Zawieszenie kół II

Zawieszenie kół II

Tłumienie drgań – amortyzatory

1. Zadania amortyzatorów.

2. Rodzaje amortyzatorów

3. Budowa i działanie amortyzatorów

Amortyzatory są to elementy zawieszeń mające za zadanie tłumienie drgań nadwozia i nieresorowanych mas pojazdu. Dzięki nim utrzymany jest ciągły docisk kół jezdnych do nawierzchni, poprawia się stateczność ruchu oraz bezpieczeństwo jazdy.

Zadaniem amortyzatora jest redukowanie wychyleń sprężyny w możliwie krótkim czasie, w wyniku czego zostaje zapewniona dobra przyczepność kół do nawierzchni. W tym procesie energia ruchu zostaje w amortyzatorze zamieniona na cieplną

Spotykane są amortyzatory:

 hydrauliczne:

 gazowe:

Pod względem konstrukcji amortyzatory hydrauliczne dzieli się na ramieniowe i teleskopowe

Efekt tłumienia drgań uzyskuje się w wyniku przetłaczania cieczy przez kalibrowane otworki.

Stawiany przy tym opór spowalnia ruch tłoczyska z tłokiem i wygasza drgania.

Podstawowymi elementami konstrukcyjnymi są:

 cylinder

 poruszający się w nim tłok z tłoczyskiem.

Cylinder roboczy amortyzatora jest wypełniony cieczą (specjalnym olejem amortyzatorowym) i rozdzielony tłokiem na dwie komory. Ruch tłoka wzdłuż cylindra powoduje przetłaczanie cieczy z jednej komory do drugiej przez wykonane w tłoku kalibrowane otwory.

Średnica tych otworów decyduje o wartości siły tłumienia. Otwory są wyposażone w zaworki zwrotne, dzięki czemu, w zależności od kierunku ruchu tłoka, olej jest przetłaczany przez inny otwór, o innej średnicy.

W ten sposób siła tłumienia może się zmieniać w zależności od kierunku ruchu tłoka.

1 — tłok rozdzielający, 2 — komora robocza.

3 — komora kompensacyjna, 4 — tłok,

5 — zawór ruchu ściskania, 6 — zawór ruchu rozciągania, 7 — tłoczysko,

8 — cylinder,

9 — uszczelnienie tłoczyska

l — tłok, 2 — cylinder

roboczy, 3 — rura obudowy, 4 — przegroda denna,

5 — uszczelnienie tłoczyska, 6 – tłoczysko, 7 — osłona.

8 — prowadzenie tłoczyska, 9 — otwór przelewowy,

10 — zawór w tłoku ruchu

ściskania, 11 — zawór w tłoku ruchu rozciągania,

12 — zawór denny ruchu rozciągania, 13 — zawór denny ruchu ściskania, A — komora robocza,

B — komora kompensacyjna

Najważniejsze zalety amortyzatorów jednorurowych w porównaniu z dwururowymi to:

 lepsze chłodzenie, dzięki bezpośredniemu kontaktowi cylindra roboczego z opływającym go powietrzem,

 duże ciśnienie wewnętrzne, zapobiegające pienieniu się oleju,

 dowolność zabudowy, także w poziomie.

Wady amortyzatorów jednorurowych to:

 większa długość niż odpowiednich amortyzatorów dwururowych,

 wynikająca z ciśnienia gazu znaczna siła wypychająca tłok, która wpływa na łączną sztywność zawieszenia,

 większy koszt, wynikający z większej dokładności wykonania uszczelnień.

