КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ АМОРТИЗАТОРОВ АВТОМОБИЛЯ
ЗИЛ-130
Для гашения вертикальных колебаний колес и кузова, возникающих при
движении автомобиля по неровной дороге, передняя подвеска снабжена
гидравлическими телескопическими амортизаторами двойного действия вместо
менее эффективных в эксплуатации и более трудоемких в производстве
амортизаторов рычажного типа (с 1958 г.).
Передние подвески автомобилей ЗИЛ-130 и ЗИЛ-164 имеют примерно
одинаковые параметры (табл. 53), поэтому было решено применить на
автомобиле ЗИЛ-130 амортизаторы автомобиля ЗИЛ-164, у которых в связи с
этим были модернизированы узлы уплотнения штока и дросселирующей
системы.
На рис. 51 показан амортизатор автомобиля ЗИЛ-164 и его узлы после
модернизации. Штампованная гайка 7 изготовлена из листа толщиной 3 мм
(раньше штамповалась из 2-миллиметрового листа). Сальник 8 по-прежнему
войлочный. Обойма 9 сальников сделана литой вместо штампованной в старой
конструкции амортизатора и центрируется относительно направляющей 14
штока. Манжета 10 посажена на шток с большим натягом. Тарелка 11 и
поджимная пружина 12 манжеты сохранены без изменений. Уплотнительное
кольцо 13 заменено на формованное с круглым поперечным сечением вместо
кольца прямоугольного сечения, нарезаемого из резиновой трубы («викель-ный»
сальник). Проходное сечение седла 19 клапана увеличено по диаметру до 7
мм вместо 5 мм. Плунжер 20 клапана сжатия имеет два окна (раньше одно).
На основании расчета, исследований рабочего процесса амортизатора и
проверки его эффективности в дорожных условиях был изменен клапан отдачи
(рис. 52). Толщина дроссельного диска 2 была увеличена с 0,1 до 0,2 мм,
а суммарная площадь
проходного сечения дроссельных отверстий — с 0,012
до 0,048 см2.
Габаритные размеры амортизатора с достаточной точностью определяются на
основе энергетического баланса .
53. Параметры передних подвесок автомобилей ЗИЛ-130
и ЗИЛ-164
Рис. 51. Конструкция амортизатора автомобиля
ЗИЛ-164
Прочностной расчет носит в основном поверочный
характер и его выполняют после определения характеристики сопротивле-ния
амортизатора, от которой зависят перепады давлений в рабочих камерах и
нагрузки на детали. Для ориентировочных расчетов автомобильных
телескопических амортизаторов максимальное давление в рабочем цилиндре
обычно принимают равным 100 кгс/см2.
Наибольшую сложность представляет расчет характеристики сопротивления
амортизатора для конкретной подвески и определение параметров
дросселирующей системы. К моменту создания автомобиля ЗИЛ-130 указанные
вопросы были уже
в достаточной мере проработаны. Ниже представлен порядок расчета и
некоторые обоснования использованной методики.
Энергия возбуждения Е, которую получает подвеска при движении автомобиля
по неровной дороге, практически мало зависит от того, какие амортизаторы
установлены в подвеске, если обеспечиваемый силами жидкостного и сухого
трения коэффициент апериодичности колебаний не превышает практических
значений этого параметра.
Таким образом, при одинаковой скорости движения
автомобиля динамические прогибы рессор без амортизаторов увеличиваются в
среднем в 2—3 раза, а при 50% энергоемкости амортизаторов— в 1,2—1,3
раза по сравнению с амортизаторами со 100%-ной энергоемкостью.
Вместе с тем очевидно, что сила сухого трения
весьма существенно влияет на гашение колебаний и тем больше, чем меньше
амплитуда колебаний и сопротивление амортизаторов. Следовательно, при
расчете характеристики амортизатора необходимо учитывать действие сил
сухого трения в подвеске.
Неправильный выбор сопротивления амортизатора, как и отсутствие
амортизаторов в подвеске, могут привести не только к увеличению
динамических прогибов рессор или к их блокиров-ке, но и к снижению
средней эксплуатационной скорости движения автомобиля вследствие
ухудшения плавности хода. Это обусловлено тем, что водитель может влиять
на изменение колебательного режима в подвеске и плавности хода
автомобиля только путем изменения скорости его движения.
При уточнении характеристики амортизаторов
автомобиля ЗИЛ-164 применительно к автомобилю ЗИЛ-130 на первом этапе не
ставилась задача существенного изменения характеристики клапанов. Это
было связано с тем, что силу сопротивления сжатию нельзя было
увеличивать, так как пружина модернизированного клапана сжатия имела
минимально допустимый запас усталостной прочности (— 1,3) при
регулировке по верхнему пределу, оговоренному в ТУ. В то же время
возможное по соображениям прочности увеличение силы сопротивления при
отдаче в этом случае привело бы к чрезмерной несимметричности
характеристики. Поэтому дальнейший расчет характеристики сводится к
определению коэффициента сопротивления амортизатора на дроссельном
режиме при отдаче.
Известно, что при одинаковой площади проходных сечений дроссельных
отверстий соответствующим выбором их формы можно обеспечить как
линейную, так и квадратичную характеристики сопротивления амортизатора
на начальном участке (в диапазоне эксплуатационных температур, исключая
зимние) '. Использование рабочих жидкостей с малой вязкостью
обусловливает в большинстве случаев сопротивление дроссельных отверстий,
пропорциональное квадрату скорости течения жидкости 2.
Очевидно, что амортизатор с реальной квадратичной характеристикой
сопротивления должен быть эквивалентен по энергоемкости амортизатору с
принятой для расчета теоретической линейной характеристикой
сопротивления при некоторых условиях, которые рассматриваются ниже
(рис. 55).