ.
Есть ещё одна большая тема, которая непременно возникнет - это конструкция поршня амортизатора. Каждый в мире убежден, что размер канала здесь должен быть как можно больше, как его вообще можно сделать. Это - также ошибка. Калибр канала не должен быть совсем большим, чтобы избежать гидравлического удара, по крайней мере, не столь большим, как думает большинство людей. Не требуется чрезвычайные меры, чтобы получить демпфирование от конструкции поршня. А создание поршня амортизатора, который демпфирует, достижимо с риском гидравлического удара. Конструкция поршня – это очень глубокая тема, и я был увлечен достаточно много. Я провел много часов, обсуждая внутреннюю конструкцию компонентов амортизатора с моим другом Джереми Вилкей в MX Tech. Я работал с компонентами Race Tech, также и проводил уик-энд на Penske Racing Shocks, чтобы досконально охватить всю эту тему. Тогда проверил не менее 6-7 различных проектов, охватывающих 3-4 различных концепции. По моему мнению, в амортизаторах можно использовать как слишком большие, так и слишком маленькие калибры канала. При этом существуют различия в конструкции, но при этом также можно получить и различные эффекты.
Добавление пластмассовых втулок к корпусу амортизатора, с целью ослабления трения пружины. Едва ли это осуществимая альтернатива. Вы лучше не сделаете, когда сделаете это. Пружина все равно будет тереться, а фактически будет тереться больше или еще скорее, потому что промежуток между пружиной и корпусом будет уменьшен и теперь пружина входит в контакт с корпусом быстрее. Пружина трется, и имеется эффект броска у значения пружины, а это – совсем не хорошо. Добавление пластмассовой втулки к корпусу амортизатора также не решает эту проблему.
Масло несжимаемо, амортизатор не сжимает жидкость. Если амортизатор попытается сделать это, то вы получите серьезные проблемы. Масло фактически "течет", а поршень перемещается, поскольку он входит в корпус амортизатора. А перемещающаяся жидкость должна идти куда-нибудь, в противном случае амортизатор мог бы взорваться под действием гидравлических сил. Из резервуара амортизатора жидкость перемещается в дополнительный резервуар и таким образом удерживает свободно плавающий поршень, который сжимает газ азот. В амортизаторе типа IFP резервуар с азотом - фактически часть корпуса амортизатора. Возьмите различные объемы газа при одном и том же самом давлении, и там вы получите различные явления. Это проявляется в повышении давления. Резервуары - хорошее дело, но я не чувствую, что главное преимущество находится в охлаждении амортизатора, поскольку амортизатор эта часть амортизатора не становится при этом горячее. Реальная правда в том, что не нужно много дополнительного масла в резервуаре, хотя и это может быть отрегулировано. Иметь резервуар регулируемым сжатием (clicker) – хорошая опция. Но не без регулировки в повышении давления – это единственное, по моему мнению, их преимущество, и без этого они просто бесполезны. Так что миф clicker резервуары являются расходом денег – и это неправильное представление для некоторых, но не для всех. Они определенно имеют своё место, но они необязательно должны быть там.
Заключение
Амортизаторы могут работать по тем же самым основными принципами как дорогие послепродажные амортизаторы замены, но все амортизаторы определенно не равны и сочетают в себе свои качества или управляемость. Амортизатор может быть изменен точно так же как двигатель, для лучшей качества работы. Но есть их два важных фактора комфорт, который они дают это стабильность и управляемость машины. А балансирование между этими моментами вашим требованиям может заставить вас зло ухмыляться после 200-мильного дня пробега.
Основы газо-сжимающих амортизаторов