Zawieszenia hydrostatyczne i pneumatyczne

1. Elementy hydrostatyczne.

2. Podstawowe elementy zawieszenia pneumatyczne.

3. Półaktywne zawieszenia pneumatyczne

Komory miechów wypełnione płynem pod ciśnieniem 2,5 – 3 MPa (mieszanina):

 wody,

 alkoholu,

 dodatki antykorozyjne

Ściskanie i rozciąganie elementu hydroelastycznego powoduje przepływ płynu z jednej komory do drugiej za pośrednictwem łączącego je zaworu. Jednocześnie odkształceniu zostają poddane gumowe pierścienie miecha. Elementy hydroelastyczne są połączone parami (oddzielnie prawa i oddzielnie lewa strona pojazdu) za pomocą przewodów. Umożliwia to przepływ płynu między nimi

Pneumatyczne elementy sprężyste

wykonuje się w postaci gumowych

miechów wypełnionych sprężonym

powietrzem.

Do zalet pneumatycznych elementów sprężystych należą następujące możliwości:

 zmiana sztywności zawieszenia oraz siły tłumienia drgań w zależności od warunków eksploatacji (np.

obciążenia pojazdu, prędkości jazdy, przyspieszeń itp.),

 regulacja wysokości podłogi pojazdu (autobusy) lub skrzyni ładunkowej (samochody ciężarowe i dostawcze),

 utrzymanie stałej wysokości nadwozia pojazdu bez względu na obciążenie,

 zmiana liczby czynnych osi jezdnych przez uniesienie jednej lub kilku osi (w samochodach ciężarowych wieloosiowych).

Do wad tych zawieszeń należy zaliczyć konieczność stosowania dodatkowych urządzeń kontrolujących i regulujących ciśnienie, akumulatorów ciśnienia, sprężarek oraz całej instalacji pneumatycznej.

1 - zbiornik powietrza,

2 - filtr i osuszacz powietrza, 3 - zawór regulacyjny wysokości nadwozia,

4 - miechy pneumatyczne zawieszenia, 5 - układ dźwigni zaworu regulacyjnego, 6 - tłok zaworu regulacyjnego,

7 - odpływ powietrza do atmosfery

Aktywne zawieszenia pneumatyczne samochodów osobowych

1. Ogólna budowa aktywnego zawieszenia pneumatycznego.

2. Działanie aktywnego zawieszenia.

3. Budowa elektromagnetycznego regulatora

Zastosowanie elektronicznego sterowania układu zawieszenia wyposażonego w pneumatyczne kolumny sprężysto-tłumiące umożliwia regulację:

 sztywności zawieszenia,

 jego wysokości

 oraz siły tłumiącej, w zależności od warunków eksploatacji

Zalety zawieszenia aktywnego:

 wzrost komfortu jazdy,

 zwiększenie bezpieczeństwa,

 brak wpływu obciążenia na prześwit pojazdu

 lepsza adaptacja do warunków panujących na drodze.

Pneumatyczna kolumna sprężysto-tłumiąca składa się z:

 dwururowego amortyzatora hydrauliczno- pneumatycznego o zmiennej charakterystyce tłumienia

 sprężystego miecha powietrznego podzielonego przeponą na dwie komory

 regulatora stanowiący element wykonawczy sterownika układu

 sterownika

 zawory obrotowe

 sprężarki

 zaworów

 przewodów

 czujnika wysokości

Budowa regulatora elektromagnetycznego

Położenie zaworów oleju (w postaci kryz z otworami) decyduje o ilości przepływającego przez nie oleju i ustawieniu, w zależności od warunków eksploatacji, jednej z trzech charakterystyk:

 słabego,

 średniego

 silnego tłumienia drgań.

Ustawienie słabego tłumienia

Ustawienie średniego tłumienia

Ustawienie silnego tłumienia

Dzięki przekładni zębatej wraz z trzpieniem sterującym amortyzatora obraca się również trzpień sterujący zaworem powietrznym miecha.

Umożliwia on uzyskanie dwustopniowej charakterystyki sztywności zawieszenia - miękkiej lub twardej.

Podczas przeprowadzania okresowej obsługi technicznej układu zawieszenia należy najpierw ocenić jego stan techniczny.

Diagnostyka układu zawieszenia obejmuje:

 jazdę próbną i ocenę stanu elementów na podstawie głośności ich pracy,

 wzrokowe oględziny kompletności, stanu i mocowania poszczególnych elementów,

 wstępne określenie prawidłowego stanu zawieszenia na podstawie oględzin zużycia bieżników kół,

 kontrolę stanu elementów gumowych i z tworzyw sztucznych oraz wycieków smarów (np. z przegubów kulowych wahaczy) lub oleju (np. z amortyzatorów),

 ocenę szczelności instalacji pneumatycznej lub hydraulicznej układu,

 ocenę luzów w układzie,

 ocenę działania amortyzatorów,

 sprawdzenie działania układu sterowania elektronicznego i elementów wykonawczych w przypadku zawieszeń aktywnych i półaktywnych

Sprawdzenie działania elementów układu zawieszenia podczas jazdy próbnej

Efektem nieprawidłowego działania układu zawieszenia jest, niewłaściwe zachowanie się pojazdu podczas jazdy charakteryzujące się m.in.:

 stukami po najechaniu kołem na przeszkodę i ściśnięciu lub rozciągnięciu zawieszenia,

 kołysaniem się pojazdu,

 ściąganiem pojazdu w jedną stronę,

 „trzepotaniem" kół, objawiającym się oscylacjami obwodowymi koła kierownicy.

Wzrokowe sprawdzenie kompletności oraz stanu i zamocowania poszczególnych elementów

 wzrokowa ocena prawidłowości ustawienia nadwozia nad każdym z kół

 oględziny zawieszenia po uniesieniu pojazdu za pomocą podnośnika.

Sprawdzenie stanu elementów z gumy i tworzywa sztucznego oraz wycieku smaru lub oleju

Ocena szczelności instalacji pneumatycznej lub hydraulicznej układu

Ocena luzów w zawieszeniu

Oceny luzów w zawieszeniu dokonuje się w analogiczny sposób, jak w układzie kierowniczym, najlepiej za pomocą szarpaka (rys.). Sprawdzając luzy w pojeździe z odciążonymi kołami, trzeba pamiętać o odpowiednim podstawieniu podnośnika, aby zwolnić nacisk sprężyn śrubowych zawieszenia na sworznie kulowe

przegubu kulowego wahacza

przegubów kulowych łącznika drążka stabilizatora

Ocena działania amortyzatorów

Niesprawne amortyzatory prowadzą do krótkotrwałych zaników sił pionowych w czasie jazdy oraz poślizgu kół. Jest to również powodem generowania błędnych sygnałów i zakłócenia pracy elektronicznych układów stabilizacji toru jazdy, przeciwblokującego i przeciwdziałającego poślizgowi kół.

W samochodach osobowych można dokonać wstępnej oceny działania amortyzatorów przez sprawdzenie tłumienia drgań wywołanych krótkim silnym naciśnięciem błotnika nad każdym kołem, powodującym ugięcie zawieszenia.

Pełną diagnostykę można przeprowadzić metodami przyrządowymi. Jedną z nich jest stanowiskowe badanie amortyzatorów wymontowanych z pojazdu. Urządzenie rejestruje zmianę siły tłumienia w funkcji skoku tłoka amortyzatora.

badaniu stanowiskowemu amortyzatorów zamontowanych w pojeździe

Do oceny stanu technicznego amortyzatorów zamontowanych w pojeździe wykorzystuje się dwie metody:

 drgań swobodnych,

 drgań wymuszonych.

Metoda drgań swobodnych polega na rejestrowaniu ich liczby i amplitudy za pomocą specjalnego przyrządu mocowanego do błotnika nad badanym amortyzatorem .

Nadajnik ultradźwięków, umieszczony obok koła, podczas drgań dokonuje pomiaru zmieniającej się odległości przyrządu od podłoża

W urządzeniach służących do badania amortyzatorów metodą drgań wymuszonych koło pojazdu, wraz z jego zawieszeniem, zostaje pobudzone do drgań o częstotliwości ok. 15 Hz. Do generowania drgań używa się płyty najazdowej połączonej mechanizmem mimośrodowym z silnikiem elektrycznym.

Schematyczne przedstawienie systemu resorującego samochodu i shocktestera pracującego wg metody oscylacyjnej systemu Boge:

1.napęd,

2.sprężyna ściskana,

3.urządzenie pomiarowe, 4.wahacz z podporami kół;

A - koło, B - sprężyna pojazdu, C - amortyzator, D - oś, E - nadwozie

R

W celu wyznaczenia charakterystyki tłumienia można dokonać pomiaru sił tłumienia za pomocą typowego stanowiska do badania amortyzatorów dla n — 100 min'¹ i przy rosnących skokach.

W metodzie drgań wymuszonych sprawność amortyzatorów można także określić według metody EUSAMA (Europejskie Stowarzyszenie Producentów Amortyzatorów). Podczas wystąpienia drgań rezonansowych urządzenie diagnostyczne mierzy najmniejszy nacisk kół na płytę pomiarową (przyczepność). Następnie oblicza w procentach stosunek zmierzonego najmniejszego nacisku do nacisku statycznego kół.

Do określenia ciężaru przypadającego na dane koło pojazdu służy wbudowana w przyrządzie waga. Metoda EUSAMA umożliwia ocenę skuteczności tłumienia amortyzatorów w czterostopniowej skali:

 O...20% niedostateczna,

 21. ..40% dostateczna,

 41...60% dobra,

 ponad 61% bardzo dobra,

zgodnie z wzorem:

Urządzenie płytowe (Contaktest 1000) do badania amortyzatorów zamontowanych w pojeździe metodą drgań wymuszonych (EUSAMA) stanowiące część ścieżki diagnostycznej Safelane Pro firmy Hofmann

przykładowy wynik badania

Zakres czynności niezbędnych do wymiany amortyzatora jest zróżnicowany i zależy od rozwiązania konstrukcyjnego zawieszenia zastosowanego w pojeździe.

Przykład wymiany amortyzatora wchodzącego w skład kolumny MacPhersona.

Wymontowanie amortyzatora obejmuje następujące czynności:

 odkręcenie koła,

 odkręcenie śrub mocujących obejmę kolumny do zwrotnicy (rys.),

 odkręcenie śrub mocujących podporę amortyzatora do nadkola i demontaż całej kolumny (rys.),

 zamocowanie kolumny w imadle z zastosowaniem specjalnej śruby odległościowej, zabezpieczającej obejmę przed odkształceniem (rys.),

 ściśnięcie sprężyny zawieszenia za pomocą specjalnego ściągacza (rys.),

 zablokowanie górnego gniazda sprężyny za pomocą narzędzia specjalnego SST (ang. Special Service Tool), odkręcenie nakrętki tłoczyska amortyzatora oraz demontaż podpory wraz z łożyskiem i górnym gniazdem (rys.),

 wyjęcie sprężyny śrubowej (ściśniętej ściągaczem), osłony, zderzaka oraz poduszek tłumiących górnego i dolnego gniazda (rys.),

 odkręcenie nakrętki osłony amortyzatora za pomocą narzędzia specjalnego SST (rys.).

Wykonuje się po kolei następujące czynności montażowe:

 nałożenie poduszki tłumiącej dolnego gniazda oraz nasunięcie na tłoczysko amortyzatora zderzaka i osłony,

 ustawienie na dolnym gnieździe ściśniętej ściągaczem sprężyny i nałożenie od góry poduszki tłumiącej wraz gniazdem, zwracając uwagę na jego właściwe położenie, zgodnie ze znakami montażowymi,

 zamontowanie podpory amortyzatora wraz z łożyskiem i dokręcenie nakrętki tłoczyska za pomocą klucza dynamometrycznego; do blokady górnego gniazda należy użyć narzędzia specjalnego SST,

 wymontowanie ściągacza sprężyny śrubowej,

 zamontowanie kompletnej kolumny do pojazdu, za pomocą trzech śrub mocujących podporę amortyzatora do nadkola oraz śrub mocujących dolną obejmę do zwrotnicy,

 zamontowanie koła.